位置記憶功能后視鏡與汽車座椅控制系統(tǒng)設(shè)計

1、本科生畢業(yè)設(shè)計摘 要汽車后視鏡是與汽車行駛安全相關(guān)的主要部件，良好的后視鏡視野能保證駕駛員的行車安全。駕駛員座椅是與駕駛員身體健康相關(guān)的部件，良好的座椅位置和角度能防止駕駛員長時間駕車后出現(xiàn)過度疲勞而引發(fā)其他病癥。汽車后視鏡和座椅僅僅使用手動調(diào)整甚至是電動控制是不夠的，還需要在電動的基礎(chǔ)上增加位置存儲和恢復功能，以使駕駛員操作更為方便，提高后視鏡和座椅的可用性。本文設(shè)計了一種位置記憶功能后視鏡與汽車座椅控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能電動調(diào)節(jié)后視鏡上下轉(zhuǎn)動、左右轉(zhuǎn)動兩個角度和座椅前后滑動、前椅面高度、后椅面高度和椅背角度四個位置或角度，并能在調(diào)整后記憶存儲位置信息，并且可以在需要時調(diào)用位置信息。本文在探討了

2、汽車電子控制系統(tǒng)的基本組成的基礎(chǔ)上分析了本設(shè)計的位置記憶存儲式控制器的工作原理，詳細闡述了該控制器的ECU選擇和使用、硬件電路設(shè)計和軟件程序流程，并設(shè)計了相應(yīng)的系統(tǒng)。 關(guān)鍵字：記憶存儲；可用性；后視鏡控制；座椅控制；汽車電子控制系統(tǒng)ABSTRACTAutomobile rearview mirror is the main part which is related to the safely driving. Good rearview mirror view can make driving safely. Drivers chair is the main part which is r

3、elated to the health of driver. Good chair position and angle can prevent driver from some diseases which come after long time driving. It is not enough to use hand adjust or electrical control for the rearview mirror and chair. We should add memorial function into the rearview mirror and chair in o

4、rder to make it easier for drivers to use and improve the usability of rearview mirror and chair.This paper develops a memorial control unit for rearview mirror and chair. This control unit can electrical adjust the up-down and left-right angles of rearview mirror, it also can adjust the forward-bac

5、k, forward height, back height and chair back angle of drivers chair. The control unit can memorize the positions of rearview mirror and chair after adjustment and we can renew the positions when we need. This paper discusses the working principle of the memorial rearview mirror and chair control un

6、it based on the basic buildup of automobile electrical control system. Then it detailed introduced the choose process and use of ECU, hardware circuit design and software program flow, designs relevant prototype system. Key Words:Memorial;Usability;Rearview Mirror Control;Chair Control;Car Electric

7、Control SystemII 目 錄摘 要IAbstractII第1章 緒 論11.1課題背景及研究意義11.1.1汽車后視鏡11.1.2汽車座椅11.1.3課題研究的背景21.1.4課題研究的意義31.2國內(nèi)外汽車后視鏡和座椅的發(fā)展與研究現(xiàn)狀41.2.1國內(nèi)外汽車后視鏡的發(fā)展與研究現(xiàn)狀41.2.2國內(nèi)外汽車座椅的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀51.2.3記憶存儲式后視鏡和座椅控制系統(tǒng)61.3課題研究的內(nèi)容6第2章 控制系統(tǒng)及控制方式的選擇72.1汽車電子控制系統(tǒng)72.1.1汽車電子控制系統(tǒng)概述72.1.2傳感器82.1.3 ECU82.1.4執(zhí)行器122.2記憶存儲式控制器的功能122.3控制方式的選擇

8、132.3.1控制方式及其發(fā)展132.3.2基于CAN總線的分布式控制系統(tǒng)142.3.3線束問題142.3.4控制方式的對比選擇152.4基本工作原理152.5控制器的操作和使用182.6本章小結(jié)19第3章 汽車電子控制單元（ECU）的選擇與使用203.1ECU選擇指標與原則203.1.1ECU的環(huán)境指標203.1.2ECU選擇的基本技術(shù)指標203.1.3ECU的選擇213.2ECU主要特性213.3ECU結(jié)構(gòu)模塊223.4ECU引腳功能與使用263.5本章小結(jié)28第4章 硬件電路設(shè)計304.1硬件電路設(shè)計概述304.2記憶存儲電路314.2.1記憶存儲電路概述314.2.2 EEPROM的選

9、擇和特性314.2.3 AT93C46的引腳314.2.4 AT93C46的指令324.2.5記憶存儲電路334.3后視鏡調(diào)節(jié)電路344.3.1后視鏡調(diào)節(jié)電路概述344.3.2 3-8譯碼器的選擇與使用344.3.3 電機驅(qū)動電路設(shè)計354.4座椅調(diào)節(jié)電路354.4.1座椅調(diào)節(jié)電路概述354.4.2 3-8譯碼器的選擇與使用364.4.3電機驅(qū)動電路的設(shè)計364.5鍵盤控制電路374.5.1鍵盤控制電路概述374.5.2 8-3優(yōu)先編碼器的選擇與使用384.6信號采集電路394.6.1后視鏡采樣電路394.6.2座椅采樣電路概述394.7其他電路404.7.1晶振電路404.7.2電源穩(wěn)壓電路

10、404.7.3電源濾波電路414.8系統(tǒng)電路工作過程414.9本章小結(jié)43第5章 軟件程序流程445.1編程語言介紹445.2軟件程序流程簡述455.3本章小結(jié)46結(jié) 論47參考文獻48致 謝50附 錄51 第1章 緒 論1.1 課題背景及研究意義1.1.1 汽車后視鏡汽車后視鏡俗稱倒車鏡，是汽車的必配件，通常分為車外后視鏡和車內(nèi)后視鏡兩種。后視鏡是用來反映汽車后方、側(cè)方和下方的情況的主要部件，使駕駛員能間接觀察到其他位置的情況。為了駕駛員操作方便，防止行車安全事故的發(fā)生，保障人身安全，各國均規(guī)定了汽車上必須安裝后視鏡，且所有后視鏡都必須能調(diào)整方向。轎車和其他輕型乘用車一般裝配有外后視鏡和內(nèi)后

11、視鏡；大型商用汽車（大客車和大貨車）一般裝配有外后視鏡、下后視鏡和內(nèi)后視鏡。汽車后視鏡是與汽車行駛安全相關(guān)的主要部件，后視鏡的良好位置是保證汽車行駛安全的必要條件。美國有統(tǒng)計表明，30的普通公路汽車事故，70的高速公路汽車事故都是與汽車后視鏡的視野不理想有關(guān)。1.1.2 汽車座椅駕駛員座椅的主要功能是為駕駛員提供便于操作、舒適又安全、不易疲勞的駕駛座位，是與駕駛員的身體健康息息相關(guān)的。2003年6月，一家叫做“背部健康行動”的德國組織對德國的車主做了一個調(diào)查，40的德國人每天在車內(nèi)的駕車時間超過一個半小時，而大多數(shù)人有不同程度的背部疾病，汽車座椅是主要因素。同時他們對德國市場上的座椅以一套健康

