汽车雨刮电机控制系统设计与仿真
汽车雨刮器仿真设计
汽车雨刮器仿真设计汽车雨刮器是车辆上非常重要的一个零部件，它能够有效地清除风挡玻璃上的雨水，提供良好的视线条件，确保驾驶安全。
在汽车自动化专业综合设计中，汽车雨刮器的设计是一个重要的课题。
下面将介绍汽车雨刮器的仿真设计过程。
首先，需要进行雨刮器的系统建模。
对于汽车雨刮器系统来说，主要包括雨刮器马达、雨刮臂、雨刮片等几个主要部分。
雨刮器马达是提供动力的主要部分，通过电动机驱动雨刮臂做往复运动，进而使雨刮片能有效地清除风挡玻璃上的雨水。
因此，在系统建模时，需要考虑电动机的特性以及雨刮臂和雨刮片的参数。
其次，需要进行雨刮器系统的运动学分析。
首先，可以通过建立几何关系模型来描述雨刮臂和雨刮片的运动轨迹。
雨刮臂和雨刮片的长度、夹角等参数可以通过测量得到。
然后，可以根据几何关系模型，建立运动学方程，描述雨刮臂和雨刮片的运动规律。
例如，通过建立角度与时间的关系，可以得到雨刮臂和雨刮片的运动速度和加速度。
接下来，需要进行雨刮片与玻璃之间的摩擦力分析。
摩擦力是雨刮片清除雨水的关键。
通过分析雨刮片和玻璃之间的接触情况，可以得到摩擦力的大小。
在分析过程中，需要考虑雨刮片的材料特性、玻璃的表面特性以及雨刮器的清洗效果等因素。
然后，可以进行雨刮器系统的动力学分析。
动力学分析可以通过建立动力学方程来描述雨刮器系统的运动规律。
在建立动力学方程时，需要考虑雨刮臂和雨刮片的质量、电动机驱动力的作用以及摩擦力的影响等因素。
通过求解动力学方程，可以得到雨刮臂和雨刮片的运动轨迹和运动规律。
最后，可以进行雨刮器系统的仿真分析。
通过使用仿真软件，如MATLAB、ADAMS等，可以建立雨刮器系统的仿真模型，并进行仿真分析。
在仿真分析中，可以通过改变各种参数，如马达功率、雨刮臂长度、雨刮片材料等，来评估雨刮器系统的性能。
例如，可以通过仿真分析得到雨刮臂和雨刮片的运动速度、运动角度、清洗效果等参数，并进行性能评估。
综上所述，汽车雨刮器的仿真设计是汽车自动化专业综合设计中的重要课题。
汽车自动雨刷控制系统的设计
目录摘要 ................................................................................................................................... I II Abstract (IV)前言 0第一章汽车自动雨刷控制系统总体设计和主要特点 (2)1.1汽车自动雨刷控制系统的设计思路 (2)1.2方案的选择设计与原理方框图 (2)1.2.1控制方案比较 (2)1.2.2 原理方框图 (5)1.3汽车自动雨刷控制系统的主要特点 (6)第二章控制系统的硬件设计 (7)2.1电源电路的设计与分析 (7)2.2中央控制器——AT89C2051 (9)2.2.1 AT89C2051的特点 (9)2.2.2 AT89C2051的功能描述 (10)2.2.3 AT89C2051的管角说明 (11)2.3电机控制电路分析与设计 (14)2.3.1 步进电机的基本原理及特点 (14)2.3.2步进电机驱动芯片 (18)2.3.3步进电与驱动芯片连接电路设计 (24)2.4复位电路的设计 (25)2.4.1 单片机复位电路基本原理及特点 (25)2.4.1 单片机复位后的状态的分析 (26)2.5时钟电路的设计与工作原理分析 (28)2.5.1振荡器特性 (28)2.5.2 时钟电路的设计 (28)2.5.3 单片机的基本时序单位 (29)2.6检测电路的设计与分析 (30)2.6.1雨水传感器工作原理 (30)2.6.2硬件设计与实现 (32)第三章汽车自动雨刷控制系统统软件设计 (35)3.1主程序设计 (35)3.1.1主程序的初始化内容 (36)3.1.2 代码转换程序 (37)3.2中断服务程序 (37)3.2.1中断服务程序的设计 (38)3.3检测脉冲及电机运行程序的设计 (38)第四章汽车自动雨刷控制系统的安装与调试 (40)4.1电路图的绘制与PCB板的制作 (40)4.1.1 电路图的绘制 (40)4.1.2 PCB板的制作 (40)4.2元件的识辩与检测 (43)4.3元件的安装焊接与系统功能调试 (43)4.3.1 元件安装的基本要求与原则 (43)4.3.2 元器件的焊接 (45)4.3.3 系统调试与分析 (47)总结 (48)参考文献 (50)致谢 (51)附录 (53)附录一汽车自动雨刷控制系统设计程序清单 (53)附录二汽车自动雨刷控制系统设计电路原理图 (58)附录三汽车自动雨刷控制系统设计电路PCB (59)附录四汽车自动雨刷控制系统设计元件图 (60)汽车自动雨刷控制系统的设计摘要本设计主要完成以传感器作为检测器并通过软件的设计实现适时地对雨刷电机的转停、正转及反转，从而实现对汽车雨刷的自动控制。
轿车雨刷器的设计与运动仿真
摘要雨刮器属汽车附件，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。
本文分析了三种雨滴传感器的组成原理，基于光强变化的原理设计了一种新型的汽车红外线雨滴传感器。
