電子工藝與綜合設計
課程報告
目錄摘要 1
一、汽車車窗電機工作原理分析 2
1.1、汽車車窗電機引數 2
1.2、汽車車窗電機工作原理 2
二、汽車車窗電機控制器方案 3
2.1、汽車車窗電機引數分析 3
2.2、汽車車窗電機控制方法分析 3
2.3、汽車車窗電機硬體方案 3
三、汽車車窗電機控制器硬體設計 4
四、汽車車窗電機控制器軟體設計 5
參考文獻 6
隨著車輛的自動化程度的快速提公升，百姓對汽車的效能方面的要求也有了很快的提公升。車窗生為汽車的基本構造之一，很多買車的都會把車窗的配置功能的選擇看作買車的要求部分。車窗會使車主舒適的行駛，安全感覺更好，因此汽車廠商都十分的重視車窗的作用功能。
現在的汽車大都有自動車窗 ,又由於在車輛中的電子產品大量的使用,就應運而生智慧型化的全自動控制車窗 。這樣的配備不但可以方便車乘人員 ,使他們不會再車上太勞累 ,同樣提高了車子的安全 。全自動車窗主要由車窗公升降器 、電動機 、繼電器 、 遙控器這些配置構成 。
本設計的主要任務是以微控制器為核心，數字驅動電路和直流電機驅動電路為基礎，實現車窗能夠根據開關的狀態而自由上下移動，同時也附加上防夾功能；各個電路的功能和介面電路的實現方式軟體設計。電路主要是由微控制器控制，12v電壓電源經過轉換電路得到電壓給微控制器供電和驅動電路的控制正反轉的電路供電，微控制器通過ad轉換電路控制驅動電路的電流使得直流電動機正反轉，電路通過電流的取樣得到電路中是否有過電流的現象。電路的電動機是用12v的直流電動機。
關鍵詞： 微控制器， ad轉換， 直流電機， 智慧型化
一、汽車車窗電機工作原理分析
直流電動機的介紹
直流電動機就是將直流電能轉換成機械能的電機。直流電機的勵磁方式是指對勵磁繞組如何供電、產生勵磁磁通勢而建立主磁場的問題。
直流電機型別
(1) 他勵直流電動機
勵磁繞組和電樞繞組的連線關係，和其他直流電源直流電動機的勵磁繞組供電勵直流電動機。永磁直流電動機，也可以看作他勵直流電動機。
(2) 併聯直流電動機
並勵直流電機的電樞繞組與勵磁繞組相併聯。作為並勵電動機來說，電樞與勵磁繞組共用一電源，從效能上講與他勵直流電動機一樣；作為並勵發電機來說，是電機本身發出來的端電壓為勵磁繞組供電。
(3) 串激直流電動機
串激直流電動機的勵磁繞組與電樞繞組串聯，直流電源連線。直流電動機的勵磁電流是電電流。
(4) 復合激發直流電動機
復勵直流電機併聯和串勵兩個勵磁繞組。如果串勵繞組的磁動勢在同一方向分流繞組磁通產生稱為產品復勵。如果在兩個相反的方向被稱為磁通勢差復勵。
不同的激發具有不同特的直流電動機。一般直流電動機的勵磁方式是分流型，一系列激勵型和復合勵磁型，直流發電機勵磁模式是興奮型，分流和復合勵磁型別。
直流電動機的特點
(1)高速效能。
所謂的「高速效能」是指在一定的負荷條件下的電機，可根據需要人為地改變電機的轉速。直流電動機重負荷條件下，以達到均勻，光滑，無段變速調節和很寬的速度範圍。
(2)起動轉矩。 統一和經濟實現速度調節。因此，在重負載下啟動或調整機器的速度，如大型可逆軋機，捲揚機，電力機車，電車，直流電動機。
本設計完成的功能是帶有夾防功能的車窗控制器，硬體總體可分為按鍵部分，電壓轉
換部分，微控制器系統，控制電機部分，電流取樣，總體的框架如下圖所示：
本電路主要是由微控制器控制，12v電壓電源經過轉換電路得到電壓給微控制器供電和驅動電路的控制正反轉的電路供電，微控制器通過da轉換電路控制驅動電路的電流使得直流電動機正反轉，電路通過電流的取樣得到電路中是否有過電流的現象。電路的電動機是用12v的直流電動機。
二、汽車車窗電機控制器方案
汽車車窗電機控制方法分析