12、標準考察的結(jié)果是97的項目不合乎標準。如果駕車時間過長，而背部得不到有效的支撐，長此以往，脊椎容易產(chǎn)生疾病。按照人體工學的要求，駕駛員必須具有良好的靜態(tài)與動態(tài)的舒適性，從而提高了駕駛員駕駛之余乘坐的舒適性，減少駕駛員長時間駕駛的疲勞。后視鏡和座椅是汽車上并不顯眼的部件，但是與駕駛員身體健康和行車安全緊密相關(guān)。同一款車型不一定適合每個駕駛者，所以對座椅和后視鏡的位置、角度的調(diào)整是必要的?，F(xiàn)在一般轎車上都裝配有電動后視鏡和手動調(diào)整的座椅，駕駛員可以通過電動或者手動的方式調(diào)節(jié)后視鏡和座椅的位置和角度。但是在實際的使用中，駕駛員操作不夠方便，調(diào)整時間長。而且同一部車新的駕駛員使用時也需要重新調(diào)整。由于

13、使用的不便，我們可以通過汽車電子控制技術(shù)進行后視鏡和座椅的改進，以開發(fā)一種 新型的汽車后視鏡和駕駛員座椅。1.1.3 課題研究的背景德國工程師Carl Benz在1886年1月29日發(fā)明汽車以來，汽車在人類的發(fā)展中起到了極為重要的作用。早期的汽車基本上是純機械產(chǎn)品，當時除汽油機和煤氣機使用了磁電機或蓄電池點火器外，沒有其他的車用電器。隨著汽車的逐步發(fā)展，特別是1901年使用鉛蓄電池后，汽車電器便不斷發(fā)展。近40年來的汽車發(fā)展的事實證明，提高汽車性能、節(jié)約能源和保護環(huán)境主要取決于電子控制技術(shù)1。由于傳統(tǒng)的機械控制相比于電子控制無論是在控制精度還是反應(yīng)速度上，都存在明顯的弱勢，汽車電子化已成為汽車

14、行業(yè)發(fā)展的趨勢。據(jù)統(tǒng)計，從19892000年，平均每輛車上的電子裝置在整個汽車制造成本中所占的比例由16增至23以上。發(fā)達國家生產(chǎn)的汽車上，每輛車上的電子元器件的成本占整車的成本超過了30，而一些豪華轎車上這個比例更是高達50。據(jù)歐洲汽車業(yè)聯(lián)盟的調(diào)查，每輛汽車電子產(chǎn)品的消耗價值1991年為825美元，1995 年增至1125美元，2000年已超過2000美元2。國外平均每一部高檔轎車上使用的微處理器數(shù)量達到了50個，而寶馬（BMW）公司在2004年推出的BMW 7系列轎車上更是裝備了70多個微處理器，使用了8種車載局域網(wǎng)來連接各個微處理器和微處理器控制的外圍電路1,3。汽車電子化程度的高低甚至

15、已經(jīng)稱為了衡量當今世界汽車水平先進與否的標志。汽車制造廠商普遍認為：增加汽車電子裝置的數(shù)量，促進汽車電子化是奪取未來汽車市場的有效手段。汽車設(shè)計人員普遍認為：電子技術(shù)在汽車上的使用已經(jīng)成為了汽車設(shè)計研究部門考慮汽車結(jié)構(gòu)革新的重要手段。我國作為一個汽車發(fā)展后起的國家，但是我國的汽車制造水平與世界先進水平之間的差距極為明顯。1985年，我國國產(chǎn)汽車上的電子產(chǎn)品總價值為169元/輛，而1990年也不過200元/輛，同一時期美國所產(chǎn)汽車的電子產(chǎn)品總價值為我國的25倍以上，約占整車成本的15。國內(nèi)中高端的轎車裝備的微處理器一般為7個左右，而國外的高檔車上的數(shù)量則達到了50個甚至更多。我國電子技術(shù)的發(fā)展中

16、最為突出的問題是整體技術(shù)實力不足，科研與產(chǎn)業(yè)的結(jié)合不緊密。本土的汽車企業(yè)的研發(fā)投入相比國外汽車制造企業(yè)差距過大，資金瓶頸嚴重，在主要汽車電子技術(shù)集中的如發(fā)動機集中控制、自動變速控制、防抱死系統(tǒng)控制等領(lǐng)域無法進行相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)4。我國電子技術(shù)的發(fā)展中最為突出的問題是整體技術(shù)實力不足，科研與產(chǎn)業(yè)的結(jié)合不緊密。本土的汽車企業(yè)的研發(fā)投入相比國外汽車制造企業(yè)差距過大，資金瓶頸嚴重，在主要汽車電子技術(shù)集中的如發(fā)動機集中控制、自動變速控制、防抱死系統(tǒng)控制等領(lǐng)域無法進行相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)4。隨著我國汽車市場的快速發(fā)展，汽車電子產(chǎn)業(yè)將形成巨大經(jīng)濟規(guī)模效應(yīng)，汽車電子產(chǎn)品占汽車的成本將進一步提高。目前，中國消費者對車輛

17、需求的增加、網(wǎng)絡(luò)在車輛中的高速發(fā)展、安全與防盜需求的增加、機械系統(tǒng)與電子系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換以及動力總成方面性能的提高，都進一步推動了中國汽車電子產(chǎn)品市場的發(fā)展。為了加快我國汽車電子技術(shù)的發(fā)展，國家主管部門提出了發(fā)展汽車電子產(chǎn)品的設(shè)想，指出為了國產(chǎn)汽車現(xiàn)代化和打進國際市場，需要向輕型汽車和轎車工業(yè)提供先進的汽車電子產(chǎn)品，進行汽車工業(yè)的電子化改造。國家“八五”規(guī)劃中對汽車電子產(chǎn)品指出的發(fā)展重點中工列舉了38中汽車電子產(chǎn)品，包括高能無觸點點火裝置、計算機點火裝置、制動防抱裝置、汽車空調(diào)、電子門鎖、報警器、電子化油器等?！捌嚬I(yè)九五科技發(fā)展規(guī)劃要點”中指出，汽車電子控制技術(shù)仍然是汽車工業(yè)“九五”計劃中的

