本科毕业论文-汽车车窗防夹技术的研究

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1、江西科技学院本科生毕业设计（论文）密级：学号：2013266629本 科 生 毕 业 （ 设 计 ） 论 文题目： 汽车车窗防夹技术的研究学 院 ： 汽车工程学院 专 业： 汽车维修与检测 班 级： 学生姓名： 指导老师： 完成日期： 2015.10.25 江西科技学院本科生毕业设计（论文）目 录汽车车窗简介- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11.1 汽车电动车窗的组成与类型- - - - - - - - - - - - - -

2、- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -11.2 电动车窗的组成- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -1第 1 章 汽车电动车窗的组成与类型- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -22.1 系统的总体框图 - - - - - - - - - - - - - - - - -

3、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 22.2 系统的各部分硬件结构- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3第 2 章 软件设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 123.1 软件流程图-

4、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 12第四章 车窗控制软硬件的调试- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -154.1 硬件的检测- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

5、 - - - - - - - - - 154.2 车窗防夹验证与结果- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -164.3 软件功能的检测- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 18第五章 总结- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

6、- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 19参考文献- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 20江西科技学院本科生毕业设计（论文）1第一章 汽车车窗简介1.1 汽 车 电 动 车 窗 的 组 成 与 类 型所谓电动车窗，一般是指其玻璃升降器能自动升、降门窗玻璃，即使在行车过程中也能方便地开、关门窗。所以电动车窗又叫自动车窗，过

7、去仅装在高级轿车上，而在现代轿车上己被普遍采用。电动车窗系统是通过开关操作开闭车窗的系统，当电动车窗开关操作时，电动车窗电动机旋转，车窗开闭调节器（图 2 一 l ）把电动车窗电动机的旋转运动转换成上下运动打开或关闭车窗。图 2 一 1 电动门窗1.2 电 动 车 窗 的 组 成汽车电动车窗主要由升降控制开关、电动机、升降机构和继电器等组成，它是利用开关控制电动机的电流方向，实现车窗的升（关）降（开） 。车窗电动机都是双向的，分永磁式和双绕组串励式两类。永磁式直流电动机是通过改变输入电枢绕组的电流方向使电动机以不同的方向旋转。双绕组串励式直流电动机有两个绕向相反的磁场绕组，一个称为上升绕组，另

8、一个称为下降绕组，通电后产生相反方向的磁场，即可改变电动机的旋转方向。一般使用双向永磁绕线（双绕组串联）式电动机。每个车窗都有一个电动机，是一种不直接接地型电动机。为防止电路过载，电动车窗电路有一个或多个热敏开关，以免电动机因超载而烧坏。热敏开关为双金属结构，当电动机电路电流过大时，双金属片受热，产生弯曲变形，使触点打开，切断电路；当电路断开后，双金属片冷却，变形消失，触点再次闭合。江西科技学院本科生毕业设计（论文）2如此重复开闭，使电动机的平均电流不超过规定值，从而确保电动机不致过载烧坏。有的车上还设有延时开关，可在点火开关断开后约 10min 内或车门打开以前，电动车窗仍接通电源，使驾驶员

9、或乘客仍可操纵控制开关关闭车窗。所有电动车窗都有两套控制装置，一套为总开关，可由驾驶员通过总控制开关操纵四个车窗的升降；另一套为分开关，分别装在每个车窗中部，可由乘客操纵身边车窗的升降。总开关和分开关互不干涉，均可独立控制。第二章 汽车电动车窗的组成与类型2.1 系 统 的 总 体 框 图本设计为车窗电流检测系统，完成的功能有控制车窗的升降并起到防夹的功能，硬件总体分为按键部分、电压转换部分、PIC 的最小系统、控制电机部分、电机电流采样部分和霍尔传感器计数部分。总体框图如下所示：图 3.1 电流检测系统的总体框图如图所示,当采样到按钮信号或由上位机通过 LIN 发过来的控制指令时,MCU江西

10、科技学院本科生毕业设计（论文）3被唤醒,调入电机控制程序。电机控制车窗运行有两种模式上升或下降。在每一种模式执行过程中,如果采集到由按钮发出的执行反方向运行信号时,程序控制电机立即切换到另一种运行模式。在上升模式中,有两种情况使得电机发生堵转,即玻璃上升置顶和上升过程中遭遇防夹力,这两种情况的区别判断主要是电机驱动车窗上边缘至窗顶距离 d 是否位于 4mm 处。当 d4mm 时,程序调用防夹函数,否则停止电机运转。在下降模式中,阻力主要来自车窗运行至底部的阻挡力,所以直接停止电机即可。由于本设计硬件中的电容涉及到了有极性电容，先来简单的介绍一下有极性电容和无极性电容之间的区别。1、原理上相同。

