课程设计--智能汽车雨刷控制系统设计

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1、重庆文理学院本科生毕业论文(设计)重庆文理学院电子电气工程学院专业课程设计论文题目：智能汽车雨刷控制系统设计论文作者：朱在沥学号：201108069010专业：电气工程及其自动化中国·重庆2013年12月目录第3页共28页重庆文理学院本科生毕业论文(设计)摘要30引言41　设计方案51.1　信号采集部分51.2　信号处理部分81.3　结构规划部分部分112　参考文献13第3页共28页教室日光灯控制系统设计摘要针对现在国家提倡节能的的号召，本文介绍了一种由数字电子技术和模拟电子技术以及传感器原理与应用的的检测系统设计方案。因学校的

2、教室在很多情况下因为没有人而日光灯开启而浪费电的现象，现对于学校的电能节约理念设计一种节能的日光灯控制系统，控制系统中主要应用了数字、模拟电子技术中的众多元器件，且基于传感器技术原理这门课程的原理而设计。主要应用到光敏红外二极管，以及ATMEL80C51单片机芯片，应变式电阻传感器，光敏二极管以及电阻、异步加法、减法计数器等。关键词：ATMEL80C51集成电路芯片；74191异步计数器；光敏传感器；步进电机；雨量传感器。13教室日光灯控制系统设计0引言汽车工业是国民经济发展的支柱产业之一，现代汽车正从一种单纯的交通工具朝着满足

3、人们需求和安全，节能，环保的方向发展。正是出于这种考虑，下雨下雪时，因为雨雪覆盖挡风玻璃遮挡视线从而增加安全隐患极易发生事故。为了满足人们对汽车日益提高的要求，汽车研发及生产机构必然要将越来越多的电子产品应用到汽车上。传统的机械雨刷需要驾驶员手动操作，这会让驾驶员分心更加增加安全隐患，即使有传统机械传动设备，与电子传感器器件相比，也有诸多不便。开发出在汽车行驶中检测到雨滴后雨刷器就自动工作的智能雨刷系统，至少可以将现在的雨刷器减少了3个开关。这样，不仅驾驶员就无需调节雨刷器设置来迅速停止刮片的运动或者的高更好的视角。而且当不需要

4、雨刷工作时也能自动停止工作。13教室日光灯控制系统设计一、设计方案及思路1.1信号采集本数据采集系统主要由外界条件的采集、数据的传输组成（见图1）图1汽车自动雨刷控制系统结构框图1.2元件分析雨量传感器与光电传感器原理相似如图所示，光电传感器是将被测量的变化转换成光的变化，再通过光电元件把光量的变化转换成电信号的一种测量装置，雨量传感器是基于光强变化的原理。、图2雨量传感器实物模拟图图3步进电机内部结构图4雨水传感器内部结构13教室日光灯控制系统设计二﹑雨量传感器工作原理1﹑雨量传感器的基本理论（1）、光学原理光线射在两种介质分

5、界面上，当一部分光线射入另外一种介质时，光线传播方向发生改变，这称为折射。在第二种介质中折射光线和分界面法线n0的夹角称为折射角。入射角i和折射角r有下述关系：Sin(i)/sin(r)=n21式中,n21—第二种介质对第一种介质的相对折射率。光从光密介质（折射率n较大）射入光疏介质（折射率n较小）时，如果入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，光全部反射回原来介质，这种现象叫做全反射。折射角变成90°时的入射角叫做临界角。全反射的条件是，光从光密介质向光疏介质入射，入射角等于大于临界角。设计的传感器就是根据

6、全反射光学原理制成。空气的折射率是1，水的折射率是1.33，玻璃的折射率是1.5。根据式计算得出，光从玻璃入射到空气中的临界角是42°，光从玻璃入射到水中的临界角是63°。（2）、工作原理雨水传感器由红外光发射电路和红外光接收电路组成。如图4所示。图5雨水传感器原理图由红外光发射元件发出的红外光以全反射角度在挡风玻璃的外表面反射，其角度必须在42°（玻璃-空气）和63°（玻璃-水）之间。如果在挡风玻璃上有水，一些光会双倍射出，且这会引起红外感光元件接收到的反射光减弱。从发射元件发出的光反射到接收装置的挡风玻璃区域被称之为传感器的

7、“敏感区域”，仅当雨水滴到这个区域时，才可以被探测出来。为使系统灵敏可靠，挡风玻璃区域和灵敏区域之间必须要有一个较好的比例。雨量传感器的基本实现电路2﹑雨量传感器的电路设计（1）、红外发射电路红外发射管采用硅光电二极管，它具有暗电流小，噪声低，受温度影响小，价格便宜等优点。红外发射管三个并联，采用脉宽调制驱动，工作在38kHZ的频率下。采用这种方式可以减少发射电路的功耗。脉冲发生器采用555电路构成。如图3所示，经式(1)（2）（3）计算，得出R1、R2、C1值。微调节R2，使脉冲频率为38kHz。由于红外光线肉眼看不见，所以电

8、路中加入LED指示灯来指示红外发射管是否在工作。ip1=0.7(R1+R2)C1（1）13教室日光灯控制系统设计ip2=0.7R2C1(2)i=1/T=1.44/(R2+2R1)C1(3)（2）、红外接收电路红外接收电路通常由光接收二极管、放大电路、带通滤波器、