18、重點科技攻關(guān)方向，主要內(nèi)容為制動防抱死系統(tǒng)（ABS）、柴油機電子控制、安全氣囊、電動助力轉(zhuǎn)向、電控懸駕系統(tǒng)等4,5。從國外發(fā)展經(jīng)驗和現(xiàn)在國內(nèi)外的汽車電子發(fā)展水平來看，未來的汽車電子產(chǎn)品中，圍繞安全、節(jié)能、環(huán)保、舒適和娛樂等方面的元器件及其周邊產(chǎn)品將發(fā)展最快6。在汽車滿足了安全、節(jié)能和環(huán)保方向的要求之后，舒適化成為了重點。由于汽車發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)不是純粹的交通工具，而是一個娛樂、休閑和生活的空間，純粹滿足駕駛需求的汽車可能不是發(fā)展的重點。能滿足人們在駕駛之余的舒適性和操作便利性要求的汽車電子技術(shù)是我國研究開發(fā)的重點，也就是一般所說的車身電子控制系統(tǒng)。1.1.4 課題研究的意義一般中高檔的轎車都配備

19、有電動調(diào)整的后視鏡和座椅。海灣合作委成員國把電動調(diào)整的后視鏡作為了汽車的標準裝備件，也把帶調(diào)整系統(tǒng)的座椅作為汽車的標準裝備件，一般國家作為選裝件9,10,11。駕駛員可以通過電動控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)后視鏡的位置，以獲得最佳的后視鏡視野和座椅的最佳的舒適性。然而一部車往往有若干個駕駛者，這種情況在我國尤為明顯。一般的家庭用車都有至少兩個駕駛者，每次新的駕駛員在開車之前都需要重新調(diào)整后視鏡和座椅的位置。而且倒車時需要單獨調(diào)整右側(cè)后視鏡的位置，倒車完畢后又需要調(diào)整回位。這都為駕駛員的操作帶來極大的不便。所以，僅僅使用電動控制的后視鏡和座椅是不能達到要求的，還需要在電動的基礎(chǔ)上增加位置存儲和恢復功能。位置存儲

20、和恢復功能使得駕駛員能夠方便的設(shè)定、存儲和調(diào)用位置信息，以使駕駛員操作更為簡便。良好的后視鏡視野在客觀上能保證駕駛員獲得良好的視野以提高汽車的行車中的安全性能，舒適的座椅位置和角度在配合駕駛員獲得良好的后視鏡視野的同時也能對駕駛員的身體健康進行適當?shù)谋Ｗo。帶記憶存儲功能的后視鏡和座椅能夠改善現(xiàn)在后視鏡和座椅使用不便的現(xiàn)狀，從操作的簡便性上極大的提高了汽車后視鏡和座椅的可用性。就國內(nèi)的后視鏡和座椅的發(fā)展現(xiàn)狀和國內(nèi)市場將來的需求而言，將來轎車普遍需要配備記憶存儲式后視鏡和座椅。由于進口的記憶存儲式控制器的成本相當高，進行自主研發(fā)顯得尤為重要。本文開展的研究是在先進汽車電子技術(shù)在世界上迅速發(fā)展的背景

21、下，結(jié)合我國鼓勵大力進行汽車電子技術(shù)研究的環(huán)境，為提高后視鏡和座椅的可用性，研究開發(fā)了一種可以實現(xiàn)記憶存儲和調(diào)用后視鏡和座椅位置的控制器。該類控制器在國外的一些高檔車型上已經(jīng)有了一些使用。但是在國內(nèi)由于成本問題和重視程度不夠，除了一些進口的高端車型，記憶存儲式后視鏡和座椅控制器還沒有得到應(yīng)用。本文所研究開發(fā)的記憶存儲式后視鏡和座椅控制器能有效的調(diào)整后視鏡和座椅的位置，并能記憶存儲位置信息以便需要的時候調(diào)用。能夠保證駕駛員能獲得良好的后視鏡視野以保證行車安全，也能保證駕駛員的駕駛姿勢以保證駕駛員的身體健康。汽車電子技術(shù)在我國發(fā)展迅速，提高駕駛員駕駛方便性、舒適性，提高汽車可用性的汽車電子技術(shù)有相

22、當大的應(yīng)用前景。該控制器對改進國內(nèi)后視鏡和座椅控制系統(tǒng)的研究開發(fā)具有積極意義，有一定的工業(yè)應(yīng)用價值。1.2 國內(nèi)外汽車后視鏡和座椅的發(fā)展與研究現(xiàn)狀1.2.1 國內(nèi)外汽車后視鏡的發(fā)展與研究現(xiàn)狀國內(nèi)外后視鏡的發(fā)展過程可以分為三個階段。第一階段是無調(diào)整或簡單調(diào)整階段。早期的汽車后視鏡如同早期的汽車，只是一個純粹的機械產(chǎn)品，最早的后視鏡是固定的，而后發(fā)展出現(xiàn)的機械調(diào)整也只是由駕駛員進行的手動的轉(zhuǎn)動，經(jīng)常出現(xiàn)的問題是駕駛員右側(cè)的后視鏡無法調(diào)整到最佳的視野位置。這種調(diào)節(jié)方式費時費力，基本上不可能一次調(diào)節(jié)到位，但是現(xiàn)在一些汽車如大型汽車、載貨車等為了節(jié)省成本，仍然采用這樣的調(diào)節(jié)方式12。這種簡單的手動調(diào)節(jié)方

23、式后來發(fā)展為拉索調(diào)整，即在車內(nèi)駕駛員能通過一個拉索可以旋轉(zhuǎn)的外后視鏡。但是由于拉索的長度問題，拉索后視鏡的調(diào)整按鈕一般設(shè)計在該側(cè)后視鏡的車門內(nèi)側(cè)或者近車門的位置，駕駛員調(diào)整右側(cè)后視鏡同樣存在相當?shù)牟槐恪＠髡{(diào)整使用范圍很小，并未得到推廣。第二階段是電動調(diào)整階段。駕駛員手動調(diào)整或者拉索調(diào)整存在的極大的不便促使研究人員研究開發(fā)了電動調(diào)整的后視鏡。電動調(diào)整的后視鏡是現(xiàn)在中高檔轎車的標準配備。駕駛員在車內(nèi)可以通過調(diào)整按鈕或者搖桿調(diào)整后視鏡的角度。國內(nèi)基本上大部分轎車都裝配了電動后視鏡。這些不同的電動后視鏡的控制機理基本上相仿，都是通過開關(guān)、驅(qū)動器、電源等組成回路，由驅(qū)動器驅(qū)動后視鏡內(nèi)的調(diào)整裝置（一般是

24、電機）工作以調(diào)整后視鏡的角度。駕駛員調(diào)整后視鏡相對手動調(diào)整來說比較方便。電動調(diào)整后視鏡也是現(xiàn)在使用最為廣泛的轎車車用后視鏡，現(xiàn)在國內(nèi)使用的較多，進口高級車如豐田大霸王PREVIA、中級車如廣州本田雅閣、中低級車如上海通用別克凱越等都使用了電動控制的后視鏡。國內(nèi)外對于電動調(diào)整后視鏡的研究已經(jīng)比較成熟了，現(xiàn)在電動后視鏡已經(jīng)作為一個比較常見的標準配置安裝在轎車上使用了。第三個階段是記憶存儲式調(diào)整階段。駕駛員對于后視鏡調(diào)整的不便性并未通過電動調(diào)整得到根本的解決，一部車如果新的駕駛員使用勢必需要重新調(diào)整后視鏡的位置。家用轎車一般都有若干個駕駛者，時時調(diào)整的不便性體現(xiàn)的比較明顯。國外的一些汽車公司已經(jīng)研究

