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1、 编号 学士学位论文汽车路面水位过高车窗开启提示装置的设计学生姓名： 穆希萍 学 号： 20110204070 系 部： 物理系 专 业： 电子信息科学与技术 年 级： 11级 指导教师： 张连毅老师 完成日期： 年 月 日 / 文档可自由编辑打印中文摘要汽车在积水路面行驶，当路面水位过高时，可能导致汽车电源故障而使汽车无法打开车窗，2012年北京的大雨使这一事故隐患突出暴露，并导致多人因汽车无法打开车窗窒息死亡。人们在面对类似问题比较倾向于自我警示和自我防范，主要的原因在于目前的购车方和开发商对车辆的追求主要是车辆的性能和油耗，而对车辆电子类产品则往往追求其娱乐性，忽略了安全警示功能的拓展。
2、因此，研究一套汽车路面水位过高车窗开启提示装置有较高的实用价值。论文结合汽车的实际需要设计出来了水位传感器的具体安装位置和备选方案，设计出了汽车路面水位过高车窗开启提示装置的总体方案和仿真程序及测试波形，对汽车路面水位过高的各种情况进行了分析，对各个组成模块进行了阐述，并重点对信息处理单元进行了剖析。另外，还借用了一种渐响式报警器的方案供参考使用。汽车路面水位过高车窗开启提示装置的研究可以说在安全提示设计方面是个突破，使驾驶更加安全可靠。关键词：水位过高;车窗;提示开启;传感器;安全AbstractCars traveling in the puddles when the road wate
3、r level is too high, which may cause the automobile power failure and so people can not open vehicles windows. The heavy rain in 2012 made this potential accidents prominent exposure. People in the face of similar problems always tend to self-examination and self-protection. The main reason is that
4、the current car buying and developers mainly focus on vehicle performance and fuel consumption. In face of vehicle electronic products, people always concern its entertaining; ignoring developing of security warning function. And it causes many cars fail to open the windows suffocation. Therefore, t
5、he study of a set of roads high level water windows opening device has a high practical value. According to the actual needs of automobile, this paper has designed out of the water level sensor installation location and alternatives. Research of the device also designed the scheme and simulation pro
6、gram and test waveform of the automobile road in high water level window opening device. The paper analyzed all kinds of automobile pavement in high water level, stated all modules of the device. In addition, the device also borrowed a gradually ringing alarm program for reference use. And emphatica
7、lly analyze the information processing unit. Automobile road in high water level window opening of prompting device can be added in the safety design is a breakthrough, make driving more safe and reliable.Key words: High water level, car window, prompt opening device, the water level sensor, safety
