汽车车窗防夹手控制系统设计.docx

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1、汽车车窗防夹手控制系统设计摘要随着现代生活的发展，小汽车在人们的生活中已十分普及，为了提高汽车控制系统的智能化，提出了以STCI2C5A60S2单片机为核心，设计而成的汽车电动车窗控制系统，应用于长安福特汽车新嘉年华的车窗控制。本文列出了系统主要硬件结构及相关软件所进行设计的具体流程，并且通过对采样电流及时间进行相应的处理，判断障碍物是否与车窗所遭遇，进而使得车窗在防夹方面的功能得以实现。相较于这种传统化点对点控制类型的方式，其不仅能够对车内的线束进行适当减少，使得成本得以降低，并且控制起来较为灵活且具有着较强的实时性。从相关试验可以看出，此系统所具备的性能比较可靠且工作正常，具有着低功耗与低

2、成本，以及容易进行维修等方面的优点。关键词:单片机，电动车窗，防夹手，1CD显示屏AbstractWiththedeve1opmentofmodern1ife,thecarhasbeenverypopu1arinpeop1es1ives.Inordertoimprovetheinte11igentizationoftheautomobi1econtro1system,thevehic1ee1ectricwindowcontro1systembasedonSTC12C5A60S2isdesigned.Themainhardwarestructureandsoftwaredesignprocess

3、andthroughthetimeandthesamp1ingcurrentprocessingtodeterminewhetherthewindowsencounterobstac1es,inordertoachievethewindowanti-fo1derfunction.Comparedwiththetraditiona1point-to-pointcontro1method,noton1yreducethewiringharnessinsidethevehic1e,reducethecost,andcontro1f1exib1e,rea1-timestrong.Experiments

4、showthatthesystemisworkingproper1y,re1iab1eperfonnance,1owcost,1owpowerconsumptionandeasymaintenanceandsoon.Keywords：SCM,powerwindows,anti-fo1derhand,1CDdisp1ay摘要I第一章绪论1第二章设计总体方案论证22.1 单片机车窗控制模块设计思路22.1.1. 单片机的方案选择22.1.2. 电流检测电路的选择32.1.3. 电源电路的选择42.2 车窗控制模块系统方案5第三章系统硬件设计63.1 单片机设计方案63.2 电流检测模块设计83.3

5、 键盘控制电路的设计93.4 电源电路10第四章系统软件设计114.1主程序设计11第五章系统调试125.1系统硬件调试125.2系统软件调试13设计总结15参考文献16致谢错误!未定义书签。附录错误!未定义书签。第一章绪论伴随具有着超大规模的集成电路方面相关技术的发展，以及现代汽车中对这种嵌入式类型的微处理器广泛性的应用，相较于之前，汽车当中受到电子控制方面的单元控制的这部分电器类型设备的应用更多，比如说这种有着防抱死制动功能的装置、针对燃油进行喷射的电子装置、针对防滑进行控制的装置，以及电动门窗装置与有着GPS导航定位功能的系统，除此之外，还有照明方面的控制与主动悬架系统，以及安置于汽车上

6、的DVD与电话、音响和仪表管理相关设备等等。关于针对这种电动类型的车窗防夹所进行的控制，现如今国内外在此方面通常是将这种名为霍尔的传感器安装在车窗的电机上，使得此功能得以实现2o在将积分电流与时间相结合的前提下，关于这种双重形式的防夹，本文提出了对其进行判别的相关方法，可以对其系统的具体误判率进行降低，并且还能提升可靠性，针对电动车窗在防夹方面所存在的问题进行有效解决。本毕业设计控制模块样品的相关技术与功能方面的具体要求如下所述：关于车窗控制方面的模块，将其在长安福特汽车新嘉年华的针对车窗所进行的控制方面进行专门应用；在将汽车进行锁车操作之后，全部车窗得以自动关闭；关于这种控制模块，其在防夹方