25、開發(fā)了記憶存儲式后視鏡以提高后視鏡的可用性，而國外高檔轎車車型已經(jīng)開始配備這種后視鏡，如凌志LS40025。國外對于記憶存儲式后視鏡的研究開發(fā)始于80年代末，一些汽車公司開發(fā)了記憶存儲式的后視鏡控制系統(tǒng)，并裝配在一些高端車型上，但是國外對于記憶存儲式后視鏡的研究開發(fā)是基于高檔車的附加配置開發(fā)的，由于成本的問題一般的車型都不使用。因為記憶存儲式后視鏡是一種產(chǎn)品，國外對其研究的結(jié)果基本上都是以專利的形式出現(xiàn)的。Robert J. Fisher于1987年提出的關(guān)于后視鏡的遠程控制和存儲系統(tǒng)的專利中就有了現(xiàn)代記憶存儲式后視鏡控制系統(tǒng)的雛形，只是其設(shè)計的是一個原型系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)后視鏡的控制和存儲恢復。

26、其基本原理也是通過微控制器集中控制，通過電位傳感器檢測后視鏡角度，最終實現(xiàn)記憶存儲和調(diào)用的。Randall F. Hansen在1990年在此基礎(chǔ)上提出了另外的發(fā)明，是關(guān)于車用的記憶式后視鏡控制系統(tǒng)的設(shè)計，這個系統(tǒng)是通過電機實現(xiàn)后視鏡調(diào)整，通過設(shè)置障礙物來控制后視鏡最終的角度以實現(xiàn)位置的存儲。國內(nèi)配備記憶存儲式后視鏡的車型只有進口的高檔車型，記憶存儲式后視鏡在國內(nèi)還沒有得到應(yīng)用。記憶存儲式后視鏡能夠記憶存儲后視鏡的位置以便需要的時候調(diào)用位置信息，方便駕駛員使用。國內(nèi)的汽車企業(yè)基本上沒有展開記憶存儲式后視鏡的研究與開發(fā)，國內(nèi)使用該類后視鏡的車型的都是合資企業(yè)的車型或者進口車型，如寶來、奧迪等。1

27、.2.2 國內(nèi)外汽車座椅的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀座椅的發(fā)展與后視鏡的發(fā)展過程相似，也經(jīng)歷了三個階段。第一個階段是無調(diào)整或簡單調(diào)整階段。最早期的汽車座椅是固定的，其位置和角度是不可調(diào)整的。由于各駕駛員的自身特點不一樣，這樣的座椅完全不能夠滿足市場要求。但是由于成本低，現(xiàn)在的很多汽車如大客車、載重汽車等還是使用這樣的座椅。最早的手動調(diào)節(jié)座椅在1921年面世。手動調(diào)節(jié)方式需要駕駛員先通過手柄放松座椅的鎖止機構(gòu)，之后通過改變身體的座姿和位置來帶動座椅移動，最后將鎖止機構(gòu)的手柄放松，將座椅固定在所選擇的位置上?，F(xiàn)在很多大型汽車和中低檔的轎車都使用手動調(diào)整的座椅，應(yīng)用仍然比較廣泛。第二個階段是電動調(diào)整階段。電動座

28、椅與電動后視鏡的調(diào)節(jié)原理一樣，都是通過簡單的電路控制電機工作進而控制驅(qū)動器件調(diào)節(jié)各個位置和角度。一般比較常見的座椅調(diào)節(jié)分為六個方向，為六向調(diào)節(jié)，為座椅椅面高度、座椅前后滑動和椅背角度三個位置信息六個方向的調(diào)節(jié)13。電動座椅現(xiàn)在在中高檔的轎車上使用的比較普遍，如別克凱越、大眾寶來、本田雅閣等。第三個階段是記憶存儲式調(diào)整階段。手動調(diào)整座椅和電動調(diào)整座椅都存在使用煩瑣的問題，其可用性比較差。所以為了方便駕駛員操作，國外一些汽車企業(yè)研究開發(fā)了帶記憶存儲功能的座椅控制系統(tǒng)，并安裝在一些高端的車型上，如東風日產(chǎn)藍鳥智尊、VOLVO XC90、寶馬730i、奧迪TT等都有該類座椅。國內(nèi)的汽車企業(yè)由于起步比較

29、晚，基本上沒有進行記憶存儲式座椅的開發(fā)，國內(nèi)只有一些進口車型和一些合資企業(yè)的車型使用的記憶存儲式座椅控制系統(tǒng)。1.2.3 記憶存儲式后視鏡和座椅控制系統(tǒng)由于座椅位置和后視鏡位置之間存在聯(lián)動關(guān)系，座椅位置決定了后視鏡的位置，調(diào)整了一個位置另外一個一般也需要作相應(yīng)的調(diào)整。但是國外有一些汽車企業(yè)對于記憶存儲式后視鏡和座椅的研發(fā)工作并不是同時進行的，而是先開發(fā)了單獨的記憶存儲式的后視鏡控制系統(tǒng)，然后在此基礎(chǔ)上開發(fā)了座椅控制系統(tǒng)，如凌志LS400的后視鏡和座椅控制系統(tǒng)，實際上兩個控制系統(tǒng)是通過不同的ECU控制的。國外開發(fā)記憶存儲式座椅控制系統(tǒng)早期只是為了滿足駕駛員能夠記憶存儲和恢復駕駛位置的系統(tǒng)，稱為駕

30、駛位置儲存與返回系統(tǒng)。而后是由于駕駛位置和后視鏡位置的關(guān)聯(lián)所以進行了后視鏡控制系統(tǒng)的擴展開發(fā)，增加了座椅控制功能。在我國由于后視鏡和座椅的控制系統(tǒng)是同時進行開發(fā)，由于現(xiàn)在的汽車電子技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，可以進行聯(lián)合開發(fā)，進行后視鏡和座椅的聯(lián)合位置存儲和調(diào)用。1.3 課題研究的內(nèi)容本文討論的記憶存儲式后視鏡和座椅控制器是針對轎車的外后視鏡和駕駛員座椅設(shè)計的。本設(shè)計的記憶存儲式控制器通過集中的控制系統(tǒng)，可以完成后視鏡的上下和左右方向的角度調(diào)整，座椅的前后滑動、座位椅面前升降、座位椅面后升降和椅背角度調(diào)整。駕駛員可以根據(jù)個人自身特點和駕駛習慣來調(diào)整后視鏡和座椅的位置，然后進行記憶存儲，在位置改變后