8、目录中文摘要1ABSTRACT11引言11.1 研究概述11.2 研究现状与进展21.3 研究内容和思路21.4 研究的目标和拟解决的关键技术32 提示装置的设计方案42.1 汽车路面水位过高的安全隐患42.2.1 汽车蓄电池52.2.2 电容式液位限位传感器62.2.3 进气口与排气管（备选方案）82.3 设计方案103 提示装置的电路设计133.1 Quartus II 10.0软件简介133.1.1 Quartus II 10.0 软件简介133.1.2 Quartus II 软件设计步骤143.2 硬件电路的设计163.2.1 设计要求163.2.2 设计步骤163.3成果194 系统
9、仿真测试204.1 软件仿真测试204.2 波形分析与讨论215 总结22参考文献23致谢25 1、引言1.1 研究概述汽车作为当下重要交通工具之一，汽车的发明和汽车相关技术的发展不仅仅改变了人们的出行方式，节省出行时间，更加快了人员及商品的流通。 跟随着汽车以及电子工业的蓬勃发展，电子技术的应用在现代汽车中越来越广泛，也越来越受到人们的重视和偏爱，汽车电子化的程度也越来越高，汽车技术与电子技术相结合的形势催生出了汽车电子技术的概念。在现代汽车工业中广泛运用电子技术使得汽车电子的发展趋势不断加快，也开始推动汽车功能的多元化和便捷化。更值得一提的是，在现代汽车安全系统中电子技术的应用，极大的改善
10、了汽车的安全性能，有利于提高行车的安全，以及保障人身的安全。尤其是在大雨甚至暴雨天气等自然灾害的情况下发生了许多汽车落水以及行车事故给人们的生命财产造成了巨大的损失，人们开始更加关注追求汽车的安全性能。每年都有大量汽车因为被水淹而产生数以亿计的经济损失。去年北京六十年一遇的大雨突出了安全隐患。当汽车陷入水势过高处时，由于汽车并不是全密闭模式，势必会面临车身水位逐渐的危险态势，北京这一事件便是如此，受困者在被困时未能及时打开中控开关，导致车进水后电路中断，使得中控锁死，受困者打不开车门才发生了溺水身亡。本提示装置的研究正是针对这种情况，在汽车路面水位过高时，提示用户车外水位处于危险状态并且提示用
11、户开启车窗防止被困，在最佳逃生时间内逃生，避免悲剧的发生。目前，吉利汽车公司已成功地申请了汽车落水自动打开门锁及车窗装置的专利，而针对汽车水面过高的研究内容及研究成果较少，且有许多不足之处。相比汽车落水自救措施，汽车路面水位过高车窗开启提示装置具有更强的可应变性，在事故发生前就能够发出警报警示车内人员。该提示装置的研究参考了浙江吉利控股集团有限公司的相关专利技术。该技术相比普通汽车落水自救装置，更加新型实用且经济成本低，适合各种车辆在日常行驶中使用，实用性极高。1.2 研究现状与进展目前尚无汽车路面水位过高提示装置的研究，只有车辆落水后主动开启车窗车门的专利项目。本课题参考吉利汽车落水专利技术
12、，参考其较新颖的设计方案，设计出针对汽车路面水位过高情况的装置。还参考了相比其它专利技术及参考文献，本课题装置适用的场合较为广泛，适用于各种车辆，本系统的关键部分是警报的精确性和可靠性，所以对整个装置的信息整合能力要求较高，同时也需要选定合适的水位检测点。论文从阐述汽车路面水位过高的安全隐患入手，引出了新颖的提示装置。论文主要向大家描述了汽车路面水位过高的设计方案及基本结构，根据调查结合实际需要编写了仿真程序，在实现流程后论证了此研究的可行性，设计出了汽车路面水位过高提示装置的理论研究。本装置计划采用时序逻辑电路。整个装置需要用到计数器与寄存器，就本装置而言，时序逻辑电路相比组合逻辑电路，较精
13、密，且能实现更多功能。1.3 研究内容和思路研究内容：首先是要选取合适的水位检测点和能有效传递数据的传感器；其次是要整合传感器传来的的信息，避免错误警报；然后是要选择警报器，不但需要在车外水位过高时及时有效地警报，还应该将是否安全的信息反馈给用户。研究的模拟仿真是在Quartus II平台上完成的，运用verilog HDL语言编写相关程序，通过功能仿真和时序仿真来完成硬件电路和其功能测试。使用硬件仿真电路进行功能仿真和时序仿真，一方面可以避免因为元器件的原因造成的损失，节约了开发成本；另一方面可以使完整的工作过程完全在计算机中实现，大大缩短了设计的周期，还可以实时地通过调试测试电路，直到完全
14、符合要求。其具有形象直观、操作速度快、仿真参数可调等优点。设计思路:当任何一个水位传感器检测到水位高过安全临界时，传感器都会向寄存器内输入高电平并计数，当计数器计数到设定值的时候说明该次警报为有效警报。其中，若遇到汽车不慎落入水中的情况，将被视为危急情况，不需要计数立刻报警。在排除例如行驶途中溅起水花等情况后，如果确认这次的报警有效，那么蜂鸣器和LED将同时开起。蜂鸣器将选择渐响式蜂鸣器，随着警报的持续时间，由弱至强提醒车内人员及时打开车窗。停止按钮可以停止蜂鸣器的鸣叫，也可以停止提示开启车窗的闪烁灯。LED灯只有在车外水位低于安全临界时才会停止，这样是为了防止用户在停止警报后不慎打开车窗车门
15、，让车内人员能通过灯亮知晓水位安全与否。另设重置按钮，可以重置报警装置至初始值。1.4 研究的目标和拟解决的关键技术预期研究目标是完成汽车路面水位过高车窗开启提示装置的研究工作，并实现此装置软件仿真的正常运行，使此装置的仿真测试可靠运作，使汽车路面水位过高车窗开启提示装置的理论方面满足实际需要。本装置的主要研究框架为：水位传感器信息处理模块报警装置。如模块连接框图所示，如果发生水位过高现象，那么水位传感器将信息输入至信息处理模块，信息处理模块是根据该提示装置设计的，在信息处理完毕后将触发报警装置和LED灯，按下停止警报按钮或者恢复安全水位就会停止警报，LED将始终在水位危险时闪烁。图1-1 各模块图连接框图如模块连接框图所示，水位传感器将信息输入至信息处理模块，信息处理模块
