汽車車窗控制系統(tǒng)

1、摘要汽車日益普及，汽車技術(shù)的發(fā)展越來越多的體現(xiàn)在汽車電子領(lǐng)域,傳統(tǒng)的汽車電子技術(shù)僅限于對汽車中某些機械零部件進行電子控制,控制較為簡單,設(shè)備比較龐大,技術(shù)較為落后;如今利用計算機技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和控制技術(shù)對汽車的各種性能進行優(yōu)化控制。在汽車中增加電子設(shè)備的數(shù)目可以更好的控制傳感器，從而增強汽車的舒適性和安全性。因此大部分的中等或高級汽車都已系統(tǒng)性的裝備電動車窗或車門系統(tǒng)。這些設(shè)備中的絕大多數(shù)是全自動的，這樣的電動車窗或車門設(shè)備潛藏著卡死，擠壓以及可能傷人的危險。它們必須能夠反向移動以防止馬達所施加的力超出正常限制。這種特性意味著必須持續(xù)監(jiān)視電流的大小和玻璃的位置。車窗作為汽車安全的一個重要部

2、分，隨著單片機和模擬技術(shù)的不斷發(fā)展，采用單片機控制來進行控制車窗的升降，防夾已經(jīng)成為如今的趨勢，并且投入到現(xiàn)實的應(yīng)用當中。主要是通過單片機對車窗電流大小的不停的檢測，將其大小與車窗電機電流的特性進行比較，進而判斷出車窗所處的運動狀態(tài)，從而更精確的控制車窗的升降，使控制更方便更安全。針對電動車窗防夾系統(tǒng)的功能需求,給出了電動車窗防夾系統(tǒng)的物理模型,并建立了電動車窗防夾控制系統(tǒng)的二階控制模型,提出了簡易的控制系統(tǒng)估計器;設(shè)計并實現(xiàn)了基于L IN總線的電動車窗防夾系統(tǒng)。實驗結(jié)果證明,針對相應(yīng)結(jié)構(gòu)的車窗,該算法具有較高的自適應(yīng)性,并具備穩(wěn)定性好、可行性高、成本低等特點。 Abstract Car in

3、creasing popularity, car technology development more and more reflected in the car electronics field, the traditional automobile electronic technology limited to cars in some mechanical parts for electronic control, control is simple, and relatively large equipment, technology is comparatively backw

4、ard; Now the computer technology, network communication technology and control technology of all kinds of car performance is optimized control. In the car increase the number of electronic equipment can better control of sensor, thus improving car comfort and safety. So most of the medium or senior

5、motors have systemic equipment electric Windows or the door system. The vast majority of these devices is fully automatic, such electric Windows or doors equipment lurk jammed, extrusion and may hurt danger. They must be able to reverse move in order to prevent the motor force applied beyond normal

6、limits. This characteristic means must continue to monitor the size of the current and the position of the glass. Window as auto safety is an important part of, with single-chip microcomputer and simulation technology unceasing development, USES the monolithic control to control the Windows up and d

7、own, the clip has become the trend now and put in to the application of reality. Mainly through the car window with the chip the size of the current on the test, the window size and the characteristics of the electric current of comparison, and then judge out the window in the motion state, and thus

8、 more precise control of the rise and fall of window, make control more convenient and safe.In view of the function requirements of powerwindow anti2p inch system, a physicsmodel and asecond2order controlmodel for the system are set up with a corresponding parameters estimator p roposed. Then, apowe

9、rwindow anti2p inch system based on L IN bus is designed and imp lemented. The test results show that the p ro2posed system has high adap tability, stability and feasibility with low cost.Keywords: power window; anti2pinch system; f ilter ing a lgor ithm關(guān)鍵詞：電動車窗,防夾系統(tǒng),濾波算法目錄摘要I第1章 緒論11.1 車窗電流檢測及控制的國內(nèi)

10、外研究現(xiàn)狀11.2 汽車防夾的算法介紹11.3 論文研究的內(nèi)容和意義2第2章 汽車車窗簡介32.1 汽車電動車窗的組成與類型3 電動車窗的組成3第3章 汽車電動車窗的組成與類型53.1 系統(tǒng)的總體框圖53.2 系統(tǒng)的各部分硬件結(jié)構(gòu)6第4章 軟件設(shè)計154.1 軟件流程圖15第5章 車窗控制軟硬件的調(diào)試185.1 硬件的檢測185.2車窗防夾驗證與結(jié)果195.2 軟件功能的檢測21結(jié)論22第6章 參 考 文 獻23致謝24第7章 軟件程序25第1章 緒論1.1 車窗電流檢測及控制的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀車窗系統(tǒng)是汽車車身重要的組成部分，它能使人們更好地介紹和保護汽車。如今車窗功能已經(jīng)成為汽車的標準功能之

