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汽车落水救援装置毕业论文目录第1章绪论- 11汽车落水逃生系统概述- 12汽车落水逃生系统研究现状- 121单片机-13课题的来源、目的及意义- 14研究的目标、内容和拟解决的关键技术第2章汽车被动安全装置介绍- 21汽车安全的重要性- 22汽车的安全装置- 23汽车的被动安全装置- 231汽车安全带- 232汽车安全气囊- 233座椅及头枕- 2341靠背- 2342头枕 2343坐垫- 235汽车安全玻璃- 236乘员头颈保护系统- 237侧门防撞杆- 238分散撞击力车架- 239其它被动安全装置- 24汽车落水逃生系统- 241概述-第3章汽车落水逃生系统整体设计- 31系统总体方案- 32系统具体机构- 321压力传感器- 3211传感器放置位置- 3112传感器防护装置- 3. 2. 2水位开关- 323控制装置- 3251安装位置- 328密封装置- 3. 3玻璃升降器的组成- 3. 3. 1电动机- 3. 3. 2电动玻璃升降器- 3. 3. 3开关- 33汽车落水逃生系统的可行性分析-331汽车落水受力分析-34本章小结-第4章控制系统硬件设计-41概述-42控制系统硬件设计-421压力信号调理-422开关信号调理-423模数转换-424控制器-425驱动电路-43硬件抗干扰-431良好的接地方式-432采用隔离技术-44系统电源一蓄电池-441电池的构造-442蓄电池的工作原理-443电动势的建立-444放电特性-45本章小结-第5章控制系统软件设计-51概述-52系统的软件抗干扰技术-521数字滤波-53控制系统软件设计-533软件设计-54本章小结-第6章系统实验分析-612信号调理电路板-613控制电路板-614试验用电源-615传感器连接线-616其它器材-63试验过程分析-631静态试验分析-632动态试验分析-第7章全文总结-第1章 绪论11汽车落水逃生系统概述汽车落水逃生系统是汽车安全系统的一个组成部分，由于现在对汽车安全性能要求的越来越高，需要越来越多的安全措施，而现在也发生了许多汽车落水事故给人们的生命财产造成了巨大的损失。本系统的研发正是针对这种情况，通过此措施来提高汽车的被动安全性能。系统的基本构想是：在汽车落水后，传感器检测水位或水压信号，通过电路进行处理后，迅速启动备用电源和密封式车窗升降器，降下车窗玻璃 ，从而得到安全逃生的目的。 其工作原理为：当汽车落水后，通过安装在汽车内部、低部位的水位或水压传感器，将所感应到的水压或水位信号传入控制电路，控制电路接收并处理传感器的信号，一旦压力达到设定的触发电压时，控制电路发出信号使得整个系统回路导通，通过控制电路启动应急电源和电机，使得汽车后部车窗快速落下，由于传感器安装部位较低，以及汽车自身具有一定的浮力，当系统启动时，汽车外部水位没有将车后部的车窗全部淹没，车窗快速降下后，人可以快速从车内逃出。12 汽车落水逃生系统研究现状 对于汽车落水后逃生问题及系统的研究，目前在汽车行业中还没有汽车上还未安装此系统，对此系统的研究也比较少。本系统的关键部分是控制的精确性和可靠性。所以对控制系统和传感器的要求比较高。同时也要克服系统的防水、密封等问题，电子控制系统必须要有良好的密封性。 本系统计划采用组合逻辑电路控制，因为组合逻辑电路121单片机 自单片机出现至今，单片机技术已走过了近20年的发展路程。纵观20年来单片机发展里程可以看出，单片机技术的发展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展趋势。(1)单片机的长寿命这里所说的长寿命，一方面指用单片机开发的产品可以稳定可靠地工作lO年，20年，另一方面是指与微处理器相比的长寿命。随着半导体技术的飞速发展，CPU更新换代的速度越来越快，以386、486、奔腾为代表的CPU，很短的时间内就被淘汰出局，而传统的单片机如68HC05、8051等年龄已有15岁，产量仍是上升的。这一方面是由于其对相应应用领域的适应性，另一方面是由于以该类CPU为核心，集成以更多I0功能模块的新单片机系列层出不穷。