当下雨时，该雨刮器系统可以通过红外雨滴传感器感知雨量大小，分辨出是大雨还是小雨,使雨刮器自动工作在高速或低速状态，能够取代传统的机械结构的雨刮器。
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。
本文基于单片机完成了对雨滴传感器及模糊控制的软、硬件设计，并对控制系统进行了proteus仿真，仿真实验结果表明该系统能有效的抑制超调现象，提高系统的响应速度和稳态性能。
关键词：雨滴传感器；模糊控制；单片机；雨刮器AbstractThe windscreen wiper is an accessories of the Automobile, it is an important part of Automobile for the steer security. It is used to clear up the rain and snow, dust and cement on the windscreens,rear windows and headlight windows,to make sure the windows transparent and clear.In this thesis,compositive theory of three kinds of rain sensors are analysed,and a new-type of infrared rain sensor of automobile is designed based on the theory of variety of light intersity.When it rains,the windscreen wiper system senses the amount of rainfall by the infrared rain sensor and distinguish the number of precipitation rain fall and thus makes the windscreen wiper automatically work either at a high speed or at a low speed. It can replace traditional windscreen wiper system of mechanical structure.In intelligent windscreen wiper system of automobile, As the problem of technics,rotate speed of two electro motors are not the same completely,so there are the problems that two wiper blades swing ansynchronous. In the thesis,a intelligent windscreen wiper system of automobile based on fuzzy control is presented,by analyzing fuzzy control theory and synchronous swing rules of windscreen wiper. The speed error and its change were used as fuzzy stable variable.According to a set of fuzzy rules, the output variable was selected to control the PWM switch. In this way, the PWM technique was used to drive the DC motor and control windscreen wiper to swing synchronously.Key Word: rain sensor；fuzzy control；SCM；windscreen wiper目录摘要 ...................................................................................... 错误！未定义书签。
基于Matlab／SimMechanics的汽车风窗刮水器建模与仿真
基于Matlab／SimMechanics的汽车风窗刮水器建模与仿真为了保证汽车在雨雪天有良好的视野，各种车辆均配有刮水器，他利用连杆机构将电机连续的旋转运动转化为刮片的往复刮刷运动。
由于刮水器在工作过程中是动态的，运动关系较为复杂，要确定其合理的连杆长度和固定点位置，在平面图上要经过反复运算和校核，工作量较大，效率低。
为了在短周期内设计出合格的产品，满足客户的要求和增加市场竞争力，设计者通过Matlab／SimMe-chanics仿真建模环境提供的良好的人机交互图形界面，建立产品模型，对刮水器进行虚拟设计和动态仿真分析，并及时对设计进行改进和优化。
