汽车智能雨刮控制系统的设计.doc

毕 业 设 计（论 文） 设计(论文)题目： 汽车智能雨刮控制系统的设计 学生姓名：二级学院：班　　级：提交日期：II目 录摘 要 ⅢAbstract Ⅳ1绪论 11.1 研究背景与意义 11.2 单片机概述 11.3 本文的主要工作及安排 22 理论分析 32.1 单片机的选择 32.2 计时芯片的选择 32.3 存储芯片的选择 42.4 雨量传感器的选择 42.2 光学原理 62.3 光电转换原理 82.4 本章小结 83 硬件电路设计 93.1 整体框架 93.2 STC89C52单片机系统设计 93.2.1 STC89C52单片机简述 93.2.2 STC89C52单片机引脚说明 103.2.3 最小系统的设计 123.3 时钟模块 133.3.1 DS1302的介绍 123.3.2 DS1302工作原理 143.4 存储模块 153.4.1 AT24C02 153.4.2 AT24C02工作原理 163.5 电动机驱动模块 173.6 发射部分电路 173.7 接收端电路 183.8 输出控制 203.9 开关检测电路 213.10 本章小结 224软件实现及测试 234.1编程软件的介绍 234.2总体框架 234.3 各部分程序实现 244.3.1 主程序 244.3.2 发射部分 254.3.3 接收部分 274.3.4 初始自适应匹配部分 294.3.5 雨水检测判断 314.4 系统测试 324.5 本章小结 325 结论 33致 谢 34参考文献 35附录 36汽车智能雨刮控制系统的设计汽车智能雨刮控制系统的设计摘 要本文研究设计的智能雨刮系统主要利用发光二极管发射出的光线经汽车前挡风玻璃多次反射后由接收端光敏二极管接收并检测，使用单片机对接收光线强弱进行分析，判断挡风玻璃上是否有雨水，有则驱动雨刮电机带动雨刮臂进行擦除。

对各部分硬件电路进行了单独的设计，分别给出电路设计原理图，最终完成完整系统硬件电路设计 在软件方面主要使用汇编程序编写根据设计方案，确定主程序框架及流程，并对各部分程序进行编写 关键词：智能雨刮控制系统，光学传感器，单片机,发射强度ⅢDesign of the Intelligent Vehicle Wiper Control SystemABSTRACTThe intelligent rain wiper system designed in this paper mainly launches a beam of light emitting light into the front windshield of the car through a light emitting diode. After many reflections, it receives and detects the light sensitive diode through the receiving end, and uses a single chip microcomputer to detect whether there is rain on the windshield by the judgment analysis of the intensity of receiving light, and then drive the wiper. The motor drives the wiper arm to erase. Each part of the hardware circuit are designed separately, which gives the circuit design principle, finally completed the hardware integrity system design.In software, it is mainly written in assembly program. According to the design plan, determine the framework of the main program and process, and each part of the program to write.Key words: Intelligent Wiper Control System,Optical Sensors,SCM, Emissive PowerⅣ汽车智能雨刮控制系统的设计 1 绪论1 绪论1.1研究背景与意义雨刮系统是现代汽车上的重要组成部分，它主要负责清除汽车挡风玻璃上的雨雪及杂物，在行驶过程中为驾驶员提供良好的视野，而手动操作雨刮器却会影响驾驶员的注意力，容易导致事故的发生。

根据相关统计，在全世界范围内，有7%的雨天行车事故是由驾驶员手动操作雨刷而引起的[1]智能雨刮控制系统可以使驾驶员避免手动操作雨刷的麻烦，可以有效的提高雨天行车的安全性[1]国内外许多汽车厂商都在研制智能雨刮产品，来代替传统的机械结构的雨刷器[28] 为此，实现以下设想：下雨时（有雨水且落在汽车挡风玻璃上时），能自动开启汽车雨刷刮除雨水1.2 单片机概述单片机是一种利用大规模集成电路技术将CPU、存储器、中断控制器、定时计数器、数模转换器和多种I/O接口电路等功能集成到一块芯片上的微型计算机系统单片机最早诞生于上个世纪70年代，从早期的4位机、8位机到现在的32位机乃至64位机，单片机上集成的功能越来越丰富，计算能力越来越强从单片机的发展经历看，其经历了单片微型计算机、微控制器、单片应用系统三大阶段如今单片机应用于我们日常生产生活中的方方面面，比如移动通讯设备、家用电器、工业控制、导航等等单片机以其优异的性能而得到及其广泛的应用，并表现出鲜明的特点：体型小、结构简单、易于使用、成本低廉、功耗低、可靠性强、处理速度快、实时控制功能强图1.1 单片机内部模块组成1.3本文的主要工作及安排本文研究的是一种智能雨刮控制系统。

