自动雨刷的雨量传感器模块设计
红外反射式是目前产品化车用雨量传感器的主要工作方式，它能帮助实现汽车雨刷实现自动控制。在调研了市场上的车用红外雨量传感器后，发现红外反射式雨量传感器目前仅是一些高档车的标配，还未能普及。因此，这款传感器还是有较好的市场前景。故本文对红外雨量传感器进行了研究设计。其工作原理是根据红外线全反射原理，当挡风玻璃上有雨滴存在时，红外光会散射掉一部分。因此，通过检测接收端红外光强信号，就可以知道雨量大小，输出雨刷控制信号。另外本文通过设计硬件电路，包括红外发射电路、红外接收放大电路和采样保持电路，实现了红外信号的发射、接收和采集。最终把采集到的数据在MCU中进行处理，输出雨刷控制信号，并通过LIN总线发送给雨刷微控制器，实现了雨刷的自动控制。雨量传感器的光学部分和单片机、红外发射与接收器件集成在一起，安装在汽车挡风玻璃内侧。
目录
第1章 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2车用雨量传感器简介 2
1.2.1 电容式雨量传感器 2
1.2.2 红外散射式雨量传感器 3
1.2.3 热电偶式雨量传感器 3
1.2.4 压电振子雨量传感器 3
1.2.5 上述雨量传感器的比较 4
1.3国内外研究概况 5
1.3.1 国外概况 5
1.3.2 国内概况 6
1.4课题设计的实际意义 6
1.5 本章小结 7
第2章 汽车雨量传感器的工作原理 8
2.1 本章概述 8
2.2 红外雨量传感器工作原理 8
2.2.1 红外线的特性 8
2.2.2 光电技术 8
2.2.3红外雨量传感器的工作原理 9
2.3 红外雨量传感器的整体结构 10
2.4 本章小结 11
第3章 红外雨量传感器的硬件设计 12
3.1 系统的总体设计 12
3.1.1 基本架构 12
3.1.2 设计方案 12
3.2 几种消除环境光影响的方法简介 13
3.2.1 采用固定波长消除环境光影响 13
3.2
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.2 采用固定光线方向消除环境光影响 13
3.2.3 采用调制解调消除环境光影响 13
3.3 红外发射接收器件的选择 14
3.3.1 红外发射器件 14
3.3.2 红外接收器件 14
3.4 硬件电路设计 14
3.4.1 红外发射电路 14
3.4.2 红外接收放大电路 15
3.4.3 采样保持电路 16
3.5微控制器电路 17
3.5.1 C8051F530简介 17
3.5.2 A/D转换器 18
3.6 LIN总线通信部分 18
3.6.1 LIN总线简介 19
3.6.2 LIN总线通信规则 19
3.6.3 LIN总线通信过程 19
3.7 本章小结 20
第4章 雨量传感器的软件设计 21
4.1 软件系统的总体设计 21
4.2 初始化模块 22
4.3 A/D转换模块 22
4.4 软件设计 23
4.5本章小结 23
第5章 雨量传感器的测试方法 24
5.1雨量传感器简单测试 24
5.2雨量传感器在测试平台上的测试 24
5.3 本章小结 25
第6章 结论和展望 26
6.1 结论 26
6.2展望 26
参考文献 28
致谢 30
附录 31
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
