[汽车自动雨刷控制系统设计.doc

摘 要 - 1 - 前 言 - 2 - 第一章 汽车自动雨刷控制系统总体设计和主要特点 - 3 - 1.1 汽车自动雨刷控制系统的设计思路 - 3 - 1.2方案的选择设计与原理方框图 - 3 - 1.2.1控制方案比较 - 3 - 1.2.2 原理方框图 - 5 - 第二章 控制系统的硬件设计 - 7 - 2.1 电源电路的设计与分析 - 7 - 2.2 中央控制器 ——AT89C2051 - 8 - 2.2.1 AT89C2051的特点 - 9 - 2.2.2 AT89C2051的功能描述 - 9 - 2.2.3 AT89C2051的管角说明 - 10 - 2.3 电机控制电路分析与设计 - 12 - 2.3.1 步进电机的基本原理及特点 - 12 - 2.4 复位电路的设计 - 19 - 2.4.1 单片机复位电路基本原理及特点 - 19 - 2.4.2 单片机复位后的状态的分析 - 20 - 2.5 时钟电路的设计与工作原理分析 - 21 - 2.5.1振荡器特性 - 21 - 2.5.2 时钟电路的设计 - 22 - 2.5.3 单片机的基本时序单位 - 22 - 2.6 检测电路的设计与分析 - 23 - 2.6.1雨水传感器工作原理 - 23 - 2.6.2硬件设计与实现 - 24 - 第三章 汽车自动雨刷控制系统统软件设计 - 27 - 3.1 主程序设计 - 27 - 3.1.1主程序的初始化内容 - 27 - 3.1.2 代码转换程序 - 28 - 3.2 中断服务程序 - 28 - 3.2.1中断服务程序的设计 - 28 - 3.3检测脉冲及电机运行程序的设计 - 29 - 总 结 - 31 - 附 录 - 33 - 摘 要 本设计主要完成以传感器作为检测器并通过软件的设计实现适时地对雨刷电机的转停、正转及反转，从而实现对汽车雨刷的自动控制。这次设计是传感器技术和现代控制技术在在汽车制造业中的应用，并且设计中运用步进电机代替传统的雨刷电机，通过传感器检测到的雨量，电机速度时间免去驾驶员的反复操作，提高驾驶安全性和舒适性,汽车中已经安装了越来越多的增加主动和被动安全性据统计，全世界雨天行车有7％的事故是由于驾驶员手动操作雨刷引起的，一种具有极高控制系统使驾驶员免除手动操作雨刷的麻烦，有效地提高了雨天行车的安全性。国内外许多汽车厂商研制以雨水传感器为基础的汽车自动雨刷控制系统，来代替传统的机械结构的雨刮器。现在开发的，将雨滴传感器检出的雨水强度实成时测量值变电信号，根据电信号的大小，自动设定雨刮器工作的时间间隔，控制雨刮器动作。目前市场上的雨水传感器大都是依据以下三种工作原理制成的：利用压电振子的传感器、利用静电电容的传感器、利用光强变化的传感器。第一种和第二种是要把雨水传感器安装在汽车的外面，雨滴直接滴在传感器上，第三种把雨水传感器安装在风挡玻璃驾驶室 它的指令集和引脚结构与INTEL公司的MCS－51系列单片机高度兼容 AT89C1051是一种带1K字节闪速可编程可擦除只读存储器(FLASH ROM)的低电压、高性能CMOS 8位微控制器，该器件采用ATMEL高密度、非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51的指令集和输出管脚相兼容，由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C1051是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统应用提供了一种灵活性高且价廉的解决方案。AT89C1051有以下特点：1k字节EPROM、64字节RAM、15根I/O线、2 个16位定时/计数器、5个向量二级中断结构、1个全双向的串行口、并且内含精密模拟比较器和片内振荡器，具有4.25V至5.5V的电压工作范围和12MHz/24MHz工作频率，同时还具有加密阵列的二级程序存储器加锁、掉电和时钟电路等。此外，AT89C1051还支持二种软件可选的电源节电方式。空闲时，CPU停止，而让RAM、定时/计数器、串行口和中断系统继续工作。AT89C2051结构与可实现的功能跟AT89C1051基本一样，只是闪速可编程可擦除只读存储器(FLASH ROM)升级到2K，还有内部RAM为128字节。 由上可知，为了降低难度，增加系统的可靠性与稳定性，因为在贵阳的电子城中AT89C2051容易购买，所以选用了AT89C2051。 （2）电机的选择 本设计中运用步进电机代替传统的雨刷电极（传统的雨刷电机为直流电机）其相比传统雨刷具有控制灵活、精度高等优点。因为其是纯粹的数字控制电动机，它将电脉冲信号转变为角位移，即给一个脉冲，步进电机就转一个角度，因此非常合适单片机控制，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，电机则转过一个步距角，