系统中使用光学传感器对车辆挡风玻璃进行检测，有雨水时，雨刮电机便在系统控制下自动带动雨刮进行清除，实现自动检测、判断和控制的功能本文主要工作内容及安排： 1绪论：简要描述智能雨刮系统研究的可行性和需求性，并对系统核心单片机进行简要介绍 2系统硬件的选择：对单片机、传感器等主要硬件进行选择；简要描述本文主要应用到的折射和全反射等光学原理，分析本设计中光电转换要点； 3硬件电路设计：简单描述本设计的整体框架，并且给出各部分电路设计图并根据各部分设计完成整体硬件电路图 4软件设计及调试：完成软件的总体设计思想及程序主框架结构；画出主要子程序流程图；编写、调试各部分程序，测试系统运行情况 5结论：总结设计工作中的困难，指出系统的不足之处 2汽车智能雨刮控制系统的设计2 系统硬件的选择2.1单片机的选择方案1：凌阳系列单片机 凌阳系列单片机能够处理各种复杂的逻辑计算，将所有元器件都集成在一块芯片上，采用CMOS制造工艺缩减了体型，提高了稳定性，优秀的处理速度适用于作为大型系统的控制核心方案2：STC89C52单片机STC89C52是一款以MCS-51为内核的8位CMOS微处理器，具有8k片内Flash存储器。

此单片机还做了升级，因此拥有4K的EEPROM存储开发难度低、成本低廉、可以编程下载方案3：PIC 16F690 单片机PIC16F690是一款高性能，低功耗，指令简单, 具有片内 EEPROM 存储的单片机只有20个引脚，外围电路设计简单，但是价格高昂，开发难度较大确定方案：综上所述，考虑到单片机的功能以及开发难易程度和成本，选择STC89C52单片机作为系统控制芯片2.2 计时芯片的选择方案1：计时时钟芯片选用DS12C887该芯片与单片机采用8位并口通信，传递信息速度快自带有锂电池和晶振，芯片功能丰富，可以通过内部寄存器设置闹钟，并产生闹钟中断但体积相对较大，价格相对昂贵方案2：计时时钟芯片选用DS1302DS1302属于实时时钟电路，具备功耗低、性能高且带有RAM的优势，能够计时多种单位，像分、时、日、月、年等，拥有闰年补偿作用，通常工作电压在2.5V到5.5V之间与单片机之间的通信是通过三线接口，能够利用突发实现多个字节时钟信号或是RAM数据的一次性传输RAM存储器存在于DS1302之中，能够临时存放数据值得提及的是，DS1202为DS1302的前身，后者做了升级，并且能够很好地兼容前者，与此同时还增加了一些新的功能，例如主电源/后备电源双电源引脚以及对后备电源实行涓流充电等。

DS1302实时时钟电路的优势在于，能够利用串行数据传输，实现掉电保护电源的可编程充电功能，除此之外，还能够实现充电功能的关闭标准时钟即普通32.768kHz晶振方案3：计时时钟芯片选用单片机内部定时计数器在单片机中存放的定时器，在计时过程中若系统处于断电环境下，数据必然清零，导致计时的停止，定时器进行计时的精度也不高，随着时间的增加，误差累计提升总的来说，单片机内部定时计数器的优势在于节约电路搭建和成本，却无法保证掉电下的正常运作方案选择：通过综合考虑上述来看，选择DS1302更为稳妥，虽说其所需的外围电路较为复杂，但是其相对来说稳定常用，性价比高，所以选择方案22.3 存储芯片的选择方案1：存储芯片选择单片机内部的EEPROM，以此实行数据存储STC89C5X芯片中包括EEPROM功能，其内部EEPROM利用ISP/IAP技术，对FLASH实行读写，最终达成EEPROM功能事实上，0x2000即STC89C5X的EEPROM起始地址，扇区字节为512，EERPOM的大小是2K字节方案2：将AT24C02作为存储芯片AT24C02内部的8位字节有256个，是2K位串行闪存器，本质上来讲，其功耗方面有所降低。

另外，AT24C02还设有页写缓冲器能够利用IIC总线接口开展操作，且具备写保护功能方案选择：通过对各方面的考量，在数据存储阶段，单片机内部EEPROM存在先擦除整个扇区后再写入的需求，相对麻烦，因此本系统最终选择的存储芯片是AT24C022.4雨量传感器的选择方案1：电容式雨量传感器电容式雨量传感器的原理是在检测雨水的位置放置一个电容器，如图2.1所示，无雨时，电容极板间只有空气，而在有雨时，电容极板间充斥着雨滴，空气和雨滴所具有的导电能力是不同的，因此两种情况下电容的介电常数是不同的当电容器两极板位置相对固定时，电容值与介电常数成对影响，通过检测电容值的变化，从而判断是否有雨图 2.1电容式雨量传感器方案2：热电偶式雨量传感器热电偶式雨量传感器是利用热电偶对温度的敏感特性来间接检测雨量的无雨时，热电偶两端的感应电动势是固定的，有雨时，雨水会带走一部分热量，使得热电偶的温度下降，从而导致感应电动势下降[1]通过检测热电偶感应电动势的变化即可得知是否有雨水如图2.2所示 图 2.2热电偶式雨量传感器。