31、，駕駛員可以使用恢復功能進行方便的位置復原。第2章 控制系統(tǒng)及控制方式的選擇2.1 汽車電子控制系統(tǒng)2.1.1 汽車電子控制系統(tǒng)概述位置記憶功能后視鏡與汽車座椅控制系統(tǒng)是典型的汽車電子控制系統(tǒng)。汽車電子控制系統(tǒng)（ECS，Electronic Control System）是以單片機為中心組成的計算機控制系統(tǒng)，也可以稱作汽車微機控制系統(tǒng)，是由電子控制單元（ECU）、傳感器和執(zhí)行器組合而成14,15。汽車電子控制系統(tǒng)的作用是提高汽車的整體性能，包括動力性、安全性、經(jīng)濟性、舒適性、操作性等。汽車整體電子控制系統(tǒng)包括若干個電子控制系統(tǒng)。每個電子控制系統(tǒng)的控制功能、控制參數(shù)和控制精度都不盡相同，甚至不同

32、的汽車公司研制的電子控制系統(tǒng)也千差萬別，但是其組成和基本功能都一樣16,17。汽車電子控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。傳感器ECU執(zhí)行器被控對象模擬/數(shù)字信號執(zhí)行命令狀態(tài)反饋控制操作圖2.1 汽車電子控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上圖清楚的顯示了汽車電子控制系統(tǒng)的組成及工作流程。傳感器檢測得到信號后傳遞至ECU進行處理，然后ECU發(fā)出執(zhí)行命令給執(zhí)行器，執(zhí)行器獲得命令對被控制的對象后執(zhí)行相應(yīng)的操作，操作完成后被控對象將其狀態(tài)反饋給傳感器。這就是一個典型的汽車電子控制系統(tǒng)的工作循環(huán)。2.1.2 傳感器傳感器是能測量各種物理量并把它轉(zhuǎn)換成電信號的裝置和器件。傳感器的作用是將各種非電量信號轉(zhuǎn)換成為可以輸入電子控制單元中進行

33、處理的電信號。在汽車電子控制系統(tǒng)中，需要傳感器實時正確的檢測所有條件下所需的各種物理量，并把它輸入到控制器中。實際使用中，傳感器是信息采集的主要部件，主要用來檢測和采集汽車的狀態(tài)信息或者各種物理、化學或者電信息。由傳感器采集的信號分為模擬信號和數(shù)字信號，模擬信號需要經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號再傳遞至ECU處理18。在汽車電子控制系統(tǒng)中，傳感器擔負著檢測和提供狀態(tài)等信息的任務(wù)。有的汽車上裝配的傳感器超過了50個。常見的車用傳感器按其檢測項目的不同可以分為：位置傳感器、壓力傳感器、速度傳感器、溫度傳感器、爆震傳感器、流量傳感器等。電子技術(shù)和材料技術(shù)的發(fā)展為汽車傳感器的發(fā)展創(chuàng)造了極為有利的條件。

34、從傳感器的發(fā)展方向來看，有多功能化和智能化的特點。多功能化是指傳感器由以前的單一功能的傳感器發(fā)展為具有多種參數(shù)檢測功能的傳感器。如汽車上采用的壓阻效應(yīng)式壓力傳感器，同時有靜壓、溫度兩個傳感器。智能傳感器是指帶有微型計算機的傳感器。這種傳感器具有檢測信息和處理信息的功能。職能傳感器通常將信號檢測、處理和驅(qū)動賄賂等外圍電路全部集成在一塊基片上，使得傳感器具有自診斷、遠距離通信、自動調(diào)整零點和量程等功能。汽車電子控制系統(tǒng)不僅僅靠傳感器來提供信號，還采用了開關(guān)控制信號來提供控制系統(tǒng)必須的其他控制信號。開關(guān)控制信號是將汽車的狀態(tài)信息通過一個高或者低電平直接輸入ECU，以使得ECU確認后進行處理的信號。一

35、般常用的汽車開關(guān)控制信號有點火開關(guān)信號（IGN，Ignition Switch）、啟動開關(guān)信號（STA，Start Switch）、空檔安全開關(guān)信號（NSW，Neutral Security Switch）、蓄電池電壓信號等。開關(guān)控制信號與傳感器配合使用能夠使汽車電子控制系統(tǒng)完全檢測控制汽車狀態(tài)的各種信息，以進行較為完善的汽車電子控制中必不可少的信號檢測。2.1.3 ECU汽車電子控制單元ECU是以單片機為核心所組成的電子控制裝置，具有強大的數(shù)學運算，邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)管理等功能。ECU是汽車電子控制系統(tǒng)的核心部件，能對傳感器傳遞的信息進行加工處理，通過預先編制的控制程序來對信號做出響應(yīng)

36、，并發(fā)出各種控制指令，指揮執(zhí)行機構(gòu)工作。ECU是以CPU為核心，由輸入輸出緩沖元件和程序及數(shù)據(jù)存儲元件等構(gòu)成的。雖然各種汽車電子控制系統(tǒng)使用的ECU各不相同，但是一般而言，ECU主要是由硬件、軟件、殼體和線束插座四部分組成。ECU的軟件主要包括監(jiān)控程序和應(yīng)用程序兩部分；硬件作為實體，為各種電子控制系統(tǒng)正常工作提供基礎(chǔ)條件。ECU的硬件中的核心是硬件電路。硬件電路是相當復雜的，而且各個ECU生產(chǎn)公司的產(chǎn)品各有不同，但是硬件電路的組成基本相同，都是由輸入回路、輸出回路和單片微型計算機三部分組成。其組成框圖如下圖2.2。輸入回路輸入回路輸出回路模擬信號執(zhí)行器數(shù)字信號存儲器（ROM/RAM）CPUI/

37、O微 機ECU圖2.2 ECU組成框圖ECU的各個組成部分的功能和概述如下。1、輸入回路輸入回路又稱為輸入接口，是將傳感器輸出的信號接收，并轉(zhuǎn)換成計算機能處理的信號的電路。根據(jù)傳感器返回的信號不同，輸入回路的接口有A/D轉(zhuǎn)換器和數(shù)字輸入緩沖器兩種。A/D轉(zhuǎn)換器的作用是將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號或者將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。傳感器采集的信號可分為模擬信號和數(shù)字信號兩大類。信號電壓（或電流）隨時間變化而連續(xù)變化的信號稱為模擬信號。在汽車電子控制系統(tǒng)中，如空氣流量傳感器信號、爆震傳感器信號、壓力傳感器信號等都是模擬信號。由于數(shù)字計算機不能識別模擬信號，所以如果傳感器輸出的信號是模擬信號時，必須通過A/

