...abVIEW的汽车雨刮器综合控制系统
王二敏
[摘 要]雨刷器是汽车的重要部件之一.基于模糊控制的汽车智能雨刷系统，通过红外雨水传感器感知雨量的大小，运用单片机的PWM信号控制雨刷器同步地工作在高速或低速状态.采用模糊控制器取代传统的PID控制器，能明显改善系统的稳态和动态性能.实验证明，该模糊系统性能可靠，控制效果良好。
[关键词]汽车雨刮器、控制系统、设计
中图分类号：U254.35 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）20-0052-01
Design of control system for automobile windscreen wiper
Wang Ermin
（R&D Centerof Great Motor Company，Automotive Engineering Technical Centerof HeBei，baoding 071000）
[Abstract]the wiper is one of the important parts of the car. Car wiper system based on fuzzy control， by infrared rain sensor perceive the size of the rainfall， using MCU PWM signal to control the wiper work synchronously in high speed or low speed state. Using fuzzy controller to replace the traditional PID controller， can significantly improve the steady-state and dynamic performance of system. Experiments show that the fuzzy system has reliable performance and good control effect.
[Key words]automobile wiper， control system， design
引言
本文介绍了基于AT89C2051单片机的汽车雨刮器控制系统.通过开发系统固化到程序存储器中；把固化好的程序存储器即2051单片机插入实际应用系统，即可投入实际使用.设计充分利用2051单片机控制、抗干扰能力强，适应温度范围宽，控制效率和可靠性高的特点，实现对汽车雨刮器的喷水、急停与快、慢速刮水的控制.
一、汽车自动雨刷控制系统的设计思路
本次设计的设计思路是：运用汽车雨量传感器对环境雨量大小的检测，把信号输单片机系统，通过程序控制步进电机根据相应的环境做出不同的转动。比如当小雨时，雨刮器自动工作在小雨运行方案（雨刷电机转动一个来回后停止10s后继续运行），当中大雨时，雨刮器自动工作在中大雨运行方案（雨刷电机转动一个来回后停止5s后继续运行），当大雨时，雨刮器自动工作在大雨运行方案（雨刷电机转动一个来回后继续运行）。设计中单片机运用AT89C2051，步进电机用TA8435H进行驱动。
二、控制方案比较
AT89C1051是一种带1K字节闪速可编程可擦除只读存储器（FLASH ROM）的低电压、高性能CMOS 8位微控制器，该器件采用ATMEL高密度、非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51的指令集和输出管脚相兼容，由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C1051是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统应用提供了一种灵活性高且价廉的解决方案。AT89C1051有以下特点：1k字节EPROM、64字节RAM、15根I/O线、2 个16位定时/计数器、5个向量二级中断结构、1个全双向的串行口、并且内含精密模拟比较器和片内振荡器，具有4.25V至5.5V的电压工作范围和12MHz/24MHz工作频率，同时还具有加密阵列的二级程序存储器加锁、掉电和时钟电路等。此外，AT89C1051还支持二种软件可选的电源节电方式。空闲时，CPU停止，而让RAM、定时/计数器、串行口和中断系统继续工作。AT89C2051结构与可实现的功能跟AT89C1051基本一样，只是闪速可编程可擦除只读存储器（FLASH ROM）升级到2K，还有内部RAM为128字节。由上可知，为了降低难度，增加系统的可靠性与稳定性，因为在大部分的电子城中AT89C2051容易购买，所以选用了AT89C2051。
三、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，第三种把雨水傳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。
四、元件的安装焊接与系统功能调试
①保证导通与绝缘的电气特性，电气连接的通与断是安装的核心这里所说的通与断，不仅是安装后简单的使用万用表测试的结果，而且要考虑在振动，长期工作，湿度等自然条件变化的环境中，都能保证通者恒通，断者恒断。
②保证机械强度，电子产品在使用过程中，不可避免的需要运输和搬动，会发生各种有意或无意达到振动，冲击，如果机械安装不够牢固，电气连接不够可靠，都有可能因为加速度的瞬间受力使装置受到损害。
③保证传热的要求，在安装中，必须考虑某些零部件在传热，电磁方面的要求。
④安装时接地与屏蔽要充分利用，接地与屏蔽一是消除外办对产品的电磁干扰，二是消除产品对外办的电碰干扰，三是减少产品内部的相互电磁干扰。
⑤为避免因元器件发热而减弱铜箔对基板的附着力，并防止元器件的裸露部分同印制导线短路，安装时元器件应离开面板约1～2mm。
⑥装配时，应该先安装那些需要机械固定元器件，在此装置中如稳压管、中心芯片插座。
五、系统调试与分析
供电电路是否正常是系统能否正常工作的前提，因此首先对电源部分进行调试。接上电源，用交流档测量变压器次级输出电压应为15V，然后用直流档测整流器流滤波后的直流电压在18V左右；最后测经7805稳压后的电源电压，5V。 电源部分进行调试。先将整流、滤波部分元件焊上，然后接上电源变压器，用交流档测变压器输出电压为15.7V，再用直流档测整流滤波后的电压为直流19.2V左右，正常，接上三端稳压后再测其输出电压，为稳定的5.04V，这些数据说明电源部全全部工作正常。
结论
本设计是采用一个单片机、雨量传感器来对汽车自动雨刷控制系统的设计与制作，并有效的进行控制输出，它具有集成化，智能化，高精度，高性能，高可靠性和低价格等优点，是一个值得推广的一种方法。在设计本作品时，通过查阅网络与图书馆搜集到的资料，与生活中汽车雨刷控制原理相结合，设计出了这一汽车自动雨刷系统的主要硬件结构和软件结构，这个系统的设计不缺乏自己的特点和创新点。由于考虑到了成本使用的问题，在硬件上使用了AT89C2051单片机；在软件上，充分利用了AT89C2051的强大功能，实现了信息的快速处理和控制、显示功能，能精确检测。该系统的应用有助于减减少驾驶员的重复操作，提高驾驶的舒适度。
参考文献
[1] 高硕.基于ARM9的汽车雨刮器实验台架监测系统研究[D].哈尔滨理工大学，2013.
[2] 雷潇，严蕾.基于微机控制的汽车电子点火系统的设计[J].信息通信，2013，02：61-62.