11、一，是影響購車者決定的重要因素之一，多數(shù)購車者都將車窗視為必備的舒適功能，因此汽車廠商都將其視為基礎(chǔ)的功能之一。迄今為止，亞太地區(qū)尤其是中國車窗控制系統(tǒng)已經(jīng)開始了快速的發(fā)展?，F(xiàn)代汽車技術(shù)是人類科技和文明發(fā)展的一個縮影，包括車窗升降的防夾控制技術(shù)在內(nèi)，汽車電子技術(shù)取得令人矚目的發(fā)展，在國外普遍采用霍爾傳感器來進行防夾控制，由于國內(nèi)起步較晚，因此國內(nèi)相關(guān)研究與國外差距較大，許多技術(shù)空白有待填補，然而我國現(xiàn)在正在研究的一種無霍爾傳感器的自適應(yīng)防夾系統(tǒng)，若研制成功將開創(chuàng)國際上在汽車車窗防夾部分的先河。由于汽車的普及，人們生活的提高，車窗的人性化設(shè)置成為人們選汽車的一個著重考慮因素，因此防夾技術(shù)擁有廣闊

12、的發(fā)展前景。1.2 汽車防夾的算法介紹所謂防夾，就是指在電動車窗上升過程中夾住物體并達到一定力度后，讓電動車窗自動停止并反向回落一定的高度，用以防止物體(尤其是人體)被夾傷。車窗的升降過程中，只有車窗上升階段需要進行防夾控制，所定義的防夾區(qū)為從離電動車窗玻璃無障礙上升運動的最大位置(頂端)4200 mm的區(qū)域。只有在防夾區(qū)域才啟動防夾功能。所以首先我們應(yīng)先確定車窗玻璃的位置是否到達了防夾區(qū)域。這里介紹采用霍爾傳感器來判斷的算法。車窗的升降是靠電機旋轉(zhuǎn)來完成的，因此，車窗的移動位置是和電機轉(zhuǎn)的圈數(shù)成正比的，電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈會使霍爾傳感器發(fā)出一個脈沖信號送入計數(shù)器累加，每次當車窗降到底部時要將計數(shù)

13、器清零，我們先將車窗從底部升到頂部，如此反復(fù)五次，求出車窗從底部上升至頂部霍爾傳感器發(fā)出的脈沖數(shù)的平均值，進一步確定在距離上的防夾區(qū)域所對應(yīng)的霍爾傳感器的脈沖數(shù)的范圍放入寄存器出起來以便比較判斷，當有升降按鍵被按下，先判斷出被按下的是否是上升的按鍵，如果是上升，則查詢計數(shù)器中記錄的脈沖數(shù)，取出寄存器中防夾區(qū)的脈沖數(shù)進行比較，這樣就確定出了車窗的位置。我們應(yīng)該設(shè)定一個電流的閥值，用來判斷車窗在上升的過程中是否遇到了障礙物，因為當上升的車窗遇到障礙物時，由于阻力的作用，會使車窗電機電流相應(yīng)的增大，從而方便了我們進行判斷，這種剛開始啟動的狀態(tài)下，還應(yīng)該要注意到一個問題，那就是車窗電機在啟動的那一瞬間

14、電流也是很大的，可達到平時正常運行狀態(tài)下的6倍，因此很可能會因此而引起誤判斷，認為此時的車窗遇到了障礙物從而引起芯片產(chǎn)生錯誤的指令使車窗誤動作，為解決這一問題，需要在按鍵被按下后電機啟動后再延時一段時間，使啟動電流得以平復(fù)。1.3 論文研究的內(nèi)容和意義本論文主要內(nèi)容是檢測車窗電機電流的大小，由此判斷出車窗目前的運行狀態(tài)，從而對車窗進行控制。第一個技術(shù)指標為需要有過流響應(yīng)，當車窗到底或者到頂時電機此時的運行狀態(tài)相當于堵轉(zhuǎn)，電流會增大，主控芯片要能檢測出來并對電流大小進行判斷，從而是電機停止運行。第二個技術(shù)指標為要有防夾的功能，當車窗在上升的過程中在升至一定的高度范圍遇到障礙物（尤其是人的手指）則

15、可能會將其夾傷，為此，人性化的考慮，則應(yīng)該在車窗碰到障礙物時電流變大的瞬間就能發(fā)現(xiàn)并經(jīng)過比較判斷時電機反轉(zhuǎn)一定的高度再停下。 此項研究符合生活實際意義，順應(yīng)汽車的發(fā)展和消費的需求，對車窗電流的檢測要求也越來越高，實時性很重要，同時由電流大小所判斷完成的功能也越來越多，在原來只控制啟停的基礎(chǔ)上加上了防夾等功能，所以電流檢測值得加以研究。第2章 汽車車窗簡介2.1 汽車電動車窗的組成與類型所謂電動車窗，一般是指其玻璃升降器能自動升、降門窗玻璃，即使在行車過程中也能方便地開、關(guān)門窗。所以電動車窗又叫自動車窗，過去僅裝在高級轎車上，而在現(xiàn)代轎車上己被普遍采用。電動車窗系統(tǒng)是通過開關(guān)操作開閉車窗的系統(tǒng)，

