汽車(chē)雨刮器仿真設(shè)計(jì)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)綜合設(shè)計(jì)

1、目 錄一、設(shè)計(jì)題目2二 設(shè)計(jì)報(bào)告正文31原理圖設(shè)計(jì)31.1復(fù)位電路設(shè)計(jì)31.2雨刷故障檢測(cè)電路41.3雨量檢測(cè)電路41.4電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路61.5雨刮工作模式顯示61.6雨刮控制電路原理圖72 仿真圖設(shè)計(jì)73 控制程序編寫(xiě)83.1程序流程圖83.2雨刮控制參考程序源代碼8三 設(shè)計(jì)總結(jié)16四 參考文獻(xiàn)17一、設(shè)計(jì)題目 汽車(chē)雨刮器控制要求： 雨量檢測(cè)利用單片機(jī)檢測(cè)雨刷故障（檢測(cè)電流等）；噴水電機(jī)、雨刮器電機(jī)轉(zhuǎn)速PWM控制(實(shí)現(xiàn)間歇、快速1、快速2、點(diǎn)動(dòng)等控制)；通過(guò)檢測(cè)雨量構(gòu)成自適應(yīng)控制 (一) 摘要此課程設(shè)計(jì)主要采用protel（altium designer）、proteus軟件進(jìn)行以單片機(jī)為基礎(chǔ)

2、的汽車(chē)雨刮器控制電路原理圖設(shè)計(jì)與仿真設(shè)計(jì)，并通過(guò)keil軟件編程實(shí)現(xiàn)汽車(chē)雨刮器PWM控制（間歇、快速1、快速2、點(diǎn)動(dòng)等控制），并且通過(guò)雨量檢測(cè)構(gòu)成自適應(yīng)控制系統(tǒng)。(二) 關(guān)鍵詞單片機(jī) 雨刮 雨量檢測(cè) PWM 自適應(yīng)控制二 設(shè)計(jì)報(bào)告正文 1原理圖設(shè)計(jì) 根據(jù)要求，雨刮控制電路設(shè)計(jì)可分為幾個(gè)模塊：故障檢測(cè)電路、雨量檢測(cè)電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、雨刮工作模式顯示電路以及電路設(shè)計(jì)中的復(fù)位電路和時(shí)鐘電路兩個(gè)基本模塊。下面，具體介紹各模塊電路的設(shè)計(jì)原理。1.1復(fù)位電路設(shè)計(jì)單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開(kāi)始工作。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特

3、觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)振蕩周期)以上，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位。本設(shè)計(jì)中復(fù)位電路采用手動(dòng)按鈕復(fù)位方式。手動(dòng)按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端RST上加入高電平（圖一）。一般采用的辦法是在RST端和正電源Vcc之間接一個(gè)按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時(shí)，則Vcc的+5V電平就會(huì)直接加到RST端。手動(dòng)按鈕復(fù)位的電路如所示。由于人的動(dòng)作再快也會(huì)使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，完全能夠滿足復(fù)位的時(shí)間要求。單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)

4、開(kāi)始工作。圖一 單片機(jī)復(fù)位電路1.2雨刷故障檢測(cè)電路在雨刷工作狀態(tài)中，最常見(jiàn)的故障便是雨刷電機(jī)堵轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象時(shí)，流過(guò)電機(jī)線圈電流會(huì)急劇上升，如果堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象不能得到及時(shí)解決，可能會(huì)導(dǎo)致電機(jī)線圈燒毀。具體解決方法如下：在電機(jī)與接地之間連接一個(gè)小電阻,將比較器的正端給定略大于電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)小電阻兩端的電壓值，而比較器負(fù)端則接在小電阻的高電位上。電機(jī)正常運(yùn)行情況下，電阻的端電壓較小，比較器正端電壓會(huì)大于或等于負(fù)端電壓；而當(dāng)電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)，由于電流急劇上升，所接小電阻端電壓急劇變大，從而導(dǎo)致比較器正端電壓小于負(fù)端電壓的現(xiàn)象出現(xiàn)。我們利用比較器的特性，通過(guò)比較器的正負(fù)端電壓來(lái)判斷電機(jī)是否出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)故障：

5、若在一定時(shí)間內(nèi)，比較器正端電壓與負(fù)端電壓相差不大，則表明電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)；若在一定時(shí)間內(nèi)，比較器正端電壓低于負(fù)端電壓，則表明電機(jī)堵轉(zhuǎn)。雨刷故障檢測(cè)電路見(jiàn)圖二圖二 雨刷故障檢測(cè)電路1.3雨量檢測(cè)電路在自動(dòng)雨刷系統(tǒng)中，控制器通過(guò)雨量檢測(cè)裝置檢測(cè)降雨量大小，進(jìn)而控制雨刷器擺動(dòng)速度。此次設(shè)計(jì)采用紅外式雨量檢測(cè)裝置。1.3.1紅外雨量監(jiān)測(cè)裝置工作原理雨量檢測(cè)裝置由玻璃棱鏡、紅外線光源發(fā)射器和紅外線光源接收器等部件組成。紅外線光源發(fā)射器將紅外光以固定角度投射到擋風(fēng)玻璃上，經(jīng)由擋風(fēng)玻璃、棱鏡反射回到紅外線接收器；在擋風(fēng)玻璃清晰的情況下，紅外接收器收到的紅外線總量與紅外線發(fā)射器發(fā)出的紅外線總量基本相等。當(dāng)有雨滴落

