汽车智能雨刮器控制系统设计(附件)
汽车工业是国民经济发展的支柱产业之一，正朝着安全、节能和环保的方向发展。智能雨刮器作为能够保障汽车安全、舒适行驶的重要附件产品，具有广阔的发展前景。本文以STC89C52单片机作为核心控制器完成检测电路、电机驱动、显示、报警等硬件电路设计，采用模块化程序设计，通过雨量传感器检测雨量大小，利用霍尔开关来模拟汽车的速度，利用PWM信号控制直流电机转速。通过系统软硬件调试能够实现根据雨量大小，以及车速快慢，智能控制雨刮电机的功能。关键词 汽车，单片机，雨刮器，雨量传感器
目 录
1 绪论 1
1.1 选题背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 发展趋势 2
2 系统的硬件设计 2
2.1 系统的设计总方案 2
2.2 单片机最小系统模块 4
2.3 按键模块 7
2.4 LCD液晶显示模块 7
2.5 检测模块 9
2.6 A/D模块转换模块 10
2.7 雨刮器电机驱动控制模块 10
3 系统的软件设计 13
3.1 系统主程序设计 13
3.2 液晶显示程序设计 14
3.3 ADC采集子程序设计 15
3.4 电机脉宽调节子程序设计 16
3.5 按键扫描程序设计 17
4 系统安装与调试 18
4.1 硬件调试 18
4.2 软件调试 26
结 论 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
1 绪论
1.1 选题背景及意义
近几年来，我国人民幸福指数不断上升，汽车工业发展迅速，雨刮器又是汽车上必不可缺的重要组成部分。随着科技的不断进步，人们对于汽车在安全方面的提高寄予了很大的期望，智能雨刮器的改革创新变得越来越迫在眉睫[1]。当今社会中，汽车行业的发展已经成为国民经济发展的重要的一个部分，对于汽车来说，只有不断的提高汽车本身所具有的价值才能保持需求量，所以汽车在低碳、绿色动力、安全保障方向不断改革，以至于人们日常所 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
运用到的电子产品也在慢慢地运用到汽车部件上来满足人们对于电子产品的渴望与使用。
在科研人员的不懈努力与日复一日的研究下，终于研发出来了一种能够智能操控的雨刮器，该雨刮器运用了雨量传感器能根据雨量的大小自动调速的功能，让雨刮器在有水滴落在风窗玻璃上时能自动地打开，当有水滴落在风窗玻璃上面时，会影响到驾驶者的视野，该雨刮器能够智能地调节为驾驶者获得一个良好的视野来舒适地驾驶车辆，这个对于雨刮器的改革让驾驶员省去操作雨刷的问题，既达到了简单驾驶又提高了驾驶的安全性。有一个数据表明，在世界上有6%的交通事故是因为驾驶员在雨天对雨刮器的不当操作而造成的，所以智能的雨刮器控制系统是十分有创新价值的。在雨天当汽车有了智能雨刮器操作系统时，驾驶员可以不用调雨刮器来改变雨刮器的停止或运动，同时还能保持开车时拥有一个较清楚的视角，从而可以专心开车来保证驾驶的安全性[2]。
1.2 国内外研究现状
电动刮水器第一次出现在人们眼前是在德国的博世公司，博世公司很重视这个产品。自从那以来，这个产品不断地改革，从一个简简单单毫无特色的刮片发展到被运用到风窗玻璃上的无支架雨刮器。因为这一应用，人们解决了雨天驾驶没有视野的问题，从此汽车从只能在晴天驾驶变化到能够在全天气驾驶，这个改变解决了汽车的局限性，使得汽车的销量大大地提高。然而真正使刮水器发展至今的原因是在二战以后，出现了大量的机械，伴随而来的就是人们对汽车器件的不断改革，一些以前从未出现的产品也应用在了汽车上，同时刮水器也转变成可变位雨刮器出现在人们视眼，这就更扩大了刮拭的范围，同时雨刮器也成了一个可以不断发展创新的系统。
对于雨刮器的发展，传感器技术的运用是不可或缺的。传感器是电子技术方面的信号源，是汽车能够实现电子操控的重要部件，同时也是作为重点研究项目之一出现在电子技术行业。2009年，在国外有一群人提出了一种自动调节系统，并提出了一个新的概念，这是一个基于摄像头的雨量传感器，只要放在风窗玻璃上的底部来检测雨量大小，就能依据雨量大小来调节雨刮器的速度，同时他们也设计出了一种能够用来减少处理时间的算法。2010年，一个根据多普勒偏移的全新全电子式的雨量传感器在国外被提出，该传感器能方便而又精确的记录雨量的大小，并且不会有机械零件磨损但是其会使用掉大量的电能。国内雨量传感器这项技术起步的比较晚，国家当时也没有投入精力去研究，但也有一群感兴趣的科研人员对其不断的革新，2011，国内有一群人提出了基于模糊控制理论的雨刮器，该雨刮器对于接收到的雨量大小进行非线性信号处理，然后把得到的两个量作为模糊控制系统的输入量来输出控制信号。