16、當電動車窗開關(guān)操作時，電動車窗電動機旋轉(zhuǎn)，車窗開閉調(diào)節(jié)器（圖2 一 l ）把電動車窗電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成上下運動打開或關(guān)閉車窗。圖2 一 1 電動門窗2.1.1 電動車窗的組成汽車電動車窗主要由升降控制開關(guān)、電動機、升降機構(gòu)和繼電器等組成，它是利用開關(guān)控制電動機的電流方向，實現(xiàn)車窗的升（關(guān)）降（開）。車窗電動機都是雙向的，分永磁式和雙繞組串勵式兩類。永磁式直流電動機是通過改變輸入電樞繞組的電流方向使電動機以不同的方向旋轉(zhuǎn)。雙繞組串勵式直流電動機有兩個繞向相反的磁場繞組，一個稱為上升繞組，另一個稱為下降繞組，通電后產(chǎn)生相反方向的磁場，即可改變電動機的旋轉(zhuǎn)方向。一般使用雙向永磁繞線（雙繞組串聯(lián)）

17、式電動機。每個車窗都有一個電動機，是一種不直接接地型電動機。為防止電路過載，電動車窗電路有一個或多個熱敏開關(guān)，以免電動機因超載而燒壞。熱敏開關(guān)為雙金屬結(jié)構(gòu)，當電動機電路電流過大時，雙金屬片受熱，產(chǎn)生彎曲變形，使觸點打開，切斷電路；當電路斷開后，雙金屬片冷卻，變形消失，觸點再次閉合。如此重復(fù)開閉，使電動機的平均電流不超過規(guī)定值，從而確保電動機不致過載燒壞。有的車上還設(shè)有延時開關(guān)，可在點火開關(guān)斷開后約10min內(nèi)或車門打開以前，電動車窗仍接通電源，使駕駛員或乘客仍可操縱控制開關(guān)關(guān)閉車窗。所有電動車窗都有兩套控制裝置，一套為總開關(guān)，可由駕駛員通過總控制開關(guān)操縱四個車窗的升降；另一套為分開關(guān)，分別裝在

18、每個車窗中部，可由乘客操縱身邊車窗的升降?？傞_關(guān)和分開關(guān)互不干涉，均可獨立控制。第3章 汽車電動車窗的組成與類型3.1 系統(tǒng)的總體框圖本設(shè)計為車窗電流檢測系統(tǒng)，完成的功能有控制車窗的升降并起到防夾的功能，硬件總體分為按鍵部分、電壓轉(zhuǎn)換部分、PIC的最小系統(tǒng)、控制電機部分、電機電流采樣部分和霍爾傳感器計數(shù)部分?？傮w框圖如下所示： 圖3.1 電流檢測系統(tǒng)的總體框圖如圖所示,當采樣到按鈕信號或由上位機通過LIN發(fā)過來的控制指令時,MCU被喚醒,調(diào)入電機控制程序。電機控制車窗運行有兩種模式上升或下降。在每一種模式執(zhí)行過程中,如果采集到由按鈕發(fā)出的執(zhí)行反方向運行信號時,程序控制電機立即切換到另一種運行模

19、式。在上升模式中,有兩種情況使得電機發(fā)生堵轉(zhuǎn),即玻璃上升置頂和上升過程中遭遇防夾力,這兩種情況的區(qū)別判斷主要是電機驅(qū)動車窗上邊緣至窗頂距離d是否位于4mm處。當d4mm時,程序調(diào)用防夾函數(shù),否則停止電機運轉(zhuǎn)。在下降模式中,阻力主要來自車窗運行至底部的阻擋力,所以直接停止電機即可。由于本設(shè)計硬件中的電容涉及到了有極性電容，先來簡單的介紹一下有極性電容和無極性電容之間的區(qū)別。1、原理上相同。（1）都是存儲電荷和釋放電荷；（2）極板上的電壓（這里把電荷積累的電動勢叫電壓）不能突變。（3）區(qū)別在于介質(zhì)的不同、性能不同、容量不同、結(jié)構(gòu)不同致使用環(huán)境和用途也不同。反過來講，人們根據(jù)生產(chǎn)實踐需要，實驗制造了