可以预见，一些成功上市的相对年轻的CPU核心，也会随着IO功能模块的不断丰富，有着相当长的生存周期。新的CPO类型的加盟，使单片机队伍不断壮大，给用户带来了更多的选择余地。(2)8位、16位、32位单片机共同发展 这是单片机技术发展的另一个动向。长期以来，单片机技术的发展是以8位机为主的。随着移动通信、网络技术、多媒体技术等高科技产品进入家庭，32位单片机应用得到了长足的发展。以MOTOROLA68k为CPU的32位单片机为例，1997年的销售量达8千万枚。过去认为由于8位单片机功能越来越强，32位单片机越来越便宜，使16位单片机生存空间有限，而16位单片机的发展无论从品种和产量方面，近年来都有较大幅度的增长。(3)单片机的速度越来越快 MPU发展中表现出来的速度越来越快是以时钟频率越来越高为标志的。而单片机则有所不同，为提高单片机抗干扰能力，降低噪声，降低时钟频率而不牺牲运算速度是单片机技术发展之追求。一些8051单片机兼容厂商改善了单片7机的内部时序，在不提高时钟频率的条件下，使运算速度提高了许多。MOTOROLA单片机则使用了锁相环技术或内部倍频技术使内部总线速度大大高于时钟频率。68HC08单片机使用49M外部振荡器而内部时钟达32MHz，而M68K系列32位单片机使用32K的外部振荡频率，内部时钟可达16MHz以上。(4)低电压与低功耗 自80年代中期以来，NMOS工艺单片机逐渐被CMOS T艺所代替，功耗得以大幅度下降，随着超大规模集成电路技术由3um W艺发展15、12、08、05、035进而实现了02um工艺，全静态设计使时钟频率从直流电到数十MHz任选，都使功耗不断下降。MOTOROLA最近推出任选的MCORE可在18V电压下以50删z48 llIPS全速工作，功率约为20mW。几乎所有的单片机都有Wait、Stop等省电运行方式。允许使用的电源电压范围也越来越宽。一般单片机都能在3到6V范围内工作，对电池供电的单片机不再需要对电源采取稳压措施。低电压供电的单片机电源下限已由27V降至22V、18V，09V供电的单片机已经问世。(5)低噪声与高可靠性技术 为提高单片机系统的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片机商家在单片机内部电路中采取了一些新的技术措施。如美国国家半导体Ns的COP8单片机内部增加了抗EMI电路，增强了“看门狗”的性能。MOTOROLA也推出了低噪声的LN系列单片机。(6)OTP与掩膜 OTP是一次性写入的单片机。过去认为一个单片机产品的成熟是以投产掩膜型单片机为标志的。由于掩膜需要一定的生产周期，而OTP型单片机价格不断下降，使得近年来直接使用OTP完成最终产品制造更为流行。它较之掩膜具有生产周期短、风险小的特点。近年来，OTP型单片机需量大幅度上扬，为适应这种需求许多单片机都采用了在片编程技术(In system Programming)。未编程的OTP芯片可采用裸片Bonding技术或表面贴装技术，先焊在印刷板上，然后通过单片机上的编程线、串行数据、时钟线等对单片机编程，解决了批量写OTP芯片时容易出现的芯片与写入器接触不好的问题，使OTP的裸片得以广泛应用，降低了产品的成本。编程线与IO线共用，不增加单片机的额外引脚。而一些生产厂商推出的单片机不再有掩膜型，全部为有ISP功能的OTP。(7)MTP向OTP挑战MTP是可多次编程的意思。一些单片机厂商以MTP的性能、OTP的价位推出他们的单片机，如ATMEL AVR单片机，片内采用FLASH，可多次编程。华邦公司生产的8051兼容的单片机也采用了MTP性能，OTP的价位。这些单片机都使用了ISP技术，等安装到印刷板线路板上以后再下载程序13课题的来源、目的及意义4 随着汽车的日益普及，对汽车安全性能要求也越来越高，我们在追求汽车主动安全性能的同时也逐渐重视其被动安全性能，如果汽车不慎落入水中由于车在水下受到很大的压力车门不容易打开，因而人不易逃生这将造成巨大的人员伤亡。汽车逃身系统是汽车被动安全系统的一个组成部分，由于现在对汽车安全性能要求的越来越高，需要越来越多的安全措施，而现在也发生了许多汽车落水事故给人们的生命财产造成了巨大的损失。 本系统的发明正是针对这种情况，通过此措施来提高汽车被动安全性。