【正文】 ，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差等特點(diǎn)。 表 AT89C2051 的主要功能特性 兼容 MCS51指令系統(tǒng) 2K可反復(fù)擦寫 (1000次 )Flash Rom 15個(gè)雙向 I/O口 6個(gè)中斷源 兩個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 時(shí)鐘頻率 024MHz 128 X8bit內(nèi)部 RAM 兩個(gè)外部中斷源 兩個(gè)串行中斷 可直接驅(qū)動(dòng) LED 兩級(jí)加密位 低功耗睡眠功能 內(nèi)置一個(gè)模擬比較放大器 可編程 UARL通道 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 電機(jī)控制電路分析與設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)運(yùn)用步進(jìn)電取代了傳統(tǒng)的雨刷電機(jī)， 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元件。 7. XTAL2：作為振蕩器反相放大器的輸出。每一個(gè)機(jī)器周期需 12 個(gè)振蕩器或時(shí)鐘周期。 RST 一旦變成高電平 ,所有的 I/O 引腳就復(fù)位到“ 1”。 P3口還接收一些用于閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。用作輸入時(shí) ,被外部拉低的 P3口引腳將用上拉電阻而流出電流 (IIL)。 P3口緩沖器可吸收 20mA電流。 4. P3口： P3口的 ～ 、 個(gè)雙向 I/0引腳。當(dāng)引腳 ～ ,它們將因內(nèi)部的上拉電阻而流出電流 (IIL)。P1口輸出緩沖器可吸收 20mA電流并能直接驅(qū)動(dòng) LED顯示。 外部上拉電阻。 3. P1口： P1口是一 8位雙向 I/O口。 AT89C2051芯片的 20個(gè)引腳功能為： 1. Vcc：電源電壓。由于 AT89C2051 單片機(jī)功能強(qiáng)勁，且體積小（芯片只有20個(gè)引腳），所以它在許多嵌入式和便攜式測(cè)控系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，如機(jī)電式或電子式電度表，智能煤氣表，測(cè)速儀等智能儀器。由 于將多功能的 8位 CPU和 2KB閃速存儲(chǔ)器以及模擬電壓比較器集成到單個(gè)芯片上，從而成為一種多功能的微處理器，這為許多嵌入式控制提供了一種極佳的方案，使傳統(tǒng)的 51 系列單片機(jī)的體積大、功耗大、可選模式少等諸多困擾設(shè)計(jì)工程師們的致命弱點(diǎn)不復(fù)存在。 AT89C2051 的性能結(jié)構(gòu) 上 是一個(gè)功能強(qiáng)大的單片機(jī)，它將 AT89C51 的 P0 口、 P2 口、 EA/Vcc、ALE/PROG、 口線簡(jiǎn)化后，形成的一種僅 20個(gè)引腳的單片機(jī)，相當(dāng)于 INTEL8031的最小應(yīng)用系統(tǒng)。 AT89C2051 的功能描述 T89C2051是美國(guó)愛(ài)特梅爾（ ATMEL CORPORATION）半導(dǎo)體制造公司生產(chǎn)的一種高性能的單片機(jī)，它的指令集和引腳結(jié)構(gòu)與 INTEL公司的 MCS－ 51系列單片機(jī)高度兼容、低功耗、可以在接近零頻率下工作，廣泛的應(yīng)用于各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、工業(yè)控制、電訊設(shè)備、宇航設(shè)備及消費(fèi)類 產(chǎn)品中。其主要特點(diǎn)為采用 Flash存貯器技術(shù)，降低了制造成本，其軟件、硬件與 MCS51 完全兼容，可以很快被中國(guó)廣大用戶接受，其程序的電可擦寫特性，使得開(kāi)發(fā)與試驗(yàn)比較容易。 圖 中央控制器 —— AT89C2051 AT89C2051是由 ATMEL公司推出的一種小型單片機(jī)。 LM7805系列穩(wěn)壓塊封裝： 1腳為輸入端 ， 2腳為公共端 ， 3腳為輸出端。 三腳穩(wěn)壓塊選擇：該裝置中的穩(wěn)壓塊選用 LM7805 和 7812 集成穩(wěn)壓塊。由于 C1本身的電解比大，對(duì)高頻交流成分的濾波效果比較差，所以為了改善濾波電路的高頻抑制特性，在 C1傍邊并聯(lián)一個(gè)高頻濾波性能良好的小電容 C2。 由上圖可見(jiàn)，這個(gè)雙路輸出的線形直流穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，只用了一個(gè) 220V變 12V的變壓器，一個(gè)整流橋，兩塊 穩(wěn)壓集成電路（ 7812和 7805）和四個(gè)電容。為解決這個(gè)問(wèn)題，我們采用雙路輸出的直流穩(wěn)壓電源。 圖 穩(wěn)壓電源原理圖 因?yàn)橄到y(tǒng)是由單片機(jī)直接控制處理，其穩(wěn)定的電壓是十分重要的，所以我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)穩(wěn)壓電源，如圖 ，本設(shè)計(jì)中控制部分的邏輯元件需要 +5V的直流電，而我們?cè)O(shè)計(jì)使用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的額定電壓為 12V。 電源電路的設(shè)計(jì)與分析 穩(wěn)壓電源的輸出電壓 UO（或電壓可調(diào)范圍 UOmin~ UOmax）和最大輸出電流 IOmax是它的特性指標(biāo)，這兩個(gè)指標(biāo)決定了該電源的適用范圍，同時(shí)也決定了穩(wěn)壓器的特性指標(biāo)以及如何選擇變壓器、整流管和濾波電容。附圖 1就是汽車自動(dòng)雨刷控制系統(tǒng)總電路圖。 