20、各種功能的電容器來滿足各種電器的正常運行和新設(shè)備的運轉(zhuǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和新材料的發(fā)掘，更優(yōu)質(zhì)、多樣化的電容器會不斷涌現(xiàn)。 2、介質(zhì)不同。3、性能不同。4、容量不同。前面已經(jīng)講過同體積的電容器介質(zhì)不同容量不等 5、結(jié)構(gòu)不同。6、使用環(huán)境和用途。3.2 系統(tǒng)的各部分硬件結(jié)構(gòu) （1） 按鍵部分圖3.2按鍵的硬件電路圖按鍵為開啟車窗動作的起始信號輸入，由于PIC芯片的電壓最高為5V，所以按鍵的電源為5V，PIC芯片的RA口有I/O的功能，所以按鍵通過RA2、RA3進入PIC芯片，使得車窗電機回路被接通，車窗進行動作，通過程序判斷，進一步來控制車窗電機的轉(zhuǎn)停。圖中C5、C6電容的作用是硬件去抖，當按

21、鍵沒有被按下時，該電路輸出是高電平，同時向電容進行充電，使得電容具有了高低電位端，當按鍵被按下后，該電路輸出是低電平，這是由于按鍵的按下，使得電源電阻按鍵地回路接通，同時電容按鍵使得電容開始放電，此時按鍵相當于一條導(dǎo)線，使得輸出點的電位變?yōu)榱悖@里由于按鍵的機械彈性作用，使得按鍵被按下或釋放時，會伴隨著一段時間的觸點機械抖動，然后其按鍵才穩(wěn)定下來，在觸點抖動的期間來檢測按鍵通斷與否的狀態(tài)，是很容易判斷出錯的，此時電容的作用便是去抖的功能。即是在按鍵被按下時會有一段前沿抖動，這時電容的正端的電位不會突然變化，所以按鍵的抖動不會使輸出的高電平波形抖動，同理，當按鍵被釋放時會有一段時間的后沿抖動，又

22、因為此時電容已完成放電，已經(jīng)沒有了高電位的存在，而電容兩端的電位又不會突變，所以可以是輸出電平保持低電平而不抖動。（2） 電壓轉(zhuǎn)換電路圖3.3 電壓轉(zhuǎn)換電路P2為電源的接口，將12V的電壓接入該電路進行電壓轉(zhuǎn)換，電容C8、C9、C10為旁路電容，作用是抑制電路中可能出現(xiàn)的自激震蕩，濾除雜波，有極性的電解電容濾除低頻雜波，無極性的電容則是濾除高頻雜波的，這就填補了電解電容的不足，在7805的前側(cè)之所以并聯(lián)兩個大小不同的電容，從而能得到更平滑的波形。至于電容的大小選擇則是由電容所能承受的電壓大小，電路輸出的電流大小來決定的，基本上大點沒有太大的影響。R12是放電電阻作用是使得輸出的電流能夠是二極管

23、發(fā)光，當二極管發(fā)光時證明這個電壓轉(zhuǎn)換電路是導(dǎo)通的，標志這電壓由12V成功的轉(zhuǎn)換到了5V。此電路是為主電路做輔助的，為芯片提供5V的電源供電，同時12V為繼電器提供啟動電壓，這就使得雖然板子上只有一種大小的電源輸入，通過這個電壓轉(zhuǎn)換電路卻可以得出另外大小不同的電壓值作為新的供電電源，避免了電源型號的雜多給實際的設(shè)計和應(yīng)用帶來不便。（3） 霍爾計數(shù)部分霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器?；魻栃?yīng)是磁電效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是霍爾（A.H.Hall，18551938）于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機構(gòu)時發(fā)現(xiàn)的。后來發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體、導(dǎo)電流體等也有這種效應(yīng)，而半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比金屬強得多，利用這現(xiàn)象制

24、成的各種霍爾元件，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化技術(shù)、檢測技術(shù)及信息處理等方面?；魻栃?yīng)是研究半導(dǎo)體材料性能的基本方法。通過霍爾效應(yīng)實驗測定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。由于通電螺線管內(nèi)部存在磁場，其大小與導(dǎo)線中的電流成正比，故可以利用霍爾傳感器測量出磁場，從而確定導(dǎo)線中電流的大小。利用這一原理可以設(shè)計制成霍爾電流傳感器。其優(yōu)點是不與被測電路發(fā)生電接觸，不影響被測電路，不消耗被測電源的功率，特別適合于大電流傳感。 霍爾電流傳感器工作原理，標準圓環(huán)鐵芯有一個缺口，將霍爾傳感器插入缺口中，圓環(huán)上繞有線圈，當電流通過線圈時產(chǎn)生磁場，則霍爾傳感器有信號輸出。圖3

