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1、重庆文理学院电子电气工程学院专业课程设计论文题目：智能汽车雨刷控制系统设计论 文 作 者: 朱在沥号： 201108069010业:电气工程及其自动化（完整word版）智能雨刷传感器课程设计示例分解中国重庆2013年12月目录摘 要 30 引 言 41设计方案 51.1 信号采集部分 51。2 信号处理部分 81。3 结构规划部分部分112参考文献 13摘要针对现在国家提倡节能的的号召，本文介绍了一种由数字电子技术和模拟电子技术以及传浪费电的现象，现对于学校的电能节约理念设计一种节能的日光灯控制系统，控制系统中主要主要应用到光敏红外二极管，以及ATMEL80C51单片机芯片，应变式电阻传感器，
2、光敏二极管以及电阻、异步加法、减法计数器等。关键词：ATMEL80C51集成电路芯片；74191异步计数器;光敏传感器；步进电机；雨量 传感器。SSW&K 世放kcnhmwsiks ssiiHsmsKBEffiK3wS.BK$s SSKsgsHHSKSHFKF岸着和田园。蟹世归窑嗥啜.聶E專.sYaMmltTIsWWIKlYHIMW g 去酬g蟹sHvno:芟s 0POM 證)一、设计方案及思路1。1信号采集本数据采集系统主要由外界条件的采集、数据的传输组成（见图1）步讲黑图1汽车自动雨刷控制系统结构框图1。2元件分析雨量传感器与光电传感器原理相似如图所示，光电传感器是将被测量的变化转换成光的
3、变化，再通过光电元件把光量的变化转换成电信号的一种测量装置，雨量传感器是基于光强变化的原理.图2雨量传感器实物模拟图图3步进电机内部结构图4雨水传感器内部结构R3T THR 饰CUTTHKJVtt KCcmcur二、雨量传感器工作原理1雨量传感器的基本理论（1）、光学原理光线射在两种介质分界面上，当一部分光线射入另外一种介质时，光线传播方向发生改变，这称为折射。在第二 种介质中折射光线和分界面法线no的夹角称为折射角入射角i和折射角r有下述关系：Sin （i）/sin（r） =n21式中，n21 第二种介质对第一种介质的相对折射率。光从光密介质（折射率n较大）射入光疏介质（折射率n较小）时，如
4、果入射角增大到某一角度使折 射角达到90时，折射光完全消失，光全部反射回原来介质,这种现象叫做全反射.折射角变成90时的入 射角叫做临界角。全反射的条件是，光从光密介质向光疏介质入射，入射角等于大于临界角。设计的传感器就是根据全反射光学原理制成。空气的折射率是1,水的折射率是1.33，玻璃的折射率 是1十2根据式工作原光从玻璃入射到空气中的临界角是42,光从玻璃入射到水中的临界角是63。 雨水传感器由红外光发射电路和红外光接收电路组成如图4所示。敏感区域一风档玻璃红夕強收芯片控制电路图5雨水传感器原理图由红外光发射元件发出的红外光以全反射角度在挡风玻璃的外表面反射，其角度必须在42（玻璃-空气
5、）和 63（玻璃一水）之间如果在挡风玻璃上有水，一些光会双倍射出，且这会引起红外感光元件接收到的反射 光减弱从发射元件发出的光反射到接收装置的挡风玻璃区域被称之为传感器的“敏感区域，仅当雨水滴到 这个区域时，才可以被探测出来。为使系统灵敏可靠，挡风玻璃区域和灵敏区域之间必须要有一个较好的比例。(完整word版)智能雨刷传感器课程设计示例分解 雨量传感器的基本实现电路2雨量传感器的电路设计(1) 、红外发射电路红外发射管采用硅光电二极管，它具有暗电流小,噪声低，受温度影响小，价格便宜等优点。红外发 射管三个并联，采用脉宽调制驱动，工作在38kHZ的频率下。采用这种方式可以减少发射电路的功耗。 脉
6、冲发生器采用555电路构成如图3所示，经式(2)(3 )计算，得出R、R、C值微调节R，12 1 2 使脉冲频率为38kHz。由于红外光线肉眼看不见，所以电路中加入LED指示灯来指示红外发射管是否 在工作。ip1=0.7(R1+R2)C1(1)ip2=0。7R2C1( 2 )i = 1/T=1o 44/(R2 + 2R1)C1(3)(2) 、红外接收电路红外接收电路通常由光接收二极管、放大电路、带通滤波器、检波电路等组成。放大电路的任务是 对光脉冲信号进行线性放大和整形。带通滤波器的任务是进行频率选择，滤除干扰信号。检波电路滤掉载 频后检出的原始信号。因而电路比较复杂，体积也比较大。设计的接收
7、电路采用德律风根公司(Vishay )的红外专用集成接收芯片TK1838，将各功能电路封装 在一起，以实现接收脉冲编码信号调制的红外光信号，塑料封装可滤除可见光.内部结构如图4所示。1脚 为输出,2脚接地,3脚电源接+5V。TK1838只有接收到38kHz的脉冲信号才会作用。它具有微型一体化塑料封装、体积小、可靠性高、 内部屏蔽、抗干扰光能力强、5V供电、功耗低、输出信号灵敏、价格便宜等优点内部集成了放大、滤波、 解调及其控制电路，1脚直接输出高低电平。当TK1838接收不到38kHz的脉冲信号时，1脚输出高电平； 当接收到38kHz的脉冲信号时，1脚输出低电平。(3)、控制电路(完整word
