汽车电动后视镜电气系统的设计毕业论文

 2020-04-08 03:04
摘 要 随着材料技术的发展和电子控制技术的逐步完善,电动车辆将成为未来的主流,并将更方便的提高生活质量创造环保时代。同时车辆的普及化促进了国民经济的发展和汽车制造业的发展。技术的发展使得电子化程度逐步上升,电控技术也成为车辆行业发展的方向。车辆后视镜是车辆的主动安全装置,是很重要的一部分部分。人们在车里不用将头伸出窗外便可了解侧面和后面的路况信息。一个恰当的后视镜位置角度可以增加车辆的安全性。但是现在所生产的后视镜还是存在一定的盲区,对后视镜的安全性能以及方便性能有了更高的要求。 本次毕业设计设计了一款具有记忆功能且能恢复上次储存位置的电动后视镜。硬件电路通过按钮能控制后视镜向需要的方向转动调整。需要恢复位置时读取存储器中的信息进行操作。在明确了电动后视镜的设计思路之后,首先探讨了要实现的功能。由于ECU是整个电控单元的核心部件,全面的分析了ECU的工作原理之后结合设计需求选择了八位的51系列单片机。在对51单片机的作用特点和引脚介绍完之后讨论了如何在单片机上增添了一个外部存储器EEPROM的扩展。在核心部分确立之后就是硬件电路的设计,其中键盘输入采用矩阵式键盘,电机控制采用L298N芯片,信号采集选用电位差传感器。最后确立工作流程画出程序框图然后进行了对应的软件程序的设计以及调试运行。实验结果表明,本次设计满足设计需求。 关键词:车辆电动后视镜,记忆存储,单片机,车辆电控系统,CAN总线 Abstract With the development of material technology and the gradual improvement of electronic control technology, electric vehicles will become the mainstream of the future, and will be more convenient to improve the quality of life to create an era of environmental protection. At the same time, the popularization of vehicles has promoted the development of the national economy and the development of the automobile manufacturing industry. The development of technology has led to a gradual increase in the degree of electronic, electronic control technology has also become the direction of the development of the vehicle industry. The vehicle rearview mirror is an active safety device of the vehicle and is a very important part. People in the car can learn about the side and behind traffic conditions without having to put their heads out of the window. An appropriate rearview mirror position angle can increase the safety of the vehicle. However, there are still some blind spots in the produced rearview mirrors, which have higher requirements on the safety performance and convenience performance of rearview mirrors. This graduation design has designed an electric rearview mirror with memory function that can restore the last stored position. The hardware circuit can control the rearview mirror to rotate in the desired direction through the button. Need to read the information in the memory when the location is restored to operate. After clarifying the design idea of ​​the electric rearview mirror, the function to be realized was first discussed. As the ECU is the core component of the entire electronic control unit, a comprehensive analysis of the ECU's working principle