25、.4 霍爾計數(shù)部分此圖為霍爾元件計數(shù)部分的原理圖，P1為接口，其中電容起抑制干擾的作用，電阻為限流電阻，霍爾元件發(fā)出的脈沖接在PIC16F877的RC0引腳上，是因為RC0是TMR1計數(shù)器的外部輸入引腳，通過此引腳，可以將脈沖的個數(shù)記錄進TMR1從而由軟件可以判斷出車窗的具體位置。計數(shù)器TMR1的內(nèi)部原理圖如下圖所示，RC0引腳即是圖上所示的T1OSO外部引腳，通過設(shè)置T1CON控制寄存器使TMR1工作在所需的狀態(tài)。圖3.5 TMR1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（4）PIC最小系統(tǒng)圖3.6PIC最小系統(tǒng)PIC芯片的最小系統(tǒng)包括它的復(fù)位電路和晶振電路在內(nèi)，PIC單片機有4中晶振方式可供選擇，震蕩方式經(jīng)配置寄存器C

26、ONFIG的FOSC1，F(xiàn)OSC0位進行選擇，并在EPROM編程時寫入。C1、C2在允許的范圍內(nèi)值越低越好。3.7振蕩器類型選擇RC振蕩適合于對時間精度要求不高的低成本應(yīng)用。RC振蕩頻率隨著電源電壓VDD，RC值及工作環(huán)境溫度的變化而變化。同時由于工藝參數(shù)的差異，對不同芯片其振蕩器頻率將不同。另外，當外接電容CEXT值較小時，對振蕩器頻率的影響更大，當然，我們也應(yīng)考慮電阻電容本身的容差對振蕩器頻率的影響。 圖3.8 RC震蕩電路圖3.8所示的是RC振蕩電路，如果REXT低于2.2K，振蕩器將處于不穩(wěn)定工作狀態(tài)，甚至停振。而REXT大于1M時，振蕩器又易受噪聲、濕度、漏電流的干擾。因此，電阻RE

27、XT取值最好在3K100K范圍內(nèi)。在不接外部電容時，振蕩器可工作，但為了抗干擾及保證穩(wěn)定性，建議接一20PF以上的電容。PIC單片機片內(nèi)有一4分頻電路，從OSC1/CLKIN引腳輸入或RC振蕩器產(chǎn)生的振蕩頻率FOSC經(jīng)4分頻后從OSC2/CLKOUT引腳輸出4分頻信號，該信號可用于測試或作為其它邏輯電路的同步信號。 圖3.9 下載接口這是PIC芯片的程序下載接口，1腳接PIC16F877A的第一個引腳，2腳接5V電源，3腳接地，4、5腳分別接芯片的RB6、RB7引腳，因為PIC16F877A的RB6、RB7引腳即是芯片的程序?qū)懭胍_，其芯片引腳如下圖所示，正是PGC和PGD引腳。 圖3.10

28、PIC16F877A的引腳圖（5）控制電機正反轉(zhuǎn)電路圖3.11 控制電機正反轉(zhuǎn)電路此圖是繼電器控制回路，由芯片RB1、RB2引腳輸出信號分別控制電機的正反轉(zhuǎn)，當兩個引腳都無信號輸出時，電機是停止的。當RB2輸出高電平信號時是二極管Q1得到開啟信號，其中R4是限流電阻，R5是下拉電阻，減少外部電流對二極管的干擾，防止產(chǎn)生誤動作。當Q1被接通了，則+5VQ1U1的發(fā)光二極管這一條路被接通，當發(fā)光二極管發(fā)出的光足夠強又不至于被燒毀時，此時根據(jù)實際需要我們可以選定R6為500，當U1被觸發(fā)了便使得12V的繼電器回路被接通，是繼電器動作。其中與繼電器方向并接的二極管起到了續(xù)流回路的作用，原因是當繼電器被

29、關(guān)斷的瞬間，由于繼電器中的線圈的電感作用會在一瞬間產(chǎn)生較大流向U1的電流，由于D1的導(dǎo)通阻值非常小，當出現(xiàn)此電流時D1便導(dǎo)通使電流不至于流向U1而使U1損害，起到了保護作用。RB1控制的電路工作原理亦是如此。由圖3.14我們可以看出當繼電器不接通時K1開關(guān)處于常閉狀態(tài)，此時一端連接電機，另一端是通過一個精確的采樣電阻而接地的，所以電機沒有電源，此時是處于靜止狀態(tài)，而當繼電器被接通，線圈吸合開關(guān)，從而使K1打到另一個位置，使12V與電機接通，從而啟動電機正轉(zhuǎn)。反轉(zhuǎn)亦然只是由RB1控制。MP、MN分別接電機的兩端，所以當一端動作接12V時，另一端必然是連著采樣電阻Rs接地的，從而組成通路并且無論正

