摘要：介绍空调控制面板结构组成，详细分析其关键部件按键、旋钮、主体结构等的设计，围绕MCU的选型构建硬件布置以及软件系统的分层设计，构建一个空调控制面板完整的设计方案。
关键词：汽车空调控制面板；行程曲线；微动开关
引言
在以往车辆设计布置中，车辆前排仪表板上一般都布置汽车音响系统和空调系统的控制按键，驾驶员需要在这些数量众多的按键中找到自己需要的功能按钮，进行功能对应的使用操作。同时，伴随着液晶显示屏在汽车上的大力发展与应用，汽车音响系统的功能和控制按钮逐步集成到液晶屏中去控制，一块大的屏幕已经取代了各种按钮的配置，并且功能设置更加丰富。但对于空调的控制系统，如在过热的天气，驾驶员对空调的开启速度、风量的调节能力，都需要及时、快速地实现，因此空调的控制面板仍然保持按按键这种简单直观的操作模式。由于汽车总线技术的发展，空调系统的控制面板也已经从最初的钢丝拉索式，转变为电子式和总线式的传输控制方式，从空调系统的一个重要组成部分逐渐演变成汽车电子电器架构上电控单元的一个重要节点。
1硬件设计
在空调控制面板逐渐转变为整车电子架构上的一个节点时，面板的硬件设计和车身上其他的电器元件一样，具有固定的一些电路设计模块。如电源电路接口设计，LIN/CAN总线电路设计，LED驱动电路设计，旋钮电路设计等。部分电路模块具有一定的通用性，如电源/LIN/CAN等模块，存在配套的芯片和外围接口电路，在此不再描述。关于旋钮电路，其实是个双向的脉冲信号，在旋钮与主PCB板之间存在一个柔性电路板进行连接和信号传输。旋钮的正转和反转，会给电路A/B端口一个电源输出，A/B端口定义为风量的增大和减小，通过不断的脉冲信号输出，对风量进行控制。
2控制面板内部结构设计
内部结构是保证外部按键和旋钮的基础，外部力作用通过内部结构的传递，才能保证正确的功能输出。在内部结构设计上，一般有以下注意因素。
2.1背景灯光设计
首先要保证在夜间行驶时驾驶员能清楚地区分各个按键的图标和功能，防止2种灯光之间的串光和漏光现象，避免在一个按键功能激活时，光线通过发射的作用使得临近的按键功能好像被激活一样，使驾驶员误以为其功能打开。同时，也要防止漏光，即防止LED灯光从间隙之间直接传递到驾驶员和乘客的眼中，影响驾驶员的正常行驶。因此，在灯光设计中，在保证光线正常传播路线畅通的同时，还需要确保对应的隔板对其发散的光线范围进行阻隔。
2.2防水防潮
设计空调控制面板布置在仪表板中部，由于部分用户的使用习惯，有时不小心会将水或饮料等液体洒落在面板上，这时需要面板具有一定的防水等级，以防止外部液体渗入到控制面板内部形成堆积，造成对PCB板及电路的腐蚀。一般会在内部结构上进行排水口或排水槽设计，渗入的液体能顺着对应的路线流出。
3系统软件设计
汽车空调控制软件部分采用C语言开发，Kei1C51软件进行编译。本研究所设计的空调系统可以根据乘客调节温度、风力以及在面板上显示出来。
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3.1主程序
执行器控制模块分别包括鼓风机、伺服电机、电磁阀、压缩机几个部分的控制。本研究所设计的空调控制系统分为5个等级的风量控制。当通上电之后，主程序执行屏幕初始化程序，随后读取系统中保存的上一次开关设置值。根据这些值，液晶显示屏进行界面显示。此时若乘客按下空调按钮，整个空调系统就会开始工作，最开始空调的风量为一级。乘客此时可以根据自身的需求，调节风量和温度的大小。当乘客设定好目标温度和风量时，控制系统开始进行数据采集。首先系统采集的是乘客在输入面板中设定的温度和风量值，然后采集环境变量、车况变量等输入。然后和当前的执行器状态比较，若采样的温度数据和驾驶员在空调面板上设定的值不同，空调控制器就会根据内置的算法，控制执行器，最终达到乘客的设定要求。
3.2温度采集子程序
温度采集子程序的作用是让单片机对温度传感器DS1722进行读写控制。系统通过温度转换命令让传感器采集温度信号，然后将信号传送出来，通过调用显示子程序，显示出当前温度。根据DS1722的通信协议，首先要对DS1722进行初始化，然后通过读DS1722判断传感器是否存在，成功后发送一条跳过ＲOM指令，为执行温度转换命令作准备，最后发送ＲAM指令进行温度转换，这样就实现了单片机对DS1722的正确控制。为了提高传感器的工作可靠性，系统在完成温度采集逻辑之后对温度传感器进行一次复位。复位DS1722之后，主控芯片在没有进入更高优先级中断的情况下，立即调用显示子程序把采集到的温度实时地显示出来。
3.3控制面板设计
控制面板是负责控制汽车空调模式，温度，风速等参数。控制面板的电路设计在下层线，而上层行包含略微突起按钮。当按下上层线面板上的按钮，这时连接到按钮的两端的导线连接。该面板上的每个按钮引出一个导线同时带有一个地线。按下按钮，接地线连接到相应的键，从而使微控制器接收一个低信号。
4其他额外配置
在车辆的实际布置中，增加单独液晶屏对空调控制的内容进行显示，会提升用户的体验效果。有时，一些人机接口的按键，也会集成在面板上一起布置，如电话、导航、其他设置等的快捷键，方便驾驶员操作。
结语
对于汽车空调，以往的文章往往很关注空调的系统构成、原理和故障分析，比较少有文章单独对空调控制面板的设计进行详细描述。作者根据汽车行业多年电子电器产品开发和故障分析经验，对空调控制面板的结构设计准则和规范进行了详细分析与说明，针对空调控制面板设计开发和运用过程中的相关问题，从按键、旋钮、主体结构到硬件和软件的设计，都一一进行了分析。本文对于此开关类零件的技术设计与开发具有一定指导性作用。
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论文作者:柳龙飞
论文发表刊物:《防护工程》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/25
标签：面板论文; 空调论文; 温度论文; 风量论文; 旋钮论文; 按键论文; 驾驶员论文; 《防护工程》2017年第15期论文;