毕业设计-智能车窗升降控制器的设计无锡职业技术学院毕业设计说明书(论文)智能化车窗升降控制器的设计摘要:单片微处理器又称单片机，它是将计算机的中央处理器、输入输出接口、存储器、计数器/定时器等多个功能部件集成在一块芯片里，是具有完整计算机功能的大规模集成电路。

与计算机相比，它具有更好的性价比和实时处理能力，而且体积小，抗干扰能力强，容易嵌入产品内部，成为产品的一个元件，从而使这类产品具有智能化的特征。

由于单片机面向控制，它是过程控制的核心，所以单片机又称为嵌入式微控制器。

关键词:智能控制系统车窗温度1引言近年来随着我国汽车行业的迅速发展，汽车电子市场迅速扩大，整个市场以超过40,的比例快速增长，其中车身电子产品占到整个汽车电子产品的35,,40,。

在目前，车身电子的热点应用排名前三的是车载空调、车窗控制和车灯控制。

在车身电子中，对半导体需求量排列前三位的应用领域分别是:车载空调，约占44,;车窗控制，约占22,;车灯控制，约占10,，第四位是电动车门控制。

根据汽车电子专业调研公司的数据，去年中国汽车市场车身电子的半导体器件需求量约为19亿美元，而中国本地设计的比例大约为10,,15,之间，预计未来几年这一比例将会迅速增长。

如上所述，车窗控制产品已成为车身电子产品重要的组成部分。

随着汽车的普及，人们对汽车的安全性方面也越来越重视。

在车窗控制系统中，汽车电动车窗具备防夹功能成为系统的必需要求。

这样当车窗上升遇到障碍物(如手、头等)时可以自动后退到底，从而可以避免事故的发生，车窗防夹功能对汽车的安全性能而言是一种十分人性化的设计。

一般在驾驶员高速行驶过程中，如果手动控制车窗升降速度，则会使驾驶员分心，很有可能在调控车窗时发生安全事故，故汽车高速行驶过程中一般采用车窗自动升降。

而在车窗自动升降过程中，如果车内外温度反差过大则会在车窗开关得过程中产生过大气流，从而影响到汽车的稳定性，同时也会引起人体的不适，导致安全事故的发生。

由此可见，温度因素是影响驾驶员身体不适、导致安全事故的重要原因。

基于以上原因，本课题在温差控制方面作出了改进，使得车窗系统更智能化和人性化。

2总体方案设计2(1方案一:基于LIN总线控制系统车载网络可分为驱动网络和舒适网络。

一般CAN协议用于驱动网络，而LIN协议用于舒适网络。

相对于开发高速CAN网络的所需要的成本，LIN网络更适合用于性能要求不高的舒适网络，于是在车门，车窗，车灯等部件中，引入了LIN总线，这样既能满足系统运行的正常需要，又能使整车成本得以减少。

此次车窗控制系统总体框架图如图1所示:- 1 -无锡职业技术学院毕业设计说明书(论文)车内外传感器及车内外传感器及A/D转换模块信号处理信号处理电机驱动模块电机微控车速传感器及制器信号处理LIN收发器车窗按键开关LIN总线车窗升降控制系统总体框图图1当驾驶员按下车窗按键开关时，车速传感器将信号传到微控制器，如果车速超过设定的限定车速时，通过温度传感器测得车内外温度，再由A/D转换电路将温度数据传到微控制器，使用新的车窗控制算法控制车窗电机智能实现车窗升降器的升降。

在车窗升降过程中，智能功率驱动器件MC33486通过监测电机的电流变化，通过相关的防夹算法实现车窗的防夹功能，实现了车窗系统的智能化控制过程，提高了驾驶员行车过程中的安全性和舒适性。

