模拟电动汽车控制器设计电动车窗电路设计(附件)
随着电动汽车技术的发展，电动车窗控制器的性能好坏是检验汽车安全指数的重要指标之一，为了降低汽车车窗控制器的成本，本设计采用STM32F103单片机作为核心设计了电动汽车车窗控制器。通过单片机发出的指令来控制电机驱动电路，从而控制电机的运转来模拟车窗的升降；车窗上升时，采集电机电流，当车窗处于夹持状态时电流会增大，此时电机反转从而实现车窗的防夹功能。关键词 车窗控制器，STM32单片机，车窗防夹目 录
1 引言 2
1.1 研究背景 2
1.2 研究现状 2
1.3 研究目标与内容 3
2 系统总体设计 4
2.1 设计要求 4
2.2 设计方案 4
2.3 设计原理 5
3 硬件单元设计 7
3.1 单片机系统模块 8
3.2 下载调试模块 10
3.3 电源模块 11
3.4 电机驱动模块 12
3.5 无线遥控发射与接收模块 14
3.6 防夹报警模块 16
3.7 碰撞保护模块 16
4 软件单元设计 17
5 系统统调 21
5.1 静态调试 22
5.2 动态调试 22
6系统实物图 24
结 论 26
致 谢 27
参 考 文 献 28
附录1 主程序代码 29
附录2 查重报告 33
1 引言
随着汽车走进人们的生活，车窗控制器系统是电动汽车车身重要的组成部分，如今车窗功能已经成为衡量汽车的功能的标准之一，成为影响用户购车的重要因素之一。汽车车窗控制器的性能是检验汽车安全性的一个重要的指标，汽车车窗控制器采用手摇式升降器和按钮式电动升降器，目前大部分汽车已经放弃了手摇式升降器，而是采用由电机、减速器等器件组成的电动升降器。
伴随着汽车车窗控制器技术的飞速发展，电子模块控制在汽车上大面积使用，同时设有安全保护装置。传统汽车车窗控制器是由三极管等分立元件构成的，性能不是十分稳定，而且使用的数量太多，目前大部
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重要因素之一。汽车车窗控制器的性能是检验汽车安全性的一个重要的指标，汽车车窗控制器采用手摇式升降器和按钮式电动升降器，目前大部分汽车已经放弃了手摇式升降器，而是采用由电机、减速器等器件组成的电动升降器。
伴随着汽车车窗控制器技术的飞速发展，电子模块控制在汽车上大面积使用，同时设有安全保护装置。传统汽车车窗控制器是由三极管等分立元件构成的，性能不是十分稳定，而且使用的数量太多，目前大部分车窗控制器采用由价格更低、性能更加稳定的单片机作为集成模块控制器[1]。
1.1 研究背景
按照我国相关法律规定，汽车检测达到相关安全指标规定才能出厂，目前国内相关的技术起步还比较晚，许多技术空白有待填补。随着电动汽车的普及，汽车的安全性显得更加重要，因此汽车厂商都必须注重车窗系统的性能。近年来，在我国汽车市场的飞速发展的背景下，汽车电子市场也随之壮大，迄今为止，车窗控制系统已获得了飞速的发展。随着生活水平的提高，车窗的人性化设计将成为人们选择汽车的一个重要考虑因素，因此车窗系统的研究有着广阔的发展前景。
1.2 研究现状
车窗控制系统包括车窗的防夹控制系统，已经取得了令人瞩目的发展，普遍采用的方法有利用霍尔传感器来进行防夹控制，除此之外也存在其它方法。
传统的电动车窗，采用电机驱动车窗玻璃的上升与下降，来代替人工式手摇升降车窗。在安装了电动车窗的汽车上，在每个门上都安装有控制按钮，有的开关还可以点动，即轻点一下就可连续上升或下降。
当然，传统电动车窗仍然存在着许问题。第一，电动马达的推动力过大。相关研究表明，电动马达上升产生的推力最大可达约515牛顿，最小也有大约163牛顿。如果是带有车窗框的电动车窗，推力可达到316~512牛顿之间。如果车窗在上升的过程中，有人的身体处在车窗运行轨道上，是没有能力将其推开的，因此极容易发生事故；第二，用来感应电路中电流的霍尔传感器不灵敏，霍尔传感器无法准确判断施加力的大小，从而传递信号让电机停止工作；第三，传统的防夹车窗都是有触式的，必须当车窗遇到障碍物后才能触发安全装置发挥作用，但如果在车窗上升到顶部的时候人没做出反应，尽管此时防夹功能已经触发，但已经避免不了事故的发生了。
