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基于STC89S51的汽车智能感应雨刷自动控制系统设计与实现本设计实现了STC89C51单片机为控制核心的汽车智能感应自动雨刷器控制系统。
主要从硬件结构原理及软件编程方面进行设计。
系统设计了主程序的逻辑结构之外分别设计步进电机驱动模块、LCD显示模块、水量传感器模块。
软件部分使用C语言，系统根据检测到的水量值大小，实现雨刷器的自动启停和速度控制。
本设计基本达到了预期效果，具有较强的应用意义。
标签：STC89S51;自动控制;自动雨刷随着经济高速发展，人们对汽车辅助设备的舒适性和安全性要求变得更高，据调查数据显示，自动雨刷中高端车型所配备的安全设备之一，中低端的车型极少见有所配备。
智能感应自动雨刷可根据前挡风玻璃的落水量来控制雨刮系统的自动操作，减少司机手动使用手调节雨刷器，让驾驶变得更专注安全。
智能感应自动雨刷控制系统有效的提高了在雨天驾驶的安全性与可靠性;也避免了因为积水快速溅在挡风玻璃时驾驶员来不及打开雨刷器而引起的恐慌甚至交通事故。
[1]一、系统设计的硬件部分汽车智能感应雨刷自动控制系统总体设计框图如图1所示，整体设计由5个部分构成，分别是：单片机最小控制系统模块、ULN2003驱动步进控制电机模块、手工按键控制模块、LCD显示模块、水量传感模块。
单片机最小控制系统是智能感应雨刷控制系统的核心，本设计中的显示部件由LCD显示模块主要使用LCD1602，用于显示水量;手工按键控制模块主要是控制启动雨刷的水量;水量传感器采用专用的湿度传感器，将感应的水量转变成数字信号传送给单片机实现系统调用;步进控制电机模块控制命令来源于单片机，实现传感器感应水量大小触发后的系统操作。
[2]1.单片机最小控制系统模块单片机最小控制系统模块，此系统采用了STC89C51为主控制芯片。
STC89C51芯片具有可扩编性高的特点，使用MCS-51内核和8 位CPU 和在系统可编程Flash，工作电压范围较广，可正常工作于3V-6V，工作频率达到48MHz，具有8K的应用程序空间。
基于瑞萨M32C智能雨刷的设计摘要本设计主要基于瑞萨单片机M32C系列的智能雨刷设计。
雨刷控制器由雨刷控制开关和雨刷电机控制部以及表示雨刷轨迹的LED所构成。
用雨刷生成器生成模拟雨滴的Pulse，及计算Pulse的叔，当Pulse数达到一定时，就就能够识别为下雨，驱动雨刷马达，使用M32C83的定时器TA1的PWM功能进行控制驱动步进电机。
用LED显示来模拟表示雨刷从上一个位置到下一个位置之间的轨迹。
显示方法，检测完位置之间的时间，因为当雨刷启动时8个LED往返运行一次，所以等LED转完一圈后开始表示雨刷轨迹。
以输入AD值为基础，生成Interval time，作为雨刷动作的经常输出，并把间歇时间反应在动作上输出。
根据Pulse volume变化雨滴量,当顺时针旋转volume时,如果Pulse发生频率变高,雨滴识别量也越多,相反当逆时针旋转volume Pulse发生频率变低,雨滴识别量也越少,从而实现雨刷的智能化设计。
关键词：雨刷控制器，步进电机，间歇时间，定时器TA1目录第一章绪论------------------------------------------------------------------------------------------------------------------11.1引言---------------------------------------------------------------------------------------------------11.1国内外的研究现状----------------------------------------------------------------------------------1 第二章技术介绍和系统需求分析---------------------------------------------------------------------------22.1 瑞萨M32C智能雨刷设计思路----------------------------------------------------------------------------------22.2瑞萨M32C智能雨刷技术介绍--------------------------------------------------------------------------22.2.1 雨刷控制器的硬件构成---------------------------------------------------------------------22.2.2原理方程图----------------------------------------------------------------------------------22.3瑞萨M32C智能雨刷系统需求分析------------------------------------------------------------------------3 第三章系统概要设计----------------------------------------------------------------------------------------------------- 53.1 雨刷控制功能说明------------------------------------------------------------------------------------------------ 53.1.1 雨刷控制开关---------------------------------------------------------------------------------63.1.2 