基于51单片机的汽车智能雨刮器控制系统设计-蔡振辉

摘要智能雨刮器的设计以STC89C52为核心，实现了以单片机为控制系统的智能雨刮器。重点是电路结构原理和代码编程的设计。它包括项目概述，方案演示，智能雨刷硬件和软件的设计，系统调试和其他部分。本设计以单片机为控制核心。硬件基于分块模式的方法，对整个系统的电路设计进行了分析，给出了系统的总体结构图，单片机的最小系统，步进电机的驱动电路，按键电路，显示电路。LCD1602，传感器电路和电源电路。在软件实现过程中，还使用了分块的方法。软件设计部分包括智能雨刮器程序设计思想和智能雨刮器功能分析。设计并实现了步进电机，按键，LCD1602显示和雨量传感器电路的结构和功能，主要编写了主程序的逻辑结构。软件部分采用C语言，通过分析雨量值和设定值进行分析，完成雨刮器的自动启停和速度控制。该设计基本达到了预期目的，具有很强的实用价值。关键词：智能雨刮器、自动控制、单片机、STC89C52、电机驱动、LCD1602

AbstractThedesignoftheintelligentwipertakesSTC89C52asthecore,andrealizestheintelligentwiperwiththesingle-chipmicrocomputerasthecontrolsystem.Thefocusisonthedesignofcircuitstructureprinciplesandcodeprogramming.Itincludesprojectoverview,programdemonstration,intelligentwiperhardwareandsoftwaredesign,systemdebuggingandotherparts.Thisdesigntakesthesinglechipmicrocomputerasthecontrolcore.Basedonthemethodofblockmode,thehardwareanalyzesthecircuitdesignoftheentiresystem,andgivestheoverallstructureofthesystem,theminimumsystemofthesingle-chipmicrocomputer,thedrivecircuitofthesteppermotor,thekeycircuit,andthedisplaycircuit.LCD1602,sensorcircuitandpowersupplycircuit.Intheprocessofsoftwareimplementation,theblockmethodisalsoused.Thesoftwaredesignpartincludesintelligentwiperprogramdesignideasandintelligentwiperfunctionanalysis.Thestructureandfunctionofthesteppermotor,buttons,LCD1602displayandrainfallsensorcircuitaredesignedandimplemented,andthelogicstructureofthemainprogramismainlywritten.ThesoftwarepartusesClanguagetoanalyzetherainfallvalueandsetvaluetocompletetheautomaticstartandstopofthewiperandspeedcontrol.Thedesignbasicallyachievestheintendedpurposeandhasstrongpracticalvalue.Keywords:Intelligentwiper,automaticcontrol,MCU,STC89C52,motordrive,LCD1602目录第1章绪论 1第1.1节选题背景 1第1.2节研究现状 1第1.3节研究意义 2第2章自动雨刷器的总体设计 3第2.1节总体设计 32.1.1设计思路 32.1.2总体设计框架图 3第2.2节方案的论证 42.2.1主控芯片选择 42.2.2电动机选择 42.2.3电机驱动模块选择 52.2.4传感器选择 52.2.5工作状态显示选择 