近些年，随着人们物质生活水平的提高，对生活品质的追求也在提高，因而高档私家车变得非常普遍，私家车的出现虽然为人们的出行提供了很大的便利，但也由于私家车的涌现造成不同区域不同时段的道路拥堵现象，汽车行驶安全就很受关注。特别是天气比较差的情况下，道路湿滑，如果驾驶员稍有不专注，就可能造成交通事故。而雨刷作为下雨天帮助驾驶员扫除挡风玻璃视线障碍，保证视野清晰的重要工具，它的性能差别会极大的影响驾驶员正常的驾驶操作。一开始的雨刷，多是基于机械的发明。下雨时，驾驶员需要手动开启，并且它的摆动大小也要根据当时的雨量大小驾驶员自行调节。这是非常影响驾驶员驾驶注意力的。而且随着车内电子的不断发展，车内各种电子设备的增加，比如车内导航、移动电话。这些电子产品在改善了汽车的舒适度，很好的满足了人们驾车时的便捷和舒适要求的同时也分散了驾驶员的注意力，使得驾驶员需要分心去关注更多的东西，驾车的危险系数也在不断挺高。如果遇到突发情况，若因驾驶员注意力不集中，而没能及时做出正确的应对，交通事故随之就会发生。这是我们不希望看到的。
相对应的，如若雨刷可以实现自动化，既雨刷可以根据当时的雨量大小自动调节刮动速度，这样就可以帮助驾驶员自动清除挡风玻璃雨滴，集中驾驶注意力。其实，早在1903年，汽车手动式雨刷被发明，就是为了帮助汽车驾驶员下雨时能有一个良好的视野。随着电子技术的发展，电动式雨刷被发明，现如今，人们又发明了雨量传感器。雨量传感器的出现使得雨刷更加的智能化。考虑到，我国是人口大国，汽车的使用量和拥有量也是在逐年的增加。可见，雨刷的自动化实现是非常重要的。某样物品要实现自动化离不开传感器的信号采集。本课题研究的就是车用红外雨量传感器，该传感器多是一些高级轿车的标配。这个传感器是实现雨刷自动化的重要一环，它可以通过采集雨量大小信号调节雨刷速度，使雨刷在使用过程中可以不用人工调节，从某种程度上来说为汽车的行车安全提供了一些安全保障。
1.2车用雨量传感器简介
车用传感器有很多种类，雨量传感器是其中的一种功能性传感器，也是汽车上比较重要的一种传感器，目的是为了使雨刷能够实现自动调节，扫除挡风玻璃上的雨雪和尘土。因此，它对于行车安全有极其重要的作用。一般车用雨量传感器被安装在汽车前挡风玻璃的后面，通过检测落在汽车挡风玻璃上的雨量大小对汽车雨刷刮动速度进行调节，保证前挡风玻璃没有任何障碍物影响驾驶员的视线，从而大大提高雨天驾驶的方便性和安全性。目前，实际应用中车用雨量传感器主要有电容式和红外散射式。如图1.1和1.2。除此之外还有热电偶式雨量传感器、压电振子式雨量传感器等。
图 1.1 电容式 图 1.2 红外散射式
1.2.1 电容式雨量传感器
目录
第1章 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2车用雨量传感器简介 2
1.2.1 电容式雨量传感器 2
1.2.2 红外散射式雨量传感器 3
1.2.3 热电偶式雨量传感器 3
1.2.4 压电振子雨量传感器 3
1.2.5 上述雨量传感器的比较 4
1.3国内外研究概况 5
1.3.1 国外概况 5
1.3.2 国内概况 6
1.4课题设计的实际意义 6
1.5 本章小结 7
第2章 汽车雨量传感器的工作原理 8
2.1 本章概述 8
2.2 红外雨量传感器工作原理 8
2.2.1 红外线的特性 8
2.2.2 光电技术 8
2.2.3红外雨量传感器的工作原理 9
2.3 红外雨量传感器的整体结构 10
2.4 本章小结 11
第3章 红外雨量传感器的硬件设计 12
3.1 系统的总体设计 12
3.1.1 基本架构 12
3.1.2 设计方案 12
3.2 几种消除环境光影响的方法简介 13
3.2.1 采用固定波长消除环境光影响 13
3.2
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
.2 采用固定光线方向消除环境光影响 13
3.2.3 采用调制解调消除环境光影响 13
3.3 红外发射接收器件的选择 14
3.3.1 红外发射器件 14
3.3.2 红外接收器件 14
3.4 硬件电路设计 14
3.4.1 红外发射电路 14