6、在擋風(fēng)玻璃上時(shí)，部分紅外線會(huì)因雨滴的折射而分散到外部，導(dǎo)致紅外接收器接收到的紅外線總量小于發(fā)射器發(fā)出的紅外線總量。通過(guò)對(duì)紅外線總量的檢測(cè)，判斷雨量的大小，進(jìn)而發(fā)出刮水請(qǐng)求到雨刷控制器，完成不同檔位的刮水行為。原理圖見(jiàn)圖三 雨量檢測(cè)原理圖1.3.2紅外發(fā)送電路雨量檢測(cè)的發(fā)送裝置采用的是紅外發(fā)射二極管（TSAL6200），它將周期的電信號(hào)轉(zhuǎn)變成一定頻率的紅外信號(hào)。如果給紅外發(fā)射端提供頻率為38KHZ的方波信號(hào)，那么發(fā)射端就會(huì)發(fā)射出相應(yīng)頻率的紅外信號(hào)。1.3.3紅外接收電路HS0038B是一種能夠接收紅外信號(hào)的小型接收器件，不需要加紅外過(guò)濾裝置。當(dāng)HS0038B在沒(méi)有接收到紅外光時(shí)，輸出端處于高電平

7、；當(dāng)接收端有紅外光輸入時(shí)，輸出端為低電平。實(shí)際應(yīng)用中，由于雨量大小的不同，玻璃的反射率就會(huì)有所不同，紅外光的反射數(shù)量也就不同，紅外光接收器輸出地脈沖頻率也會(huì)有相應(yīng)的變化。通過(guò)單片機(jī)的P2.6管腳的捕捉功能，連續(xù)捕捉脈沖的兩個(gè)上升沿，算出脈沖頻率值，通過(guò)處理就能得到雨量大小變化。1.4電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中，由單片機(jī)輸出一定頻率的脈沖，通過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)繼電器工作，當(dāng)繼電器閉合時(shí)，直流電機(jī)兩端承受正向電壓，電機(jī)啟動(dòng)。為了保護(hù)繼電器，我們?cè)诶^電器兩端并聯(lián)一個(gè)反向二極管，起到續(xù)流的作用。電路圖如下圖四 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路1.5雨刮工作模式顯示雨刮工作模式顯示由單片機(jī)和數(shù)碼管共同完成，雨刮工作時(shí)，單片機(jī)將判

8、斷雨刮出于何種工作模式，并有由單片機(jī)P0口各引腳和P1口的低四位輸出對(duì)應(yīng)的高低電平，控制數(shù)碼管顯示。電路連接如下：圖五 工作模式顯示1.6雨刮控制電路原理圖圖六 雨刮控制電路原理圖2 仿真圖設(shè)計(jì)仿真圖如圖七：圖七 雨刮控制仿真圖3 控制程序編寫(xiě)3.1程序流程圖圖八 程序流程圖3.2雨刮控制參考程序源代碼源代碼：#include<reg51.h>#define uint unsigned int #define uchar unsigned charsbit Fl=P10; /噴水電機(jī)控制位sbit Off=P11; /停止電機(jī)控制位sbit Int=P15; /間歇轉(zhuǎn)sbit Hi

9、1=P13; /電機(jī)高速1sbit Hi2=P14; /電機(jī)高速2sbit diankong=P12;sbit Hi_motor=P30;/雨刷電機(jī)sbit Fl_motor=P31;/噴水電機(jī)sbit WE1= P34;sbit WE2= P35;sbit WE3= P36;sbit WE4= P37;/數(shù)碼管位選sbit led= P33;uint num=0,k=0,delta=5,time=0,temp;uint k1,k2,k3,k4;uint flag=0;uchar code dtable=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,

10、0x90,0xc8; /共陽(yáng)數(shù)碼管碼表uchar code lable=0xbf,0xc0,0x8e,0xf9,0xab,0x87,0xc7,0x89,0xa4;/"-OFIntLH" 字符編碼void delay(uint z) uint x,y; for(x=15;x>0;x-) for(y=z;y>0;y-);/*電機(jī)、IO口函數(shù)*/ void init(void) Hi_motor=0; Fl_motor=0; P1=0xef; WE1=0; WE2=0; WE3=0; WE4=0; P0=0x00; /*定時(shí)器0初始化函數(shù)*/ void Init_ti

