【文章內(nèi)容簡介】 。這些都體現(xiàn)了人機工程學上最佳的宜人性設計的原則。 因此，開展人機工程學研究，并將其研究成果應用到國內(nèi)汽車座椅設計中，對提高國內(nèi)汽車產(chǎn)品的設計水平，增強產(chǎn)品的競爭力具有重要的意義。 但是應用人機工程學來研究汽車座椅舒適性問題，國內(nèi)還處于初級階段。 第三節(jié) 課題研究的目的與意義 隨著社會的發(fā)展，明文的進步，人類各方面的要求、追求都有所提高，汽車空調(diào)、 DVD、電動后視鏡、電控懸架、電動座椅等以成為現(xiàn)代汽車不可缺少的附加設備。現(xiàn)代轎車的駕駛者座椅和前部乘員座椅 多是電動可調(diào)的，又稱電動座椅。座椅是與人接觸最密切的部件，人們對轎車平順性的評價多是通過座椅的感受作出的。因此，電動座椅是直接影響轎車質(zhì)量的關鍵部件之一。 隨著人們生活水平的提高，對汽車座椅的舒適性要求也越來越高，要求對汽車座椅地調(diào)節(jié)能夠更加簡單、方便、快捷。更簡單更輕松的調(diào)整座椅位置，減輕駕駛疲勞，使人更舒適的操控汽車。 汽 車電動座椅以駕駛者的座椅為主。從服務對象出發(fā)，電動座椅必須要滿足便利性和舒適性兩大要求。也就是說駕駛者通過鍵鈕操縱，既可以將座椅調(diào)整到最佳的位置上，使駕駛者獲得最好視野，得到易于操縱方 向盤、踏板、變速桿等操縱件的便利，還可以獲得最舒適和最習慣的乘坐角度。 第四節(jié) 論文的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu) 本論文一共分為六章，各章內(nèi)容安排如下： 第一章 緒論介紹 汽車電動座椅 的發(fā)展現(xiàn)狀以及本論文的研究目的和意義，最后簡單介紹了本設計的主要內(nèi)容。 第二章 汽車電動座椅 總體方案設計。首先對系統(tǒng)進行總體概述，并對系統(tǒng)的設計要求進行簡單闡述，同時介紹了系統(tǒng)的 調(diào)節(jié) 原理，最后對主控制進行重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 4 了介紹。 第三章 汽車電動座椅 的硬件設計。首先介紹了系統(tǒng)硬件的總體設計思路，然后介紹了主控芯片、顯示模塊和 按鍵 模塊的硬件設計。 第四章 汽 車電動座椅系 統(tǒng)軟件設計。首先介紹了系統(tǒng)軟件的總體結(jié)構(gòu)，然后對各個模塊的程序設計進行了介紹。 第五章 系統(tǒng)的測試與分析。本章介紹了對系統(tǒng)的實際測試，對系統(tǒng)的測試結(jié)果進行分析與總結(jié)。 第六章 總結(jié)與展望。對全文所做的工作進行總結(jié)，討論了下一步工作的方向并對汽車倒車雷達系統(tǒng)的未來進行了展望。 第五節(jié) 本章小結(jié) 本章主要介紹了汽車電動座椅的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，同時對本課題的研究目的和意義進行了簡單的闡述，最后對本論文的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)進行了說明。 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 5 第二章 汽車電動座椅系統(tǒng)概述 第一節(jié) 系統(tǒng)概述 現(xiàn)代轎車的電動座椅是由座墊、座背 、座枕、骨架、懸掛和調(diào)節(jié)機構(gòu)等組成。其中調(diào)節(jié)機構(gòu)由控制器、可逆性直流電動機和傳動部件組成，是電動座椅中最復雜和最關鍵的部分，可逆性直流電動機必須體積小，負荷能力要大；而機械傳動部件在運行時要求有十分良好的平穩(wěn)性，噪音要低。控制器的控制鍵鈕設置在駕駛者操縱方便的地方，一般在門內(nèi)側(cè)的扶手上面。有些轎車的控制器還設有微電腦，有存儲記憶能力，只要按下某一記憶鍵鈕，即可自動將電動座椅調(diào)整到存儲的位置上。 由于座椅是衡量轎車檔次的重要依據(jù)，因此轎車設計師十分重視電動座椅的設計，從材料到形狀，盡量做得完美無缺。在造型方面 ，充分考慮人體尺寸、人體重量、乘坐姿勢和體壓分布等因素，應用人體工程學的研究成果和先進技術(shù)，制造出乘坐舒適、久坐不乏的座椅。 第二節(jié) 整體電路的工作原理 一、 汽車座椅電控系統(tǒng)的工作原理 為滿足不同體型、不同坐姿的駕駛員的喜好，駕駛員座椅通常具有較大范圍的調(diào)節(jié)功能， 汽車自動座椅結(jié)構(gòu)原理如圖 1 所示，座椅由 5 個直流電機牽引，其中高度調(diào)節(jié)電機 2個以支撐駕駛者在垂直方向做上下移動，水平調(diào)節(jié)和靠背調(diào)節(jié)電機各 1 個用來控制座椅靠背的角度變化和水平位置，背部靠墊電機一個；直流電動機電樞電壓為 12V，電源從汽車電瓶上獲得。汽車座椅自 動控制系統(tǒng)由 89s52 單片機、驅(qū)動模塊、傳動機構(gòu)以及操作手柄構(gòu)成。電動機的轉(zhuǎn)速和座椅的位置信息由安裝在電機上的霍爾傳感器檢測，經(jīng)整形和放大后送入單片機，構(gòu)成系統(tǒng)的速度反饋。操作手柄上設有多個手動調(diào)節(jié)按鍵，通過手動調(diào)節(jié)控制直流電動機，改變傳動軸的行程和方向，從而調(diào)節(jié)汽車座椅的位置，如座椅上下位置，前后位置以及靠背的角度變化；并設有多個存儲按鍵，用來記憶或恢復座椅的位置信息。在調(diào)節(jié)的極限位置設有行程開關，防止座椅在到達重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 6 極限位置后使電動機長時間工作在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)而燒毀。 