電源電路 傳感器 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路 單片機(jī) 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 步進(jìn)電機(jī) 3 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)按功能主要分為：電源模塊、檢測(cè)模塊、單片機(jī)控制模塊、電機(jī)控制模塊。 通過(guò)以上方案的分析，就可以知道單片機(jī)技術(shù)是現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)的發(fā)展的重要部分。 ? 設(shè)計(jì)中運(yùn) 用元件價(jià)格便宜，適合推廣使用。 ? 運(yùn)用單片機(jī)控制系統(tǒng)，程序固化了，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定。 原理方框圖 該系統(tǒng)主要由控制單元 、檢測(cè)部分、驅(qū)動(dòng)部分和接口單元電路等組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖 。相比較各類雨水傳感器的性能和價(jià)格，設(shè)計(jì)中采用的是第三種方案的雨量傳感器，其是 基于光強(qiáng)變化的原理，提出了一種新的紅外線雨水傳感器。 （ 4）雨量傳感器選擇 目前市場(chǎng)上的雨水傳感器大都是依據(jù)以下三種工作原理 制成的：利用壓電振子的傳感器、利用靜電電容的傳感器、利用光強(qiáng)變化的傳感器。 其實(shí)對(duì)于本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，上述兩塊芯片都可用。它可以外接電阻，把變化量反饋給控制電路。工作電壓范圍寬（ 10－ 40V） L298是 ST公司生產(chǎn)的 內(nèi)部集成有兩個(gè)橋式電路的電機(jī)驅(qū)動(dòng)專用芯片，它驅(qū)動(dòng)的電壓可達(dá)到 46V，單個(gè)橋直流電流可達(dá)到 2A。 TA8435H 和 L298 都是比較常用，性能比較穩(wěn)定可靠的集成有橋式電路的電機(jī)專用芯片。 圖 四相六線制步進(jìn)原理圖 （ 3）電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)的核心部分就是對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制。所以設(shè)計(jì)中采用步進(jìn)電機(jī)，根據(jù)汽車雨刷條件，選用 12V的四相六線制步進(jìn)，其也可以作為兩相電機(jī)使用。因?yàn)槠涫羌兇獾臄?shù)字 控制 電動(dòng)機(jī)，它將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰?，即給一個(gè)脈沖，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)一個(gè)角度，因此非常合適 單片機(jī) 控制 ，在非超載的情況 下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角，同時(shí)步進(jìn)電機(jī)只有周期性的無(wú)累積誤差，精度高。 由上可知，為了降低難度，增加系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性，因?yàn)樵谖錆h 的電子城中 AT89C2051容易購(gòu)買，所以選用了 AT89C2051?？臻e時(shí)， CPU停止，而讓 RAM、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 AT89C1051有以下特點(diǎn)： 1k字節(jié) EPROM、 64字節(jié) RAM、 15根 I/O線、 2 個(gè) 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器、 5個(gè)向量二級(jí)中斷結(jié)構(gòu)、1 個(gè)全雙向的串行口、并且內(nèi)含精密模擬比較器和片內(nèi)振蕩器，具有 至 的電壓工作范圍和12MHz/24MHz 工作頻率，同時(shí)還具有加密陣列的二級(jí)程序存儲(chǔ)器加鎖、掉電和時(shí)鐘電路等。設(shè)計(jì)中鍵盤、電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的也需要做出合理的選擇，下面對(duì)幾種主要器件進(jìn)行比較。 控制方案比較 設(shè)計(jì)中運(yùn)用的單片機(jī)為 AT89C2051, 它的指令集和引腳結(jié)構(gòu)與 INTEL公司的 MCS－ 51 系列單片機(jī)高度兼容 ， 加上我們也學(xué)習(xí)過(guò)該類型的單片機(jī)，應(yīng)用相對(duì)順手。步進(jìn)電機(jī)運(yùn)用細(xì)分發(fā)進(jìn)行控制，這樣可以使電機(jī)工作更穩(wěn)定，并通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車雨刷的控制。 方案的選擇設(shè)計(jì)與原理方框圖 本系統(tǒng)主要由電源電路、驅(qū)動(dòng)電路、中央處理單元等組成。比如當(dāng)小雨時(shí)，雨刮器自動(dòng)工作在小雨運(yùn)行方案（雨刷電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)來(lái)回后停止 10s后繼續(xù)運(yùn)行），當(dāng)中大雨時(shí)，雨刮器自動(dòng)工作在中大雨運(yùn)行方案（雨刷電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)來(lái)回后停止 5s后繼續(xù)運(yùn)行），當(dāng)大雨時(shí)，雨刮器自動(dòng)工作在大雨運(yùn)行方案（雨刷電機(jī) 轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)來(lái)回后繼續(xù)運(yùn)行）。 