and the selection of the eight-bit 51 series single-chip microcomputer are combined with the design requirements. After discussing the features and pins of the 51 MCU, it is discussed how to add an external memory EEPROM extension to the MCU. After the establishment of the core part is the design of the hardware circuit, in which the keyboard input uses a matrix keyboard, the motor control uses L298N chip, and the signal acquisition selects the potential difference sensor. Finally establish the workflow to draw a block diagram and then carry out the design and commissioning of the corresponding software program. The experimental results show that this design meets the design requirements. Key Words:Vehicle electric rearview mirror, memory storage, SCM, vehicle electronic control system, CAN bus 目 录 第1章 绪论 1 1.1 电动后视镜的结构和组成 1 1.2 后视镜的类型 1 1.3 研究的意义和内容 1 1.4 发展历史与现状 2 1.5 汽车电子技术 3 1.5.1 汽车电子技术的发展 3 1.5.2 汽车电子技术的分类 3 第2章 电动后视镜的设计方案 5 2.1 汽车电子系统 5 2.2 ECU 5 2.3 ECU的选择 8 2.3.1 ECU的结构模块及其特点 8 2.3.2 ECU的引脚及其功能 9 2.4 记忆存储功能的实现 10 2.5 传感器 11 2.6 执行器 12 2.7 控制方式的选择 13 2.8 其他电路的设计 14 2.8.1 键盘电路的设计 14 2.8.2 电源稳压电路 14 2.9 工作原理和过程分析 15 第3章 硬件电路设计 16 3.1 硬件电路的设计原则 16 3.2 ECU的设计 16 3.2.1 单片机复位电路 16 3.2.2 单片机时钟电路 16 3.3 记忆存储电路的设计 17 3.4 信号采集电路的设计 18 3.5 后视镜调节电路的设计 19 3.6 其他电路的设计 19 3.6.1 键盘控制电路的设计 19 3.6.2 电源稳压电路的设计 20 第4章 软件程序设计 21 4.1 编程语言选择 21 4.2 编程思路 21 4.3程序设计 21 4.3.1 主程序设计 21 4.3.2 数据采集电路的程序 22 4.3.3 键盘控制程序 23 第5章 仿真调试 24 5.1 概述 24 5.2 仿真软件Proteus 24 5.3 功能检测 24 第6章 总结与前景展望 25 6.1 总结 25 6.2 前景展望 25 参考文献 26 致谢 27 附录A 28 附录B 29

第1章 绪论

汽车目前是人们生活中的不可或缺的一部分,所以对于汽车的行驶以及使用安全就显得尤为重要。而最有代表性质的就是主动安全装置汽车后视镜。通过后视镜人们可以在车内直接获取外部的车身状况和道路信息。在行车途中绝大部分信息都是人眼睛观察到的,所以后视镜的安放决定了视野的范围,车辆驾驶安全又很大程度上依赖于人们的视野范围。因此,尽量减小车辆后视镜的盲区,对于提高行驶途中的安全性和便捷性意义重大,也是汽车制造商重要的研究目标。 1.1 电动后视镜的基本结构和组成 电动后视镜一般由镜身、驱动电机、控制电路以及控制开关等构成。驱动装置驱动永磁式电机控制后视镜向上,下,左,右四个方向旋转。控制开关可以控制电机的工作与否。枢轴作为后视镜的中心用来得到电机驱动的状态并且反映在后视镜上即后视镜的调整。霍尔集成电路产生的信号电压可用于检测当前电动后视镜的位置信息。 1.2 后视镜的类型 现阶段汽车后视镜大多数都是由电气控制系统进行控制,所以按照不同的分类方式主要有以下几种: (1)根据后视镜的位置进行分类,可以分为内后视镜、外后视镜以及下视镜。车辆内部后视镜是供人们观察车内状况和车尾后部汽车状况的。下视镜是用来查看汽车前轮下方的状况以协助司机避免因为视野问题对人或障碍物造成损伤的。外后视镜则是用来观察车辆侧方的行车情况。 (2)根据调整方法,汽车后视镜可以分为车内调整和车外调整两种形式。车外调节后视镜是用手对后视镜直接进行调整,一半多用于大型的货车和客车。车内调节后视镜现在普遍多用电动调节形式去除了传统的手动调节形式。 (3)根据加工时涂用的反射涂层材料,汽车后视镜可分为银镜,铝镜和蓝色镜面等。 (4)根据镜面形状的差异,后视镜有平面镜,球面镜以及曲率镜。除此之外还有一种棱形镜用在内后视镜上预防反射灯光炫人眼目。相比较而言,作为生活中常见的无失真的平面镜一般用在车辆内后视镜上产生和眼睛所看到的相同大小的映像和距离。