汽车雨刮电机控制系统设计与仿真

汽车雨刮电机控制系统设计与仿真

一、实验目的

1、掌握汽车雨刮电机总成的结构和工作原理。

2、掌握protus软件和keilμVsion软件的使用方法。

3、学习使用protus软件进行电路原理图设计并进行仿真。

二、实验设备

安装有protus软件和keilμVsion软件的PC机一台。

三、实验原理及内容

1、汽车雨刮的结构和工作原理

雨刮器是重要的安全件，它必须能有效地清除雨水、雪和污垢；能在高温（摄氏零上80度）和低温下（摄氏零下30度）工作；能抗酸、碱、盐等有害物质腐蚀；使用寿命达到15万次刮刷循环（乘用车）。

汽车雨刮的主要组成部分为雨刮电机总成，四连杆机构，雨刷总成。

当司机按下雨刮器的开关时，电动机启动，电动机的转速经过蜗轮蜗杆的减速增扭作用驱动摆臂，摆臂带动四连杆机构，四连杆机构带动安装在前围板上的转轴左右摆动，最后由转轴带动雨刮片刮扫挡风玻璃。

一般情况下在汽车组合开关手柄上有雨刮器控制旋扭，设有低速、高速、间歇3个档位。手柄顶端是洗涤器按键开关，按下开关有洗涤水喷出，配合雨刮器洗涤档风玻璃。

雨刮器的动力源来自电动机，它是整个雨刮器系统的核心。雨刮器电动机的质量要求是相当高的。它采用直流永磁电动机，安装在前档风玻璃上的雨刮器电动机一般与蜗轮蜗杆机械部分做成一体。蜗轮蜗杆机构的作用是减速增扭，其输出轴带动四连杆机构，通过四连杆机构把连续的旋转运动改变为左右摆动的运动。

司机关闭雨刮器时，雨刮臂往往不停在适当的位置，阻碍司机的视线。为解决这一问题，雨刮器设有一个回位开关，它控制雨刮器电机，当雨刮臂停在档风玻璃下的适当位置时，电机才会停止运转。

现今的雨刮器已经普遍采用快档、慢档和间歇控制档。其中间歇控制档一般是利用电机的回位开关触点与电阻电容的充放电功能使雨刮器按照一定周期刮扫，即每动作一次停止2－12秒时间，对司机的干扰更少。

有些雨刮臂还附带胶水管，水管接至洗涤器上，按一下开关会有水注喷向前档风玻璃。在一些中高级轿车上，不但前后档风玻璃有雨刮器，就是前大灯也有一支小小的雨刮片，用以清除前灯玻璃上的尘埃。

有些车辆的雨刮器还装有电子调速器，该调速器附带感应功能，能根据雨量的大小自动调节雨臂的摆动速度，雨大刮水臂转得快，雨小刮水臂转得慢，雨停刮水臂也停。

2、基于51单片机的雨刮电机控制器的功能和结构

（1）控制器输入：1个4档位旋转式开关，1个喷水控制按钮。

（2）控制器：用51单片机作为控制器。

（3）控制器输出：①雨刮电机停止、间歇式低速、低速、高速旋转4种输出状态，再加上喷水电机旋转同时雨刮电机高速旋转，共5种状态的输出。②用LED数码管显示Off、Int、Lo、Hi、FL共5种状态指示。

Off——雨刮电机停止旋转。

Int——雨刮电机每隔5秒低速旋转一次。

Lo ——雨刮电机低速旋转。

Hi ——雨刮电机高速旋转。

FL ——检测到喷水按钮的上升沿喷水电机立即开始旋转，一直到按钮的下降沿到来喷水电机停止旋转。按钮的上升沿到来后雨刮电机以高速旋转模式延时0.5秒启动，持续3秒后停止。喷水按钮为最高级别的中断输入方式。

四、实验步骤

1、分析汽车雨刮电机控制系统的结构和各种工作状态。

2、用protus设计出控制器硬件电路图。

3、画出程序流程图。

4、用keilμVsion编写程序并进行仿真调试，将调试好的程序生成十六进制文件。

5、在protus中调用生成的十六进制文件进行仿真调试。