本系统的设计将为目前出现的落水事故，提供一个较好的解决措施，为以后此方面的安全设计指明了方向，促使汽车向更加安全的方向发展。14研究的目标、内容和拟解决的关键技术 预期的研究目标是完成汽车落水逃身系统控制系统的设计工作，并初步实现此系统的正常工作。本系统的主要研究的框架为：传感器一信号调理器一控制器一驱动装置一玻璃升降器。我们研究的目标是使此系统可靠的工作，满足实际的需要。研究的内容为：(1)能正确处理传感器信号的控制装置(2)信号调理装置(3)能使玻璃升降器往返运动(4)传感器及单片机等组件放置的位置(5)传感器及单片机等组件的防护措施(6)电源的防水措施需要解决的关键问题为： 安全系统设计首先要考虑的技术问题是该汽车落水时，控制系统能否迅速检测到此信号，并迅速发出指令让指定的玻璃升降器运动，即首先要解决控制系统的可靠性和准确性。第一个要考虑的问题是要考虑的问题是传感器的安装位置，这将直接影响玻璃升降器的升降过程以及能否能发挥应有的作用。第二个要考虑的问题是传感器的选择第三个要考虑的向题是电控系统的特性，其中包括反应时间和长时间内(通常为10年以上)的可靠性。第四个要考虑的问题是电源的选择及防水问题。第五个问题是控制系统及电子电路的密封性问题。第2章汽车被动安全装置介绍21汽车安全的重要性 随着汽车保有量的增加，汽车道路交通事故逐年上升已成为全球范围内的一大公害。据不完全统计，自有汽车以来全世界死于道路交通事故的人数为3600多万人，比第二次世界大战死亡的人数还多，造成的财务损失也十分巨大，以美国为例，1994年因汽车交通事故死亡的人数达43536人，约占各种事故造成的死亡人数总数的一半。我国的交通事故随汽车逐年增加基本呈震荡上升态势，70年代起增长速度明显加快近年来，由于汽车拥有量的快速增长，交通事故的增幅更大，后果更为严重。1997年全国共发生交通事故304217起，死亡73861人，受伤190128人，直接经济损失190l亿元。1998年事故346129起，死78067人，伤222721人，损失1929亿元。1999年事故412860起，死83529人，伤286080人，直接经济损失2124亿元。与改革开放初的1978年相比1999年事故次数为385倍，死亡人数为437倍，受伤人数为370倍，直接经济损失为3793倍。由于道路所处环境和自身技术条件的不同，交通事故表现出不同的事故形态特点。进入80年代，我国的汽车安全性问题开始变得十分严峻，与西方发达国家相比，我国的交通事故发生率，单位公里死亡人数等，相对数据均高出了一个数量级，汽车安全水平甚至落后于许多发展中国家。汽车安全已经成为阻碍我国交通运输业和汽车工业进一步发展的因素之一。22汽车的安全装置 随着交通事故的不断增加以及用户安全意图的提高，汽车安全装置的市场将不断扩大。汽车的安全装置大致可从动力性能和制动性能两方面区分为主动安全装置(预防安全技术)和被动安全装置(冲突安全技术)两大类。其中典型的主动安全装置包括防抱此制动装置(ABS)、高位停车灯(|IMsL)；而典型的被动安全装置有安全气囊、安全带等。汽车装备的安全装置分为主动安全装置与被动安全装置两大类。主动安全装置的功用是避免发生事故，目I；采用的主要有车轮制动器、防抱死制动系统7ABS、挡风玻璃刮水器与洗涤器、前照灯可控系统、转向灯光与音响信号报警系统、雷达车距控制与报警系统等等。被动安全装置的功用是减轻事故导致的伤害程度、目前采用的主要有安全气囊系统、座椅安全带、护膝垫、两节或三节式转向柱等23汽车的被动安全装置 被动安全性是指发生事故时，汽车保护乘员的能力。为确保乘员的安全，车身结构及乘员约束系统的性能都非常重要。尽管安全带、安全气囊等可以大大减轻事故过程乘员的伤害程度、但随着车速的提高，仅靠几种乘员约束装置确保乘员的安全已变得越来越困难。因而，设计汽车时应从可以减轻乘员伤害的各个部件着手进行考虑，以得到最佳的乘员保护效果。人们经常考虑的汽车被动安全部件有：车身结构、安全带、气囊、能量吸收式转向柱、座椅、头枕及内饰件等。现在汽车已经存在的被动安全装置主要有安全气囊系统、座椅安全带、护膝垫、两节或三节式转向柱等等。231汽车安全带汽车座椅安全带是重要的乘员保护约束系统设施之一，在减轻碰撞事故中乘员伤害程度方面起着重要作用。