汽车智能雨刷的设计与实现.word

1、摘 要本研究项目从雨刷器的硬件和雨刷器的软件两个方面，对基于单片机的自动雨刷器控制管理系统的应用进行了分析和设计研究。具体来讲本文在该系统的分析和设计研究中主要从系统的设计方案、硬件、软件和控制器的调试等几个环节方面进行了系统的设计和控制研究。在基于单片机的自动雨刷器控制系统的硬件设计和研究中以stc89c51单片机控制器作为本系统设计和控制的核心芯片。在基于单片机的自动雨刷器控制系统的硬件结构设计方面,采用了分模块进行设计的方式,对系统的硬件整体设计包括方框结构图、雨水流量传感器、单片机最小控制系统、显示控制电路、按键控制电路、传感器、驱动控制电路和单片机供电控制电路几个部分都进行了模块化的设计,在对应用程序的设计方面也是完全采用了分块的设计原理思路和设计模式。软件设计部门主要包含设计思路、程序功能的分析概述，在基于单片机的自动雨刷器控制系统的软件设计方面采用C语言进行设计，系统能够根据所测量获得的实际雨水大小和系统中所设定的值进行对比，以对比结果为基础实现汽车雨刷器的自动化控制。通过对系统的调试得出本次设计基本达到了相应的目标和要求。关键词：汽车；智能；自动雨刷器；雨水传感器IVA

2、BSTRACTThis research project analyzed and designed the application of the automatic wiper control and management system based on single chip computer from two aspects of the wiper hardware and the wiper software. Specifically speaking, in the analysis and design research of the system, this paper mainly carried out system design and control research from the aspects of system design scheme, hardware, software and controller debugging. In the hardware design and research of the automatic wiper co

3、ntrol system based on single chip microcomputer, the stc89c51 single chip microcomputer controller is used as the core chip for the design and control of this system.In terms of the hardware design of the automatic wiper control system based on the single-chip microcomputer, a sub-module design method is adopted. The overall hardware design of the system includes a block structure diagram, a raindrop flow sensor, a single-chip minimum control system, a display control circuit, and a key control

4、circuit. , The sensor, the drive control circuit and the single-chip power supply control circuit have been modularly designed. In the design of the application program, the design principles and design patterns of the block are also adopted.The software design department mainly contains the design ideas and the analysis overview of the program functions. The software design of the automatic wiper control system based on the single chip microcomputer is designed in C language. The system can be

5、based on the actual rainfall amount measured and the system settings. Value comparison, based on the comparison results to achieve automatic control of car wipers. Through the debugging of the system, it is concluded that the design has basically reached the corresponding goals and requirements.Key Words：Car; smart；wiper motor； raindrop sensor目 录1 引 言1 1.1 背景及意义2 1.2 国内外研究和发展现状32 自动雨刷器的总体设计5 2.1 总体设计方案5 2.1.1 设计思路5 2.2 方案的选择6 2.2.1 控制芯片的选择6 2.2.2 电机驱动模块的选择6 2.2.3 电动机的选择7 2.2.4 显示器的选择8 2.2.5 传感器的

6、选择83 系统中的主要器件介绍9 3.1 主控制芯片（STC89C51）介绍9 3.2 电机驱动芯片（ULN2003）介绍11 3.3 步进电机（28BYJ-48）介绍124 自动雨刷器硬件电路设计13 4.1 单片机控制控制芯片最小系统介绍13 4.2 按键电路介绍14 4.3步进电机驱动电路介绍15 4.4 供电电路介绍16 4.5 LCD1602 液晶显示电路介绍17 4.6 雨水传感器介绍185 自动雨刷器软件设计19 5.1 总体设计20 5.2 步进电机工作模块20 5.3 雨水传感控制模块21 5.4 LCD1602液晶显示模块21 5.5 按键控制模块216 自动雨刷器调试22 6.1 硬件的组装和调试22 6.1.1 元件焊接22 6.1.2 整板测试22 第6.2节 系统软件调试23 6.2.1 步进电机模块的调试23 6.2.2 雨刷传感器控制模块的调试23 6.2.3 LCD1602液晶显示模块的调试24 6.2.4 按键电路的调试24 第6.3节 系统调试24总 结25附 录26参考文献30致谢311引 言现如今随着社会的飞速发展的背景下，很多人越来越在乎汽车