38、D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再傳遞給數(shù)字計算機處理。信號電壓（或電流）隨時間變化而不是連續(xù)變化的信號稱為數(shù)字信號。在汽車電子控制系統(tǒng)中，空氣流量傳感器信號、霍爾式與磁感式傳感器信號、觸點式節(jié)氣門位置傳感器信號、氧傳感器信號等都是數(shù)字信號。數(shù)字信號一般都是以脈沖信號或者高、低電平信號存在，因此需要通過輸入回路的數(shù)字輸入緩沖器進行限幅、整形等處理，才能傳輸?shù)綌?shù)字計算機進行數(shù)字處理。數(shù)字輸入緩沖器主要是由整形電路、波形變換電路、限幅電路和濾波電路等組成。數(shù)字輸入緩沖器的作用式對數(shù)字計算機不能接受的數(shù)字信號進行預處理后再輸入計算機進行處理。輸入回路實際上是將傳感器輸入的信號，在除去雜波和正弦波轉(zhuǎn)變?yōu)榫匦尾?/p>

39、后，再轉(zhuǎn)換成輸入電平輸入計算機。2、單片微型計算機單片微型計算機一般也稱為微型計算機、微機或者單片機。單片機是可以進行算數(shù)運算和邏輯運算的數(shù)據(jù)處理裝置，包括中央處理器CPU、存儲器和輸入/輸出裝置。其組成結(jié)構(gòu)框圖如圖2.3所示。RAMROMI/OCPU總線內(nèi)存圖2.3 單片機組成框圖中央處理器（CPU, Central Processing Unit）是ECU的核心，是具有譯碼指令和數(shù)據(jù)處理能力的電子部件。其作用是讀出命令并執(zhí)行數(shù)據(jù)處理任務(wù)。CPU是由運算器（CLU，Calculator）、寄存器（Register）、控制器（Controller）組成，其結(jié)構(gòu)組成框圖如圖2.4所示。控制器運算

40、器寄存器CLUCPU控制信號數(shù)據(jù)總線圖2.4 CPU組成框圖運算器是計算機的運算部件，用于實現(xiàn)數(shù)學運算和邏輯運算。汽車電子控制系統(tǒng)中所有的數(shù)據(jù)運算和邏輯判斷都在運算器內(nèi)進行。寄存器是用于暫時存儲數(shù)據(jù)或程序指令。控制器是計算機的指揮控制部件，其作用是按照監(jiān)控程序或應(yīng)用程序的命令進行計算機內(nèi)部各個部件的自動協(xié)調(diào)工作，能夠按照程序進行各裝置之間信號的傳送及控制任務(wù)。存儲器是用來存儲程序指令和數(shù)據(jù)的部件。存儲器包括只讀存儲器（ROM，Read Only Memory）和隨即存取存儲器（RAM, Random Access Memory）。只讀存儲器是一種不可更改寫入信息的存儲器，其存入的信息只支持讀取

41、。隨機存取存儲器中保存的信息可以隨時寫入和讀出，改寫時也不需要擦除原有，但是信息斷電時會丟失。實際上，RAM 起的作用類似與寄存器。輸入/輸出（I/O）接口是CPU與傳感器或執(zhí)行器之間進行數(shù)據(jù)交換或者輸出控制指令的通道。由于傳感器和執(zhí)行器的多樣化，所輸入的信號和所需提供的指令也必須多樣化，而CPU能夠接受的信號和輸出的指令是一定的，所以需要I/O接口來進行協(xié)調(diào)和控制?？偩€（BUS）是微型計算機內(nèi)部傳遞信息的連線電路。在單片機內(nèi)部，CPU、存儲器和I/O接口之間的信息交換都是通過總線來實現(xiàn)。按照傳遞信息的不同，總線可分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線三種。數(shù)據(jù)總線主要用于傳送數(shù)據(jù)和指令，其導線數(shù)必

42、須與數(shù)據(jù)的位數(shù)對應(yīng)。地址總線用來傳遞地址碼，其導線數(shù)與地址碼的位數(shù)和傳送方式相關(guān)?？刂瓶偩€是用來連接微型計算機內(nèi)的各個元器件。總線技術(shù)是用來提高計算機速度的關(guān)鍵技術(shù)，為了實現(xiàn)車載各個電子控制系統(tǒng)的高速通信，現(xiàn)在中高檔車大多已采用了控制器局域網(wǎng)絡(luò)通訊總線（CAN 總線）技術(shù)。一般而言，用于汽車上的CPU是8位的。而有些控制系統(tǒng)需要處理大容量的數(shù)據(jù)時，可能會使用16位甚至時32位的高速大容量計算機。3、輸出回路輸出回路是單片機與執(zhí)行器的連接部件，其功能是根據(jù)單片機發(fā)出的指令，控制執(zhí)行器的工作。由單片機輸出的電壓是較低的電信號（如脈沖），一般為5V，這樣的信號一般是不能直接驅(qū)動執(zhí)行元件工作的，因此必

43、須通過輸出回路對控制指令進行功率放大、譯碼或者D/A轉(zhuǎn)換，編程可以驅(qū)動執(zhí)行元件的強電信號。2.1.4 執(zhí)行器執(zhí)行器是能將電信號轉(zhuǎn)換成機械運動的機構(gòu)或裝置。執(zhí)行器的作用是按照ECU的指示進行動作，主要是完成ECU發(fā)出的各種指令。ECU的指令以電信號的形式存在，執(zhí)行器將電信號轉(zhuǎn)換成力或位移等物理量21。汽車電子控制系統(tǒng)中常用的執(zhí)行器有以下幾種：1、各種微型電機，如步進電機、直流電機等；2、各種電磁閥，如自動變速系統(tǒng)的換擋電磁閥、鎖止電磁閥，防抱死制動系統(tǒng)（ABS）的兩位兩通電磁閥、三位三通閥等；3、電動燃油泵，用于提供發(fā)動機電子控制系統(tǒng)規(guī)定壓力的燃油；4、電磁燃油器：用于接收ECU發(fā)出的噴油脈沖信

44、號，計量燃油噴射量；5、怠速控制閥（ISC,Idle Speed Control Valve）：用于調(diào)節(jié)發(fā)動機的怠速控制；2.2 記憶存儲式控制器的功能總體而言，本文所研究的記憶存儲式后視鏡和座椅控制器需要實現(xiàn)的基本功能是能實現(xiàn)對后視鏡的上下和左右方向的轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)，對座椅的前后滑動、作為前升降、后升降、椅背角度的調(diào)節(jié)，對后視鏡和座椅位置的記憶存儲和調(diào)用。其基本功能的具體細節(jié)描述如下：1、工作電壓在915V時均能正常工作；2、能夠調(diào)節(jié)左、右后視鏡上下轉(zhuǎn)動和左右轉(zhuǎn)動各兩個位置；3、能夠調(diào)節(jié)座椅前升降、后升降、前后滑動以及椅背角度四個位置；4、能夠同時存儲駕駛員調(diào)整后的后視鏡和座椅位置；5、能夠調(diào)用駕