雨刷轨迹LED---------------------------------------------------------------------------------63.1.3 雨刷控制---------------------------------------------------------------------------------------63.1.4 Rain drop generate和Pulse ---------------------------------------------------------------------73.2 定时器TAI PWM的输出---------------------------------------------------------------------------------------- 7 第四章系统详细设计-----------------------------------------------------------------------------------------------------94.1 雨刷控制输入函数------------------------------------------------------------------------------------------------ 94.1.1 雨刷输入控制处理函数------------------------------------------------------------------------94.1.2 变化检查函数---------------------------------------------------------------------------------104.2 雨刷控制驱动设计-----------------------------------------------------------------------------------------------104.2.1 雨刷控制驱动-----------------------------------------------------------------------------------104.2.1 雨刷启动条件------------------------------------------------------------------------------------114.3雨滴脉冲驱动设计-----------------------------------------------------------------------------------134.3.1 雨滴脉冲驱动---------------------------------------------------------------------------------134.3.2 雨滴脉冲中断控制处理----------------------------------------------------------------------144.4 AD处理函数设计-----------------------------------------------------------------------------------15 第五章智能雨刷的实现与测试-----------------------------------------------------------------------------165.1 智能雨刷的实现与测--------------------------------------------------------------------------------------------16 第六章结论----------------------------------------------------------------------------------------------------------------17 参考文献---------------------------------------------------------------------------------------------------------18 致谢---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------19第一章绪论1.1引言1.2国内外智能雨刷的研究现状回顾国内外已发表的文献资料，汽车自动感测雨刷由1985年Shiraishi提出以压电元件所研发之雨滴感测器，利用落雨时雨滴落在挡风玻璃的重量转变为振动讯号，再以压电元件将力转换成电讯号，并以放大电路将讯号放大藉以判断雨刷间歇时间的长短；1996年Cheok采用模糊逻辑法则控制智慧型自动雨刷系统，将雨滴感测器所测得雨量配合M68HC11微控制器来决定自动雨刷的刮除速度，并有模糊逻辑判断何种雨势；2001年Ertunc则是利用铜线传导性来感测雨量，当铜线间无雨滴时电阻为无穷大，雨滴落下时铜线的电阻值则会随雨量的多寡而变化，再由驱动电路使雨刷启动；2001年Kurahashi以光学反射型之雨滴感测器来量测，光源采用红外线并搭配感测器，探讨此自动雨刷系统之可靠度，建立自动雨刷系统的控制法则；2006年Park以视觉影像处理配合模糊逻辑控制来判断雨势大小，此智慧型雨刷系统可准确判别雨滴有无落在前挡风玻璃，并在反应时间内启动自动雨刷。
图1 四相六线制步进原理图（3）电动机驱动芯片的选择根据设计要求，本设计的核心部分就是对步进电动机进行控制。
最常用的是脉宽调制式斩波驱动方式，大多数专用的步进电机驱动芯片都采用这种驱动方式调速控制。