2 汽車自動(dòng)雨刷控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和主要特點(diǎn) 本章重點(diǎn)產(chǎn)闡述汽車自動(dòng)雨刷控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路、控制方案的比較、設(shè)計(jì)電路的原理框圖以及本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。此次設(shè)計(jì)中我們采用了單片機(jī)系統(tǒng)的微處理器 AT89C2051芯片、 TA8435H步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片等硬件，而且它們具有集成化，智能化，高精度，高性能，高可靠性和低價(jià)格等優(yōu)點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)也綜合應(yīng)用之前學(xué)校所學(xué)的單片機(jī)、微機(jī)控制、電路設(shè)計(jì)、電機(jī)拖動(dòng)等方面的知識(shí)，進(jìn)一步了鞏固我們的本專業(yè)知識(shí)。 本次設(shè)計(jì)的汽車自動(dòng)雨刷控制系統(tǒng)是基于 AT89C2051單片機(jī)、汽車雨量傳感器和雨刷電機(jī)并通過(guò)軟硬件的設(shè)計(jì)綜合實(shí)現(xiàn)的。目前市場(chǎng)上的雨水傳感器大都是依據(jù)以下三種工作原理制成 的：利用壓電振子的傳感器、利用靜電電容的傳感器、利用光強(qiáng)變化的傳感器 與控制器相連接，控制雨刷電機(jī)的工作 。利用自動(dòng)雨刷系統(tǒng)可以減少駕駛者于行駛間的分心，確保玻璃落雨量刮除保持定量，以提升車輛的安全性。當(dāng)下雨時(shí)，駕駛者須以人為判斷前擋風(fēng)玻璃承受落雨量之模糊程度，故采用手動(dòng)方 式調(diào)整雨刷啟動(dòng)按鈕，如此不僅使駕駛者分心，亦使玻璃落雨量刮除之清晰度不一，兩者均與駕駛安全相關(guān)，因此雨刷系統(tǒng)性質(zhì)屬于主動(dòng)性安全裝置。加裝感測(cè)器之自動(dòng)雨刷系統(tǒng)，乃目前各車廠亟需投注心力的開(kāi)發(fā)方向。 又因?yàn)槠囉晁⒌闹饕δ転楣纬街趽躏L(fēng)玻璃上的水漬及污垢，以提供駕駛座清晰的視野，所以雨刷系統(tǒng)性屬主動(dòng)性安全裝置?？梢?jiàn)，關(guān)乎安全性之配備需求已超過(guò)舒適性。 Stepper motor。 關(guān)鍵詞： 汽車雨刷自動(dòng)控制系統(tǒng)；單片機(jī)；傳感器；步進(jìn)電機(jī) ABSTRACT The sensors designed mainly to the pletion as a detector and software design to achieve a timely manner on the wipers to stop the motor, and are to reverse in order to achieve the automatic control of the vehicle wipers. The design is modern sensor technology and control technology in the automobile manufacturing industry in the application and use of the design of the stepper motor instead of the traditional wipers motor, sensor detected by the stepper motor instead of the traditional wipers motors, sensors detected by the size of the rainfall signal, the signal input in the SCM AT89C2051 Stepper motor controlled by the start of motor rotation speed and positive and use as a stepping motor rotation speed and positive and time. Design TA8435 use as a stepping motor driver chip, it is the PWM chopper drive, so overe stepper motor in the lowfrequency work, there will be vibration, noise major shortings. This design can be removed from the driver of the wipers of repeated operations, improve driving safety and fort, reduce the pilot operation of the wipers the accident, greatly improving the reliability of the car wipers running. Key words: SCM。設(shè)計(jì)中運(yùn)用 TA8435H作為步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片，其是脈寬調(diào)制式斬波驅(qū)動(dòng)方式，這樣能克服步進(jìn)電機(jī)在低頻工作時(shí)，會(huì)有振動(dòng)大、噪聲大的缺點(diǎn)。 本人簽名： 日期： 目 錄 摘 要 ? ?????????????? ?? ?? ???????????????? ?? ? 1 Abstract ? ????????? ??? ???????????????? ???????? 2 1 緒論 ? ? ???????????????? ??? ?????????? ????? ? ? 3 研究背景 ? ? ?????????????? ?? ????? ??????? ??? ?? 3 研究動(dòng)機(jī)與目的 ??????????