早在19世纪后期，这种带式乘员约束设施已经出现，只是当时仅用于马车乘员的约束。直到1964年以后，在美国、日本等安全带应用较早的国家，才开始强制在轿车、轻型客车的驾驶座位装备二点式安全带。由于安全带的保护效果比较明显，后来就逐渐扩大了安全带的使用范围，从乘客车到载货车，从轻型车到中型车，从外侧座椅到中间座椅，装配的安全带型式也从二点式发展到三点式带紧急锁止卷收器安全带。随着安全带使用率的大幅度提高，事故中乘员伤亡率也随之下降。统计数据表明，佩戴安全带使碰撞事故中乘员伤亡率减少15一30。安全带对乘员保护的原理是当碰撞事故发生时，安全带起作用将乘员束缚在座椅上，乘员的头部、胸部不至于向前碰到方向盘、仪表板及挡风破璃上，使乘员免受车内二次碰撞的危险，同时使乘员不被抛离座椅。事实证明，在正面碰撞、追尾碰撞及翻车事故中普通安全带对乘员保护效果很好，尤其是对乘员头部、胸部的保护。为了进一步降低碰撞时乘员下沉(即乘员沿座椅下滑)造成腹部伤害，目前很多汽车生产厂采用带预紧装置的安全带。这种安全带同改进的座椅结构及气囊相结合，便可大大提高乘员的保护性能。安全带主要分腰带，肩带，三点式和四点式安全带。232汽车安全气囊 汽车安全气袋的基本思想是；在发生一次碰撞后、二次碰撞前，迅速在乘员和汽车内部结构之间打开一个充满气体的袋子，让乘员扑在气袋上。通过气袋的排气节流阻尼吸收乘员的动能，使猛烈的二次碰撞得以缓冲，以达到保护乘员的目的。 安全气袋系统主要由传感器、控制器、气体发生器和气袋等组成。其中，控制装置又包括传感器、电子控制系统以及触发装置。汽车上的安全气囊总成还应包括安装安全气囊系统的转向盘、仪表板部分以及用于传导的导线系统等。其工作原理为：传感器感受汽车碰撞强度并将其传给控制器，控制器接收并处理传感器的信号，当控制器判断有必要打开气囊时立即发出点火信号触发气体发生器、气体发生器点火后迅速产生大量气体，在乘员和汽车内部结构之间展开一个充满气体的气袋，使得在发生碰撞事故时、乘员能够与比较柔软的气袋相接触，而不是与坚硬的汽车结构猛烈碰撞，从而达到减少伤害、保护乘员生命安全的目的。现在美国、欧洲等先进国家除了在方向盘上、仪表板安装前碰撞气袋外，还在后排座椅配备前碰撞安全气袋：在座椅侧面或车身上配备侧碰撞气袋；在汽车项部配备滚翻气袋、这样汽车一旦发生了碰撞事故，如正面碰撞、侧撞以及汽车的翻滚等，能够233座椅及头枕 汽车座椅作为安全部件，是在被动安全保护中起决定性作用的组成部分。首先，在事故中它要保证使乘员处在自身的生存空间内，并防止其它车载体如其他成员、货物、进入到这个空间；其次，要使乘员在事故中保持一定的姿态，以使其它的约束系统能充分发挥其约束性能；除此之外，座椅还应具有在乘员与其发生碰撞时，能把乘员的伤害减轻到最低的程度，即能吸收乘员的动能。从安全性考虑座椅的结构可分为靠背，坐垫，头枕。2341靠背 通过研究，人们发现靠背对于追尾碰撞的保护起到决定性作用。因此靠背的设计一直把注意力放在尾部碰撞保护上，并且产生了两种靠背强度设计概念，柔性吸能性靠背和刚性靠背。在理论上，刚性靠背的设计概念无可厚非，至少在高强度碰撞中，它能使头部相对于胸部运动降低到很小，但是在低强度的尾部碰撞中，刚性靠背在乘员身体沿靠背上滑、靠背对乘员产生回弹、乘员以非标准坐姿乘坐的情况下易引起不应有的乘员伤害。2342头枕 头枕是一种用以限制乘员头部相对躯干向后移位的弹性装置，在撞车事故时可减轻乘员颈椎可能受到的损伤，尤其是汽车受到追尾碰撞时可抑制乘员头部后倾，防止或减轻颈部损伤。 德国PORSCHE公司开发了向座椅传递冲击能量的座椅安装托架，这样就会使乘员在碰撞开始后尽早的承受加速度作用，这样可以大大降低加速度对乘员的作用强度，为了解决尾部碰撞中安全带的松弛问题，BMW公司开发了整体式座椅。2343坐垫安全带等约束系统如果脱离了座椅系统就不会有任何作用，坐垫在安全带的保护过程中起重要作用，它决定了碰撞中乘员垂直载荷的性质和程度。坐垫一般不会对乘员构成直接的伤害，但坐垫的结构会影响到乘员运动过程中约束力施加到乘员身体上的方式及外部载荷绝对值的大小。近年来，随着汽车工业的发展，陆续开发出许多具有特殊功能的座椅，如气囊座椅，传感器座椅，冷热可调式座椅，防下滑式座椅等，使汽车的乘坐舒适性、方便性及安全性得到提高。