7、面具备相应的功能，倘若有障碍物进入车窗对车窗的正常升起造成不利的影响时，能够对玻璃进行自动控制，使其得以下降；关于这种控制模块，其在手动控制方面具备全部的相关功能；在结合实际状况的前提下，对其功能进行相应的拓展。第二章设计总体方案论证关于本车窗的控制模块，能够将其进行划分，进而分成以下几个方面的模块电路：按键模块与单片机模块，以及针对电流进行检测方面的电流检测模块与液晶显示模块，还包含电源模块等。2.1 单片机车窗控制模块设计思路2.1.1 .单片机的方案选择关于这种嵌入式的领域，其中可以对不同类型的微处理器进行选择，比如说单片机于FPGA,以及DSP与ARM等，关于这四种类型的处理器当中，单

8、片机的具体价格是最低的，且性能较为适中，适合在此类场合当中的应用。下面针对部分比较普遍的单片机类型进行相应的说明：方案一：51系列单片机。关于这种类型的单片机,通常将具有着这种名为Inte18031的指令系统的单片机统称为51系列的单片机，关于型号方面的典型代表，主要是由国外的ATME1公司所生出的这部分具体型号为AT89的系列等，在白色家电以及针对工业进行控制方面的系统等均对其进行了广泛的应用。现如今有相当一部分公司都对能够兼容这种单片机的相关机型进行了退出，其在未来很长的一段时间内都将会占据大量的市场。方案二：AVR系列单片机。关于这种类型的单片机，其是由国外的ATME1公司于1997年所

9、研发出来的，其是一种在对内置FIaSh进行加强的前提下，有着这种名为RISC的精简化指令集高速8位类型的单片机。这种类型的单片机除去机器自身的周期之外，针对利用有着复杂指令类型的计算机对指令完备进行追求方面的相关做法进行去除；针对这种精简化的指令集进行采用，将字作为指令方面的一个长度单位来使用，将具有着较为丰富内容的操作码与操作数安置在一个字当中，并且计算机方面的相关外部设备与针对工业进行实时性的控制，以及通讯方面的相关设备、各种类型的仪器与仪表与家用类型的电器等各个领域都对其进行了广泛的利用。方案三：具体型号为MSP430的单片机。关于这种类型的单片机，其是一种有着16位的与具备这种精简化的

10、指令集以及有着超低功耗特性的混合类型的单片机，因为其本身具有着极其低的功耗与在片内方面的丰富外设，以及在开发方面比较灵活多变的相关手段，其已经成为众多单片机当中的佼佼者。关于此单片机，对DA于AD,以及PWM与1CD这四种类型的驱动进行了集成，相较于这种AD的采样方式具备了更高的精确度,并且对其进行开发所承担的成本也较低。关于其所具有的缺点，便是在进行实际的位操作时有所不足，并不适合被应用在逻辑方面的控制，以及在功耗方面不够敏感的场合中。从开成本的高低与开发方面难度的具体大小为出发点，针对由宏晶公司所生产出来的这种具体型号为STC12C5A60S2的单片机进行选用。其功耗较低，并且具有着高性能

11、，是一种增强型CMoS有着8位的微型控制器，其中还具备有这种名为8K可进行编程的F1ash存储器，能够完全兼容这种型号为80C51产品的相关引脚与指令，具备256字节类型的RAM以及32位类型的I/O口线，除此之外还具有着看门狗定时器，数据方面具有着两个相关指针，三个16位类型的定时/计数器，以及一个2级6向量类型的中断结构，时钟类型的电路与这种全双工串行口。2.12电流检测电路的选择常用的电流检测方案有电阻+运放、电流互感器、模块型霍尔电流传感器等几种类型。方案一：检测电阻+运放。其优势有成本低、精度较高、体积小，不足之处温漂较大，精密电阻的选择较难，无隔离效果。检测电阻选择方面，成本低廉的