对于传感器的研究，总体来说，欧美等国家的技术相对于我国是先进的，但我国也在不断地研发自己的传感器产品，使得在这方面的技术日益精湛。
1.3 发展趋势
当前对于汽车智能雨刮器的研究，取得了一定的成果，有些也已经投入使用。但随着工业化的发展，雨刮器元器件也向着智能化数字化不断革新，以便于提高计算机的控制。现代的雨刮器大多数的运动控制包括电机驱动，驱动所具有的性能解决了很多以前的麻烦，但是随着经济的不断发展，汽车数量也会不断地呈现上升的趋势，社会对于安全驾驶的教育力度不断加强，扣分规则越来越苛刻，导致人们对于安全驾驶的认知也在不断地提高，改善汽车的安全性有助于人们的安全驾驶，作为汽车雨天驾驶唯一的安全保障，雨刮器的重要性可以想象是非同小可的，所以人们将要着重的发展雨刮器的智能化研究，使雨刮器随着科技的进步也与时俱进，接下的阶段，雨刮器的安全性与其自我诊断技术以及轻量微型化将会成为下一阶段的研究方向，如果取得了重大的突破，汽车安全驾驶又将大大提高[3]。
2 系统的硬件设计
2.1 系统的设计总方案
雨量检测传感器使用的是HY01模块，HY101是一种专门的雨量传感器，在传感器的检测端有是一个湿敏电阻，通过湿敏电阻检测湿润程度判断雨滴的大小，而湿敏电阻输出的是一个模拟量，电压范围和供电电压成一定的比例，本次设计中输入电压为5V，因此输出为05V，由于单片机无法检测模拟信号所以需要使用一个AD转换器芯片进行数据采集，AD转换芯片为ADC0832，ADC0832和单片机的接口为SPI模式，单片机在获取到ADC0832输出的模拟数据以后，通过这个电压的大小判断雨量的大小，当雨量超过一定的量以后，单片机启动内部的定时器，利用定时器产生一个PWM信号对应雨刮器，通过调节PWM的占空比实现对雨刮器的速度的控制器，从而实现对玻璃的清洁，另外在系统中所有的控制通过单片机内部的逻辑实现所以不需要外扩矩阵键盘，因此此方案满足成本低廉、已采购、设计简单、易操作等特点。
目 录
1 绪论 1
1.1 选题背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 发展趋势 2
2 系统的硬件设计 2
2.1 系统的设计总方案 2
2.2 单片机最小系统模块 4
2.3 按键模块 7
2.4 LCD液晶显示模块 7
2.5 检测模块 9
2.6 A/D模块转换模块 10
2.7 雨刮器电机驱动控制模块 10
3 系统的软件设计 13
3.1 系统主程序设计 13
3.2 液晶显示程序设计 14
3.3 ADC采集子程序设计 15
3.4 电机脉宽调节子程序设计 16
3.5 按键扫描程序设计 17
4 系统安装与调试 18
4.1 硬件调试 18
4.2 软件调试 26
结 论 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
1 绪论
1.1 选题背景及意义
近几年来，我国人民幸福指数不断上升，汽车工业发展迅速，雨刮器又是汽车上必不可缺的重要组成部分。随着科技的不断进步，人们对于汽车在安全方面的提高寄予了很大的期望，智能雨刮器的改革创新变得越来越迫在眉睫[1]。当今社会中，汽车行业的发展已经成为国民经济发展的重要的一个部分，对于汽车来说，只有不断的提高汽车本身所具有的价值才能保持需求量，所以汽车在低碳、绿色动力、安全保障方向不断改革，以至于人们日常所 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
运用到的电子产品也在慢慢地运用到汽车部件上来满足人们对于电子产品的渴望与使用。