由于球面镜曲率半径的不同所以用在外后视镜上以扩大视野范围,但是后视物会缩小从而无法真实反映大小。无论什么形状类型的后视镜都或多或少存在着视野盲区。 1.3 研究的意义和内容 现阶段后视镜依然存在着一些问题,首先后视镜到底如何调整以达到最佳角度。大部分人因为有长期的驾驶经验所以都是直接凭感觉对后视镜的角度进行调整,但是等驾驶人员坐好之后后视镜的位置可能在视野上存在有盲区。除此以外,不论开车人的驾驶位置在左边还是右边,驾驶位另一侧的外后视镜都不容易调整到最佳角度和位置,同样有着不安全的因素存在。 除此之外后视镜还存在着面积不能完全覆盖,驾驶途中存在着盲点;反射膜所选用的的材料不同导致的的反射率过高等问题。曾经有相关统计数据,交通事故类型中因为后视镜的问题所导致的交通事故占到了百分之五十以上,是个很大的威胁。 一个恰当的后视镜角度和视野范围能给驾驶人员驾驶车辆的行车安全提供保障,以我国的基本情况来看大部分的家庭只有一辆车,而这辆车可能会有几个不同的司机来开,不同的司机在启动汽车前对后视镜的位置角度进行的调整,对后一个驾驶员来说造成了很大的不便。所以我在整个控制系统的基础上添加了可以存储当前位置信息和恢复对应位置的功能。这一项功能可以提高驾驶员的操作体验,不同的驾驶员可以调整好适合自己的位置之后将位置进行存储以避免下一次繁琐的再进行调整。 设计步骤分为硬件电路的绘制和软件程序的编写,在后视镜电动控制的前提下,当后视镜位置发生改变,可以通过恢复键实现一键复原。 在未来电动汽车产业发展空间大,与汽车配套的汽车电子控制系统功能的完善也显得尤为重要,完善电控系统以给驾驶员更方便快捷的驾驶环境,所以电动后视镜在技术上有进步的空间和实用的价值。 1.4 发展历史与现状 在科技发展的大前提下,目前所生产的后视镜上已经存在着一些创新技术对实际使用中存在的问题进行改变。首先就是后视镜的自动调整技术,人们在车内就可以很轻松的通过电控单元来控制后视镜转到所需的位置。其次后视镜的折叠技术可以避免车辆在通过一些狭小路段时与外侧碰撞摩擦。镜片的材料技术升级,一方面可以解决反射率过高的问题同时使用安全玻璃材料可以防止事故中后视镜的碎片对人造成伤害。在雨天或者大雾天气会对后视镜的视线产生影响,加热除霜技术可以很容易的解决这个问题。成本很高但是可以将后视镜采集到的画面综合而成的数字式后视镜和车厢后部安装摄像机辅助驾驶员观察后方情况等。除此以外市场上还有一种圆形的小镜子可以加贴在平面镜上,起到扩大驾驶员视野的作用。 虽然目前汽车厂商掌握的技术程度已经可以很好的满足用户需求,但是依然需要改进一些缺陷。如后视镜与驱动电机之间的枢轴的连接问题,太松车辆一开动元件会出现松动或抖动,太紧了又不容易转动调整磨损程度大。再比如电动后视镜采用的是电控技术且安装在车辆前侧,很多电控装置配件相互之间会产生或多或少的电磁干扰问题对控制产生影响。如何从局部或者整体上解决这些问题依然考验着科研人员。 由于后视镜中的镜子才是最终控制的目标,所有研究都要围绕它而进行,要想使后视镜在特殊天气下不受影响,视野范围足够的大但又不损害视物的大小,需要解决的就是镜面问题。首先可以将传统的球面镜和平面镜结合起来取长补短各取所需从而设计一款新的改变曲率的镜子。同时对镜面的表面进行一些处理如开发一些保护膜用来减小后视镜的色差,预防长时间的反射光对眼睛造成的刺激和磨损。也可以从面积形状等各个方面来解决视野盲区的问题。 虽然目前电动后视镜已经有了成熟的技术。但是还是有广阔的前景,通过各种途径解决后视镜的问题研究新的技术也会推动汽车电子的发展。 1.5 汽车电子技术 1.5.1 汽车电子技术的发展 随着技术上的进步和需求的提高,车辆上采用的电子技术已经作为核心支撑着现代汽车工程技术。相关法规的如在安全性、经济性和污染指标上的要求推动了电子控制技术替代了机械控制。发展过程可分为以下阶段: (1)六十年代中期到七十年代末期,初步探索应用电子装置替换机械部件,但是都是按照车辆不同的部位分开实现独立的控制,如电子时钟和电控燃油喷射等,都不是关键性的技术。 (2)七十年代末期到九十年代中期,汽车大型器件的设计中重点考虑了机电一体化技术,汽车电子技术有了初步的规模,人们使用电子技术解决了机械技术无法解决的困难。研发生产出了类似于汽车防抱死系统和发动机电控等众多电控系统。也是在这时控制模块开始规模使用微处理器和集成电路。 (3)九十年代中后期至今,微处理器大范围的使用并且在一些对处理速度和能力有要求的电控器件上开始使用十六位单片机或三十二位单片机。汽车的整个控制和设计贯穿了机电一体化这个概念同时向着网络与信息化的方向发展。 1.5.2 汽车电子技术的分类 如今汽车的电子技术的分别为:ABS防抱死系统用来增强车辆的动力性能提高安全性能。车辆的安全便捷性能提高如空调、安全气囊和车窗控制等属于车辆自身的电控系统。同时发动机电控技术属于动力传动总成的控制,提高了车辆动力性的同时也也带来了低油耗的经济效应减少了污染。最后有将传感器、计算机以及路况交通系统综合在一起的信息通讯系统综合来协调分配车辆整体的控制。 可以预测,未来汽车生产厂商之间的竞争的优势源于汽车电子化,优厚的市场份额也带来了更多机遇。曾经有统计在两千年之前都是汽车自身的电控系统增长迅速,两千年以后则是信息化电子控制系统成规模增长,逐步推进电子产业和汽车产业融合发展才能实现最终机电一体化的新目标。

 
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