如上圖所示，本次課程使用以微控制器為核心的系統，數字驅動電路和直流電機驅動電路為基礎，通過按鍵操作，來實現車窗能夠根據開關的狀態而自由上下移動，
上圖為本設計的主控電路圖，如圖中所示由晶元p13，p14引腳輸出訊號分別控制電動機的正反轉，當倆個引腳都無訊號輸出時，電機靜止。當p13輸出高電平時，線路接通，通過光耦合器使得vcc接入通電，其中r15為限流電阻，r17為下拉電阻，減少了外部電流的干擾，防止產生錯誤動作。整體上講這是根據pwm的h型電路改動的，電路的中間部分是控制電動機正反的主電路，電流從中上方的12v進入的，流過電阻r13和r14進入主電路通過d1或d2是流入電動機使電路導通，q7此時是作為放大器使用。
電流通過q7後通入q5走向d1使得12的電流能流入電動機帶動電動機正轉。反之當p14高電平時電動機反轉。
三、汽車車窗電機控制器硬體設計
3.1按鍵部分
圖為按鍵部分電路圖，按鍵部分分為開關控制s1，控制電源；控制直流電動機的正轉按鍵s2；和反轉控制按鍵s3。本設定是通過微控制器來控制電源的輸送。當按鍵沒有按下時，該電路輸出為高電平。
按下被按下後，該電路接通低電平使得電動機動作。
3.2電壓轉換電路
圖為電壓轉換電路圖，圖中j1為電路的介面，將12v的電壓接入該電路進行電壓轉換，電容c3,c4,c5,c6為旁路電容，作用是印製電路中可能出現的自激**，濾除雜波，有極性的電解電容濾波除低頻雜波，無極性的電路則是濾除高頻雜波的，這就填充了電解電容的不足，在7805的前面之所以併聯兩個大小不同的電容，從而能得到更平滑的波形。至於電容的大小選擇則是由電容所能承受的電壓大小，電路輸出電流的大小來決定的，大小基本上沒有太大的影響。
四、汽車車窗電機控制器軟體設計
4.1系統的流程圖
4.2微控制器系統
如圖所示s為模擬的障礙物，當有障礙物放上車窗時，s接通從rst引腳給系統訊號，系統動作使得電動機挺轉，圖中y1部分為晶振，起到了提供時鐘訊號的作用。其中的電容是保護訊號的穩點，不會產生干擾，vcc是由電路轉換電路給的。是微控制器的電源部分。
本設計採用的是80c51微控制器，微控制器的 40 個引腳大致可分為 4 類：電源、時鐘、控制和 i/o 引腳。
電源:(1) vcc - 晶元電源，接+5v；
(2) vss - 接地端；
時鐘: xtal1、xtal2 - 晶體振盪電路反相輸入端和輸出端。
控制線:控制線共有 4 根，
(1) ale/prog:位址鎖存允許/片內 eprom 程式設計脈衝
2 ale 功能：用來鎖存 p0 口送出的低 8 位位址
② prog 功能：片內有 eprom 的晶元，在 eprom 程式設計期間，此引腳輸入程式設計脈衝。
(2) psen:外 rom 讀選通訊號。
(3) rst/vpd:復位/備用電源。
① rst（reset）功能：復位訊號輸入端。
② vpd 功能：在 vcc 掉電情況下，接備用電源。
(4) ea/vpp:內外 rom 選擇/片內 eprom 程式設計電源。
① ea 功能：內外 rom 選擇端。
② vpp 功能：片內有 eprom 的晶元，在 eprom 程式設計期間，施加程式設計電源 vpp。 i/o 線 80c51 共有 4 個 8 位並行 i/o 埠：
p0、p1、p2、p3 口，共 32 個引腳。 p3 口還具有第二功能，用於特殊訊號輸入輸出和控制訊號。
參考文獻
[1] 張翔. 虛擬環境下汽車駕駛安全主動干涉控制技術研究[d].廣東工業大學,2011.
[2] 劉芳. 基於注意機制的交通標識的檢測[d].北京交通大學,2013.
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