座椅的調(diào)節(jié)功能包括：座椅前后滑動、座椅前升降 、座椅后升降、椅背角前傾后仰，頭部靠墊的位置等，座椅的這些動作通常是由電機驅(qū)動傳動機構(gòu)來實現(xiàn)的。本文所介紹的座椅中的 5 個直流小電機，電機的額定工作電壓是 12V，工作電流小于 500mA，由它們來完成上述座椅可調(diào)節(jié)的動作。 圖 1 硬件框架圖 1：座椅前部高度調(diào)節(jié)電機； 2：座椅后部高度調(diào)節(jié)電機； 3：座椅水平位移調(diào)節(jié)電機； 4：座椅靠背角度調(diào)節(jié)電機； 5：頭枕高度調(diào)節(jié)電機。 第三節(jié) 系統(tǒng)總體設計 一、 控制器的選擇與介紹 在該系統(tǒng)中采用 89s52單片機作為控制器，控制電機的運動。該單片機芯片具有成熟的設計，豐富的片內(nèi)資源和接 口。被廣應用。 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 7 由于 Intel 公司的單片機問世早、產(chǎn)品系列齊全、兼容性強，得到了廣泛的應用，目前我國主要使用 MCS51 系列的產(chǎn)品，尤以 8031 為多。這是因為8031 無片內(nèi) ROM、應用靈活、價格便宜。 MCS51 是 Intel 公司的 8 位系列單片機，包括 51 和 52 兩個子系列。 51 子系列有 803 805 8751。52 子系列有803 8052。 52 子系列的不同在于它多具有定時 /計數(shù)器 2及具有 256B 的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器。 圖 MCS 51 結(jié)構(gòu)框圖 1） 主要性能 [2] 內(nèi)部程序存儲器： 4KB 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器： 128B 外部程序存儲器：可擴展到 64KB。 外部數(shù)據(jù)存儲器：可擴展到 64KB。 輸入 /輸出口線： 32根（ 4個端口， 每個端口 8根）。 定時 /計數(shù)器： 2個 16位可編程的定時計數(shù)器。 串行口：全雙工，二根。 寄存器區(qū)：在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的 128B中劃出一部分作為寄存器區(qū)，分為四個區(qū)，每個區(qū) 8個通用寄存器。 中斷源： 5個中斷源， 2個優(yōu)先級別。 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 8 堆棧：最深 128B。 布爾處理機：即位處理機，對某些單元的某位做單獨處理。 指令系統(tǒng)（系統(tǒng)時鐘為 12MHZ時）：大部分指令執(zhí)行時間為 1us；少部分指令，執(zhí)行 時間為 2us。 只有乘、除指令的執(zhí)行時間為 4us。 2) 引腳功能說明 圖 MCS51的引腳結(jié)構(gòu)圖，有雙列直插封裝（ DIP）方式和方形封裝方式。下面分別敘述這些引腳的功能。 (1) 主電源引腳 1 VCC：電源端。 2 GND：接地端。 (2) 外接晶體引腳 XTAL1和 XTAL2 ① XTAL1：晶體振蕩器接入的一個引腳。當采用外部振蕩器時，此引腳接地。 ② XTAL2：晶體振蕩器接入的另一個引腳。采用外部振蕩器時，此引腳作為外部振蕩信號的輸入端。 (3) 控制或與其他電源 復用引腳 RST， ALE/PROG， EA/Vpp RST：復位輸 H入端。當振蕩器運行時，在該引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平將使單片機復位。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時 ALE（地址鎖存允許）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器， ALE端仍以不變的頻率（此頻率為振蕩器頻率的 1/6）周期性地出現(xiàn)正脈沖信號。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。然而注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。在對 Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。 如果需要的話，通過對專用寄 存器（ SFR）區(qū)中 8EH單元的 D0位置數(shù)，可禁止 ALE操作。該位置數(shù)后，只有在執(zhí)行一條 MOVX或 MOVC指令期間， ALE才會被激活。另外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，該設定禁止 ALE位無效。 ③ PSEN：程序存儲允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。當 80C51由外部程序存儲器取指令（或常數(shù)）時，每個機器周期兩次PSEN有效（即輸出 2個脈沖）。但在此期間內(nèi)，每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。 ④ EA/Vpp：外部訪問允許端。要使 CPU只訪問外部程序存儲器（地址為0000H～ FFFFH），則 EA端必須保持低電平（接到 GND端）。然而要注意的是，如重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 9 果保密位 LB1被編程，復位時在內(nèi)部會鎖存 EA端的狀態(tài)。當 EA端保持高電平（接Vcc端）時， CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的程序。