30、反轉(zhuǎn)采樣電阻都在電機的回路里，保證了對電流采樣的精確性，這里在選取Rs的阻值時應(yīng)考慮到芯片的承受電壓不可超出5V，而采樣的電流轉(zhuǎn)換成電壓是是要送進芯片的，因此阻值在此最好不要超過1，電阻R10是限流電阻，D3是5V穩(wěn)壓管，在此起到保護芯片的作用，當采樣到的電流轉(zhuǎn)換成電壓時若超過5V則會使D3被反向?qū)?，從而將輸進芯片的信號導(dǎo)入地。采樣的電流信號是接到芯片的RA0引腳，直接送進芯片，雖然芯片是處理不了模擬量地，但是電路圖中確實沒有接A/D轉(zhuǎn)換芯片的，這是因為PIC16F877A芯片是自帶ADC轉(zhuǎn)換功能的，這里簡單介紹一下。芯片自帶了8個具有ADC轉(zhuǎn)換功能的輸入口，正如圖3.12所示分別是RA0、

31、RA1、RA2、RA3、RA4、RE0、RE1和RE2，所以將模擬信號接入RA0是可以不接外部A/D轉(zhuǎn)換電路的。而芯片自帶的A/D轉(zhuǎn)換原理是逐次逼近型的ADC，轉(zhuǎn)換速度快，精度高。逐次逼近型ADC是由采樣保持電路、電壓比較器、逐次逼近寄存器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC和鎖存器等部分組成。內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。圖3.12ADC的內(nèi)部電路第4章 軟件設(shè)計4.1 軟件流程圖圖4.1 整體流程圖圖4.1即是整個程序的簡化流程圖，其中芯片初始化、電流的檢測和防夾保護都是由具體不同的步驟，在程序中能體現(xiàn)出。在程序中會有注釋，將驅(qū)動程序的過程視覺化，簡單化。下面分別給出了初始化的流程圖和濾波算法的流程圖。圖4.2

32、芯片初始化圖4.3 帶有返回值的電流濾波算法第5章 車窗控制軟硬件的調(diào)試5.1 硬件的檢測通電后，我們用萬用表對每個元件的壓降進行讀取，首先在上電后當電壓轉(zhuǎn)換電路中接的發(fā)光二極管被點亮了，可由此判斷電壓轉(zhuǎn)換電路是正常工作的，將外接的12V電源轉(zhuǎn)換成了5V，這樣的情況下，我們先用萬用表從按鍵開始檢測。當按鍵兩腳間的電壓在4.8V左右時表示按鍵是正確的，此時我們順著測芯片的引腳，當芯片的引腳也是大于3V時我們認為此條路的電器和物理上都是正確的，這是因為按鍵在沒有按下時是高電平輸入芯片；而如果我們測到引腳的電壓低于3V，那么我們可以得出此時這條路仍是接通的，但是輸出的電壓由于太低，卻會使芯片將其判斷

33、為低電平，從而使按鍵失去了控制作用，那么問題出在我們在這條路上串聯(lián)的限流電阻阻值太大了或者說與按鍵并聯(lián)的電容太小了，使得分壓太少，那么此時我們有兩種辦法來解決，一個是將串聯(lián)電阻減小，另一個是將電容變大；如果芯片的引腳顯示的是零，那么很明確這條路是 錯誤的，不然是斷路，不然就是接地了，需要我們將這條路從新再連接。接下去測芯片的輸出引腳，顯示為零，則說明芯片焊接正確，這時就需要將芯片安進底座，進行軟件的調(diào)試。首先打開MPLAB軟件，將編好的程序進行編譯，當顯示無錯誤無警告編譯成功后，將下載器ICD3插入電腦，在program中選擇Select program最后選擇下載器類型為ICD3，同時還需要

34、設(shè)置一些參數(shù)，將芯片類型確定，這時將會在output窗口顯示出對下載器和芯片連接的情況，當芯片的地址被檢查出來后，說明此時下載器和芯片完成了正確的連接，可以向芯片下載程序。單擊程序下載的圖標，當出現(xiàn)program very completely時說明程序成功的被下載進了芯片。此時按下按鍵，看繼電器是否如我們所愿成功的閉合。但是在本設(shè)計中，當板子被上電的瞬間繼電器就立刻閉合了，這時需要用萬用表一步一步的找出電路的錯誤，首先繼電器會閉合說明電路是通路，然而在上電的瞬間會閉合說明那么加在繼電器兩端的電壓不用經(jīng)過控制便已經(jīng)連成了通路，所以可以初步判斷控制繼電器閉合的光電隔離除了問題，當測其電壓時果真是

