基于单片机的汽车门窗玻璃升降控制硬件平台搭建.doc

1、摘 要本课题是设计一款基于PIC单片机的汽车玻璃窗升降控制器，里面包括：电源模块、信号输入模块、驱动控制模块以及测量模块。为了提高改进东风柳州汽车有限公司现有的玻璃窗升降控制器，我通过对公司现有的商用车门窗玻璃升降器的分析，发现原有产品主要的工作原理是由两边各4个MOS管组成两路H桥电路来驱动控制电机，以实现对窗玻璃升降的控制。但是这个方案有所欠缺，根据返修回来的电路板来看主要有两个点：一是H桥电路失效，造成对电机的失控；二是电路中电源的干扰，车载发电机抛负载产生的反向电流冲击以及瞬时高压。为了解决这些问题，我根据原有的电路设计出了一个继电器联合MOS管驱动控制电机的电路，这样的话有效的防止了

2、H桥失效的情况，对电源电路的改进也防止了反向电流的冲击。根据国家的要求这里我利用康铜电阻设计了防夹和防堵转的电路，以实现对驾驶人员和汽车的保护，同时设计的时候还要考虑到汽车所在的环境，不管是在多尘寒冷的北方还是在多雨温热的南方，除此之外还需要考虑到汽车内部的电磁干扰。这里的设计主要是提高产品的可靠性，以及考虑对使用成本的控制。经过测试继电器联合MOS管的电路能够取代原有的产品，但是仍有不足之处，我正在对这个方案进行完善。关键词：PIC单片机；电源模块；继电器；MOS管；康铜丝；MAPLAB-IDE；PICkit3；回流二极管。AbstractAs long as this project is

3、 to design a PIC microcontroller-based automotive glass elevator controller, which includes: power supply module, the signal input module, the drive control module and measuring module. In order to improve the existing glazing elevator controller of Dongfeng Liuzhou Motor Company, I passed on analys

4、is the companys existing commercial vehicle window glass lifter, we found the original product key works by both sides of the four MOS tubes two H-bridge circuit to drive and control the motor, in order to achieve the control of windows down. However, this program has been lacking, according to the

5、back of the circuit board rework view there are two main points: First, H-bridge circuit failure, resulting in loss of control of the motor; Second, the interference of the power circuit, the motor load dump is generated by reverse current impact. To solve these problems, in accordance with the orig

6、inal design of the circuit of a relay joint MOS transistor to control the motor drive circuit, in this case to effectively prevent the H-bridge failure situation, improvement of the power supply circuit also prevents reverse current impact. Here I am in accordance with national requirements designed

7、 to take advantage of constantan resistance and attempts to prevent the transfer of anti-trap circuit, in order to achieve the protection of the driver and the car, but also take into account when designing the car where the environment is dusty cold North or south in the warm and rainy, in addition

8、 to the car need to be considered within the electromagnetic interference. Here are designed primarily to improve product reliability, and consider the use of cost control. After testing the relay combined MOS transistor circuit can replace the original product, but there are still shortcomings of t

9、his program which I still want to perfect.Key words: PIC microcontroller; power module; relay; MOS tube; Kang copper; MAPLAB-IDE; PICkit3; wheeling diode。目 录引言11 绪论21.1 课题研究目的及意义21.2 课题相关技术的现状和前景21.3 课题完成的任务22 总体方案32.1 设计思路32.2 方案的设计33 电路的设计63.1 单片机的类型和应用63.1.1单片机的类型63.1.2单片机的应用73.2 PIC单片机的特点和型号73.2

10、.1PIC单片机的特点73.2.2PIC单片机的型号83.3 单片机的选择93.4 单片机资源的分配143.5 电源模块的设计153.6 信号输入模块183.7 控制电路203.7.1继电器的使用203.7.2选用MOS管IRF3205213.7.3三极管的使用223.7.4达林顿管ULQ2003A的使用233.7.5测量电路原理253.7.6驱动控制电路274 控制驱动电路的测试和改进304.1 MATLAB-IDE的安装和使用304.2 程序烧写器PICkit3的使用314.3 续流回路及电路的测试334.4 各个功能模块的测试364.5 演示部分385 汽车玻璃窗的构架415.1 汽车玻

