基于MC68HC908MR32驱动的BLDC空调控制器摘要：介绍由MOTOROLA公司的MC68HC908M32、MC68HC08JL3单片机构成的BLDC空调控制器的方案，BLDC空调控制器工作机理，重点介绍MC68HC908M32在BLDC空调器中的使用方法关键词：MC68HC908MR32单片机 BLDC 模糊控制 磁链电源逆变 PWM与换相周期同步The Controller of Air conditioner Using BLDC Motor Based on MC68HC908MR32Abstract:The paper introduced a solution of air conditioner using BLDC by making use of MCUs of MC68HC908M32 and MC68HC08JL3 and the working principle of BLDC air conditioner,especially introduced the method using of MC68HC908M32 in BLDC air conditioner.Keywords: MC68HC908MR32;BLDC;fuzzy control; magnetic-flux converting;PWM sync with the sample period. 引 言随着我国国民经济的发展和人民物质文化生活水平的不断提高，空调器已广泛应用于社会的各种场合，直流变频空调器因具有节能、低噪、恒温控制、全天候运转、启动低频补偿、快速达到设定温度等性能，使空调的舒适性大大提高，将越来越受到人们的喜爱。
单片机技术的广泛应用，直流变频技术及模糊控制技术在空调器嵌入式控制领域的成功应用，半导体功率器件的迅速发展为直流变频控制的推广提供了技术保障本设计方案的 BLDC空调控制器由室内机控制器、室外机控制器两部分组成基于MC68HC908MR32的优越性能，用其设计室外机BLDC控制器，容易实现产品模块化、智能化特点，控制参数采用开放式结构，便于与各种压缩机联结，从而能够在最短的时间内根据不同厂家的要求进行产品的升级换代以这种方式，产品可以更快地推向市场，获得时间上的竞争优势本控制器含有以下关键技术：1、模糊控制技术：依据室内环温、管温，室外环温、管温、压缩机排气温度、压缩机过载保护温度、压缩机电流等参数建立模糊逻辑关系，控制压缩机的运转速度、室外风机及其它负载运行；2、磁链电源逆变技术：采用磁链追踪型电源逆变技术来控制压缩机运转，磁链追踪型电源逆变技术是从电机的角度出发的，着眼点是如何使电机获得圆磁场，它以电机的磁链圆为基础，用逆变器不同开关模式所产生的实际磁链矢量确定追踪基准磁链圆3、独特的反向电动势采样及PWM与换相周期的同步技术：利用电阻网络加强对反向电动势采样的可靠性、PWM换相采用开闭环相结合的技术、数字滤波技术等，确保在各种转速下PWM实时换相，不发生抖动。
4、独特的化霜技术：空调化霜是冬天有效制热必不可少的过程，化霜的好坏直接影响系统使用的性能，本产品采用智能算法，在系统最需要化霜的时候进行化霜，并合理控制压缩机频率运行、风机的开启，在最短的时间内使霜化得干净彻底，提高空调的使用效率5、模块控制保护电路：当模块有保护信号输出时，通过硬件电路断开PWM模块输出控制信号，以达到保护模块的效果，并且可靠的给单片机模块保护信号；6、EMC及可靠性设计技术：在掌握空调的干扰机理的前提下，硬件设计重点考虑以下几点：电源电路设计、滤波电路参数设计、印制板地线及信号线设计，并且软件采用容错技术设计概述：本设计方案室外机控制器是BLDC空调控制器的核心，室内机控制器为用户提供良好的操作界面及显示界面1、 系统功能介绍本控制器两部分分别由MOTOROLA公司推出的MC68HC908MR32、MC68HC908JL3作为主控芯片两部分协调工作，实现以下功能： 1) 直流变频压缩机控制：直流变频压缩机的转速控制是本控制器的核心，利用启动算法（调整位置、启动加速、锁相）、数字滤波、反向电动势延迟补偿、换相时间控制、PWM脉宽补偿、速度控制等技术控制压缩机转速，使其达到快速变化但又平滑过渡的目的。
2）控制器能多方位检测空调器及周围的各种参数，如室内环温、室内机管壁温度、出风口温度、室外环温、室外机组管壁温度、压缩机运行电流等，并通过模糊逻辑使空调器达到最佳的工作状态3）自动运行功能：根据环境温度的高低，自动判定并控制空调器处于制冷、通风或制热状态，使环境温度达到人体舒适的状态4）制冷运行功能：当环境温度高于人体舒适所需要的温度时空调器工作在制冷状态，通过对压缩机运行转速的调节，使环境温度快速达到设定状态并获得平衡5）除湿运行功能：当环境潮湿、使人体感到不舒适时，利用BLDC所特有的优势，在温度波动幅度不大的前提下，通过对压缩机运行转速的调节，达到房间空气干燥的目的6）制热运行模式：当环境温度低于人体舒适所需要的温度时空调器工作在制热状态，通过对压缩机运行转速的调节，使环境温度快速达到设定状态并获得平衡7）通风运行功能：辅助功能，仅仅在温度符合要求，但需要空气有所流动时使用8）完善的空调器保护功能，空调器能够依据当前状态，在需要时进行自我保护，增加空调器使用的可靠性及安全性9）控制器具有自诊断功能：控制器能够指出空调器的故障现象及原因，方便维修10）控制器具有快速检测功能：利用控制器的检测通讯口线，并采用定制的检测设备，以特定的通讯代码，使控制器进入检测状态，对其进行快速有效的检测。