车窗防夹持系统是汽车人性化和安全性的重要组成部分，其主要功能是在车窗上升时遇到障碍物阻碍时，能够识别出车窗正处于夹持状态，从而通过指令使车窗电机反转，防止电机长时间堵转导致烧毁甚至及导致车辆乘员被夹伤[2]。
1.3 研究目标与内容
本设计的主要研究内容为在熟悉电动车窗的运行特点基础上，了解实际汽车电动车窗的控制原理，设计汽车电动车窗的自动控制电路和模拟装置。主要目标为：能够实现开窗和关窗功能，能够实现车窗的定位控制；能够实现车窗电机的电流检测，以模拟汽车车窗的防夹功能。
为了使乘客被电动车窗夹伤的事故不再发生，造成不必要的生命安全损害，我们就需要研发出安全且不会夹人的防夹电动车窗。所谓防夹电动车窗，其实质就是在车窗的内部控制系统中安装添加一组电流传感器，让所安装的电流传感器时刻都监测着电机的运转情况。在电动车窗升起时，如果碰到异物阻挡，电动马达转速就会减缓，当霍尔传感器检测到转速有变化时就会向ECU（电子控制单元）报告信息，此时电子控制单元就会控制继电器工作。这时电路中的电流会反向，电机就会停转或者反转，从而控制车窗停止上升或者下降，从而来实现防夹功能[3]。
除此之外，在汽车发生碰撞时，通过加速度检测装置，在碰撞发生时可以使车窗自动解锁，便于人员的逃生。在碰撞发生时，会产生一个负加速度，此时在弹出安全气囊的同时，应该讲车窗门锁紧，避免因为碰撞使车窗控制失效，发生意外事故；当碰撞结束时，车窗自动解锁，便于车内人员的逃生。
2 系统总体设计
图2.1 系统总框图
2.1 设计要求
本设计为车窗控制系统，设计合理的模拟车窗机械结构，完成的功能有控制车窗的开窗与关窗，并能实现车窗的定位控制，实现车窗电机的电流检测，模拟汽车车窗的防夹功能。
2.2 设计方案
本设计的车窗定位、开关窗、升降功能的实现采用直流电机，并无其他方案；而在车窗防夹方面，方案就比较多样化，并且本次设计的难点就在车窗防夹上，在此，有如下几种方案。
方案一，采用压力传感器来控制，在车窗的边框安装一个压力传感器，当压力传感器上有压力作用后，立即向控制系统“发出信号”，从而作出相应反应来改变电机电流的方向，从而控制电机的升降；
方案二，采用红外光传感器控制，在车窗的边框安装红外光发射器，如果有物体（比如人的肢体）挡住红外发射器发射的信号，那么红外接收器就会将信号发送给控制系统，从而使电机停止或者反转。
方案三，采用采集电流的方法，对电机电流进行采样，通过对采集到的电流
1 引言 2
1.1 研究背景 2
1.2 研究现状 2
1.3 研究目标与内容 3
2 系统总体设计 4
2.1 设计要求 4
2.2 设计方案 4
2.3 设计原理 5
3 硬件单元设计 7
3.1 单片机系统模块 8
3.2 下载调试模块 10
3.3 电源模块 11
3.4 电机驱动模块 12
3.5 无线遥控发射与接收模块 14
3.6 防夹报警模块 16
3.7 碰撞保护模块 16
4 软件单元设计 17
5 系统统调 21
5.1 静态调试 22
5.2 动态调试 22
6系统实物图 24
结 论 26
致 谢 27
参 考 文 献 28
附录1 主程序代码 29
附录2 查重报告 33
1 引言
随着汽车走进人们的生活，车窗控制器系统是电动汽车车身重要的组成部分，如今车窗功能已经成为衡量汽车的功能的标准之一，成为影响用户购车的重要因素之一。汽车车窗控制器的性能是检验汽车安全性的一个重要的指标，汽车车窗控制器采用手摇式升降器和按钮式电动升降器，目前大部分汽车已经放弃了手摇式升降器，而是采用由电机、减速器等器件组成的电动升降器。
伴随着汽车车窗控制器技术的飞速发展，电子模块控制在汽车上大面积使用，同时设有安全保护装置。传统汽车车窗控制器是由三极管等分立元件构成的，性能不是十分稳定，而且使用的数量太多，目前大部
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
重要因素之一。汽车车窗控制器的性能是检验汽车安全性的一个重要的指标，汽车车窗控制器采用手摇式升降器和按钮式电动升降器，目前大部分汽车已经放弃了手摇式升降器，而是采用由电机、减速器等器件组成的电动升降器。
伴随着汽车车窗控制器技术的飞速发展，电子模块控制在汽车上大面积使用，同时设有安全保护装置。传统汽车车窗控制器是由三极管等分立元件构成的，性能不是十分稳定，而且使用的数量太多，目前大部分车窗控制器采用由价格更低、性能更加稳定的单片机作为集成模块控制器[1]。