5第3章系统中的主要器件介绍 7第3.1节主控制器（STC89C52） 7第3.2节电机驱动芯片（ULN2003） 8第3.3节步进电机（28BYJ-48） 9第4章自动雨刷器硬件电路设计 10第4.1节单片机最小系统 10第4.2节步进电机驱动电路 10第4.3节按键电路 11第4.4节LCD1602显示电路 12第4.5节供电电路 13第5章自动雨刷器软件设计 14第5.1节软件总体设计 14第5.2节步进电机工作模块 15第5.3节按键控制模块 16第5.4节LCD1602显示模块 16第5.5节雨量传感器自动控制模块 17第6章自动雨刷器调试 18第6.1节系统硬件设计、组装和调试 186.1.1制作电路板 186.1.2元件焊接 196.1.3整板测试 196.1.4上电功能测试 19第6.2节系统各模块软件调试 20第6.3节调试小结 21结论 22附录 23参考文献 27致谢 28绪论第1.1节选题背景雨刷控制器作为每个汽车中最必须的汽车部件之一，自然也需要满足人民更舒适性的需求。刮水器的最基本功能是保护车主免受雨淋和清洁灰尘。但是，传统的刮水器需要手动打开和关闭。每次手动开关都很麻烦，特别是在行驶或高速行驶时，都有一定的危险，并且雨量也不同，因此使用手动开关时特别难于掌握不同的档位。因此，自动刮水器应该在运输诞生时诞生。现有的自动刮水器可以自动打开和关闭。它们中的一些根据不同的光强度来控制刮水器的自动切换，这具有一些缺点。刮水器控制器的自动开关如何使刮水器开关自由切换以及关闭时间是否到位。由于雨刮器的频繁开关动作，电动机运行的速度和可靠性对于确保雨刮器的正常运行非常重要。旧的手动刮水器控制系统通常由装有继电器，限位开关和电阻器的电动机控制。这种开门器操作单一，开闭门稳定性差，不能满足更多雨刮器联动控制的技术要求。随着技术的发展，数字信号处理器的数据处理速度和能力得到了极大的提高，这使得快速处理由大量传感器收集的信息成为可能。控制设备有多种形式，例如单片机，DSP设备等，它们可以用作控制核心以形成一整​​套自动刮水器控制系统。当智能雨刮器控制系统运行时，可以控制每个控制点的速度和加减速，具有快速稳定地切换雨刮器的特点。一套高性能的自动刮水器交流伺服系统，以单片机或DSP为控制核心，IPM为驱动器，BLDCM为伺服电机。在系统的软件设计中，根据不同的控制方式，实现了半自动控制，自动控制和定时控制，雨刮器动作智能控制的相互转换，提出了自动雨刮器的自适应控制方法，给出系统软件的流程。第1.2节研究现状根据对多个市场领域的汽车属性研究的分析，数据显示，消费者的消费偏好包括预缩安全带，前排座椅安全气囊，驾驶员座椅安全气囊等。可以看出，对安全设备的需求已经超过对舒适设备的需求。其中，对自动刮水器的需求排名第六。消费者认为，刮水器必须具有自动启停和雨水智能检测功能，以满足不同车辆状况和前挡风玻璃雨水的需求。世界上有许多基于雨水传感器的自动雨刮器控制系统，但是存在许多问题，例如昂贵或不灵敏。当前的市场设计是通过控制软件来控制电动机驱动芯片以驱动电动机旋转，并使用雨量传感器将雨量信号检测为电信号，然后将其传输到单片机。汽车制造商只有两种雨量传感器：第一种是使用电阻，电压和光强度可变的传感器与各种信号控制器连接，以控制刮水器电动机的旋转。前者是将传感器直接安装在挡风玻璃上，而雨滴直接落在传感器上以感应降雨。后者是通过安装在挡风玻璃内的光线引起的折射强度变化来检测降雨。清洁汽车挡风玻璃上的障碍是汽车刮水器的主要功能，为驾驶员提供清晰的视野，因此自动刮水器系统属于必要的安全设备。主动安全系统是每位汽车系统工程师的目标之一，而刮水器系统是每辆确保透明风挡玻璃的唯一选择。目前，自动刮水器的设计是汽车制造商发展的方向。第1.3节研究意义目前，手动刮水器控制系统主要由简单的物理按钮和交流电动机组成，少数由直流电动机组成。对于大型车辆的多刮水器控制来说并不是理想的选择。而且，如果实现多重控制，则刮水器的打开和关闭程度将不同。尽管后者易于控制，但是直流电动机尺寸大，维护困难，使用寿命短。由于电磁火花，电刷结构容易造成严重的经济损失和人身伤害，并且容易形成干扰。繁重的维护工作和其他问题将使操作员感到麻烦。随着科技不断发展，不仅加速了社会信息化，而且改变了人们的生活方式和工作习惯。人们对刮水器的要求不仅是除尘功能，而且还要求安全，方便和舒适的驾驶环境。自动刮水器控制技术起源于美国，是在汽车平台上设计的。