基于MC9S12S128汽车智能雨刮器控制器
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题
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报告
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书
2015届毕业设计(论文)开题报告
题 目 基于MC9S12S128汽车智能雨刮器
控制器设计 学 院 汽车与交通工程学院 专 业 汽车服务工程 _ 姓 名 _
起止日期 2014年11月至 2015年6月
2014年 12 月 9 日
毕业设计(论文)开题报告
一、研究的目的及意义:
1.本课题研究的目的:
汽车雨刷的主要功能为刮除附着于挡风玻璃上的水渍及污垢，以提供驾驶者清新的视野。当下雨时，驾驶者须以人为判断前挡风玻璃承受落雨量之模糊程度，故采用手动方式调整雨刷启动按钮，如此不仅使驾驶者分心，亦使玻璃落雨量刮除之清晰度不一，两者均与驾驶安全相关，因此雨刷系统性质属于主动性安全装置。 2.本课题研究的意义
(1)、汽车雨刷系统属于主动安全装置，主动安全系统为汽车系统工程师的努力目标之一，且雨刷系统必然为挡风玻璃保持清晰的唯一选择。利用自动雨刷系统可以减少驾驶者于行驶间的分心，确保玻璃落雨量刮除保持定量，以提升车辆的安全性。
(2)、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3个开关。这样，驾驶者就无需调节雨刷器设置来迅速停止刮片的运动或者得到更好的视角。当在湿路上行驶时，驾驶者就无需动手来打开雨刷器，所以驾驶者就可以集中精神开车。
二、研究内容:
1.汽车自动雨刮器的设计:
(1).采用16位以上微处理器进行控制系统设计，使用红外雨滴传感器采集雨量;
(2).利用单片机实现汽车雨刮电机速度(PWM)控制功能，并具有故障自诊断功能，
CAN连接到整车网络实现信息显示;
(3).构建控制系统决策数学模型，绘制控制流程图;
(4).完成系统控制模块硬件电路设计，基于嵌入式系统编写多任务控制程序;
(5).利用Protel绘制控制器原理图和PCB板;借助相关设备仿真调试; 2.汽车自动雨刮器设计
方案
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:
硬件部分:
(1).雨量传感器:
本设计中所用雨量传感器是基于光强变化的原理， 提出的一种新的红外线雨水传
感器。 该传感器由红外光发射电路和红外光接收电路组成， 利用红外专用集成接收芯片 TK1838 作为雨水传感器的接收芯片。根据雨量的多少不同，可输出相应的脉冲，当小雨时，输出脉冲较少。当雨量大时，脉冲数量较多。当雨量变化时，会自动转变脉冲数量。实验证明:该雨水传感器反应灵敏，实时性好，性能稳定。
(2).中央控制器——MC9S12XS128
MC9S12XS128是一款针对汽车电子市场的高性能16位单片机，具有速度快，功能强成本低，能耗底等特点。总线速度高达40MHz。128KB程序Flash和8KB DataFlash，用于实现程序与数据存储，均带有错误校正码(ECC)。可配置8位，10位或12位ADC，3us的转换时间;内嵌MSCAN模块用于CAN节点应用，内嵌支持LIN
协议
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的增强型SCI模块及SPI模块.4通道16位计数器:出色的低能耗特性，带有中断呼唤功能的10，实现唤醒休眠系统的功能:8通道PWM，易于实现电机控制。
图1.12 MC9S12XS128(80个引脚)
(3). 电机部分
本设计运用步进电取代了传统的雨刷电机， 步进电机是将电脉冲信号转变为角
位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取 决于脉冲信号的频率和脉冲数， 而不受负载变化的影响， 即给电机加一个脉冲信号， 电机则转过一个步距角。 这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而 无累积误差等特点。 使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简 单。
电机驱动芯片:实现细分方式有多种方法， 最常用的是脉宽调制式斩波驱动方式， 大多数专用的步进电机驱动芯片都采用这种驱动方式，TA8435 就是其中一种芯片而在这里，我们所接为感性负载步进电动机，因此不能直接由单片机进行直接驱动。
控制硬件框架图:
雨刮器 控制器 CAN E 雨 车速传感器 单 刷 C片 电 CAN 机 机 雨刮雨量传感器 U 位置
软件部分:
软件设计主要用单片机C语言编程实现系统所需的功能，软件调试方法是基于CodeWarrior软件的在线背景调试方法。主程序流程图如下图所示
开 始
系统初始化
否 是否开启雨量
传感器
是
调用关闭子调用开启自动 程序 雨刷器子程序
否 传感器达到开启雨刮的
脉冲
是
调用子程序 开启雨刮
否
雨刮位置是否到位
是
调用子程序
结束
图示 自动雨刮器主程序流程图
预计成果:
1.实现PWM控制雨刮电机转速;
2.根据雨量，行车速度控制实现雨刮器往复速度控制;
3.相关自诊断参数通过CAN数据总线传输于仪表信息显示;
4.车型选择大众系列，控制系统必须具有较高的实时性，软件运行可靠;系统具
有高抗干扰能力。
预期目标:完成系统的研制开发。
进度安排:
2014年11月22日-2014年12月12日:调研，开题报告;
2014年12月13日-2015年02月28日:控制系统硬件框图，软件框图;
2015年03月01日-2015年03月31日:绘制控制单元电路图，并生成PCB图;
2015年04月01日-2015年04月10日:编写控制软件;
2015年04月11日-2015年05月10日:焊接电路，并调试。控制程序调试;
2015年05月11日-2015年05月22日:连机调试;
2015年05月23日-2015年06月08日:论文撰写
主要参考文献:
[1] 张跃常，戴卫恒.Freescale系列单片机常用模块与综合系统设计
[M].北京:电子工业出版社，2010.
[2] 罗峰，孙泽昌.汽车CAN总线系统原理、设计与应用[M].北京:电子工业出版 社，2010.
[3] 赵继文.传感器与应用电路设计[M].北京:科学出版社,2002.
[4] 沈聿农.传感器及应用技术[M].北京:化学工业出版社,2001.
[5] 管秀君主编.汽车单片机及局域网技术[M].人民交通出版社,2005.
[6] 王威等编.HCS12微控制器原理及应用[M].北京航天航空大学出版社,2007.
[7]高鹏，安涛.电路设计与制版--Protel99入门与提高[M].人民邮电出版社,2007.
[8] 杜尚丰，曹晓钟，徐津.CAN总线测控技术及其应用[M].电子工业出版社，2006.
[9] 胡伟，季晓衡.单片机C程序设计及应用实例[M].人民邮电出版社,2003.
[10] 李正军.现场总线及应用技术[M].北京:机械工业出版社，2004.
[11] 孙同景.Freescale9S12十六位单片机原理及嵌入式开发技术[M].北京:机械工业出版社，2008.
[12] 张阳，吴晔，腾勤.MC9S12XS128单片机原理及嵌入式系统开发[M].北京:电子工业出版社，2011
指导教师意见
指导教师签名:
年 月 日 系(教研室)审核意见:
系主任签名:
年 月 日
注:开题报告应在指导教师指导下由学生填写，经指导教师及系审核后生效。
浙公网安备 33021202002483