35、光電隔離沒有發(fā)揮作用，將其改正以后，這個問題解決了。這時按下按鍵，發(fā)現(xiàn)繼電器扔沒有如愿閉合，于是用萬用表從芯片的輸出引腳開始測，首先芯片引腳輸出4.8V，這說明程序在控制按鍵部分是正確的，測三極管基極的電壓為0.7V說明三極管成功導(dǎo)通，接著測光電隔離，此時發(fā)現(xiàn)了問題，光電隔離的三極管所降落的電壓居然有9V之多，致使繼電器線圈兩端的壓差卻不足3V由此可以猜測，繼電器所在的這條電路是通路，然而繼電器沒有動作的原因是降落在線圈上的壓降太小不足以驅(qū)動繼電器動作，那么光電隔離的三極管的壓降為9V之多，那么可以說明這是由于此三極管沒有完全導(dǎo)通，那么也就是說發(fā)光二極管所發(fā)的光不夠強，也就是說輸入光電隔離的電

36、流不夠大，最后斷定是三極管所接的限流電阻過大了，因此將兩條控制電路中的R13、R14均去掉了，又將R6、R9并聯(lián)一個電阻使其最終成為了500這樣當按鍵被按下后繼電器閉合了。5.2車窗防夾驗證與結(jié)果按照現(xiàn)行慣例,本項目實驗為電機配備了雙霍爾傳感器來感應(yīng)電機是否受到了阻力。并且為了完善實驗條件提高實驗精度,實驗中使用了力傳感器來設(shè)置和測定防夾力的大小。它的好處是通過與防夾力標準的對比,確保每個位置的防夾力在不同電壓下都小于100N（汽車廠的標準）。車窗防夾實驗測得的力和電流曲線  實驗步驟總體上可分為三步：一、按動按鈕使電機驅(qū)動車窗玻璃舉升;二、在車窗玻璃上升過程中為其施加一個反方向力模

37、擬防夾力;三、觀察玻璃運動情況,即電機工作情況,記錄相關(guān)波形。電流與霍爾關(guān)系波形整個過程中所記錄的防夾力與電機電流波形如圖8所示。黃線是車窗玻璃的受力情況,紅線為電機電流變化曲線。車窗玻璃在上升過程中,電機電流為正,定義為正轉(zhuǎn)（圖中所示電流零點偏置9.9A）,即車窗玻璃上升方向。在電機舉升車窗過程中施加防夾力,黃線迅速向上爬升100mV。這里需要說明的是,按照傳感器給出的比例關(guān)系：防夾力(N):電壓(mV)=0.3本實驗中黃線的100mV應(yīng)對應(yīng)30N的防夾力,ECU成功地識別出這個障礙并做出反應(yīng),由程序控制電機停轉(zhuǎn)200ms,在此期間電流為零,防夾力依然作用于車窗玻璃。200ms后,程序控制電

38、機反方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動車窗玻璃向下運動,電流為負,待下降200mm后電機停止旋轉(zhuǎn),電流為零,整個實驗過程結(jié)束。圖9是突然對車窗玻璃施加防夾力這一瞬間電流和霍爾傳感器信號之間的變化關(guān)系。從圖中波形可以清楚的看出,在電流爬升過程中,由于電機轉(zhuǎn)速下降,霍爾采集的信號周期增加,電機停轉(zhuǎn)后,電流陡降,霍爾周期隨之變?yōu)闊o窮大5.2 軟件功能的檢測這里開始軟件的檢測，將電機連進回路，首先從按鍵的點自動開始檢測，將程序中的其他功能函數(shù)屏蔽掉僅余按鍵判斷，將其燒盡芯片，然后按下按鍵進行測試看功能是否達到，如果并非我們所要求的結(jié)果，則將程序進一步改進，符合要求則進行下面功能的測試，同時將另外的功能屏蔽。 結(jié)論本文研究的

39、主要內(nèi)容是利用電流反饋進行車窗控制。首先給出了汽車車窗電流檢測技術(shù)的發(fā)展狀況，特別介紹了車窗控制的必要性以及通過電流檢測來控制車窗的可行性，尤其指出了控制技術(shù)在這方面的應(yīng)用已經(jīng)越來越寬廣越來越成熟，正沿著智能化、人性化的方向快速前進，車窗防夾已經(jīng)成為研究的必然，為此我們還著重的介紹了防夾的思想，防夾的算法以及防夾在本文中的實現(xiàn)。其后詳細的介紹了一下本設(shè)計中用到的主控芯片PIC，它的發(fā)展歷史、發(fā)展趨勢以及具有的特點，在對其進行簡單介紹時我們主要介紹的是本設(shè)計中用到的芯片PIC16F877，對它在本設(shè)計中用到的各種功能進行了重點介紹，它的口的作用，定時計數(shù)器，A/D轉(zhuǎn)換功能的實現(xiàn)等等。接下來進行的