旧的手动按钮刮水器控制系统采用模拟电子或继电器控制方法。随着技术的成熟和应用，为了控制脉冲数来控制角位移，许多刮水器控制系统开始使用步进电机作为动力。定位时，还可以控制脉冲频率，以控制电动机的转速和加速度，从而达到调速的目的。因此，开发一种高效率，高安全性，不易损坏，智能化的雨刮器控制系统具有重要的价值。第2章自动雨刷器的总体设计第2.1节总体设计2.1.1设计思路该设计的总体思路是通过软件控制雨刮器电机根据相应的环境进行不同的旋转，原理是利用雨水传感器感应雨量，将感应信号传输到单片机系统。例如，当检测到小雨时，电动机将以小雨模式工作（电动机旋转5秒钟时，它将停留5秒钟，然后继续旋转）；当检测到中雨时，将启动大雨运行模式（当电动机旋转10秒钟时，它将继续工作）；当检测到下雨时，它将启动大雨运行模式（电机连续旋转以旋转转弯）。2.1.2总体设计框架图智能雨刷控制系统总体设计框图如图2-1所示，整体设计由6个部分构成，分别是：单片机最小系统、LCD1602显示模块、按键控制模块、雨量感应传感模块、步进电机控制电路模块。单片机最小系统是自动雨刷控制系统的核心，连接数据采集端、状态显示端和命令控制端；本设计中的显示部件由LCD1602显示模块组成，主要功能是显示雨量大小状态显示，雨量最低开启值显示，比较直观显示整个系统的状态；键盘模块主要是雨量上下限值按键控制模块，实现手动操作设置雨量大小上下限值的设定；雨量传感器采用专用的湿度传感器，成本低，控制灵活，电阻是模拟信号，需要经过信号调理电路，将其转变成数字信号传送给单片机；步进电机控制电路模块是系统的控制端，其控制命令来源于单片机，但是是由传感器感应雨量大小触发的。图2-1自动雨刷器总体设计框架图第2.2节方案的论证2.2.1主控芯片选择由于这次的设计内容是一个雨刷器的开关控制，控制不会过于复杂，所以采用一片单片机控制方案。这个方案采用一片单片机来控制一个雨刷器运转，其中包括扫描所有按键、电机驱动的控制、LCD1602显示雨量大小，并对所有的信号通过处理实现相互连接转化，最总实现雨刷的正常运转。优点：单片机利用率较高，成本低、可靠性高。缺点：控制系统相对复杂，只适用于较为简单的自动雨刷控制系统中。2.2.2电动机选择方案1：当脉冲信号传输到步进器时，它将根据数据旋转固定角度。利用步进电机用作动力组件。步进电机是将电脉冲转换为角位移的执行器。但是步进电机是由脉冲驱动的，因此可以通过控制脉冲数来控制电机的角位移，从而达到精确定位的目的。还可以通过控制脉冲频率来控制电动机的速度，从而达到调速的目的。优点：结构简单、可靠性高和成本低。缺点：速度不快，一个角度一个角度转动，高速时会有尖锐的声音和较大的振动。方案二：直流电动机用作功率组件。直流电动机由两部分组成：定子和转子。定子上有极，转子上有绕组。通电后，转子上将形成磁场。定子和转子之间存在一个角度，这使电动机在定子和转子磁场的相互吸引下旋转。直流电动机广泛用于许多具有高启动转矩，大转矩和低惯量的系统。优点：具有速度快，应用方便，驱动简单，程序可控性好，电路相对简单，调速性能好，适用范围广，调整方便等优点。缺点：精度不高。方案选定：自动雨刷器控制系统对速度没有太高的要求，使用步进电机也可以速度可控，而且对雨刷开关精度高。所以选择方案一来实现。2.2.3电机驱动模块选择由2.2.2电动机选择可知选定为步进电机，所以比较以下两种方案实现对步进电机的驱动。方案一：H桥开关电路。H桥开关电路是一种低功率驱动电路，AM和BM是互补的双极性或单极性驱动信号，TTL电平。打开对角线上的一对三极管，电动机将运行。电流可能会从左到右或从右到左流过电动机。电动机的方向只能通过三极管对的导通来控制。优点：小功率，比较节能，成本低。缺点：用分立元件建立H桥比较麻烦，对元件选择比较讲究。方案二：采用了集成的电机驱动控制芯片ULN2003A。ULN是集成的达林顿IC，其中还包括一个二极管，以消除线圈反电动势，该电势可用于驱动继电器。它是双列16引脚封装，NPN晶体管矩阵，最大驱动电压为50V，电流为500mA，输入电压为5V。优点：集成性较高，抗干扰能力强，转速可调。缺点：成本高，硬件电路连接较为复杂。方案选择：由于该系统只要对一个步进电机进行驱动，而ULN2003A可以扩展单片机引脚，实现更多输出信号控制，所以采用方案二来驱动步进电机。2.2.4传感器选择方案一：采用雨量传感器。