12、一般精度较低，温漂大，而如果要选用精度高的，温漂小的，则需要用到合金电阻，成本将大大提高。运放成本低的，钳位电压低，而特殊工艺的，则成本上升很多。方案二：电流互感器。在变压器理论中，一、二次电压比等于匝数比，关于其电流比则是以匝数比的一个倒数而存在的。这种电流互感器件是一种位于一次侧位置处的大电流，依据相关的比例，通过相关的仪表设备，亦或是继电器而进行应用的，在变换方面则是具备额定电流的具体数值为一安培，或者是五安培的设备。关于其工作的具体原理则是和变压器所类似。方案三:模块型霍尔电流传感器。模块型霍尔电流传感器输入则是电流，输出方面则是电压。关于此方式所具备的优点，便是具有着简单的结构，并且

13、在测量方面所得结果的实际精确度与线性度均比较高。可以针对交流与直流以及有着各种不同类型波形的电流进行测量。然而其测量方面的具体范围以及实际的带宽等均受到一定程度的约束。在对其进行应用的实际过程中，关于这种名为霍尔的器件则是作为磁场检测器而发挥作用的，其主要是针对磁芯气隙当中在磁感应方面的具体强度进行检测。当电流的实际数值增大之后，磁芯可能会进入一种饱和的状态；伴随着实际频率的不断升高，磁芯当中在涡流以及磁滞这两方面的损耗等也会有一定程度的提高。而这些原因会对测量的实际精度造成一定的影响。但是也可以采取一些相关的措施对其进行改进，使得这部分影响得以降低，比如说在磁感应方面选择这种有着高强度的饱和

14、磁芯材料；进而制得有着多层结构的磁芯；对多个霍尔元件金星采用，进而进行相应的检测等等。在此模块当中，在精度方面的具体要求不是很高，因此在电流传感方面，对这种简单且有着一定实用性的检测电阻与运放相结合的形式的相关模块进行爱用。2.1.3.电源电路的选择依据调整管工作所处的实际状态，通常将这种稳压类型的电源分成两种，分别是开关与线性这两种类型的稳压电源。（1）关于前者则是对这种现代化的电力电子相关技术进行了使用，以此来对开关管在关断与开通这两方面的实际时间比率进行有效地控制，是一种能够维持对电压进行稳定输出的电源，其往往是由MOSFET与这种针对脉冲宽度进行调制控制的IC所共同组成的。伴随着电力电

15、子方面相关技术不断地创新与发展,使得开关电源方面的相关技术也在不断地进行发展与创新。现如今其具备体型较小与质量较轻，以及高效率等多个方面的优点，几乎所有的电子相关设备中均对其进行了应用，在当前信息产业的高速发展中，其在电源方面是一种不可或缺的方式。（2）关于后者则是在直流方面较早应用的一类稳压电源。关于其具有的特点：相较于输入的电压，其输出电压比较低；且反应的实际速度较快，输出方面的纹波比较小；在工作时所产生的噪声比较小；但是实际的效率较低且发热量较大，从而将热量与噪声间接的增加给系统。因本设计电路功耗较低，采用外接线性稳压电源较为合适，如常见的1M7805稳压电路，可以将汽车的12V电压变换

16、成5V电压为单片机、显示屏和其他电路提供+5V电源。为了操作方便我们使用22O/5V的稳压电源来代替演示。2.2车窗控制模块系统方案本车窗控制模块采用12V/5V的DC模块供电，演示的时候方便使用5V稳压器或USB对其供电。使用H桥电路来驱动直流电机，带动电机旋转。再使用电流检测模块检测车窗驱动电机的电流，再通过STC12C5A60S2单片机内部的IO位AD转换输入到单片机控制。同时采用液晶显示通过软件编程可以完成车窗状态和电机电流的显示功能，对单片的利用率更高，更加能满足现代汽车的需要。以上功能主要是通过以下六个不同类型的模块：1CD类型的显示屏与键盘,以及电源模块与电流检测模块，除此之外还包含单片机于电机驱动模块，便能够对设计方面的具体要求进行满足。本系统的电路设计方框图如图