40、是本設(shè)計中硬件原理圖的講解，從每一個電阻電容的作用、選取的原則到整體電路所能實現(xiàn)的躬耕進行了詳細的介紹，其中涉及到了Altium Designer的使用，在此也做了詳細的介紹，如何應(yīng)用此軟件進行元件的封裝，如何制作PCB板等等。然后介紹的是本設(shè)計中的軟件，由于芯片的要求，所以在此也介紹了PIC的開發(fā)工具MPLAB和PIC的C語言編譯器PICC的使用，給出了整個軟件的程序流程圖以及部分詳細的程序流程。最后是軟硬件的調(diào)試，通過在實際中的一步一步的調(diào)試檢測，將遇到的問題和所進行的探索以及最后解決的方法一并進行了重點的介紹，使本設(shè)計達到了所要求的目標。車窗系統(tǒng)是汽車車身重要的組成部分，它能使人們更好地

41、介紹和保護汽車。如今車窗功能已經(jīng)成為汽車的標準功能之一，是影響購車者決定的重要因素之一，多數(shù)購車者都將車窗視為必備的舒適功能，因此汽車廠商都將其視為基礎(chǔ)的功能之一。迄今為止，亞太地區(qū)尤其是中國車窗控制系統(tǒng)已經(jīng)開始了快速的發(fā)展。在本論文中給出了運用霍爾元件判斷車窗位置進行防夾保護的車窗控制，這正是車窗控制領(lǐng)域中的前沿部分，并且將會成為一段時間的發(fā)展趨勢，符合現(xiàn)實社會生活中人們的需求，因此是值得我們加以探索的。第6章 參 考 文 獻【1】 蔣延彪，高富強，方華，等.單片機原理及應(yīng)用【M】.重慶：重慶大學(xué)出版社，2009.3【2】 夏彬彬，任明全，屈金學(xué).PIC單片機常用模塊與綜合系統(tǒng)設(shè)計實例精講【

42、M】.北京：電子工業(yè)出版社，2009.3【3】 卞清,宋勇,李忠富.嵌入式汽車車窗控制器設(shè)計J.自動化技術(shù)與應(yīng)用，2009,12【4】 孫仁云，付百.汽車電器與電子技術(shù)【M】. 北京：機械工業(yè)出版社，2006【5】 李炎亮，高秀華，成凱. 汽車電子技術(shù)【M】. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社工業(yè)裝備與信息工程出版中心，2005【6】 舒華, 姚國平.汽車電子控制技術(shù)【M】. 北京：人民交通出版社，2008.【7】 史久貴.基于Altium Designer的原理圖與PCB設(shè)計【M】.北京：機械工業(yè)出版社，2009【8】 （美）Di Jasio等著；姜寧康，朱安定譯.PIC微控制器技術(shù)及應(yīng)用【M】.北京：

43、電子工業(yè)出版社，2009【9】 顧志華，陳天煌，忽朝撿.C語言程序設(shè)計【M】.北京：機械工業(yè)出版社，2007.2【10】 郭天祥.新概念PIC單片機C語言教程：入門、開發(fā)、提高、拓展全攻略【M】.北京：電子工業(yè)出版社，2009【11】 譚浩強.C程序設(shè)計.北京：清華大學(xué)出版社，1991.7第7章 軟件程序#include <htc.h>#define uint unsigned int void init();void check_number();uint check_current(void);void inter(void);void window_up(void);void

44、 window_down();void window_stop();uint get_ad(void);void delay(uint y);/=定義的全局變量=uint x,p,q,i,sum,down_position,up_position;uint curnum10;/=程序延時程序=void delay(uint y) /延時函數(shù) uint a,b;for(a=y;a>0;a-) for(b=110;b>0;b-);/=/=完成對PIC16F877A的芯片功能初始化=void init() /初始化函數(shù) i=0; sum=0; TRISA=0xff; /設(shè)置A口為全輸入方

45、式TRISB=0xc0; /設(shè)置B口為RB1、RB2輸出，RB6、RB7輸入 TRISC=0xff; /設(shè)置霍爾元件脈沖輸入端RB1=0; /關(guān)斷電機回路 RB2=0; T1CON=0x02; /外部脈沖上升沿同步計數(shù)，分頻比為1:1，TMR1為關(guān)斷 TMR1L=0x00; /設(shè)置TMR1L寄存器的值 p=0x0b; /防夾區(qū)的上限脈沖數(shù) q=0x08; /防夾區(qū)的下限脈沖數(shù) ADCON0=0x41; /4MHZ的時鐘頻率，通道0 ADCON1=0x8e; /右對齊方式，AN0為模擬輸入，其余為I/O輸入 ADRESH=0; /設(shè)置ADRESH寄存器的值 ADRESL=0; /設(shè)置ADRESL寄存器的值 delay(10);/=讀取ADC值，并且返回=uint get_ad(vo