基于单片机的自动感应式雨刮控制器设计与实现

柴油机汽缸盖钻削组合机床总体及右主轴箱设计

第１４卷增刊１２００９年４月

哈尔滨理工大学学报

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Ｖ０１．１４

Ｓｕｐｐｌ．１

Ａｐｒ．２００９

基于单片机的自动感应式雨刮控制器设计与实现

王研博，

杜坤梅，

张

洁

（哈尔滨理工大学电气与电子工程学院，黑龙江哈尔滨１５００４０）

摘要：在分析了汽车传感器原理与应用现状的基础上。设计和开发了一种基于单片机的新型红外线雨量自动感应式雨刮控制器．设计采用了新型红外线雨滴传感器和单片机，构成汽车雨量自动感应式雨刮控制器的核心硬件，并对软件设计作了简单介绍．通过实验证明，该控制器可靠地实现了汽车正常行驶过程中的自动感应雨刮控制、雨刮定时控制，同时使系统的硬件开关得以减少，提高了驾驶员行驶过程中的安全系数．

关键词：汽车电子；单片机；自动控制中图分类号：ＴＰ３３６

文献标识码：Ａ

文章编号：１００７—２６８３（２００９）增刊１－０１５８－０３

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近年来，随着电子技术、计算机技术和总线技术在汽车上的应用，汽车电子控制技术得到了迅猛发展，提高了汽车总体系统的可靠性和可维护性，使汽车智能化和一体化等方面有了较大突破．

汽车传感器使用环境恶劣。汽车可能在极其寒冷或酷热地带行驶，要求传感器必须具有非常强的环境适应性。以适用于温度、湿度、振动等物理环境及过电压、电磁波等电气环境，且具有要求精确度高，可靠性高，性价比高的特点．

现在。汽车中已经安装了越来越多的传感器以增加主动和被动安全性，一种具有极高的市场渗透性的传感器是雨水传感器，以增加舒适性和安全性．国内外

收稿日期：２００８一艏一２０

作者简介：王研博（１９８２一）。男．硬士研究生．

许多汽车厂商研制了以雨水传感器为基础的汽车自动雨刷控制系统，来代替传统的机械结构的雨刮器‘１ ３１．１

自动感应式雨刮控制器系统构成

传感器、放大电路、控制器等部分组成，系统结构如图ｌ所示．

麓ＭＣ６８ＨＣ９０８ＱＹ４

图１

雨量自动感应式雨刮控制系统主要由红外雨滴

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嚣ｌ

自动感应式雨刮控制系统原理框图

汽车雨量自动感应式雨刮控制器传感器采用自

万方数据　

柴油机汽缸盖钻削组合机床总体及右主轴箱设计

增刊１王研博，等：基于单片机的自动感应式雨刮控制器设计与实现

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主研发的红外雨滴传感器．放大电路采用ＭＯＴＯＲＯ一ＬＡ公司的ＬＭ３５８放大器．控制部分采用Ｆｒｅｅｓｃａ］ｅ公司的ＭＣ６８ＨＣ９０８ＱＹ４单片机作为系统控制核心，此单片机是Ｍ６８ＨＣ０８系列８位低成本、高性能中的一款单片机，具有４路８位模／数转换器（ＡＤＣ）、１个双通道１６位定时器模块（ＴＩＭ），且可用定时器模块实现脉宽调制输出功能．２

系统硬件设计

２．１红外雨滴传感器的硬件设计

在综合考虑了目前常用的两种雨滴传感器压电

振子传感器、静电电容传感器优缺点的基础上，设计

出一种新型的红外雨滴传感器．

１）光电传感器光源．光学传感器中使用的光源种类很多。按照光的相干性可分为非相干光源和相干光源．前者包括白炽灯和发光二极管；后者包括各种激光器【５】．对光源的选择及参数的要求，如亮度、光谱特性、光电转换特性和相干性等，必须根据具体系统来决定．对光源的基本要求是有足够大的功率、足够的信噪比、并具有质量合适的光波到达光传感器．本文所用的光源为红外线发射二极管．红外线发射二极管具有体积小、寿命长、功耗小、省电、响应速度快、机械强度高等特点ＨＪ．

２）光敏三极管的工作原理．光敏三极管是具有ＮＰＮ和ＰＮＰ结构的半导体器件，它在结构上与普通三极管类似，通常只有２个引出电极（也有３个的）．为适应光电转换的要求。基区面积做的较大，发射区面积做的较小，并在基区边缘。以避免发射极引线遮住基区影响灵敏度．管子的芯片被装在带有玻璃透镜的金属管壳内，当光照射时，光线通过透镜集中照射在芯片的集电结上．人射光主要被基区吸收ｐ。７Ｊ．

３）红外线雨滴传感器的设计．利用光量变化的传感器，把红外线发射二极管和光敏三极管配成一对，从红外线发射二极管发出的光信号，如果在光路途中遇到雨滴落下，由于光的散射，光强减弱．可利用光强的衰减信号将由雨量导致的光信号变化转换成光敏三极管上电信号的变化。根据信号的大小，自动设定雨刮器工作的时间间隔、控制雨刮器的动作．

红外线雨滴传感器硬件结构图。如图２所示．其中：Ｄ．一Ｄ。为红外线发射二极管，Ｑ，为光敏三极管．

Ｚ

２红外线雨刮控制器放大电路和控制电路的设计

汽车雨量自动感应式雨刮控制器控制部分主要依靠软件实现，放大电路和控制部分原理如图３

万　

方数据所示．

围２红外线雨滴传感器硬件结构圈

图３放大电路和控制电路原理

３

系统的软件设计

’设计中系统的软件设计主要实现数／模转换即

将传感器上的模拟电信号通过单片机的Ａ／Ｄ转换模块转换成数字信号，当Ａ／Ｄ转换结果寄存器的转换结果不为０时，将转换完成的数字信号通过算法：

ｆｏｒ（ｏ＝１０；ｏ＞０；ｏ一一）

ｌ

ｔｅｍｐｉ＝ＡＤＲ；

ｔｅｍｐＯ＝ａｂｓ（ｔｅｍｐｉ—ｔｅｍｐ２）；

ｔｅｍｐ２＝ｔｅｍｐｉ；

ｔｅｍｐＯ＝ｔｅｍｐｏ／１０；

ｔｅｍｐ

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