车辆工程毕业设计197威驰自动关窗器的设计

第1章绪论1.1自动关窗器的现状分析自动关窗器产生于欧洲。

在上世纪80年代仅仅应用于一些进口豪华车上。

在90年代末期才在我国进行生产的车上看见自动关窗器的身影。

直到2005年才得到广泛应用经过近30年的发展这一技术已经相当成熟。

现在我国市场上的大部分高中档车都已经安装了这一系统。

但是由于各种原因使得有些车并没有安装这一方便实用的系统。

目前，随着车辆的普及以及轿车家庭化的发展趋势，人们对于汽车不仅仅是动力性，安全性，舒适性的要求，对于汽车的一些辅助系统也是有着极高的要求。

一些高端车已经安装了许都自动化装置。

例如座椅角度调节器；GPS导航仪；城市车速测试提醒仪等一系列的辅助系统同时随着电子技术的不断发展越来越多的与汽车相关的电子厂品不断问世。

汽车电子已经是现代汽车发展的一个重要方向。

在不断完善汽车动力的同时，汽车的内饰汽车的辅助功能也是不断发展。

对于在高端汽车上已经完善并且应用了的自动关窗系统一般乘用车辆还是没有安装，当驾驶员锁车后出现忘记关闭车窗的现象，容易导致随车物品的丢失，给车主带来损失。

设计出一套具有自动关窗功能的装置，并且方便车上安装，对于充分发挥学生的创新思维，培养创新思维及科学分析方法十分有益。

这种智能关窗系统的工作原理是主要通过电子模块加认组合，利用主机上的芯片里面设定的程序完成检测功能，使关窗步骤顺利完成。

可以设定时间，当车窗关闭时，它使电源中断，保护电动窗马达免受破坏，也使得蓄电池不会因此轻易耗尽智能关窗器，只有在车钥匙熄火后，才会生效的，关窗也只生效一次。

,它的设计原理是根据汽车电动窗在正常工作和关闭时读入的模拟信号转换成数字信号 ,储存于一块记忆体内ROM,再通过一块专CPU芯片关窗时,比对平时使用的正常工作信号, 以程序方式来控制和处理电机的转动。

由于是依次动作 ,保证了电瓶在无充电状态下 ,正常放电,使电瓶和电动机都能正常、安全的工作。

如今越来越多的轿车上安装了电动车窗,同时也随着电子技术在汽车中的广泛应用 ,出现了自动关闭功能的智能型电动车窗。

这些装备不仅方便了驾乘人员,减轻了他们的疲劳强度 ,更有利于行车安全电动车窗主要由车窗玻璃升降器、电动机、继电器、开关等装置组成。

电动车窗除了要实现车窗的开启与关闭外 ,更为重要的是要保证车窗在不同的环境下均能正常工作。

如在北方的冬季 ,车窗的移动轨道出现冰雪时,车窗在移动时遇到的阻力很大 ,如何保证车窗的正常开启和关闭,这就是电动车窗要解决的主要问题。

汽车是现代生活中不可缺少的交通工具,随着人们生活水平的提高,中央门锁和电动车窗给驾驶员和乘客带来了很大的方便。

驾驶员通过它可以方便的对所有车门的开闭进行控制。

电动车窗使得驾驶员也可通过设在驾驶员旁边的控制开关对各车窗实现集中控制。

但是在有些时候也会出现一些其他的麻烦。

比如:当汽车停车熄火 ,锁好门后 ,有时会忘记将车窗玻璃升到位 ,及时发现的,要重新打开车门,按动开关将其升到位;而一旦疏忽 ,不但会造成重要文件物品丢失,甚至会导致车辆失窃、雨天驾驶室进水等给用户带来不必要的经济损失和精神负担。

鉴于以上情况 ,设计了在中央门锁和电动车窗的基础上加装的汽车自动关窗控制器。

其工作情况是:当汽车熄火后 ,锁上门锁时,汽车自动关窗控制器会自动关好开着的所有车窗玻璃。

如果汽车附有遥控装置 ,下车后只需轻轻一按遥控器就可以放心地离开了,再不用担心物品丢失、车辆失窃、雨天驾驶室进水等问题了。

1.2选题的目的和意义目的：（1）防止由于车窗未关好，造成汽车室内物品被盗窃；(2)防止在雨天因忘记关窗而造成车内进水（3）防止车在冬天下雪化成冰时，车窗上升遇到冰块时，电机超负荷工作而损坏。