11、璃窗的机械构造415.2 电机的使用42总结44谢 辞46参考文献47附录48引言经过多年的研究和开发，汽车在各个方面都有了日新月异的发展，科技在不断的更新，汽车也是一样，随着电子行业的不断发展，人们将其应用到了各个领域当中，如今的汽车行业电子技术的应用也是随处可见的。就汽车车窗控制来说，它是从无到有，从有到原始，从原始到先进发展。现在许多轿车门窗玻璃的升降已经抛弃了摇把式的手动升降方式，一般都改用按钮式的电动升降方式，即使用电动玻璃升降器来控制，也就是常说的“电动门窗”。相比于原始的摇把式的控制方式，电动控制不仅使汽车本身更加美观，而且能够实现自动化。近年来电动门窗升降器得到了很快的发展，市

12、场需求量越来越大。如今的市场上有着各种各样的玻璃升降控制器，有着各种车型的控制器，产品种类很多，但是随着使用者的要求的不断的提高，相应的新产品也不断被研发出来，防夹和堵转是目前考虑得比较多的方面，新型的产品一般都有着这样或者那样的安全设置。本课题研究的是基于单片机的汽车窗玻璃升降控制的硬件平台。经过接手柳州汽车有限公司的项目，发现公司的控制器有一些不足，容易失效而需要进行返修，当返修率达到公司的阀值的时候，对公司来说这是不可接受的，而产生的些问题都是由于产品的可靠性不够，不管是电路失效还是电流冲击还是一些其他问题。解决的方法不外乎对电路从硬件和软件上来改进，如果只是做出单方面的改进的话效果应该

13、不大，往往都是双向的改进这样产品性能上升的空间才会比较大。经过对原有硬件电路的分析，由我来改进硬件电路的设计，希望能够解决柳州汽车有限公司汽车玻璃窗控制器的问题，完成这个项目。1 绪论1.1 课题研究目的及意义本次课题主要是对汽车门窗玻璃升降控制器的研究，搭建一个硬件平台，希望能够根据要求来对汽车门玻璃窗升降进行控制。随着汽车的普及，人们对汽车的安全性方面也越来越重视，这也就使我们这些产品的设计者需要考虑更多，满足人们日益增长的要求。对某汽车企业生产的重型卡车的调研表明，电动门窗的主要故障是控制器受到误操作或信号干扰导致电子器件烧毁使得系统失效。通过这个硬件平台的搭建，能够使这个系统更具有安全

14、性、稳定性和可靠性，同时使人们对这样的电子产品更加放心 ，使用的更加舒心。1.2 课题相关技术的现状和前景汽车门窗玻璃升降控制器硬件平台的搭建，它是基于PIC单片机的设计，目前来看很多的电子产品都是通过单片机来进行控制的，很多都是采用工业级的芯片（单片机），这也成为了电子行业应用发展趋势，毕竟它有着很大的优势。这里的设计是通过研究柳州汽车有限公司现行的产品，开发出一款新的更可靠的产品，能够解决一些可靠性上的问题以及控制成本，希望能够利用它的物美价廉的优点打动更多的消费者，让更多的人认识并接受这个新产品，从而使公司产生更高的效益。汽车门窗玻璃升降控制器具有比较广泛的市场前景，很多的公司都需要这样

15、的控制器，市场是比较广阔的，同时控制器的技术的发展也是比较有前景的，能不断的进行改进，随着电子行业的发展，我相信以后的产品将会更加智能化、微型化、舒适化。1.3 课题完成的任务主要工作内容如下：1、课题的调研、资料的获取、有关知识的准备、总体技术方案的酝酿。2、控制器硬件系统设计，绘制并制作电路板。3、硬件系统基本功能调试和测试。2 总体方案2.1 设计思路这个硬件平台的搭建，必须满足用户的需求：首先，要能够按照使用者的意愿来控制窗玻璃的随意升降，也就是说首先要做的是能够实现窗玻璃的升降控制。同时还要满足主驾驶座具有控制优先权的要求（这里必须注意其中的逻辑控制），这里需要单片机来设置优先权并结合硬件电路顺利的驱动电机的正反转来控制车窗玻璃的升和降；其次，设计必须能够满足一系列的安全设置要求，防堵转和防夹，由于电机上是带有一定的负载的（玻璃有一定的重量并且玻璃的升和降是有不同的负载的）。当玻璃窗处于堵转和夹住肢体时，电机上的负载会明显的增加，负载的增加也就意味着电机转矩（T）的增加，根据直流电机的特性有转矩公式：，我们可以知道通过电机的电流也会明显