在科研人员的不懈努力与日复一日的研究下，终于研发出来了一种能够智能操控的雨刮器，该雨刮器运用了雨量传感器能根据雨量的大小自动调速的功能，让雨刮器在有水滴落在风窗玻璃上时能自动地打开，当有水滴落在风窗玻璃上面时，会影响到驾驶者的视野，该雨刮器能够智能地调节为驾驶者获得一个良好的视野来舒适地驾驶车辆，这个对于雨刮器的改革让驾驶员省去操作雨刷的问题，既达到了简单驾驶又提高了驾驶的安全性。有一个数据表明，在世界上有6%的交通事故是因为驾驶员在雨天对雨刮器的不当操作而造成的，所以智能的雨刮器控制系统是十分有创新价值的。在雨天当汽车有了智能雨刮器操作系统时，驾驶员可以不用调雨刮器来改变雨刮器的停止或运动，同时还能保持开车时拥有一个较清楚的视角，从而可以专心开车来保证驾驶的安全性[2]。
1.2 国内外研究现状
电动刮水器第一次出现在人们眼前是在德国的博世公司，博世公司很重视这个产品。自从那以来，这个产品不断地改革，从一个简简单单毫无特色的刮片发展到被运用到风窗玻璃上的无支架雨刮器。因为这一应用，人们解决了雨天驾驶没有视野的问题，从此汽车从只能在晴天驾驶变化到能够在全天气驾驶，这个改变解决了汽车的局限性，使得汽车的销量大大地提高。然而真正使刮水器发展至今的原因是在二战以后，出现了大量的机械，伴随而来的就是人们对汽车器件的不断改革，一些以前从未出现的产品也应用在了汽车上，同时刮水器也转变成可变位雨刮器出现在人们视眼，这就更扩大了刮拭的范围，同时雨刮器也成了一个可以不断发展创新的系统。
对于雨刮器的发展，传感器技术的运用是不可或缺的。传感器是电子技术方面的信号源，是汽车能够实现电子操控的重要部件，同时也是作为重点研究项目之一出现在电子技术行业。2009年，在国外有一群人提出了一种自动调节系统，并提出了一个新的概念，这是一个基于摄像头的雨量传感器，只要放在风窗玻璃上的底部来检测雨量大小，就能依据雨量大小来调节雨刮器的速度，同时他们也设计出了一种能够用来减少处理时间的算法。2010年，一个根据多普勒偏移的全新全电子式的雨量传感器在国外被提出，该传感器能方便而又精确的记录雨量的大小，并且不会有机械零件磨损但是其会使用掉大量的电能。国内雨量传感器这项技术起步的比较晚，国家当时也没有投入精力去研究，但也有一群感兴趣的科研人员对其不断的革新，2011，国内有一群人提出了基于模糊控制理论的雨刮器，该雨刮器对于接收到的雨量大小进行非线性信号处理，然后把得到的两个量作为模糊控制系统的输入量来输出控制信号。
对于传感器的研究，总体来说，欧美等国家的技术相对于我国是先进的，但我国也在不断地研发自己的传感器产品，使得在这方面的技术日益精湛。
1.3 发展趋势
当前对于汽车智能雨刮器的研究，取得了一定的成果，有些也已经投入使用。但随着工业化的发展，雨刮器元器件也向着智能化数字化不断革新，以便于提高计算机的控制。现代的雨刮器大多数的运动控制包括电机驱动，驱动所具有的性能解决了很多以前的麻烦，但是随着经济的不断发展，汽车数量也会不断地呈现上升的趋势，社会对于安全驾驶的教育力度不断加强，扣分规则越来越苛刻，导致人们对于安全驾驶的认知也在不断地提高，改善汽车的安全性有助于人们的安全驾驶，作为汽车雨天驾驶唯一的安全保障，雨刮器的重要性可以想象是非同小可的，所以人们将要着重的发展雨刮器的智能化研究，使雨刮器随着科技的进步也与时俱进，接下的阶段，雨刮器的安全性与其自我诊断技术以及轻量微型化将会成为下一阶段的研究方向，如果取得了重大的突破，汽车安全驾驶又将大大提高[3]。
2 系统的硬件设计
2.1 系统的设计总方案
雨量检测传感器使用的是HY01模块，HY101是一种专门的雨量传感器，在传感器的检测端有是一个湿敏电阻，通过湿敏电阻检测湿润程度判断雨滴的大小，而湿敏电阻输出的是一个模拟量，电压范围和供电电压成一定的比例，本次设计中输入电压为5V，因此输出为05V，由于单片机无法检测模拟信号所以需要使用一个AD转换器芯片进行数据采集，AD转换芯片为ADC0832，ADC0832和单片机的接口为SPI模式，单片机在获取到ADC0832输出的模拟数据以后，通过这个电压的大小判断雨量的大小，当雨量超过一定的量以后，单片机启动内部的定时器，利用定时器产生一个PWM信号对应雨刮器，通过调节PWM的占空比实现对雨刮器的速度的控制器，从而实现对玻璃的清洁，另外在系统中所有的控制通过单片机内部的逻辑实现所以不需要外扩矩阵键盘，因此此方案满足成本低廉、已采购、设计简单、易操作等特点。
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