基于的汽车电动车窗防夹控制系统设计

作者：艾 晨 晨
2013 年 8 月 23 日
目
第 一章 1.1 1.2 绪
录
论 ........................................................................................... 1
课题 研究的 背景和 意义 ................................................................................ 1 国内 外研究 现状 ............................................................................................. 2 1.2.1 1.2.2 国 外汽车 电动车 窗防夹 技术的 发展 .............................................. 2 国 内汽车 电动车 窗防夹 技术的 应用 .............................................. 3
电子与通信工程 信号检测与处理系统 王 琼 副教授
Байду номын сангаас
导 师 及 职 称
胡 璋 高级工程师
2013 年 8 月
基 于 μC/OS - Ⅱ 的 汽 车 电 动 车 窗 防 夹 控 制 系 统 设 计 摘 要
汽 车电子 技术的 迅猛 发展， 加快了 汽车性 能的提 升，人 们对 汽车的 乘坐舒 适 性和安 全性的 要求也 越来越 高， 因 此诞生 了如： 自动防 抱死 刹车系 统 （ ABS） 、 电 子 车身 稳定 控制 系统 （ ESP） 、电 子刹 车辅 助 系统 （ EBA ） 、自 适 应转 向大 灯 系统 （ AFS ）等 汽车 安全控 制系 统， 大大 提升 了汽 车的安 全性 能。 本文 介绍 的 电动车 窗防夹 系统 作为目 前中高 端车上 一个重 要的安 全控 制装置 ，在国 内还 没 有自主 品牌防 夹产 品应用 于实际 车型中 的报道 。一些 比较 流行的 国产知 名品 牌 汽车如 奇瑞、 吉利 、比亚 迪等采 用的电 动车窗 防夹系 统基 本上采 用的还 都是 国 外公司 防夹产 品。 因此汽 车电动 车窗防 夹系统 的研制 是一 个非常 有意义 的课 题。 论 文对汽 车电动 车窗 防夹系 统的工 作原理 展开了 研究和 设计 ，针对 电动车 窗 传动系 统主要 参数 计算的 基础上 建立了 直流电 机升降 车窗 的运动 模型， 并采 用 霍尔信 号检测 与机 械功率 检测相 结合的 防夹控 制策略 ，避 免了由 于机械 摩擦 的 变化和 机械传 动的 间隙而 造成电 机电流 的不连 续产生 的误 判断， 从而提 高了 系统的性能。 论 文 通 过 分 析 汽 车 电 动 车 窗 防 夹 控 制 器 的 系 统 需求 ， 以 飞 思 卡 尔 单 片 机 MC9S12XEP100 为核 心，设 计了系 统的硬 件电 路，完 成了霍 尔脉冲 信号调 理电 路 、霍尔 电流信 号调理 电路、 电机驱 动电路 及 CAN 通信电 路等电 路的设 计。 引 入了 嵌入 式实 时操 作系统 μC/OS-Ⅱ并 成功 移植， 完成 了汽 车电 动车 窗防 夹应 用 系 统 各 功 能模块 的软件 设计和 实现。 本 文设计 的电动 车窗 防夹系 统在奇 瑞风云 系列车 窗升降 器中 进行了 实验测 试 ，结果 表明： 电动 车窗防 夹系统 的硬件 电路设 计合理 可行 ，软件 所采用 的控 制 策 略 正 确 、有效 ，系统 运行稳 定可靠 。
1.3 1.4 1.5 第 二章 2.1 2.2 2.3 2.4
关 键 词 ： 电动车 窗防夹 霍 尔 脉 冲 机 械 功 率 μC/OS-Ⅱ MC9S12XEP100
Design of Automobile power window anti-pinch control System base on μC/OS-Ⅱ Abstract
The rapid development of automobile electronic technology has accelerated the improvem ent of the performance of the automobile, people on the requirements of automobile ride comf -ort and safety are also increasing. for this reason such as: Anti-lock Braking System(ABS), Elec -tronic Stability Program (ESP), Electronic Brake Assist(EBA), Adaptive Front-lighting System(AFS)and other auto safety control system was born, which greatly enhance the safety performance of a car. The power window anti-pinch system introduced by this article, as a important safety control d -evice in current high-end car, which has no reports on the own brand anti-pinch products been used i -n the practical type of car. Some popular domestic famous brands of car, such as Chery, Geely, BY D and some