在 Flash存儲器編程期間，該引腳也用于施加 12V的編程允許電源 Vpp（如果選用 12V編程）。 (4) 輸入 /輸出引腳 ～ ， ～ ， ～ ～ 。 ① P0端口（ ～ ）： P0是一個 8位漏極開路型雙向 I/O端口。作為輸出口用時，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動 8個 TTL輸入，對端口寫 1時，又可作高阻抗輸入端用。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，它是分時多路轉(zhuǎn)換的地址（低 8位） /數(shù)據(jù)總線，在訪問期間激活了內(nèi)部的上拉電阻。在 Flash編程時，P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗程序時，則輸出指令字節(jié)。驗證時，要求外接上拉電阻 ② P1端口（ ～ ）： P1是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O端口。P2的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式） 4個輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流（ IIL）。在對 Flash編程和程序校驗時， P1接收低 8位地址。 ③ P2端口（ ～ ）： P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O端口。P2的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式） 4個 TTL輸入。對端口寫 1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。 P2作輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流（ IIL）。在訪問外部程序存儲器和 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX@DPTR指令）時， P2送出高 8位地址。在訪問 8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVX@RI指令）時， P2口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄 存器（ SFR）區(qū)中 P2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不會改變。在對 Flash編程和程序校難期間， P2也接收高位地址和一些控制信號。 ④ P3端口（ ～ ）： P3是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O端口。P3的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式） 4個 TTL輸入。對端口寫 1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。 P3作輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流（ IIL）。在 AT89C51中， P3端口還用于一些復用功能。 復用功能如表 。 在對 Flash編程或程序校驗地， P3還接收一些控制信號。 端口引腳 復用功能 RXD（串行輸入口） 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 10 TXD（串行輸出口） P INTO（外部中斷 0） P 1INT（外部中斷 1） T0（定時器 0的外部輸入） P T1（定時器 1的外部輸入） P WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） P RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 表 P3各端口引腳與復用功能表 圖 MCS51 引腳結(jié)構(gòu)圖雙列直插封裝（ DIP）方式 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 11 圖 MCS51 引腳結(jié)構(gòu)圖方形封裝方式 二、 LED 數(shù)碼管顯 在單片機應用系統(tǒng)中，如果需要顯示的內(nèi)容只有數(shù)碼和某些字母，使用 LED數(shù)碼管是一種較好的選擇。 LED 數(shù)碼管顯示清晰、成本低廉、配置靈活，與單片機接口簡單易行。在本次的設計中， LED 數(shù)碼管的主要作用是記錄座椅調(diào)節(jié)的具體數(shù)值，坐墊調(diào)節(jié)的具體高度，坐墊調(diào)節(jié)的具體前后距離，靠背的具體角度，頭枕的具體高度，以及選擇的電機編號，將調(diào)節(jié)的最小值到最大值定義為0100，初始值為 50。 1） LED數(shù)碼管介紹 LED數(shù)碼管是由發(fā)光二極管作為顯示字段的數(shù)碼型顯示器 件。圖 a）為 數(shù)碼管的外形和引腳圖，其中七只發(fā)光二極管分別對應 a~g 筆段構(gòu)成 “ ” 字形另一只發(fā)光二極管 Dp作為小數(shù)點。因此這種 LED 顯示器稱為七段數(shù)碼管或八段數(shù)碼管。 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 12 圖 LED數(shù)碼管 LED 數(shù)碼管按電路中的連接方式可以分為共陰型和共陽型兩大類，如圖 b）示 b、 c 所示。共陽型是將各段發(fā)光二極管的正極連在一起，作為公共端 COM，公共端 COM 接高電平， a~g、 Dp 各筆段通過限流電阻接控制端。某筆段控制端低電平時，該筆段發(fā)光，高電平