2、 系统结构简介本系统由室内机组、室外机组两大部分组成，室内机组又分为室内主控板、室内显示板、遥控器三个部件，室外机组分为室外电源板、室外主控板、模块驱动板三个部件室外机组控制器工作环境恶劣，硬件设计应考虑部分器件的失效不至于过份影响空调器的自我诊断、调整及运转，要做到模块化设计，设计口线清晰，保护完善，选取的元器件要质优、耐高、低温及耐潮湿1) 室内主控板（见图1.a）此部件为室内机主要控制板，采用MOTOROLA公司的MC68HC908JL3实现电源电路利用MC7805稳压成稳定可靠的+5V电压供单片机使用，利用MOTOROLA的MC34164P5使单片机上电能可靠地复位，用PTD3、PTD6、PTD7大电流口驱动LED显示，用A/D口采样室内环境温度、室内铜管温度、选择开关输入检测、单冷热泵选择等，用TCH0（PTD4）实现PWM功能驱动蜂鸣器输出以简化软件编程，用中断口（IRQ）实现遥控接收功能，用KBI口实现电源过零检测和PG电机的反馈检测，用TCH1（PTD5）实现Output compare功能驱动PG电机，用通用I/O口实现通讯收发，控制电加热、出风口摆页的运转拟选用MOTOROLA 的MC1413B作为负载驱动芯片。
2) 室内显示板（见图1.b）该部件主要安装有显示LED、遥控接收头、选择开关等3) 遥控器（见图1.c）（不作为参赛部分，故略）4) 室外电源板（见图1.d）直流变频压缩机控制为开关信号控制，需抑制电网对控制器的干扰和控制器对电网的幅射传导，在此部件上安装有EMI滤波器，另外为结构简洁，将PTC电路、控制继电器安装在此部件上5) 室外主控板（见图1.e）此部件为BLDC的主要控制板，采用MOTOROLA公司的MC68HC908MR32实现利用A/D口进行室外环境温度、室外铜管温度、压缩机排气温度、压缩机电流采样等，用PWM1～PWM6进行模块驱动控制压缩机运转，用PTC4、PTC5、PTC6、TCH2A（PTE6）进行反向电动势检测，用FAULT1口检测模块保护信号，用FAULT2检测系统压力保护信号，用FAULT3检测压缩机过载保护信号，用4路通用I/O口实现通讯收发、检测控制收发，用4路通用I/O口实现换向阀、室外风机、控制继电器及LED输出控制用MC1413B进行负载驱动考虑到部分空调器厂采用电子膨胀阀控制系统能力，预留电子膨胀阀控制口4路6) 室外模块驱动板（见图1.f）此部件主要安装功率模块IPM、整流电路、室外机组用弱电开关电源电路、反向电动势检测电路。
电源的管理中充分考虑到电源线和地线合理连接，在布线时认真处理，以提高整机的抗干扰性能 供电电源 遥控接收 温度采样 MC68HC908JL3 过零检测 PC电机反馈 PC电机驱动 开关选择 蜂鸣器驱动 冷暖选择 电加热、风向驱动 LED显示 通信电路 图1.a室内主控板 图1.b室内显示板 整流滤波 通信电路模块PS21246-E MC68HC908MR32 压缩机 温度采样 开关电源电流采样反向电动势检测 压力保护信号 模块保护 压缩机过载信号 驱 动 风机、换向阀控制继电器驱动 LED驱动 检测设备 图1.e室外主控板 图1.f室外模块驱动板 RC滤波 PTC控制继电器 π型滤波 强 电 出 强 电 入遥 控 器 图1.d室外电源板 图1.c遥控器图1：BLDC空调控制器系统框图硬件描述：本系统由室内机组、室外机组两大部分组成，因室外机组为BLDC空调控制器重点，考虑到文章篇幅，故仅对室外机组硬件进行描述。
BLDC空调控制器电路原理图见图21、单片机选型：MC68HC908MR32是一种专门用于电机驱动的高性能8位单片微机，它具有以下功能：32K Flash存贮器、768字节RAM、10路10位A/D、一个六路12位PWM模块、具有3根电流检测输入和四根错误信号输入、支持中心和边沿调整模式、一个串行通讯口SCI和一个串行外围接口SPI、一个4路16位定时器系统和一个两路16位定时器系统，时钟发生器模块（可由较低频率晶振产生各种高频率内部时钟），其资源完全符合设计BLDC室外机的技术要求其贮存温度范围为－55℃～＋150℃及工作温度范围为－40℃～＋85℃，能适应室外机组恶劣环境的要，并且MC68HC908MR32Vb型工作温度能达到－40℃～＋105℃,适应沙漠地带工作，这在家用MCU。