235汽车安全玻璃汽车发生碰撞事故后前挡风玻璃的性能如何，对高速行驶的汽车安全性影响较大。前挡风窗玻璃从安全性要求，一是正常状态下保证良好的视觉效果，而碰撞发生后能保证驾驶视野，=是碰撞玻璃破碎后不应对乘员造成大的伤害。安全玻璃可分为强化玻璃(钢化玻璃)和夹层玻璃。我国把安全玻璃分为：A类夹层玻璃、B类夹层玻璃、区域钢化玻璃和钢化玻璃。其中前挡风窗玻璃采用A类夹层玻璃、B类夹层玻璃和区域钢化玻璃。钢化玻璃由内部的拉伸应力层和表面的压缩应力层构成，因车辆碰撞玻璃一旦破碎。即刻失去应力平衡，整块玻璃在瞬间内破碎成细小的粒状碎片，难以保证驾驶员的视野。区域强化玻璃是使驾驶员前面的部分破碎后碎片比较大，以保证驾驶视野。夹层玻璃是在两层玻璃中间夹人中间膜，由玻璃一中间膜一玻璃三层组成。由于玻璃的厚度和中间膜厚度的不同，可分为不同夹层玻璃。236乘员头颈保护系统 WHIPS一般设置于前排座椅。当轿车受到后部的撞击时，头颈保护系统会迅速充气膨胀起来，其整个靠背都会随乘坐者一起后倾，乘坐者的整个背部和靠背安稳地贴近在一起，靠背则会后倾以最大限度地降低头部向前甩的力量，座椅的椅背和头枕会向后水平移动，使身体的上部和头部得到轻柔、均衡地支撑与保护，以减轻脊椎以及颈部所承受的冲击力，并防止头部向后甩所带来的伤害。237侧门防撞杆 当汽车受到侧面撞击时，车门很容易受到冲击而变形，从而直接伤害到车内乘员。因此为了提高汽车的安全性能，不少汽车公司就在汽车两侧门夹层中间放置一两根非常坚固的钢梁，这就是常说的侧门防撞杆。防撞杆的防撞作用是：当侧门受到撞击对，坚固的防撞杆能大大减轻侧门的变形程度，从而能减少汽车撞击对车内乘员的伤害。上海大众的途安就配备3坝JJI3防撞杆。238分散撞击力车架车架是汽车的骨架，现代的车架设计不仅要考虑空间、负重和发动机的动力输出，更要考虑其安全性能，即抗冲撞的性能。通过精密计算过的撞击力分散设计可以将撞击力分散到车架的各个部位，减轻车内乘员承受的冲击力，同时避免车体或发动机任何部分凸入车厢内。合格的分散撞击力车架都是经过成百上千次的碰撞实验研制成功的。通常这些分散撞击力车架的横向撑杆及纵向梁全都十分坚固和紧密相连，那些在撞击时受力最大的地方都经过特别的强化工序处理，或是增加了加固件。当然分散撞击力车架最重要的质表现还在于当撞击真的发生时车架将会如何折曲，合理的折曲设计可以确保车厢结构完整，即实现所谓的“安全舱”，这对于车内乘员的脱险和抢救是至关重要的。239其它被动安全装置汽车被动安全装置还有防冲击车身，倾翻阀，保险杠等。24汽车落水逃生系统241概述 汽车落水逃生系统是在汽车落水后给汽车提供一种安全保护，属于一种新型汽车被动安全装置，本文所研究的对象正是此系统。系统的基本原理是：在汽车落水后，传感器检测的信息，通过单片机进行处理，控制车窗的运动，从而使乘员能够安全逃生。第3章汽车落水逃生系统整体设计31系统总体方案32系统具体机构321压力传感器 在本控制系统中采用CYZl04系列隔离式压力传感器，此传感器可以深入水中测量水的压力，而不会损坏传感器，这是它相对于其它类型压力传感器的区别。由于对控制系统的精度要求很高，我们采用精度等级为D级的，量程为20KPA的，信号输出为电压类型，供电电压为12V，满量程输出为70my，此系统规定当传感器感受20cm的水压时，气囊即打开3211传感器放置位置 传感器应放在一个平时不容易接触的地方，以防止不小心触发传感器而引起气囊意外打开造成不必要的麻烦，可安装在汽车轮胎的正上方车身上(翼子板的中间部位)，如图33所示的筒体内部，可在汽车相同的部位安装四个这样的传感器。3112传感器防护装置 为了防止气囊意外打开，我们可在传感器外面加一个防护罩采用圆型结构，上下两个圆面采用三个截面结构如图35所示的形式，水从图中空白的位置进入，这样可以起逐次缓冲功能，以减少传感器受到意外撞击时受到的压力，圆柱侧面采用封闭型结构，其放置位置为圆柱面与水平方向平行。3. 2. 2水位开关323控制装置控制装置是汽车落水逃生系统的核心，324开关 此开关采用一般的弹簧型开关即可，开关装在控制单元与驱动单元之间靠近控制单元的电路中，开关正常情况下闭合，按下按钮开关断开，电路处于断开状态，驱动单元不会打开。