意义：本次设计的自动关窗器弥补原有玻璃升降系统的不足,当您的汽车熄火时，智能窗会感应到门窗关闭程序,自动为您关好开着的所有玻璃窗。

当您汽车再次起动时,会恢复原有车辆升降系统工作程序。

还拥有防负荷过载的功能，本自动关窗器安装方便、使用更安全。

1.3设计的基本内容、拟解决的主要问题1.本设计的主要内容:（1）结合汽车电路特点设计出自动关窗器电路，主要解决正负极控制；（2）设计出具有车窗自动升降控制功能的装置，主要解决车辆落锁时车窗自动关闭；（3）设计出针对威驰轿车的控制电路；2、拟解决的主要问题:（1）了解自动关窗器的结构，进行初步设计。

（2）选择合理控制方式（正负极控制）。

（3）搭建合适的电路，确定控制算法。

（4）确定安装定位方式。

1.4技术路线（研究方法）↓↓ ↓↓ ↓↓第2章威驰轿车电动车窗的结构2.1车窗的开关及控制电动车窗系统都装有两套控制开关。

一套安装在驾驶员边门车窗或仪表板上，由驾驶员控制每个车窗的升降，是总开关。

另一套分别装在每个车窗中不，由乘客进行操纵，为分开关。

每个车窗的电动机都要通过总开关搭铁，所以电流不但通过每个车窗上的开关，还要通过总开关上的相应开关[1]。

威驰汽车的自身车窗电路是一个简单的并联电路一总开关的控制（1）当调节器主开关总成的每个车窗开关按上时车窗玻璃应向上运动：当调节器主开关总成中每个车窗开关按下时，车窗玻璃应向下运动。

这是车窗控制总开关的调节（2）当车窗门锁所上时，除驾驶员侧门玻璃外其他的门玻璃均不能移动。

二检查自动操作功能（只有驾驶员侧玻璃）接通点火开关（on）。

（1）检查自动上升功能，调节器主开关总成中的每个开关（up）下时，所有玻璃充分关闭。

（2）检查自动下降功能；调节器主开关总成中的每个开关（down）下时，左右玻璃充分打开。

（3）当开关由自动下降切换到向上时，窗玻璃应先停止运动。

2.2车窗关闭与打开的工作方式早期的汽车车窗普遍采用首要曲柄控制其上下移动，但随着汽车工业的不断发展，电动车窗已被广泛应用。

电动车窗系统是通过电动机驱动车窗升降器使车窗上下移动，有些汽车上的自动车窗由电机直接作用域升降器，而有些则是通过驱动机构作用于升降器，从而把电动机的转动转换成车窗的上下移动，威驰轿车采用的是通过驱动机构作用于升降器。

电动车窗系统采用永磁式电机来操作每个车窗。

电机的工作可以有单位的主开关控制，也可以有单个车窗开关组成的组合开关来控制。

车窗的升高和降低取决于供给车窗电动机的电流方向。

车窗的运动方式是用举升器的升降来完成的。

汽车的车窗的举升器都采用非常灵活的连杆来举升车窗玻璃，同时保持器处于水平状态。

将小型电动机连接单一个涡轮和几个其他直齿圆柱之论，以产生较大的齿轮减速比。

从而提供足以升起车窗的扭矩。

电动车窗的一个重要功能是电动车窗不能强制打开——传动结果中的涡轮直齿这一功能。

由于蜗杆和齿轮之间存在接触角度，因此很多涡轮都具有自锁功能。

蜗杆可旋转齿轮，但齿轮不能旋转蜗杆，齿之间的摩擦致使齿轮结合。

连杆带有一个长臂，此长臂与支撑车窗底部的杆相连。

臂的末端在车窗升高时可以划入干的凹槽中。

在干的另一端是一个大盘，盘上刻有轮齿，电机可转动与这些齿接合的齿轮。

而维持轿车采用的是交臂是车窗玻璃升降器。

主要有扇形赤坂，玻璃导轨及调节器等组成。

它的工作原理（如图2.1所示）扇形齿板利用驱动电机的棘轮进行转动，从而带动X臂运动，而使车窗玻璃作上下移动威驰轿车的电动机是一个永磁的，两级直流电动机，电动机内部都装有减速装置。