TA8435H 和L298都是比较常用，性能比较稳定可靠的集成有桥式电路的电机专用芯片。
TA8435是东芝公司生产的单片正弦细分二相步进电机驱动专用芯片,TA8435主要由1个解码器，2个桥式驱动电路、2个输出电流控制电路、2个最大电流限制电路、1个斩波器等功能模块组成。
工作电压范围宽（10－40V ）L298是ST 公司生产的内部集成有两个桥式电路的电机驱动专用芯片，它驱动的电压可达到46V ，单个桥直流电流可达到2A 。
具有两个使能控制端口，分别控制两个电机的启动和制动。
它可以外接电阻，把变化量反馈给控制电路。
其外，L298的两个桥式电路还可以并联起来驱动一个直流电动机，直流电流可达到4A 。
其实对于本设计来说，上述两块芯片都可用。
不过在市场上，TA8435H 使用比较广，而且控制起来也很方便，所以本设计选用TA8435H 作为电机的驱动芯片。
（4）雨量传感器选择目前市场上的雨水传感器大都是依据以下三种工作原理制成的：利用压电振子的传感器、利用静电电容的传感器、利用光强变化的传感器。
第一种和第二种是要把雨水传感器安装在汽车的外面，雨滴直接滴在传感器上，第三种把雨水传感器安装在风挡玻璃驾驶室一侧，通过雨滴滴落在玻璃上引起反射光强的变化感应传感器。
相比较各类雨水传感器的性能和价格，设计中采用的是第三种方案的雨量传感器，其是基于光强变化的原理，提出了一种新的红外线雨水传感器。
传感器由红外光发射电路和红外光接收电路组成，实验证明，这种雨水传感器反应灵敏，实时性好，性能稳定。
原理方框图该系统主要由控制单元、、检测部分、驱动部分和接口单元电路等组成，其结构框图如图2所示。
图2汽车自动雨刷控制系统结构框图电源电路 传感器 时钟电路 复位电路 单片机 步进电机驱动芯片步进电机郑重声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
基于STM32的智能雨刷控制系统摘要本文提出了一种基于STM32微控制器的智能雨刷控制系统。
该系统利用STM32的高性能处理能力、丰富的接口资源和完备的外设支持，对车辆雨刷控制实现了全面的优化和升级。
根据实际路况和雨量大小，系统可以自动调整雨刷的工作频率和清洗力度，以实现最佳的清洁效果，并充分保障行车安全。
本系统不仅实现了雨刷控制的自动化，同时在可靠性和稳定性上也有了显著提升，在实际的道路行驶中已经得到了广泛应用和验证。
关键词：STM32；智能雨刷；控制系统；行车安全AbstractThis paper presents an intelligent rain wiper control system based on STM32 microcontroller. This system makes full use of the high-performance processing capability, rich interface resources, and complete peripheral support of STM32 to optimize and upgrade the control of vehicle wipers. Basedon the actual road conditions and rainfall intensity, the system can automatically adjust wiper's working frequency and cleaning intensity to achieve the best cleaning effect andfully guarantee driving safety. The system not only realizes the automation of wiper control but also has significant improvements in reliability and stability. It has been widely used and verified in actual road driving.Keywords: STM32; intelligent wiper; control system; driving safety引言车辆雨刷是车辆行驶中极为重要的安全装备之一。
汽车雨刮电机控制系统设计与仿真实验报告姓名：学号：班级：指导教师：实习时间：一、实验目的1、掌握汽车雨刮电机总成的结构和工作原理。
2、掌握protus软件和keilμVsion软件的使用方法。
3、学习使用protus软件进行电路原理图设计并进行仿真。
二、实验设备安装有protus软件和keilμVsion软件的PC机一台。
三、实验原理及内容1、汽车雨刮的结构和工作原理雨刮器是重要的安全件，它必须能有效地清除雨水、雪和污垢；能在高温（摄氏零上80度）和低温下（摄氏零下30度）工作；能抗酸、碱、盐等有害物质腐蚀；使用寿命达到15万次刮刷循环（乘用车）。
汽车雨刮的主要组成部分为雨刮电机总成，四连杆机构，雨刷总成。
当司机按下雨刮器的开关时，电动机启动，电动机的转速经过蜗轮蜗杆的减速增扭作用驱动摆臂，摆臂带动四连杆机构，四连杆机构带动安装在前围板上的转轴左右摆动，最后由转轴带动雨刮片刮扫挡风玻璃。
一般情况下在汽车组合开关手柄上有雨刮器控制旋扭，设有低速、高速、间歇3个档位。
手柄顶端是洗涤器按键开关，按下开关有洗涤水喷出，配合雨刮器洗涤档风玻璃。
雨刮器的动力源来自电动机，它是整个雨刮器系统的核心。
雨刮器电动机的质量要求是相当高的。
它采用直流永磁电动机，安装在前档风玻璃上的雨刮器电动机一般与蜗轮蜗杆机械部分做成一体。
蜗轮蜗杆机构的作用是减速增扭，其输出轴带动四连杆机构，通过四连杆机构把连续的旋转运动改变为左右摆动的运动。
司机关闭雨刮器时，雨刮臂往往不停在适当的位置，阻碍司机的视线。