3251安装位置 安装位置：可安装在四个车门上如图32所示的盖板内部，与气袋组成气囊组件。328密封装置 由于是在水中，所以必须注意系统的密封性问题，特别是电路部分的密封性，因为进水后，各种电器件将无法正常工作，电器件必须密封起来，各种连接插头必须采用防水插头，同时与此相关的汽车上的一些器件也必须密封，比如系统的电源一蓄电池等。3. 3玻璃升降器的组成电动车窗系统主要由车窗、电动机、电动玻璃升降器、开关等组成,3. 3. 1电动机电动车窗一般使用双向永磁或绕线双绕组串联式电动机, 每车窗安装有一只电动机通过开关控制其电流方向, 从而实现车窗的升降。另外, 为了防止电动机过载, 在电路或电动机内装有一个或多个热敏电路开关, 用来控制电流, 当车窗玻璃上升到极限位置或由于结冰而使车窗玻璃不能自由移动时, 即使操纵控制开关, 热敏开关也会自动断路, 避免电动机通电时间过长而烧坏。3. 3. 2电动玻璃升降器电动玻璃升降器主要有两种形式。一种是用齿扇来实现换向作用。如图1所示, 齿扇上连有螺旋弹簧。当车窗上升时, 弹簧伸展, 放出能量, 以减轻电机负荷当车窗下降时, 弹簧压缩, 吸收能量, 从而使车窗无论上升还是下降, 电机的负荷基本相同。另一种升降器是使用柔韧性齿条和小齿轮, 车窗连在齿条的一端, 电机带动轴端小齿轮转动, 使齿条移动, 以带动车窗升降,其结构如图所示。3. 3. 3开关开关由主控开关、分控开关等组成。电动车窗控制系统中的主控开关, 用于驾驶员对电动车窗系统进行总的操纵, 一般安装在左前车门把手上或变速杆附近分控开关安装在每个车门的中间或车门把手上, 用于乘客对车窗进行操纵。33汽车落水逃生系统的可行性分析331汽车落水受力分析(1)汽车正向落入水中，其受力情况34本章小结 本章从阐述了汽车落水逃生系统的原理以及构成，对组成系统的各个组成部分进行了具体的设计，并对玻璃升降器的特性进行了阐述。第4章控制系统硬件设计41概述控制系统控制的对象主要为压力和转速信号，其中压力信号为主要控制对象，转速信号为辅助控制对象。当采集的水的压力信号和车轮转速信号都满足要求时，系统才会工作。控制系统的工作原理为：42控制系统硬件设计控制系统主要包括信号的接收，调理，模数转换，单片机处理，以及驱动等。控制系统的基本流程图421压力信号调理信号的调理主要包括信号的放大，滤波等，其信号调理流程。422开关信号调理 423模数转换 单片机能识别和处理的信号为数字信号，所以必须把模拟信号转换为数字信号，论文中采用MAXIM公司推出的8位八路AD转换器l姒X118来实现模拟信号转换为数字信号。芯片采用半刷新技术，其转换时间为660ns，它与微处理器的接口电路非常简单，不需要外加接口电路，数据的输出带锁存器和三态缓冲器，可以直接与8位微处理器数据总线或输入端口相连。它有28个引脚，其引脚排列如图4-15所示。论文中采用其中的四路来实现预定的功能即INO，INl，IN2，IN3。aO采用中断方式与单片机连接，并且通过锁存器SN74LS373来进行转换通道的选择以及数据和地址通道的选择，它的引脚功能可参考图4-16。在AD转换时采用MAXll8的写读模式(MoDEl)的标准读数方式，当wR引脚下降沿到来时启动AD转换。当AD返回低电平时，转换结果的高4位被锁存在输出缓冲器内，同时开始低4位数据的转换。当INT引脚出现低电平时表明转换结束，当RD下降沿到来时数据缓冲器打开，可以读取转换结束的数据，其与单片机的接口电路如图416所示。为了采用精确控制在实际应用中可采用12位AD转换器姒x197。由于maxll8模拟信号的输入范围为O一5v，因此在前面的信号调理中，把最大信号调理为+5v。为保证信号转换的精确性，AD的参考端电压必须非常精确，我们给出了产生精准+5V电压的方法如图4_8所示。由于8位mAXll8转化器满量程数字输出为11111111(-进制)，十进制为255，则当输入500my的压力信号时，输出的数字信号为(11111111)xO55=00011000(二进制)，即为24(十进制)。【37l424控制器控制器采用单片机，此是控制系统的核心，本课题中，选用AT89S52单片机来完成系统的控制功能。