1 SimMechanics简介SimMechanics机械系统建模与仿真集成于Simulink之中，是进行控制器和对象系统跨领域／学科的研究分析模块集。
SimMechanic s为多体动力机械系统及其控制系统提供了直观有效的建模分析手段，一切工作均在Simulink环境中完成。
他提供了大量对应实际系统的元件，如：刚体、铰链、约束、坐标系统、作动器和传感器等。
使用这些模块可以方便地建立复杂图形化机械系统模型，进行机械系统的单独分析或与任何Simulink设计的控制器及其他动态系统相连进行综合仿真。
他扩展了Simulink的建模能力，利用他做出的模型仍能与传统Simulink模块所建立的模型相融合。
SimMechanics系统包含有刚体模块组(Bodies)，运动铰模块组(J oins)，约束与驱动模块组(Constraints&Driver)，传感器与作动器模块组(Seneors&Actuators)，力单元模块组(Force Elements)等，各模块组中所包涵的模块及其功能详见文献[3]。
2 创建刮水器机构的仿真模型2.1 刮水器机构简图及工作原理刮水器一般分为对刮和顺刮两种形式。
如图1所示是顺刮式刮水器的机构简图，包括连杆、刮臂、刮片等。
汽车雨刷模拟系统课程设计
前言在现在电子产品中，电子仪器设备、家用电器、儿童玩具、工业以及农业生产等方面，直流电动机都得到了广泛的应用。
大家都熟悉的录音机、录像机、电子计算机等，上面都不可能缺少直流电动机。
所以直流电动机的控制是一门很实用的技术。
直流电动机具有良好的启动性，他的特点是启动转矩大，最大转矩大，能再宽广的范围内平滑、经济的调速，调速效率高。
并在工业上得到广泛的应用所以在汽车的雨刮也有广泛的应用。
雨刮系统是汽车的重要安全设备之一。
在传统机械雨刷系统中，驾驶者手动控制雨刷器速度转换开关，通过改变雨刷器摆动速度，以求快速清除附着在挡风玻璃上的雨水。
通过AT89C51单片机能够方便的对雨刮系统进行实时控制，让驾驶员在雨天、大雾、大雪等恶劣天气下能够安全的架势车辆。
随着科学技术的提高，汽车工业也得到了迅速发展，而且越来越趋向于智能化，阴雨天气中交通事故时常发生，在实际应用中汽车雨刷控制通常由直流电机的控制来实现。
直流电机因具有良好的线性调速特性、效率高、控制简单、调速性能好及体积小等优点得到了广泛使用。
常规电机调速控制方法中，电机工作不稳定,损耗较大,尤其在低电压轻负荷时情况更为严重，且工作频率受电源频率的限制, 难以满足高精度的调速要求，不利于广泛推广。
如何才能使电路具有成本低、控制精度高、调试修改参数方便，且能方便和灵活地适用于大功率、可靠性高的直流电机控制系统中,是我们研究的目的。
1、设计方案比较与分析1.1电机调速控制模块：方案一：采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压，从而达到调速的目的。
但是电阻网络只能实现有级调速，而数字电阻的元器件价格比较昂贵。
更主要的问题在于一般电动机的电阻很小，但电流很大；分压不仅会降低效率，而且实现很困难。
方案二：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调整。
这个方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢、机械结构易损坏、寿命较短、可靠性不高。
方案三：采用集成芯片L293D。
汽车雨量检测及自动雨刷器仿真控制电路设计
汽车雨量检测及自动雨刷器仿真控制电路设计作者：李延廷来源：《中国新技术新产品》2015年第21期摘要：本文介绍了汽车雨量传感器工作原理，设计了模拟雨量传感器工作原理的雨量检测及自动雨刷器仿真控制电路、替代降雨环境的可变速转盘，分析了仿真控制电路的组成与工作原理、系统控制程序的功能，最后指出了仿真控制电路的工作性能和取得的实训教学效益。
关键词：雨量检测；仿真控制；电路设计中图分类号：TP271 文献标识码：A1 引言在《汽车综合控制系统应用与调试》课程教学中，我们需要设计汽车雨量检测与雨刷器仿真控制电路。
若采用实际汽车上的雨量传感器检测雨量，就需要设计一个片状的、水量可调节的喷水头，以便仿真自然条件下的降雨环境。
这就需要在实训室安装供水管线，造成实训室管线较密，既不美观，也存在安全隐患。
同时，由于这些供水管线仅用于汽车雨量检测与雨刷器仿真控制实验，利用率低。
因此，我们考虑采用其他方法仿真出雨量传感器检测的雨量信号，并且检测原理也与雨量传感器基本相同。
为此，我们课题组设计基于雨量传感器工作原理的雨量检测与雨刷器仿真控制电路。
2 雨量检测仿真电路设计2.1 实际雨量传感器工作原理红外光雨量传感器内部含有红外发光二极管和红外光电管。
发光二极管发出的光按以一定角度照射到汽车挡风玻璃上，经过汽车挡风玻璃的散射后，大部分光反射回到光电管，并转化成电信号。
当汽车挡风玻璃上有雨水时，散射增强，反射回来的光线减少，光电管接收到的光线减弱，转换出的电信号减弱。
因此通过测量光电管输出电信号的强弱变化，就能得知汽车挡风玻璃上的雨量变化。
2.2 基于雨量传感器工作原理的雨量检测仿真电路设计2.2.1 红外光发射电路红外光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。
