基于STC89S51的汽車智能感應(yīng)雨刷自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、    基于stc89s51的汽車智能感應(yīng)雨刷自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    江志晃梁觀娣摘要：本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了stc89c51單片機(jī)為控制核心的汽車智能感應(yīng)自動雨刷器控制系統(tǒng)。主要從硬件結(jié)構(gòu)原理及軟件編程方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)了主程序的邏輯結(jié)構(gòu)之外分別設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊、lcd顯示模塊、水量傳感器模塊。軟件部分使用c語言，系統(tǒng)根據(jù)檢測到的水量值大小，實(shí)現(xiàn)雨刷器的自動啟停和速度控制。本設(shè)計(jì)基本達(dá)到了預(yù)期效果，具有較強(qiáng)的應(yīng)用意義。關(guān)鍵詞：  stc89s51;自動控制;自動雨刷隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，人們對汽車輔助設(shè)備的舒適性和安全性要求變得更高，據(jù)調(diào)查數(shù)

2、據(jù)顯示，自動雨刷中高端車型所配備的安全設(shè)備之一，中低端的車型極少見有所配備。智能感應(yīng)自動雨刷可根據(jù)前擋風(fēng)玻璃的落水量來控制雨刮系統(tǒng)的自動操作，減少司機(jī)手動使用手調(diào)節(jié)雨刷器，讓駕駛變得更專注安全。智能感應(yīng)自動雨刷控制系統(tǒng)有效的提高了在雨天駕駛的安全性與可靠性;也避免了因?yàn)榉e水快速濺在擋風(fēng)玻璃時駕駛員來不及打開雨刷器而引起的恐慌甚至交通事故。1一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件部分汽車智能感應(yīng)雨刷自動控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示，整體設(shè)計(jì)由5個部分構(gòu)成，分別是：單片機(jī)最小控制系統(tǒng)模塊、uln2003驅(qū)動步進(jìn)控制電機(jī)模塊、手工按鍵控制模塊、lcd顯示模塊、水量傳感模塊。單片機(jī)最小控制系統(tǒng)是智能感應(yīng)雨刷控制系統(tǒng)的核

3、心，本設(shè)計(jì)中的顯示部件由lcd顯示模塊主要使用lcd1602，用于顯示水量;手工按鍵控制模塊主要是控制啟動雨刷的水量;水量傳感器采用專用的濕度傳感器，將感應(yīng)的水量轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號傳送給單片機(jī)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)用;步進(jìn)控制電機(jī)模塊控制命令來源于單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)傳感器感應(yīng)水量大小觸發(fā)后的系統(tǒng)操作。21.單片機(jī)最小控制系統(tǒng)模塊單片機(jī)最小控制系統(tǒng)模塊，此系統(tǒng)采用了stc89c51為主控制芯片。stc89c51芯片具有可擴(kuò)編性高的特點(diǎn)，使用mcs-51內(nèi)核和 8 位cpu 和在系統(tǒng)可編程flash，工作電壓范圍較廣，可正常工作于3v-6v， 工作頻率達(dá)到48mhz，具有8k的應(yīng)用程序空間。汽車智能感應(yīng)雨刷自動控制系統(tǒng)

4、由此主控制程序在程序燒錄后將判斷由水量傳感模塊轉(zhuǎn)換的數(shù)字信息，自動開戶說雨刮控制系統(tǒng)，同時實(shí)時檢測著傳感量的變化，對速度進(jìn)行無級調(diào)整，整個系統(tǒng)的響應(yīng)度較為高。2.uln2003驅(qū)動步進(jìn)控制電機(jī)模塊步進(jìn)控制電機(jī)主要采用uln2003芯片。完整的驅(qū)動電路包括以下：uln2003主芯片、排阻、220uf電容。步進(jìn)控制電機(jī)它主要將電脈沖轉(zhuǎn)換成執(zhí)行元件，而且它必須使用專用電路控制驅(qū)動器，不能直接使用交流或直流電源。3步進(jìn)控制電機(jī)控制器工作時發(fā)出脈沖頻率持續(xù)變化的脈沖信號，脈沖信息經(jīng)過功率放大器的放大后成為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源有效的輸入?yún)?shù)，從而驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)工作。3.手工按鍵控制模塊單片機(jī)最小控制系統(tǒng)模塊中必

5、須存在著人機(jī)交互，而手工按鍵則是最常見的控制方式 之一。手工按鍵多采用單一連接或動態(tài)式掃描矩陣式單一連接它的每個按鍵將直接對應(yīng)cpu的一個控制輸入端，控制電路清晰簡單，但按鍵數(shù)量多時則需要慎重選擇使用。如控制系統(tǒng)的按鍵數(shù)較多，則采用要動態(tài)式掃描矩陣式為合適。由于本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的手工按鍵數(shù)量并不多，故采用了單一連接的方式進(jìn)行，減少系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度同時也提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。4.lcd顯示模塊系統(tǒng)設(shè)計(jì)的顯示模塊，它可在1602液晶屏上顯示各種字符。同時通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)的顯示方式它可實(shí)現(xiàn)信息顯示的左右移動，實(shí)現(xiàn)跑馬燈式的效果。1602的ram可存儲待顯示的內(nèi)容，當(dāng)顯示了當(dāng)前的內(nèi)容后，系統(tǒng)的延時函數(shù)將控制第二個顯