7、的舒适和性能，其中通过汽车制造业不断地发展和创新，在汽车上越来越多的应用上了自动化控制技术。在以往统计中，在下雨的天气下驾车行驶，驾驶员因为雨刷器的原因而导致的交通事故占到百分之六左右，所以在汽车上安装一个智能的雨刷器显得就极为重要了。另一方面智能汽车雨刷系统也极大的避免了因为有水或者灰尘而间接引发的交通事故。现如今很多的智能电动雨刷上的传感器以及控制系统，多是以雨水传感器作为设计基础的,其中传感器工作的原理就是通过对雨水和电流传感器的感应来检测出空气中的雨水多少,并把感应芯片感应出来的雨水信号转换成电流信号,然后传送电流信号给一个单片机控制控制驱动芯片,最后通过一些特有的方式让电动机驱动芯片来控制电动机的转动。如今市面上大多雨水传感器分为两种，一是通过电阻压变效应，这是一种把传感器放在汽车挡风玻璃的外边，当雨水下落过程中落在雨水传感器上，这时雨水传感器就会感应出雨水的多少；二是一种能感应光强变化并和其他的控制器连接在一起的传感器，这种的传感器是放在汽车挡风玻璃里面的，原理是通过光的折射大小来测量出雨水的多少。汽车雨刷最早在一开始的主要功能就是通过保持了汽车前挡风玻璃的干净清晰,从而大

8、大减少在日常驾驶的过程中对于驾驶员视野的伤害和干扰,而智能汽车雨刷器的智能化设计将有机会为汽车和人们的日常出行生活提供极大的方便,进而大大减少了事故的可能发生。1.1 背景及意义到了今天，人民的消费水平日益提高，在出行方面人们更多的选择驾车出行，所以在人们在对汽车的舒适及安全方面都有了极大的要求。其中在安全性的保障方面雨刷器也发挥了极大的作用，在雨刷器最开始出现时仅仅是防止前挡风玻璃有杂物从而影响驾驶员的视野，但是不方便的地方在于每次都需要驾驶员来进行手动操作；如果是在高速上行驶，危险系数就会极大的增高。就手动刮水器的控制系统而言,其组成主要由刮水器物理控制按键和电动机按键组成。其中电动机主要分为直流电动机和交流电动机，如果刮水器使用直流电动机操作起来简单,但缺点首先是体积比较大,后期的维护比较困难,使用的时间不长；其次,比较容易直接引起刮水器的电磁干扰。如果刮水器使用的是交流电动机,尽管使用寿命长,但是在多联电动机的控制中,控制期间可能会使刮水器不能同时处于打开和关闭的状态。随着科技的不断进步和发展，交流电动机的变频技术也用的越来越广泛了，所以现在大多数都会用步进电机来驱动，为了使定

9、位更精准，会用控制脉冲来控制角位移量；还有一种方法是利用脉冲频率来控制角位移量，还有一种简单的方法,也就是直接利用雨刷的脉冲频率来精确控制角位移的测量,同样也能够很好地达到自动雨刷调速的目的。因此,研制一种性能高、可靠性好、方便维护、高智能化的电动雨刷控制调速系统在汽车行业具有重要的技术意义。李延延在2015年的研究中重点介绍和分析了汽车雨水传感器，对其主要的功能、工作原理等各个方面进行了介绍和分析，在此基础上模拟设计出了控制电路图、可变转速盘等，通过仿真设计得出所设计的控制电路具有很好的效果1。田群娟于2015在分析和研究中结合汽车雨刷的特点和需求，设计出了一种基于单片机控制的自动汽雨刷器，这种雨刷器能够解决和克服目前汽车雨刷器的不足和缺陷。在设计中主要 针对自动复位和间歇刮水电路的操作原理以及具体操作原理进行了设计。在所设计的雨刷器驱动控制系统中,它采用了AT89C52单片机作为系统的电机驱动控制和设计的核心,在嵌入式电机的运转控制方面则是采用了基于L298电机的驱动控制芯片2。宋凯，杨合利于2016在相关的研究中主要针对目前雨刮器在各个方面的弊端和缺陷进行了设计和分析，具体来讲在设计中通过改进进一步增加了雨刮器的雨刷面积和雨刷范围，借助于红外感应器实现了对雨刷器的自动控制，这样驾驶人员在驾驶的过程中不需要进行手动操作就能够实现对雨刷器的自动控制，在很大程度上提升了行车的安全性3。宋凯,杨合利于2016在雨刷器相关的技术研究中主要针对目前电动雨刮器在各个方面的弊端和一些缺陷问题进行了设计

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