11、 （1）都是存储电荷和释放电荷；（2）极板上的电压（这里把电荷积累的电动势叫电压）不能突变。 （3）区别在于介质的不同、性能不同、容量不同、结构不同致使用环境和用途也不同。反过来讲，人们根据生产实践需要，实验制造了各种功能的电容器来满足各种电器的正常运行和新设备的运转。随着科学技术的发展和新材料的发掘，更优质、多样化的电容器会不断涌现。2、介质不同。3、性能不同。4、容量不同。前面已经讲过同体积的电容器介质不同容量不等 5、结构不同。6、使用环境和用途。2.2 系 统 的 各 部 分 硬 件 结 构 （1） 按键部分图 3.2 按键的硬件电路图按键为开启车窗动作的起始信号输入，由于 PIC 芯

12、片的电压最高为 5V，所江西科技学院本科生毕业设计（论文）4以按键的电源为 5V，PIC 芯片的 RA 口有 I/O 的功能，所以按键通过RA2、RA 3 进入 PIC 芯片，使得车窗电机回路被接通，车窗进行动作，通过程序判断，进一步来控制车窗电机的转停。图中 C5、C6 电容的作用是硬件去抖，当按键没有被按下时，该电路输出是高电平，同时向电容进行充电，使得电容具有了高低电位端，当按键被按下后，该电路输出是低电平，这是由于按键的按下，使得电源电阻按键地回路接通，同时电容按键使得电容开始放电，此时按键相当于一条导线，使得输出点的电位变为零，这里由于按键的机械弹性作用，使得按键被按下或释放时，会伴

13、随着一段时间的触点机械抖动，然后其按键才稳定下来，在触点抖动的期间来检测按键通断与否的状态，是很容易判断出错的，此时电容的作用便是去抖的功能。即是在按键被按下时会有一段前沿抖动，这时电容的正端的电位不会突然变化，所以按键的抖动不会使输出的高电平波形抖动，同理，当按键被释放时会有一段时间的后沿抖动，又因为此时电容已完成放电，已经没有了高电位的存在，而电容两端的电位又不会突变，所以可以是输出电平保持低电平而不抖动。（2） 电压转换电路图 3.3 电压转换电路P2 为电源的接口，将 12V 的电压接入该电路进行电压转换，电容C8、C9、C10 为旁路电容，作用是抑制电路中可能出现的自激震荡，滤除杂波

14、，有极性的电解电容滤除低频杂波，无极性的电容则是滤除高频杂波的，这就填补了电解电容的不足，在 7805 的前侧之所以并联两个大小不同的电容，从而能得到更平滑的波形。至于电容的大小选择则是由电容所能承受的电压大小，电路输出的电流大小来决定的，基本上大点没有太大的影响。R12 是放电电阻作江西科技学院本科生毕业设计（论文）5用是使得输出的电流能够是二极管发光，当二极管发光时证明这个电压转换电路是导通的，标志这电压由 12V 成功的转换到了 5V。此电路是为主电路做辅助的，为芯片提供 5V 的电源供电，同时 12V 为继电器提供启动电压，这就使得虽然板子上只有一种大小的电源输入，通过这个电压转换电路

15、却可以得出另外大小不同的电压值作为新的供电电源，避免了电源型号的杂多给实际的设计和应用带来不便。（3） 霍尔计数部分霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（A.H.Hall，18551938）于 1879 年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。由于通电螺线管内部存在磁场，其大小与导线中的电流成正比，故可以利用霍尔传感器测量出磁场，从而确定导线中电流的大小。利用这一原理可以设计制成霍尔电流传感器。其优点是不与被测电路发生电接触，不影响被测电路，不消耗被测电源的功率，特别适合于大电流传感。 霍尔电流传感器工作原理，标准圆环铁芯有一个缺口，将霍尔传感器插入缺口中，圆环上绕有线圈，当电流通过线圈时产生磁场，则霍尔传感器有信号输出。江西科技学院本科生毕业设计（论文）6图 3.4 霍尔计数部分此图为霍尔元件计数部分的原理图，P1 为接口，其中电容起抑制干扰的作用，电阻为限流电阻，霍尔元件发出的脉冲接在 P