车窗电动机内部一般都装有抑制无线电干扰装置。

车窗电动机一般设计成正反旋转，具有较高输出转矩低噪声，小体积，扁平外形和短时间工作制，并对尘埃及洗涤剂具有密封保护性能。

为了与不同升降机构相匹配，电动机输出部分的结构也有所不同。

对于交臂式结构，电动机的输出部分也是一个小齿轮，通过与软轴上的齿相啮合，驱动软轴卷绕，带动玻璃沿导轨作上下反复运动[2]。

图2.1关窗系统举升结构2.3威驰轿车车窗电路的特点威驰轿车电动车窗仅仅需要按钮操作，即可由电动机驱动车窗上下移动，使车窗开启或关闭十分方便。

在威驰电动车窗电路中，设有驾驶员操作的主控开关和每一个车窗的独立操作开关。

每个车窗的操作开关可由乘客自己操作，驾驶员可以控制四个车窗。

有些汽车的主控开关还备有只能由驾驶员一人控制的锁止开关，已切断其他各个车窗的电源，威驰轿车也有此功能。

此时，只能由驾驶员控制车窗的操作，每个车窗的独立操作开关不再起作用同时但由于有些人的汽车停车熄火关好门后，有时会忘记将玻璃窗升到位，如果想启动的话要重新启动电源，还要按玻璃窗开关将其升到位，操作比较麻烦。

威驰轿车的的升窗系统是通过四个车门各有一个电机，通过电机的正反转来控制车窗的升降。

电动机正常工作时，电动机是一段搭铁，当电动机停止工作是时，电动机是两端搭铁。

具体电路如图2.2所示图2.2威驰轿车原车关窗电路图2.4本章小结本章主要介绍了丰田威驰轿车的关窗系统，其中包括其控制方式，控制步骤，及其主控与分控。

还介绍了该轿车的关窗系统的运行方式。

其机械原理为交臂式的举升结构，扇形齿板及玻璃导轨等组成来控制玻璃的上升与下降。

为自动关窗器的设计打下理论基础。

第3章基于威驰轿车的自动关窗器的设计及控制程序的设计3.1基于单片机控制威驰车自动关窗的基本设计首先本设计的基本思路是用单片机对关窗系统进行控制并完成最后的关窗任务，其工作原理为汽车熄火后，单片机预先编写好的程序开始工作。

由该程序来控制车窗自动关闭。

根据任务要求我们要解决的主要有两个问题，首先是保证轿车在关火后所有车窗在没有闭合情况下自动上升至闭合位置，其次要解决有时关窗过程有异物阻挡住车窗上升，从而使车窗电动机损坏的问题。

解决第一个问题我们就需要了解威驰轿车关窗的时间为多少，在正常情况下车窗由最低位置到完全闭合需要4秒时间，但是由于受天气，温度，等一系类外界环境影响，威驰轿车关窗的时间为4到6秒。

我们设定的时间按照最大值来进行设定，其设定其自动关闭的时间为6秒。

六秒钟之后程序自动结束，另外还有第二个设计还要求；如果在北方的冬天有冰雪或异物阻挡玻璃上升这样会使发动机发生损坏，这样就要求我们还要在威驰汽车原有的电路中加入电路保护装置，这样就不会损坏关窗系统和电动机的原件以及当玻璃夹到手指或者其他身体部位能够及时停下来。

3.2整体设计方案及方案的选择3.2.1方案的设计本次设计共有两个方案：方案一：要想实现自动关窗就应该让单片机在轿车熄火之后进行工作，我们首先确定如何控制单片机，首先我们在点火开关处连接一个继电器，这个继电器连接在点火开关熄火的位置，这样在威驰轿车熄火后，该继电器便与蓄电池接通使继电器闭合，我们将单片机的电源连接在继电器的常开引脚上，这样在威驰轿车熄火后单片机就开始工作。

单片机需要相应的程序程序才能进行工作，我们分析整个电路在威驰轿车的原车关窗电路中负极是一直搭铁的，我们通过控制开关使电路与正极相连这样电动机开始工作。

而本设计只要求单片机熄火后对电路进行控制，我们应将升窗一侧的回路断开这样就避免了短路现象的发生。