6、示的內(nèi)容的時間間隔，在不超32個字符的前提下實(shí)現(xiàn)動態(tài)顯示。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了整屏信息左移的方式，達(dá)到顯示效果突出。5.水量傳感模塊通過穿管器電阻的變化從而達(dá)到信號的轉(zhuǎn)換，汽車智能感應(yīng)雨刷自動控制系統(tǒng)在檢測程序中加入了不少的判斷語句，當(dāng)傳感板上的水量變化時自動觸發(fā)轉(zhuǎn)換信息的變化，若水量較為少時，則電阻阻值比較小，反之則電阻阻值較大，當(dāng)達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)定的阻值時會觸發(fā)聯(lián)動控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用的水量傳感模塊將安裝于前擋風(fēng)玻璃上，實(shí)時感應(yīng)著水量的數(shù)值變化。此傳感模塊也可采用光感型，光感型通過感應(yīng)水量遮擋的光線變化來判斷水量多少，同樣可達(dá)到信號轉(zhuǎn)換的效果。二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件組裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)的5大模塊，將通過pcb

7、圖進(jìn)行融合。設(shè)計(jì)系統(tǒng)后首先制作電路pcb板，此pcb板將考慮到各原件的擺放布局，設(shè)計(jì)大小，確定原器件的擺放位置和相互間的連接情況，同時也考慮到器件焊盤的位置給連接線帶來的問題。組裝pcb板如圖2所示。pcb板制作完成后將進(jìn)行元件的焊接，焊接過程著急注意虛焊和空焊問題，確定pcb板上元件的準(zhǔn)確無誤焊接，元件焊接完成后將對pcb板進(jìn)行整板測試，使用萬用表導(dǎo)通檔對連接線進(jìn)行逐一測試是否正常導(dǎo)通。最后在確定pcb板和元件均正確連接后，加電測試是否存在異常情況，加電測試是調(diào)度的重要部分，加電后通過觸發(fā)連接pcb板的各個元件的環(huán)境要求，初步檢查硬件是否存在明顯問題。三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的軟件部分汽車智能感應(yīng)雨刷自

8、動控制系統(tǒng)采用了系統(tǒng)軟、硬件協(xié)同仿真開發(fā)，硬件電路實(shí)現(xiàn)前也可進(jìn)行軟件上的功能測試。系統(tǒng)采用的keil和isis進(jìn)行調(diào)度，它們配合著對程度進(jìn)行芯片燒錄和仿真調(diào)度。由于本文的篇幅所限，下文僅列舉部分程序?qū)嵗a展示。uchar zz=    /正轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)uchar fz=    /反轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)void display（）lcd1602_write（0，0x80）;lcd1602_writebyte（"water ："）;if（dat>99） lcd1602_write（1，0x30+dat/100%10）;else   

9、;   lcd1602_write（1，' '）;if（dat>9）  lcd1602_write（1，0x30+dat/10%10）;else      lcd1602_write（1，' '）;lcd1602_write（1，0x30+dat%10）;    lcd1602_write（0，0xc0）;lcd1602_writebyte（"h："）;if（state=1&&s0） lcd1602_writebyte（""）;.汽

10、車智能感應(yīng)雨刷自動控制系統(tǒng)的5大模塊將互相聯(lián)系，各模塊的代碼間也有比較高的內(nèi)聚，程序經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)較為穩(wěn)定，容錯性強(qiáng)，同時整個系統(tǒng)的實(shí)時性好，系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳遞效率高。四、系統(tǒng)功能測試汽車智能感應(yīng)雨刷自動控制系統(tǒng)完成軟、硬件的調(diào)度和組裝后，需要通過測試對其功能進(jìn)行測試，以確保其功能的正常完整。本系統(tǒng)測試將采用靜態(tài)測試調(diào)試法、動態(tài)調(diào)度測試法、軟件黑盒測試法。通過對實(shí)物的各模塊進(jìn)行功能 測試，具體測試結(jié)果和改正方法如表1所示。五、結(jié)論基于stc89s51的汽車智能感應(yīng)雨刷自動控制系統(tǒng)是一種汽車安全配置，各汽車廠商均應(yīng)關(guān)注并把此配置標(biāo)配為每個車型，在配置此功能時可結(jié)合車型定位進(jìn)行功能擴(kuò)展，較為低端車型可僅配置自動感應(yīng)功能，低端車型可考慮采用stc89s51為芯片處理，價格比高。中高端車型可配置功能更強(qiáng)大的芯片和更多聯(lián)動功能。推廣此功能后可實(shí)現(xiàn)汽車智能感應(yīng)雨刷自動控制系統(tǒng)普及，可為司機(jī)增加多一分安全保障。參考文獻(xiàn)：1 許航飛. 汽車水量傳感器設(shè)計(jì)與自動雨刮控制系統(tǒng)d. 杭州：中國計(jì)量學(xué)院， 2013.2 周俊峰， 孫玲， 景為平. 自動雨刷傳感器及其接口芯片設(shè)計(jì)c/ 中國智能交通年會暨國際節(jié)能與新能源汽車