为解决这一问题，雨刮器设有一个回位开关，它控制雨刮器电机，当雨刮臂停在档风玻璃下的适当位置时，电机才会停止运转。
现今的雨刮器已经普遍采用快档、慢档和间歇控制档。
其中间歇控制档一般是利用电机的回位开关触点与电阻电容的充放电功能使雨刮器按照一定周期刮扫，即每动作一次停止2－12秒时间，对司机的干扰更少。
有些雨刮臂还附带胶水管，水管接至洗涤器上，按一下开关会有水注喷向前档风玻璃。
基于单片机的汽车雨刮器控制系统设计摘要本文设计的雨刮器是以单片机AT89C201 为核心部件，实现雨刮器的自动控制功能。
软件设计部分包括智能雨刮器程序设计思想和雨刮器功能分析。
设计并实现了步进电机、按键、LCD1602显示和雨量传感器电路的结构和功能，主要编写了主程序的逻辑结构。
软件部分采用C语言，通过对雨量值和设定值的分析，完成雨刮器的自动启停和速度控制。
关键词：雨刮器自动控制单片机AT89C2011 绪论1.1 选题背景自动雨刮器系统的使用可以减少驾驶员在行驶之间的分心，保证玻璃落雨刮的量得到保持，从而提高车辆的安全性。
雨刮器控制系统运行时，可根据雨量情况控制各控制点的速度，具有快速稳定等特点[1]。
本文在系统软件设计中，根据不同的控制方式，实现了雨刮器动作的半自动控制、自动控制、定时控制和智能控制的转换。
1.2 研究现状根据对多个市场领域的汽车属性研究的分析，数据显示，消费者的消费偏好包括预缩安全带，前排座椅安全气囊，驾驶员座椅安全气囊等。
可以看出，对安全设备的需求已经超过对舒适设备的需求。
其中，对自动刮水器的需求排名第六。
2 自动雨刷器硬件电路设计2.1 单片机最小系统复位控制电路和电机时钟自动控制电路是电机最低工作系统，两种通常需要使用的控制功能。
复位降压电路由电机按键、保护驱动电阻、上压下拉驱动电阻和降压电容等主要部件共同组成,可以轻松方便实现电机按键手动降压复位及按键上拉放电自动降压复位,并与数控单片微电机9针自动复位端端口相连。
52MCU高电平启动复位,当一个MCU加5V直流电源(用于上下充电)电容开始启动时,电容器的充电量大约为相等于一个电容短路,RSTET上的短路电压为5V，采用MCU高电平启动复位，则MCU复位。
2.2 步进电机驱动电路步进驱动电机主要是用一个ULN2003芯片元件来进行驱动,其中的驱动控制电路主要是用一个ULN2003主驱动芯片、漏极驱动电阻和220U的电容器芯片来连接构成。
基于以MC56F8027VLHR为主控制器汽车雨刮控制系统设计为提高雨刮系统的安全性及智能性，以MC56F8027VLHR为主控制器、MM908E625为雨刮控制器，采用LIN总线的分布式控制方案，设计了一款智能雨刮控制系统。
主控单元将液晶触摸信号转换为LIN指令以控制雨刮的启停，并通过红外传感器检测雨量的大小，自动控制雨刷器的摆动频率，使用过程中无需驾驶员手动操作。
实验结果表明，该系统能有效地根据雨量对汽车雨刮进行智能控制，具有安全性好、可靠性高和成本低等优点。
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LIN总线的数据以报文帧的格式进行传输，报文帧由主任务的帧头和从任务的响应组成。
帧头包括同步间隔场、同步场和受保护的标识符;响应分为数据场和校验和场两部分。
LIN网络由一个主节点，一个或多个从节点组成，通过主机节点(CAN-LIN网关)，可将LIN与上层网络相连接。
一个LIN网络最多可连接16个节点，主机节点有且仅有一个，从机节点有1～15个。
主机任务负责接收从机节点发出的总线唤醒命令，调度总线上帧的传输次序，并监测数据、处理错误，同时可作为标准时钟的参考。
从机接收主机发送的帧头包含的信息以进行判断：发送应答、接收应答、或既不发送也不接收应答。
2智能雨刷系统方案在汽车安装的众多执行器中，雨刷对于雨天行驶的汽车起着至关重要的作用。
雨雪天气，汽车驾驶员需谨慎应对路滑、视野小等问题，使得在雨天的操控过程中，精力受到较大干扰。
为此开发一种智能雨刷控制系统，有效提高汽车的安全性能。
在挡风玻璃上水量较大时，雨刮电机的间歇时间短，水量较小时，间歇时间相应较长。
当工作过程中雨量传感器发生故障时，系统将以预设的固定间歇时间来控制雨刷电机的运转;若电机发生堵转，电枢电流超过阈值电流，并持续一段时间，则雨刷会进行复位动作。
汽车雨刮器的自动控制系统设计与实现设计总说明本次设计的汽车自动雨刷省去了人为手动操作雨刷的问题，能够自动感应雨量并进行相应的工作。
自动雨刷用雨滴传感器作为检测器来感应雨量的大小，把感应信号传给单片机，通过软件的控制驱动芯片自动调节电机的正反转与转动频率。
此次设计采用40引脚的单片机AT89S52，设计中运用ULN2003AN驱动芯片来驱动步进电机的运转，克服了电机在低频工作时的噪音大，震动大的缺点。
本次设计在一定的程度上为驾驶者提供了舒适性和安全性的保障，避免了由于驾驶者手动操作雨刷的不当而带来的交通安全问题，同时也大大的提高了汽车雨刷的全面性与可靠性。
在汽车智能雨刮系统中由于两个雨刮电机的转速不可能完全一样，就存在两个雨刮摆动不同步的问题。
本文在分析了模糊控制理论及雨刮同步摆动规则的基础上，提出了一种基于模糊控制的汽车智能雨刮系统。
该系统将转速偏差和转速偏差变化量模糊化为模糊控制器的输入语言变量，根据所制定的一套模糊控制规则来选择控制PWM的输出语言变量，并以此通过脉宽调制技术来驱动直流电机，使两个雨刮同步摆动。