红外光发射管D1～D3并联（图中仅画1个），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。
脉冲发生器由NE555时基集成电路外加若干阻容元件构成。
汽车雨刮器仿真设计 (自动化专业综合设计)
1.4
电机驱动电路中，由单片机输出一定频率的脉冲，通过三极管驱动继电器工作，当继电器闭合时，直流电机两端承受正向电压，电机启动。为了保护继电器，我们在继电器两端并联一个反向二极管，起到续流的作用。电路图如下
(二)关键词
单片机雨刮雨量检测PWM自适应控制
二
1
根据要求，雨刮控制电路设计可分为几个模块：故障检测电路、雨量检测电路、电机驱动电路、雨刮工作模式显示电路以及电路设计中的复位电路和时钟电路两个基本模块。下面，具体介绍各模块电路的设计原理。
1.1
单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位。本设计中复位电路采用手动按钮复位方式。
if(num<time)
{
led=1;
Hi_motor=1;//电机转动
}
if(num>=time&&num<(100+delta))
{
led=0;
void init(void)
{
Hi_motor=0;
Fl_motor=0;
P1=0xef;
WE1=0;
WE2=0;
汽车自动雨刷控制系统的设计
汽车自动雨刷控制系统的设计1.系统组成汽车自动雨刷控制系统的主要组成部分包括传感器、控制单元、雨刷电机和雨刷臂。
传感器用于感知降雨量和雨刷工作状态，控制单元根据传感器的反馈信号来控制雨刷电机的启停和调速，雨刷电机通过雨刷臂将雨刷刷片移动到所需位置。
2.传感器选择传感器是汽车自动雨刷控制系统中最关键的部件之一，可以选择光电传感器和雨滴传感器。
前者利用光电原理感知雨滴的存在，后者通过感应特定频率的电流信号来检测雨滴落在车窗上的情况。
选择合适的传感器可确保系统的准确性和可靠性。
3.控制单元设计控制单元是汽车自动雨刷控制系统的核心，它负责接收传感器的信号并进行处理，根据降雨量的大小和雨刷的工作状态来控制雨刷电机的运行。
控制单元应具备高性能的处理器和合适的算法，以快速、准确地响应外部环境变化，并确保雨刷的工作效果。
4.雨刷电机选择雨刷电机是实现雨刷刷片移动的关键部件，可以选择直流电机或步进电机。
直流电机可以通过改变电压和电流来控制速度和运行方向，而步进电机可以通过控制脉冲信号来精确控制移动距离。
根据系统的要求和成本预算，选择合适的电机类型。
5.雨刷臂设计雨刷臂是连接雨刷电机和雨刷刷片的机构，其设计应具备稳定性和可靠性。
雨刷臂的长度和强度应适当，以保证雨刷刷片能够覆盖整个前窗，并在高速行驶时不会产生抖动和噪音。
6.系统控制算法汽车自动雨刷控制系统的控制算法应能够根据降雨量的变化调节雨刷的运行速度和频率。
一种常用的算法是根据传感器的反馈信号判断降雨量的大小，然后根据预设的工作模式来调整雨刷的运行状态。
例如，在小雨情况下，雨刷启动时间间隔可以较长，运行速度可以较慢，而在大雨情况下，启动时间间隔可以较短，运行速度可以较快。
7.系统测试和调试设计完成后，需要对汽车自动雨刷控制系统进行测试和调试，以确保系统的可靠性和稳定性。
测试过程中需要关注系统的动作是否准确、响应速度是否满足要求以及系统的耐久性如何等方面。
总结：汽车自动雨刷控制系统对于驾驶员的行车安全具有重要意义。
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汽车雨刮电机控制系统设计与仿真
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。
在一些中高级轿车上，不但前后档风玻璃有雨刮器，就是前大灯也有一支小小的雨刮片，用以清除前灯玻璃上的尘埃。
有些车辆的雨刮器还装有电子调速器，该调速器附带感应功能，能根据雨量的大小自动调节雨臂的摆动速度，雨大刮水臂转得快，雨小刮水臂转得慢，雨停刮水臂也停。
2、基于51单片机的雨刮电机控制器的功能和结构
（1）控制器输入：1个4档位旋转式开关，1个喷水控制按钮。
（2）控制器：用51单片机作为控制器。
（3）控制器输出：①雨刮电机停止、间歇式低速、低速、高速旋转4种输出状态，再加上喷水电机旋转同时雨刮电机高速旋转，共5种状态的输出。
②用LED数码管显示Off、Int、Lo、Hi、FL共5种状态指示。
Off——雨刮电机停止旋转。
Int——雨刮电机每隔5秒低速旋转一次。
Lo ——雨刮电机低速旋转。
Hi ——雨刮电机高速旋转。
FL ——检测到喷水按钮的上升沿喷水电机立即开始旋转，一直到按钮的下降沿到来喷水电机停止旋转。
按钮的上升沿到来后雨刮电机以高速旋转模式延时0.5秒启动，持续3秒后停止。
喷水按钮为最高级别的中断输入方式。
四、实验步骤
1、分析汽车雨刮电机控制系统的结构和各种工作状态。
2、用protus设计出控制器硬件电路图。
3、画出程序流程图。
4、用keilμVsion编写程序并进行仿真调试，将调试好的程序生成十六进制文件。
5、在protus中调用生成的十六进制文件进行仿真调试。