45、駛員存儲的后視鏡和座椅的位置；6、一共可以記錄3組位置信息；7、鍵盤調(diào)整操作采用點動式；8、同一時間，只接受一個調(diào)節(jié)信號，即只允許進行一個電機一個方向調(diào)節(jié)；9、斷電時，儲存的位置狀態(tài)信息不會丟失；10、防止因誤操作更改存儲器中存儲的鏡面和座椅位置狀態(tài)；11、對鍵盤控制鍵操作成功時有顯示；12、在車門未關(guān)的情況下，屏蔽所有功能鍵；13、在汽車行駛時，同樣也屏蔽所以調(diào)節(jié)功能鍵。2.3 控制方式的選擇2.3.1 控制方式及其發(fā)展在汽車電子控制系統(tǒng)發(fā)展的過程中可以發(fā)現(xiàn)，汽車電子控制系統(tǒng)按發(fā)展的順序出現(xiàn)過單一控制系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)三種22。單一控制系統(tǒng)是汽車電子控制早期采用的的電子控制方式

46、，是由ECU控制汽車上某個部件以實現(xiàn)某種單一功能的系統(tǒng)。當時的汽車電子控制系統(tǒng)受限于車用ECU的性能等客觀因素，無法達到比較高的性能。例如當時出現(xiàn)的電控汽油噴射系統(tǒng)，電子控制防抱死制動裝置（ABS）和發(fā)動機集成電路調(diào)節(jié)器等。集中控制系統(tǒng)是由一個ECU集中控制汽車上一個或者若干個部件以實現(xiàn)多種功能的控制系統(tǒng)。集中控制系統(tǒng)的出現(xiàn)是由于計算機技術(shù)的迅速發(fā)展以致計算機運算速度和精度得到了極大的提高。這一時期的電子控制系統(tǒng)發(fā)展首先是集中在發(fā)動機控制部分，由點火系統(tǒng)開始，逐步擴展到控制排氣再循環(huán)、控燃比、怠速轉(zhuǎn)速等部分，后來稱之為發(fā)動機集中控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)也叫做分布式控制系統(tǒng)，是由不同的ECU控制汽

47、車上不同的部件實現(xiàn)不同的功能，而各個ECU之間通過汽車總線連接23。網(wǎng)絡(luò)總線一般也叫做現(xiàn)場總線（Fieldbus），是使得微機化測量設(shè)備之間實現(xiàn)雙向串行多節(jié)點數(shù)字通行的系統(tǒng)。實際上現(xiàn)場總線就是使ECU之間有了數(shù)字通信能力，而將ECU連接在一起實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享。常用的現(xiàn)場總線有控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）總線、局部操作網(wǎng)絡(luò)（Lon Works）總線、過程現(xiàn)場總線（Profibus）、本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（LIN）等24。使用最為廣泛的是CAN總線。2.3.2 基于CAN總線的分布式控制系統(tǒng)現(xiàn)在汽車的電子控制系統(tǒng)中應(yīng)用最廣的是基于CAN總線的分布式控制系統(tǒng)。CAN總線是現(xiàn)場總線的一種，是一種有效支持分布式控制

48、和實時控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)24。CAN總線作為智能設(shè)備的聯(lián)系紐帶，把掛接在總線上、作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的智能設(shè)備連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)分布式管理網(wǎng)絡(luò)，屬于局域網(wǎng)、總線型的結(jié)構(gòu)，簡單而且能滿足汽車控制的需要。國外對于CAN總線的研究已經(jīng)趨于成熟化，形成了國際標準，廣泛應(yīng)用于歐美轎車。國內(nèi)的一汽大眾BORA、上海大眾PASSAT、南京菲亞特的SIENA和PALIO、北京現(xiàn)代SONATA等都在車身的控制中使用了CAN總線技術(shù)，但是這些技術(shù)都是由對方合資公司提供，應(yīng)用于特定的車型。我國對于基于CAN總線的分布式控制系統(tǒng)的研究還是比較欠缺，現(xiàn)在有許多研究機構(gòu)和高校以及汽車企業(yè)如吉利汽車集團為掌握自主知識產(chǎn)權(quán)，正在進

49、行這方面的研究開發(fā)工作。2.3.3 線束問題汽車線束又稱為汽車電纜，是汽車上用于連接各個部件的物理設(shè)備。實際上控制方式不斷改進的一個主要原因就是線束問題無法解決。單一控制系統(tǒng)中各個位置和信號都需要一根單獨的線來實現(xiàn)連接，所以在ECU發(fā)展到能夠?qū)崿F(xiàn)多個系統(tǒng)的集中控制時，以集中控制方式來實現(xiàn)各個相近連接部分的集中控制?？墒羌锌刂葡到y(tǒng)之間仍然不能交換信息，所以通過汽車網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息共享。雖然采用了分布式控制系統(tǒng)，通過汽車局域網(wǎng)絡(luò)來連接各個控制系統(tǒng)以實現(xiàn)信息和地址的共享，但是在實際的使用中，汽車電子控制系統(tǒng)的主要瓶頸之一仍然是汽車線束。電子設(shè)備過多，控制系統(tǒng)過復雜，必然使得車內(nèi)的電氣布線越來越長、越來

50、越復雜，導致整車成本大幅度提高，能量損耗增加，系統(tǒng)運行可靠性降低、故障維修難度增大。據(jù)資料統(tǒng)計，一輛高檔汽車的電纜使用長度達到2000m，重量在20Kg左右，控制節(jié)點多達1500個。汽車每行駛100Km，50Kg的線束額外能耗為100W，相當于燃燒0.2L的汽油。寶馬5系車型有的裝配的ECU單元多大50個，相應(yīng)的電子控制系統(tǒng)就多達50個，即使通過CAN總線局域網(wǎng)絡(luò)連接各個電子控制系統(tǒng)，之間使用的電纜也是相當驚人。而且汽車上規(guī)定使用銅線直徑不能低于0.5mm，實際應(yīng)用中傳送距離稍遠的銅線都使用0.8mm 的甚至1.0mm以上的銅線，其制造成本比較高。而且汽車線束一般都是放置在汽車縱梁下等比較難以

51、檢測和維修的地方，通常的維修方法都是直接更換，這在一定程度上增加了汽車的維修和使用成本。所以在汽車電子控制系統(tǒng)的設(shè)計中，汽車線束也是一個主要的考慮因素。由于現(xiàn)在普遍使用網(wǎng)絡(luò)化的分布式控制系統(tǒng)，各個零部件設(shè)計企業(yè)都選擇設(shè)計可以通過汽車總線連接的分布式控制系統(tǒng)。由于各個汽車電子控制系統(tǒng)之間的連接也是通過汽車線束實現(xiàn)，這樣的設(shè)計無形中增加了汽車線束。所以在汽車電子控制系統(tǒng)中，我們確定的主要設(shè)計原則是：為了減少汽車線束，能集中的控制系統(tǒng)一定集中控制，不能集中的控制系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)控制；為了方便維修，少數(shù)據(jù)共享的控制系統(tǒng)不連入汽車網(wǎng)絡(luò)。2.3.4 控制方式的對比選擇記憶存儲式后視鏡和座椅控制系統(tǒng)可以采用分布