8、版)智能雨刷传感器课程设计示例分解般情况下采用24个红外发射管，与红外发射管串联的电阻取值要保证红外发射管发出的光强满足 本设计的要求;红外发射管的角度要保证红外光在挡风玻璃的外表面形成全反射；R5、R6取值满足输入到 单片机的脉冲信号幅值满足要求。当有雨滴落在挡风玻璃的“敏感区域”时，1脚输出一串脉冲波,小雨时，脉冲波的数量少；大雨时， 脉冲波的数量多。我们使用的雨刮电动机有低速挡和高速挡，用单片机AT89C2051来检测脉冲波，根据 给定时间内脉冲波数量的多少来控制雨刮器工作。三、过程原理控制过程如图：启动电源系统停止工 作雨刷传感器检测拦凤玻璃上有雨滴线圈KM1得电，电机正转扌当风玻璃匕
9、无雨滴反转到行程开关SQ1正转到行程幵关SQ2, KM2# 电， 电机反转自动雨刷的控制电路如下图7所示:图7、软件设计部分系统软件的设计包括主程序的设计、电机转速设程序设计、各中断服务等程序设计组成1主程序设计本设计的单片机控制程序采用51单片机汇编语言编写，在编写的过程中，尽量向结构化.模块化的方向编写，整个程序的 清单会在后面。本章将对该系统的程序做具体分析。MCS51系列单片机复位后，(PC) =0000H,而0003H002BH分别为各中断源的入口地址。所以，编程时应在0000H 处写一条跳转指令。当CPU接收到中断请求信号并予以响应后”CPU把当前的PC内容压入堆栈中进行保护,然后
10、转入相应 的中断服务程序入口处执行。一般应在相应的中断服务程序入口处写一条跳转指令,并以跳转指令的目标地址作为中断服务程序的其实地址进行编程。MCS-51系列单片机复位后，除SP为07H ,P0P3 口为FFH外,其余给内存单元内容均为00H，所以应对IE、IP进行初始化编程，以开放CPU中断，允许某些中断源中断和设置中断优先级等。系统设计电路原理图如下（图8）键 盘U1RSTvccP30P17P31P16XTAL1P15XTAL2P14P32P13P33P12P34P11P35P10GNDP37AT89 C205 1_1J4+12 vlvcc1图82 信号处理部分前面已经介绍了信号的采集系统
11、，当信号被应变式传感器采集之后传送到单片机内，所以，单片机可以识别出进教室还是出教室这里用到使用Atmel 80C51单片机，用以控制数据的加或者减的计数。处理部分结构框图如图&车窗有覆盖物单片机得信号执行动作命令传感器车窗无覆盖物单片机得信号A执行停止命令EN BIT P3.1CWW BIT P3.0RST BIT P1。2CLK BIT P3。2ML BIT P3。3ORG 0000HAJMP MAINORG 000BH图9汽车雨刷自动控制系统设计程序清单；AJMP TIME0050HORGMAIN： MOV SP，#67HMOV TMOD，#51HMOV TH0,#0D8HMOV TL0
12、，#0F0HMOV TH1,#0MOV TL1,#0MOV 30H,#O0MOV 31H，#00MOV 32H,00MOV 33H,00MOV 40H，#00SETB EASETB ET0SETB PT0START:SETB ENSETB M1ACALL DIANJISJMP STARTTIME0：CLR EACLR TR1CLR TR0PUSH PSWMOV TH0,0D8HMOV TL0，0F0HMOV A，TH1CJNE A，1,EXIT1JC GOSJMP NEXT4GO：MOV A，TL1CJNE A，80,NEXT1NEXT1：JC NEXT2 CJNE A,161,NEXT3NE
13、XT3：JNC NEXT4MOV A,5SJMP NEXT5NEXT4：MOV A,1SJMP NEXT5NEXT2:MOV A,10NEXT5:MOV 38H，AMOV TH1,#0MOV TL1,#0POP PSWSETB TR0 SETB EASETB TR1RETDIANJI：JNB P3.7，LOOPJB P3。7,DIANJI LOOP：SETB EA CLR CWW CLE EN；启动电机LCALL DELAY1SSETB ENLCALL DELAY1SSETB CWWCLR ENLCALL DELAY1SSETB ENLCALL WAITSJMP DIANJIWAIT：MOV
14、R4，38H W3：LCALL DELAY1S DJNZ R4,W3RETDELAY1S：MOV R7，4 延时1sL3：MOV R6,#250L2:MOV R5,#250L1：NOPNOPDJNZ R5，L1DJNZ R6,L2DJNZ R7,L3RETEND五、安装与调试1 、电路图的绘制(1) .在Protel中先新建一个文档，把所需要的元件载入到文档里面.(2) .再按照系统电路图绘制导线，把元件连好线。(3) .通过电气检查如果没有错误，那么系统的电路图就绘制完成.2、元件的识辩与检测在安装元件前要先认识和检测元件，一些常见元件的认识与检测如下 :色环电阻:在此使用的是五个色环 标志的电阻。此类电阻前两环表示有效数字,第三环表示倍率，与前三环距离较大的第四环表示允许偏差。二极管：在此装置中要用到普通二极管和发光二极管，在普通二极管中有白色环标志的那头为负极.对于 发光二极管一般引脚长