11、mer0() TMOD=0x01; /工作模式1TH0=(65536-100)/256;TL0=(65536-100)%256;/定時(shí)器0賦初值 0.1msEA=1; /開(kāi)ET0=1; /打開(kāi)定時(shí)器0中斷TR0=1; /啟動(dòng)定時(shí)器0 /*外部中斷0初始化函數(shù)*/ void X0_init() EX0=1;/允許外部中斷0中斷 IT0=1;/跳沿式觸 /*數(shù)碼管函數(shù)*/ void display1(uint k1,uint k2,uint k3) WE1=1;P0=lablek1;delay(1); WE1=0;WE2=1;P0=lablek2;delay(1);WE2=0;WE4=1;P0=d

12、tablek3%10;delay(1); WE4=0;WE3=1;P0=dtablek3/10;delay(1);WE3=0; /*雨量檢測(cè)函數(shù)*/ uint check_date()/雨量檢測(cè) uint k; temp=P2; temp=temp&0x0f; switch(temp) case 0x00: return k=0; break; case 0x01: return k=1; break; case 0x02: return k=2; break; case 0x03: return k=3; break; case 0x04: return k=4; break; ca

13、se 0x05: return k=5; break; case 0x06: return k=6; break; case 0x07: return k=7; break; case 0x08: return k=8; break; case 0x09: return k=9; break; case 0x0a: return k=10; break; case 0x0b: return k=11; break; case 0x0c: return k=12; break; case 0x0d: return k=13; break; case 0x0e: return k=14; brea

14、k; case 0x0f: return k=15; break; default:break; /*main函數(shù)*/void main() init(); / 電機(jī)初始化 X0_init(); /外部中斷0初始化 Init_timer0(); /定時(shí)器0初始化 while(1) /*if(flag) display1(0,0,check_date(); else if(!Fl) display1(2,6,check_date(); Fl_motor=1; else Fl_motor=0; */ if(!Fl) display1(2,6,check_date(); Fl_motor=1; el

15、se Fl_motor=0; /*定時(shí)器0中斷函數(shù)*/void timer0_IRQ() interrupt 1 /控制電機(jī)各種轉(zhuǎn)動(dòng) TH0=(65536-100)/256; TL0=(65536-100)%256;/定時(shí)器0賦初值 0.1ms if(!Off) /判斷是否按下“Off”鍵 while(!Off) display1(1,2,check_date(); Hi_motor=0; /電機(jī)停止 if(Off) break; /退出循環(huán) else if(!Int) /判斷是否按下“Int”鍵 num+; /計(jì)數(shù)值增加 while(!Int) display1(3,4,check_date

16、(); if(num<250) led=1;Hi_motor=1; /電機(jī)轉(zhuǎn)2.5s if(num>=2500&&num<5000) led=0; Hi_motor=0; /電機(jī)停2.5s if(num>=5000) num=0; if(Int) num=0; /計(jì)數(shù)值清0，防止干擾 break;/退出循環(huán) else if(!diankong) /判斷是否按下“Int”鍵 num+; /計(jì)數(shù)值增加 while(!diankong) display1(0,0,check_date(); if(num<2000) led=1;Hi_motor=1; /

17、電機(jī)轉(zhuǎn)2.5s if(num>=2000) led=0; Hi_motor=0; /電機(jī)停2.5s num=2000; if(diankong) num=0; /計(jì)數(shù)值清0，防止干擾 break;/退出循環(huán) else /PWM控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速 if(!Hi1) /高速1 display1(7,3,check_date(); delta=50; else if(!Hi2) /高速2 display1(7,8,check_date(); delta=0; else delta=0; /高速1 num+;/計(jì)數(shù)值增加 time=20+check_date()*5;/電機(jī)運(yùn)行的時(shí)間 if(num&

18、lt;time) led=1;Hi_motor=1;/電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) if(num>=time&&num<(100+delta) led=0; Hi_motor=0;/電機(jī)停止if(num>=(100+delta) num=0; /*外部中斷0中斷函數(shù)*/void X0_IRQ() interrupt 0 TR0=0; /關(guān)閉定時(shí)器0 Fl_motor=1; delay(10000); Fl_motor=0; TR0=1; /打開(kāi)定時(shí)器0 三 設(shè)計(jì)總結(jié)課程設(shè)計(jì)中用到了protel（altium designer）和proteus軟件來(lái)分別設(shè)計(jì)原理圖和仿真圖，同時(shí)也用到了keil軟件來(lái)編寫(xiě)運(yùn)行控制程序。在解決設(shè)計(jì)過(guò)程中所遇到的各種問(wèn)題的過(guò)程中，在一定程度上加深了對(duì)以上軟件的認(rèn)識(shí)與理解，也加強(qiáng)了對(duì)這些軟件的運(yùn)用和掌握。此次課程設(shè)