52、式控制系統(tǒng)。國外一些高端車型上使用的記憶存儲式后視鏡和座椅就是采用的分布式控制系統(tǒng)，如凌志LS400等25。其采用分布式控制系統(tǒng)的一個主要原因是國外汽車企業(yè)對于后視鏡和座椅的控制系統(tǒng)的研究是分開進行的，一般都是首先單獨研究開發(fā)了記憶存儲式的后視鏡，然后開發(fā)了記憶存儲式的座椅。這樣是開發(fā)了兩個獨立的控制系統(tǒng)，之間通過現(xiàn)場總線（一般都使用CAN總線）連接。本文研究開發(fā)的后視鏡和座椅控制系統(tǒng)采用集中控制系統(tǒng)，以一個ECU進行集中控制后視鏡和座椅，不選擇分布式控制系統(tǒng)開發(fā)的原因如下：1、汽車線束的減少。以一個ECU對后視鏡和座椅集中控制要比使用兩個ECU單獨的控制減少了汽車線束的使用。2、由于后視鏡和

53、座椅的位置是相關(guān)的，本設(shè)計中需要進行位置的聯(lián)合存儲以保證同時調(diào)整到座椅的最舒適位置和后視鏡最佳視野位置，所以以一個ECU集中控制，進行位置的聯(lián)合存儲和恢復更為簡便。3、反應(yīng)速度比分布式控制系統(tǒng)快。4、成本低。由于電路并不是非常復雜，選用2個20腳的ECU進行分布式系統(tǒng)設(shè)計與選用1個40腳的ECU進行集中控制系統(tǒng)設(shè)計相比，后者明顯更加適合低成本的商品化開發(fā)。5、電路簡單。有些信號如車門關(guān)閉信號等后視鏡和座椅控制系統(tǒng)都需要使用，集中控制系統(tǒng)不需要額外的接線進行信號共享，簡化了電路。2.4 基本工作原理記憶存儲式后視鏡和座椅控制系統(tǒng)是一個典型的汽車電子控制系統(tǒng)，其硬件元件也是由ECU、傳感器和執(zhí)行器

54、組成的。本設(shè)計中的執(zhí)行器選用永磁式直流電動機，考慮到車載電源，電機驅(qū)動電壓為12V。選用的后視鏡內(nèi)的電機的運行電流和扭矩都遠遠小于座椅內(nèi)的電機。電機內(nèi)裝有過載電流保護器。基于后視鏡和座椅的工作狀態(tài)和調(diào)節(jié)狀況，后視鏡的傳感器選用電位傳感器，座椅中靠背角度選用干簧管傳感器，前后移動、座位前升降和后升降選用霍爾式傳感器。硬件系統(tǒng)如圖2.5所示?？刂葡到y(tǒng)以ECU為核心連接各個部件，控制后視鏡和座椅位置的調(diào)整。駕駛員可以調(diào)整左右后視鏡的上下轉(zhuǎn)動和左右轉(zhuǎn)動兩個位置，座椅的前升降、后升降、前后滑動和椅背角度四個位置。所有的位置調(diào)整都通過電機的雙向轉(zhuǎn)動來調(diào)節(jié)，所以的位置信息都通過相關(guān)位置的傳感器來采集。ECU

55、和電機等都通過車載的蓄電池（12V）來供電，用電元件的工作電壓都是5V或者12V。在圖2.5中車門車速信號由兩個開關(guān)表示，在車門未關(guān)和車行駛時斷開電源供電從而屏蔽調(diào)節(jié)電路，其細節(jié)設(shè)計的電路和信號在硬件電路設(shè)計章節(jié)中有介紹。蜂鳴器后視鏡控制恢復存儲M3M2M1上下轉(zhuǎn)左右轉(zhuǎn)左右選擇椅背角前后滑后升降前升降點火后視鏡控制電源MMMMMMMM*ECU*M前升降后升降前后滑椅背角左右轉(zhuǎn)上下轉(zhuǎn)左右轉(zhuǎn)上下轉(zhuǎn)左后視鏡右后視鏡座椅控制車門車速座椅控制傳感器電機圖2.5 硬件系統(tǒng)原理圖硬件系統(tǒng)總體上通過圖2-5示意，而其內(nèi)部的電路設(shè)計，ECU的選擇和引腳使用，其余電子元器件的選型和使用等部分在ECU的選擇和使用章

56、節(jié)，硬件電路設(shè)計章節(jié)中將進行詳細的介紹。2.5 控制器的操作和使用本設(shè)計的控制器的操作和使用過程如下：如圖2.6、圖2.7，圖中M1、M2、M3分別代表三個存儲位置。各個箭頭按鍵分別用來控制電機向箭頭所指代的方向轉(zhuǎn)動?！白蠛笠曠R”、“右后視鏡”鍵用來切換左右后視鏡?！按鎯Α辨I配合“M1”等鍵存儲位置信息?！盎謴汀辨I用來進入恢復座椅和后視鏡記憶位置狀態(tài)。初始時，駕駛員通過控制面板操作，輸入控制信號，信號通過ECU輸出電機驅(qū)動信號，驅(qū)動電機，調(diào)整后視鏡和座椅，以獲得后視鏡的最佳視野和座椅的最舒適位置。調(diào)整完成后，駕駛員可以同時按下存儲鍵和任意位置鍵（M1、M2 或M3），保持3秒后ECU會獲得存儲

57、信號，即可通過預先編制的存儲程序，將該位置信息保存在存儲器中（本設(shè)計使用的是EEPROM）。在需要恢復時，駕駛員只需要同時按下恢復鍵和相應(yīng)的位置鍵并保持3秒，ECU獲得恢復信號從存儲器中獲得位置信息，然后即可通過預先編制的恢復程序，控制電機工作，恢復到該位置鍵所對應(yīng)存儲的位置。圖2.6 座椅位置調(diào)節(jié)面板圖2.7 后視鏡位置調(diào)節(jié)面板2.6 本章小結(jié)本章首先對汽車電子控制系統(tǒng)進行簡要的介紹，其基本組成部分為ECU、傳感器和執(zhí)行器。然后對本設(shè)計所需實現(xiàn)的控制器的功能進行介紹，在功能介紹完成后對控制方式進行對比和選擇。最后通過硬件系統(tǒng)的原理示意圖來說明了記憶存儲式后視鏡和座椅控制器的基本工作原理和控制操作過程。第3章 汽車電子控制單元（ECU）的選擇與使用3.1 E