在本次设计中，车窗控制系统采用了LIN 总线协议构建了车窗LIN总线网络，并使用了最新的LIN v2(1协议规范。

2(2方案二:功能独立的模块化车窗升降控制系统 DCK103型电子车窗控制器内部由单片机、电流检测电路、输入输出接口电路、电源电路等组成。

将这些组成电路的元器件焊装在一块印刷电路板上，并封装于防水、阻燃的塑料外壳内，就构成了一个智能型的电子控制器。

它通过引线与汽车线路相连接实现对门窗电动机的各种控制，3分电路设计和论证3(1电源模块设计目前汽车内的蓄电池电源通常都是直流+12V，汽车内很多电子设备需要依靠它来供电，比如电子打火器，各类电子仪表，自动车窗等，虽然是蓄电池，仍难以保证其稳定输出。

车载网络中主要用到两种电源:+12V、+5V，+12V的电压主要是为电机驱动供电， +5V的电压则是给电路中的其它芯片供电，因此需要进行+12V到+5V的转换，而且车载电源的稳定性差，需要其输出电压进行稳压1161。

电源电路采用了LM2576稳压电源电路芯片，对+12V转+5V供电电路可以参考图3电路。

在稳压芯片LM2576瞬间停止输出时，由电感给电路供电，此时稳压- 2 -无锡职业技术学院毕业设计说明书(论文)二极管1N5822作为回路的一部分，可以承受更大的电流，起到反向保护的作用。

图中的电容C6和C7选用电解电容，可以有效滤除高低频干扰。

这样设计的输出电压就是一个抗干扰能力很强的电源供应了。

因微控制器PICl8F25J10需+3(3V电源供应才能正常工作，而图2中，由蓄电池电源转化而来的电源电压是+5V，所以在此基础上使用了AMSlll7线性器件作为转换芯片产生CPU所需的+3(3V核心电压，图2是+5V转+3(3V电源转换电路。

其中电容和图1中电容所起的作用一致。

3(2电机驱动模块设计电机驱动模块的合理设计，主要在于调节步进电机程序的启动频率。

这是启动频率的极限，实际使用时，只要启动频率小于或等于这个极限值，步进电动机就可以直接带动负载启动了。

利用单片机控制步进电机的控制系统如图4所示: 键盘接口键盘单片机步进功率驱动器接口功率驱动器电机图4 单片机控制步进电机的系统框图- 3 -无锡职业技术学院毕业设计说明书(论文)合理地选用步进电动机是相当重要的，通常希望步进电动机的输出转矩大，启动频率和运行频率高，步距误差小，性能价格比高。

但增大转矩与快速运行存在一定矛盾，高性能与低成本存在矛盾，因此实际选节拍通电相控制模块用时，必须全面考虑。

正转反转二进制十六进制步进电动机的工作方式和一般电动1 6 A 00000001 01H 机不同，它是采用脉冲控制方式工作的。

2 5 AB 00000011 03H 只有按一定规律对各相绕组轮流通电，步进电动机才能实现转动。

目前采用的3 4 B 00000010 02H 功率步进电动机有3相、4相、5相和64 3 BC 00000110 06H 相等。

工作方式有单m拍、双m 拍、3m5 2 C 00000100 04H 拍及2*m拍等。

一般情况，电机的相数6 1 CA 00000101 05H 越多，工作方式越多。

本案采用的是3表1 相6拍步进电机控制程序，如表1。

车窗电机一般采用供电电压11,15 V，工作电流不大于15 A，堵转电流不大于28 A的永磁直流电机，需要的电机功率较大并伴有冲击电流的正反相控制要求。

智能功率芯片MC33486是飞思卡尔半导体公司生产的专用于车身电子的电机驱动芯片，该芯片可(这里选用P60N06，能够输出较大的工作电流驱动电机)组成一个外接两个MOSFET管H桥来实现电机的双向控制。