1.1 研究背景
按照我国相关法律规定，汽车检测达到相关安全指标规定才能出厂，目前国内相关的技术起步还比较晚，许多技术空白有待填补。随着电动汽车的普及，汽车的安全性显得更加重要，因此汽车厂商都必须注重车窗系统的性能。近年来，在我国汽车市场的飞速发展的背景下，汽车电子市场也随之壮大，迄今为止，车窗控制系统已获得了飞速的发展。随着生活水平的提高，车窗的人性化设计将成为人们选择汽车的一个重要考虑因素，因此车窗系统的研究有着广阔的发展前景。
1.2 研究现状
车窗控制系统包括车窗的防夹控制系统，已经取得了令人瞩目的发展，普遍采用的方法有利用霍尔传感器来进行防夹控制，除此之外也存在其它方法。
传统的电动车窗，采用电机驱动车窗玻璃的上升与下降，来代替人工式手摇升降车窗。在安装了电动车窗的汽车上，在每个门上都安装有控制按钮，有的开关还可以点动，即轻点一下就可连续上升或下降。
当然，传统电动车窗仍然存在着许问题。第一，电动马达的推动力过大。相关研究表明，电动马达上升产生的推力最大可达约515牛顿，最小也有大约163牛顿。如果是带有车窗框的电动车窗，推力可达到316~512牛顿之间。如果车窗在上升的过程中，有人的身体处在车窗运行轨道上，是没有能力将其推开的，因此极容易发生事故；第二，用来感应电路中电流的霍尔传感器不灵敏，霍尔传感器无法准确判断施加力的大小，从而传递信号让电机停止工作；第三，传统的防夹车窗都是有触式的，必须当车窗遇到障碍物后才能触发安全装置发挥作用，但如果在车窗上升到顶部的时候人没做出反应，尽管此时防夹功能已经触发，但已经避免不了事故的发生了。
车窗防夹持系统是汽车人性化和安全性的重要组成部分，其主要功能是在车窗上升时遇到障碍物阻碍时，能够识别出车窗正处于夹持状态，从而通过指令使车窗电机反转，防止电机长时间堵转导致烧毁甚至及导致车辆乘员被夹伤[2]。
1.3 研究目标与内容
本设计的主要研究内容为在熟悉电动车窗的运行特点基础上，了解实际汽车电动车窗的控制原理，设计汽车电动车窗的自动控制电路和模拟装置。主要目标为：能够实现开窗和关窗功能，能够实现车窗的定位控制；能够实现车窗电机的电流检测，以模拟汽车车窗的防夹功能。
为了使乘客被电动车窗夹伤的事故不再发生，造成不必要的生命安全损害，我们就需要研发出安全且不会夹人的防夹电动车窗。所谓防夹电动车窗，其实质就是在车窗的内部控制系统中安装添加一组电流传感器，让所安装的电流传感器时刻都监测着电机的运转情况。在电动车窗升起时，如果碰到异物阻挡，电动马达转速就会减缓，当霍尔传感器检测到转速有变化时就会向ECU（电子控制单元）报告信息，此时电子控制单元就会控制继电器工作。这时电路中的电流会反向，电机就会停转或者反转，从而控制车窗停止上升或者下降，从而来实现防夹功能[3]。
除此之外，在汽车发生碰撞时，通过加速度检测装置，在碰撞发生时可以使车窗自动解锁，便于人员的逃生。在碰撞发生时，会产生一个负加速度，此时在弹出安全气囊的同时，应该讲车窗门锁紧，避免因为碰撞使车窗控制失效，发生意外事故；当碰撞结束时，车窗自动解锁，便于车内人员的逃生。
2 系统总体设计
图2.1 系统总框图
2.1 设计要求
本设计为车窗控制系统，设计合理的模拟车窗机械结构，完成的功能有控制车窗的开窗与关窗，并能实现车窗的定位控制，实现车窗电机的电流检测，模拟汽车车窗的防夹功能。
2.2 设计方案
本设计的车窗定位、开关窗、升降功能的实现采用直流电机，并无其他方案；而在车窗防夹方面，方案就比较多样化，并且本次设计的难点就在车窗防夹上，在此，有如下几种方案。
方案一，采用压力传感器来控制，在车窗的边框安装一个压力传感器，当压力传感器上有压力作用后，立即向控制系统“发出信号”，从而作出相应反应来改变电机电流的方向，从而控制电机的升降；
方案二，采用红外光传感器控制，在车窗的边框安装红外光发射器，如果有物体（比如人的肢体）挡住红外发射器发射的信号，那么红外接收器就会将信号发送给控制系统，从而使电机停止或者反转。
方案三，采用采集电流的方法，对电机电流进行采样，通过对采集到的电流
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