other brands, whose power window anti-pinch system basically use anti-pinch product s from foreign companies. So the car power window anti-pinch system development is a very i -nteresting topic. The introduction of this article analyzes the automobile anti-pinch electric windows system works, on the based of the main parameters in the power window drive DC motor lift windows computing and motion model, the Hall signal detection and detection of mechanical power control combined strategy is used to avoid generating misjudgment. Changes due to mechanical friction and mechanical transmission caused by the gap of the motor current is not continuous. Through the analysis of the auto power window anti-pinch system requirements of controller, ta -ke the freescale microcontroller MC9S12XEP100 as the core, designed the hardware circuit of the system, completed designs of the hall current signal conditioning circuit, motor drive circuit and CAN communication circuit and other circuits. Introduced the embedded real-time operating system μC/ OS-Ⅱand successfully transplanted it, completed each function module's design and achievement of the software in the auto power window anti-pinch application system. The experiment test of the automotive power window anti-pinch control system in the Chery Fulwin series' window lifter. The results show the hardware circuit of the automotive power window anti-pinch control system is reasonable and the control strategy of software is accurate and effective. The system which can work steadily and reliably can improve vehicle safety. Ke ywords : anti-pinch electric windows；Hall pulse ；μC/OS-Ⅱ；MC9S12XEP100 ；
致
谢
通 过近一 年的时 间， 在论文 完成之 际，向 在我完 成硕士 论文 过程中 帮助过 我 的所有 老师和 同学 表达最 真诚的 谢意！ 没有他 们的帮 助， 我的论 文就不 会顺 利的完成。 首 先，要 特别感 谢我 的研究 生导师 王琼副 教授， 在我整 个研 究生学 习和生 活 期间， 她给予 了我 无微不 至的关 怀，并 在学术 研究上 言传 身教。 她在繁 忙的 教 研任务 中抽出 宝贵 时间， 从毕业 设计的 选题、 资料收 集、 系统设 计、论 文撰 写 以及修 改等各 方面 给我提 供耐心 细致的 指导和 帮助。 并且 ，导师 在生活 中的 优 良品格 和治学 上的 严谨态 度也深 深地影 响着我 ，为我 在今 后的工 作学习 中树 立了榜样。 其 次，要 感谢我 的家 人，感 谢他们 的养育 之恩， 感谢他 们教 导我如 何做人 做 事。并 且，没 有他 们的支 持，我 就不可 能安心 复习并 顺利 考取研 究生， 也不 可 能 取 得 今 天的这 些成绩 。 再 次，我 要感谢 实验室 的老师 们，给我 创造了 良好 的学习 条件和 科研氛 围， 让 我能够 全身心 地投 入到课 题的研 究，并 顺利完 成论文 的写 作。还 有实验 室的 同 学们， 他们在 平时 给了我 很多帮 助，给 了我学 习的动 力， 给了我 家一般 温暖 的 生 活 学 习 环境。 最 后，还 要感谢 合肥 工业大 学以及 每一位 曾经给 我授过 课的 老师。 感谢合 肥 工业大 学给我 提供 了优良 的学习 条件和 氛围， 感谢老 师们 教给我 相关专 业知 识 ， 这 些 都 是我成 长的必 要条件 。
基 于 μC/OS-Ⅱ 的 汽 车 电 动 车 窗 防 夹 控 制 系 统 设 计
Design of Automobile power window anti-pinch control System base on μC/OS-Ⅱ
作 学 学 研
者 位
姓 类
名 型 工
艾
晨 程 硕
晨 士
科、专 业 究 方 向