3.4.2 红外接收放大电路 15
3.4.3 采样保持电路 16
3.5微控制器电路 17
3.5.1 C8051F530简介 17
3.5.2 A/D转换器 18
3.6 LIN总线通信部分 18
3.6.1 LIN总线简介 19
3.6.2 LIN总线通信规则 19
3.6.3 LIN总线通信过程 19
3.7 本章小结 20
第4章 雨量传感器的软件设计 21
4.1 软件系统的总体设计 21
4.2 初始化模块 22
4.3 A/D转换模块 22
4.4 软件设计 23
4.5本章小结 23
第5章 雨量传感器的测试方法 24
5.1雨量传感器简单测试 24
5.2雨量传感器在测试平台上的测试 24
5.3 本章小结 25
第6章 结论和展望 26
6.1 结论 26
6.2展望 26
参考文献 28
致谢 30
附录 31
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
近些年，随着人们物质生活水平的提高，对生活品质的追求也在提高，因而高档私家车变得非常普遍，私家车的出现虽然为人们的出行提供了很大的便利，但也由于私家车的涌现造成不同区域不同时段的道路拥堵现象，汽车行驶安全就很受关注。特别是天气比较差的情况下，道路湿滑，如果驾驶员稍有不专注，就可能造成交通事故。而雨刷作为下雨天帮助驾驶员扫除挡风玻璃视线障碍，保证视野清晰的重要工具，它的性能差别会极大的影响驾驶员正常的驾驶操作。一开始的雨刷，多是基于机械的发明。下雨时，驾驶员需要手动开启，并且它的摆动大小也要根据当时的雨量大小驾驶员自行调节。这是非常影响驾驶员驾驶注意力的。而且随着车内电子的不断发展，车内各种电子设备的增加，比如车内导航、移动电话。这些电子产品在改善了汽车的舒适度，很好的满足了人们驾车时的便捷和舒适要求的同时也分散了驾驶员的注意力，使得驾驶员需要分心去关注更多的东西，驾车的危险系数也在不断挺高。如果遇到突发情况，若因驾驶员注意力不集中，而没能及时做出正确的应对，交通事故随之就会发生。这是我们不希望看到的。
相对应的，如若雨刷可以实现自动化，既雨刷可以根据当时的雨量大小自动调节刮动速度，这样就可以帮助驾驶员自动清除挡风玻璃雨滴，集中驾驶注意力。其实，早在1903年，汽车手动式雨刷被发明，就是为了帮助汽车驾驶员下雨时能有一个良好的视野。随着电子技术的发展，电动式雨刷被发明，现如今，人们又发明了雨量传感器。雨量传感器的出现使得雨刷更加的智能化。考虑到，我国是人口大国，汽车的使用量和拥有量也是在逐年的增加。可见，雨刷的自动化实现是非常重要的。某样物品要实现自动化离不开传感器的信号采集。本课题研究的就是车用红外雨量传感器，该传感器多是一些高级轿车的标配。这个传感器是实现雨刷自动化的重要一环，它可以通过采集雨量大小信号调节雨刷速度，使雨刷在使用过程中可以不用人工调节，从某种程度上来说为汽车的行车安全提供了一些安全保障。
1.2车用雨量传感器简介
车用传感器有很多种类，雨量传感器是其中的一种功能性传感器，也是汽车上比较重要的一种传感器，目的是为了使雨刷能够实现自动调节，扫除挡风玻璃上的雨雪和尘土。因此，它对于行车安全有极其重要的作用。一般车用雨量传感器被安装在汽车前挡风玻璃的后面，通过检测落在汽车挡风玻璃上的雨量大小对汽车雨刷刮动速度进行调节，保证前挡风玻璃没有任何障碍物影响驾驶员的视线，从而大大提高雨天驾驶的方便性和安全性。目前，实际应用中车用雨量传感器主要有电容式和红外散射式。如图1.1和1.2。除此之外还有热电偶式雨量传感器、压电振子式雨量传感器等。
图 1.1 电容式 图 1.2 红外散射式
1.2.1 电容式雨量传感器
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