其正常工作温度范围在(400C到1500C，正常连续输出电流最大达到10 A，直流输入电压范围为8~28 V，而且当电压高于28 V时具有过压保护功能。

它能够采集电机的电流，利用它反馈给单片机A,D采样模块得到电机电流值，从而完成电机的双向控制和实现车窗防夹功能，达到了车窗电机驱动模块的设计要求。

其电路图如图4所示。

- 4 -无锡职业技术学院毕业设计说明书(论文)电机控制原理如下:初始状态中，GLSl和GLS2都同时置高电平或低电平，OUTl 和OUT2一直保持高电平。

当U6中的栅极为低电平且U7的栅极为高电平时，直流电机正转，车窗上升;反之，当U6中的栅极为高电平且U7的栅极为低电平时，直流电机反转，车窗下降，这样就足以完成永磁直流电机的正反相控制要求。

除此之外，飞思卡尔的功率芯片MC33486还具有负载电流的线性复制功能，CurR输出电流和负载电流成线性比例，CurR输出电流再通过采样电阻和限流电阻把电流转化为电压输入到单片机的采样端。

电压进行A/D转换和一些计算后就可以得到负载的真实电流。

因此，监测输入到单片机端口的电压就等同于监测车窗运动中电机的电流。

车窗上升过程、下降过程、上升遇到阻力过程中经过电机的电流都呈规律性的变化，而这些电流变化都可以通过电流采样实时地反映到单片机中。

3(3温度传感器模块设计ICL7135是高精度4.5位CMOS双积分型A/D转换器，提供-20000—+20000的计数分辨率。

具有双极性高阻抗差动输入、自动调0、自动极性、超量程判别和输出为动态扫描BCD码等功能。

ICL7135对外提供6个输入、输出控制信号，因此除用于数字电压表外，还能与异步接收器/发送器、微处理器或其他控制电路连接使用。

ICL7135一次A/D转换周期分为4个阶段:自动调0、基准点呀反积分和积分回。

1) 自动调0阶段，至少需要9800个市中周期。

此阶段外部模拟输入通过电子开关将内部断开，而模拟公共端介入内部并对外接调0电容充电，以补偿缓冲放大器、积分放大器、比较放大器的电压偏移。

2) 信号积分阶段，需要10000个时钟周期。

调0电路断开，外部差动模拟信号介入进行积分，积分器电容充电电压正比于外部信号电压和积分时间。

此阶段信号极性也被确定。

3) 反向积分阶段，最大需要20001个时钟周期。

积分器街道参考电压端进行反向积分，比较器过0时锁定计数器打的计数值，它与外接模拟输入VIN外接参考电压- 5 -无锡职业技术学院毕业设计说明书(论文)VREF的关系为:计数值=10000*VIN/VREF即若能获取该计数值即可求出输入电压，得到A/D结果。

4) 0积分(放电)阶段，一般持续100—200个脉冲周期，使积分器电容放电。

当超量程时，放电时间增加到6200个脉冲周期以确保下次测量开始时，电容完全放电。

在汽车电子系统中，经过电模块的电压转换，将12V的电压5V电压，时钟频率为120kHz时，则每秒可以转换3次，在本案中的温度信号转换的模块如图6所示。

一般情况下，我们都是通过查询ICL7135的位选引脚而读取BCD码得方法并行采集ICL7135的数据，该方法占有大量单片机I/O资源，软件上也耗费较大。

在本案中所采用的是利用BUSY引脚1线串行方式读取ICL7135的方法:如图7所示，在信号积分T1开始时，ICL7135的BUSY信号先跳高并一直保持高电平，直到T2结束是才跳回低电平。

在满量程情况下，这个区域中的最多脉冲个数为30002个。

其中去积分T2时间的脉冲个数反应了转换结果，这样将整个T1+T2的BUSY区间计数值减去10001即是转换结果，最大到20001.按照“计数值=10000*VIN/VRE”可得:计数值*VREF/10000=VIN参考电压VREF设计为1V，上式在使用时一般不除以10000，而是将输入电压VIN的分辨率直接定义到0.1V。