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器。其片内具有8K的可在线编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器可在线编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和可在线编程Flash，使AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。其引脚功能如图4-17所示。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I0口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。I期Po口：PO口是一个8位漏极开路的双向IO口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对PO端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址数据复用。在这种模式下，Po具有内部上拉电阻。在flash编程时，Po口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向Io口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流(IIk)。此外，PI0和P12分别作定时器计数器2的外部计数输入(PIOT2)和定时器计数器2的触发输入(PI1T2Ex)。在flash编程和校验时，Pl口接收低8位地址字节。闭P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向IO口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流(IIL)。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器(例如执行MoVxDPTR)时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址(如MOVXRI)访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向Io口，P3输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流(IIL)。P3口亦作为AT89S52特殊功能(第二功能)使用。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。控制系统原理图如图4-18所示。在原理图的基础上，设计PCB电路板。从原理图的绘制到PCB板的设计采用PROTEL DXP软件完成。PRoTEL DXP是一种功能强大的电子电路设计软件，印刷电路板的设计由三个部分组成：电路原理图设计、网络表文件的建立和印刷电路板的设计。在原理图设计当中，主要完成原理图的绘制，并根据原理图生成相应的网络表文件。网络表文件是原理图418控制系统原理图图与印刷电路板的衔接部分，它完成网络节点的生成，并对原理图中出现的简单错误进行检查。在印刷电路板设计中，首先需要调用网络表，然后将调入的电子元件进行合理的布局，接着完成自动布线。自动布线通常不合理，就需要手工布线来完成。在设计过程中，电子元器件的封装显得尤为重要，是整个印制电路板设计的关键，因此在进行电子电路设计之前，必须对电子元器件的封装全面了解，如果封装库里面没有某种电子元器件的封装，这就需要自行设计，最好建立适合自己的电子设计的封装库，在以后的电子电路设计当中就可以直接调用。在电子元件及其线路布局完成之后，为了防止信号干扰，对印制板的双面用地线进行填充，这样也可以有效的散热。设计完成的控制电路板如图4-19所示。图4-19控制系统印刷电路板AT89S52有40个引脚，采用双列直插式塑料封装。PO口与AD转换器连接，Pl口与P3口用来对外输出。其通过P0口与单片机进行