智能雨刷系统设计

论文总字数：22393字

摘 要

这次设计以STC89C52单片机为控制重心，并完成了以单片机基础的智能雨刮器控制系统。主要从硬件构造原理和软件编程等方面阐述。包含课题概略、程序演示、硬件设计、软件设计、系统调试等方面。该系统以单片机为控制核心。

硬件运用块模式分析整个系统的电路设计，给出了系统的总体框图、单片机的最小系统、步进电机驱动电路、按钮电路、LCD1602显示电路、传感器电路和电源电路；软件采用块模式编写，各模块对程序进行了分析。

软件设计部分主要包含程序设计思维和程序性能分析，重点设计了主程序的逻辑架构。设计并实现了步进电机、按键、LCD1602显示电路和湿度传感器的结构和功能。软件部分采用C语言，根据检测到的降雨量与设定值进行比较，实现雨刮器的自动启停和速度控制。该设计基本达到预期效果，具有较强的实用价值。

关键词：自动雨刷器；单片机；步进电机；显示电路；按键电路

Abstract

This design takes STC89C52 single-chip microcomputer as the control center, and completes the intelligent wiper control system based on single-chip microcomputer. The hardware construction principles and software programming and other aspects which are introduced. The these mainly includes the subject overview, program demonstration, hardware design, software design, system debugging and other parts. The system uses the microcontroller as the control core.

The hardware uses block mode to analyze the circuit design of the whole system, and gives the overall block diagram of the system, the minimum system of the single chip microcomputer, the stepping motor drive circuit, the button circuit, the LCD1602 display circuit, the sensor circuit and the power supply circuit; the software is written in block mode, each The module analyzes the program.

The software implementation part mainly includes program design ideas and program function analysis, and focuses on the logic structure of the main program. The structure and function of stepper motor, button, LCD1602 display circuit and humidity sensor are designed and implemented. The software part adopts C language, and compares the detected rainfall value with the set value to realize the automatic start and stop and speed control of the wiper. The design basically achieves the desired effect and has strong practical value.

Keyword：Automatic Wiper, Single Chip Microcomputer, Stepper Motor, Display Circuit, Button Circuit

目 录

第一章 引言 1

1.1 选题背景及研究意义 1

1.2 国内外研究现状 2

第二章 自动雨刷器的整体设计 3

2.1 总体设计 3

2.1.1 设计思路 3

2.1.2 系统整体设计框图 3

2.2 方案的论证 4

2.2.1 主控芯片选择 4

2.2.2 电动机选择 4

2.2.3 电机驱动模块选择 4

2.2.4 传感器选择 5

2.2.5 工作状态显示选择 5

第三章 系统中的主要器件介绍 6

3.1 主控制器（STC89C52） 6

3.2 电机驱动芯片 6

3.3 步进电机 7

第四章 智能雨刷器硬件电路设计 8

4.1 单片机最小系统 8

4.2 步进电机驱动电路 8

4.3 按键电路 9

4.4 LCD1602显示电路 9

4.5 供电电路 10

第五章 自动雨刷器软件设计 11

5.1 软件总体设计 11

5.2 步进电机工作模块 12

5.3 按键控制模块 12

5.4 LCD1602显示模块 13

5.5 雨量传感器自动控制模块 13

第六章 自动雨刷器调试 15

6.1 系统制作流程 15

6.2 系统硬件调试 15

6.3 系统各模块软件调试 15

6.3.1 步进电机模块调试 16

6.3.2 按键控制调试 16

6.3.3 LCD1602显示模块调试 16

6.3.4 雨刷传感器控制模块调试 16

6.4 调试小结 16

参考文献 18

致谢 20

附录一 原理图 21

附录二 程序代码 22

附录三 实物图 32

第一章 引言

1.1 选题背景及研究意义

随着人们生活质量的不断提升，人们在驾驶汽车过程中，对其舒适性的要求越来越多，雨刷控制器作为每辆汽车最需要的部件之一，那么须要满足人们对舒适性的要求。雨刮器最基本的功能是保护主人免受雨水和灰尘清洗的障碍。然而，传统的雨刮器必须手动切换，每一个手动开关都是非常麻烦的，尤其是在驾驶或高速方面，风险是不同的，降雨量也是有差别的，特别是手动切换时掌握不同的档位特别不方便，因此自动雨刮器就应运而生了。现有的自动雨刮器可以自动切换，有的根据不同的光强控制雨刷的自动切换，这有一定的缺点。雨刷控制器的自动切换如何实现雨刷自由切换以及停机时间能否到位。

因为雨刮器频繁切换动作方式，电动机运转的快速性和可靠性对确保雨刮器的正常运行具备重要意义。老式手动调制刮水器控制系统通常具备继电器、限位开关和电阻，以完成对开关门的控制，这种类型的门机只要一次操作，开关门的稳定性差，不可以满足更多的雨刮器结合控制技术要求。随着电力电子技术和数字控制技术的成熟，数字信号处理器处理数据的速度得到更大进步，处理能力得到快速提高，使得能够快速处理由传感器采集到的很多信息，以及现如今就已存在的如单片机、DSP器件之类的控制设施的模式，可以构成一个完整的自动雨刮器控制系统作为控制核心。智能雨刮器控制系统可以控制运行过程中各控制点的运行速度、加速度和减速度，具有快速平稳的开关雨刮器的特点。以单片机或数字信号处理器DSP为控制核心，采用智能控制电源模块IPM作为驱动，以无刷直流电机为伺服电机，作为一套高性能的自动雨刮器交流伺服系统。在系统软件设计中，根据其不同的控制模式，实现了半自动控制、自动控制和定时控制的相互转换，并对雨刮器动作进行了智能控制，提出了自动雨刮器的自适应控制方法，并给出了系统软件流程。

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