关键词：雨滴传感器；步进电机；单片机；雨刮器Car Wiper Blade Design and Implementation of AutomaticControl SystemDesign DescriptionThe design of the automatic wipers is improved further in the traditional manual based on. Automatic wiper with rainsensor as the detector size induced precipitation, the induction signal is sent to the single chip microcomputer.reversing and turning frequency automatic adjusting motorthrough the control of the software driver. The design is based on the 40pin of the mic AT89S52. That use of ULN2003ANto drivethe stepper motor driver chip design operation. The pulsewidth modulation ’s chopper driver mode. Thus greatly overcome the noise when the motor work in the low frequency , vibration faults. Provide comfort and safely guarantee thisdesign in a certain extent for the driver, to avoid the traffic safety problem caused by the driver manually operated wiper improper. At the same time also greatly improve the comprehensiveness and reliability of automobile windshieldwiper.In intelligent windscreen wiper system of automobile, As the problem of technics, rotate speed of two electro motorsare not the same completely, so there are the problems thattwo wiper blades swing ansynchronous. In the thesis, a intelligent windscreen wiper system of automobile based onfuzzy control is presented, by analyzing fuzzy control theory and synchronous swing rules of windscreen wiper. The speederror and its change were used as fuzzy stable variable. According to a set of fuzzy rules, the output variable wasselected to control the PWM switch. In this way, the PWM technique was u sed to drive the DCmotor and control windscreen wiper to swing synchronously.keywords：rain sensor;Stepper motor;MCU; windscreen wiper目录1. 绪论. (1)1.1 概述 (1)1.2 研究背景 (1)1.3 国内外研究现状. (2)1.4 研究意义. (3)2. 总体设计方案. (4)2.1 自动雨刷控制系统设计思路. (4)2.2 设计原理. (4)2.3 系统组成. (5)2.3.1 单片机的比较与选择. (5)2.3.2 STC12c5a60s2 功能特性概述 (6)2.4 雨滴传感器的分类. (8)2.4.1 压电振子原理的雨滴传感器 (8)2.4.2 雨滴传感器种类 (9)2.4.3 光量变化的雨滴传感器 (9)2.4.4 红外雨滴传感器的原理 (10)2.5 显示元件选择 (10)2.5.1 液晶显示简介 (10)2.5. LCD1602 的基本参数及引脚功能 (12)2.6 刮水电机. (13)2.6.1 刮水电机型号的编制方法 (13)2.6.2 减速器的结构特点 (14)6.2.3 刮水电机的控制电路分析 (15)3. 智能雨刮器的硬件组成及其芯片介绍. (17)3.1 STC89C52的时钟电路和复位电路. (18)3.2 A/D 转换电路. (18)3.2.1 ADC0832 芯片介绍 (19)3.2.2 ADC0832 芯片电路 (21)3.2 液晶显示电路 (21)3.2.1 1602 液晶简介 (21)3.2.2 液晶引脚说明. (22)3.2.3 液晶显示模块电路. (22)3.3 雨滴传感器电路设计 (23)3.4 电机控制的硬件设计. (24)3.5 发射模块. (25)3.5.1 发射管 (25)3.5.2 由555定时器构成的多谐振荡器 (26)3.6 接收模块. (27)3.6.1 红外接收管 (27)3.6.2 带通滤波器 (28)4. 软件设计. (29)4.1 程序语言及开发环境. (29)4.2 智能雨刮器的主程序流程图设计 (29)4.3 雨滴传感器的流程图设计. (30)4.4 智能雨刮器电机控制的流程图设计. (31)5. 系统调试. (33)5.1 元器件的选择与测量 (33)5.2 元件的焊接与组装 (33)5.3 程序烧录. (34)5.4 KEIL 运行. (34)5.5 运行结果 (35)6. 总结. (37)致谢. (38)参考文献. (39)附录. (41)附录Ⅰ电路原理图 (41)附录Ⅱ程序 (42)1. 绪论1.1 概述雨刮器属汽车附件，是汽车安全行驶的重要部件，用于消除挡风玻璃、后窗玻璃及大灯玻璃上的雨雪和灰尘等，以保证玻璃透明清晰。