把传感器直接装在汽车挡风玻璃的外面，雨滴直接落在传感器上来感应雨量的大小优点：体积小、功耗低、容易安装。缺点：抗干扰性太差，容易受到外界的干扰。方案二：采用光敏电阻。在需要定位的位置安装光敏电路。安装在挡风玻璃内侧，由光照引起的折射强度的变化来检测雨量的大小。优点：灵敏度高、响应速度快、精度高，可靠性高等。缺点：成本高，控制电路复杂。方案选择：综合比对两种传感器，雨量传感器更适合于该系统，所以选择方案一。2.2.5工作状态显示选择方案一：采用点阵式液晶显示器（LCD）显示系统的相关数据信息。优点：程序编写简单，显示的可控性较好，低功耗。缺点：成本较高。方案二：采用共阴式8段数码管（LED）显示雨刷转速。优点：成本低，亮度大，硬件电路调试方便。缺点：功耗大，程序编写稍有复杂，显示内容有限。方案选择：该系统需要显示转速，工作状态信息，显示内容较多，而数码管不能显示汉字，因此选择方案一。

第3章系统中的主要器件介绍第3.1节主控制器（STC89C52）STC89C52单片机的结构STC89C52用作系统中的主控制芯片。可扩展性也比较高，具体的应用空间非常广阔。STC89C52使用经典的MCS-51内核，这使得该芯片具有传统51单片机所没有的功能。STC89C52在单个芯片上具有智能8位CPU和系统可编程闪存，这使STC89C52为许多嵌入式控制应用系统提供了高度灵活且超级有效的解决方案。其主要功能如下：工作电压：3.3v-5.5v（5V单片机）；2.0v-3.8v（3V单片机）。STC89C52的频率范围是0-40mhz，相当于8051的0-80mhz。实际工作频率可以达到48MHz。应用程序空间为8K字节。512字节ram集成在芯片上。重置通用I/O端口（32个端口）后，P0，P1，P2和P3是准双向I/O端口。端口P0是漏极开路输出。当用作总线扩展时，无需添加上拉电阻。当用作I/O端口时，必须增加上拉电阻。ISP（系统可编程）IAP（应用程序可编程），无需特殊编程器即可进行编程，无需特殊模拟器即可进行仿真，可以通过串行端口（RXD/P3.0，TXD/P3）直接下载录制程序。1），并且可以在几秒钟内刻录单片机程序。EEPROM功能：看门狗功能。图3-1STC89C52管脚图第3.2节电机驱动芯片（ULN2003）由于MCU的接口信号不够大，需要通过ULN2003对其进行放大，然后再连接到相应的电机接口。ULN是一种集成的达林顿IC，还包括一个二极管，用于消除线圈反电动势，该电势可用于驱动继电器。它是一个双16引脚封装，NPN晶体管矩阵，最大驱动电压=50V，电流=500mA，输入电压=5V，适用于TTLCOMS，由达林顿晶体管驱动电路组成。用户输出端口的外部负载可以根据上述参数进行估算。以下是功能：①ULN2003的每对达林顿串联连接的基极电阻为2.7K，可以在5V的工作电压下与TTL和CMOS电路连接；②直接连接可以直接在标准逻辑缓冲区中处理要处理的原始数据；③ULN2003工作电压高，工作电流大，填充电流高达500mA，合闸时可承受50V电压，输出也可与高负载电流并联运行；④ULN2003用DIP-16或sop-16塑料包装；图3-2ULN200管脚图第3.3节步进电机（28BYJ-48）步进电机是将电脉冲转换为角位移的致动器。当步进驱动器接收到脉冲信号时，它将驱动步进电机在设定方向上旋转固定角度（和步进角度）。可以通过控制脉冲数来控制角位移，从而达到精确定位的目的。 可以通过控制脉冲频率来控制电动机的转速和加速度，达到调速的目的。步进电动机28YJ48四相八拍电动机，电压为DC5v-DC12v。当一系列连续的控制脉冲施加到步进电机时，它可以连续旋转。每个脉冲信号一次改变步进电动机的一相或两相绕组的通电状态，并且相应的转子转动一定角度。当通电状态的变化完成一个周期时，转子将旋转一个螺距。驱动方式：（4-1-2相驱动）功能框图如表3.1所示。表3.1步进电机28BYJ-48驱动方式选择

第4章自动雨刷器硬件电路设计第4.1节单片机最小系统复位电路和时钟电路是单片机最小系统常见的两个功能，其中复位电路是由按键、保护电阻、上拉电阻和电容组成，可以实现按键手动复位和上电自动复位，与单片机的9脚复位端相连。52单片机是高电平复位，所以给单片机加5V电源（上电）启动时的，电容充电相当于短路，RSTET上的电压就是VCC，这时单片机就是复位状态。图4-1最小系统晶体振荡器电路，单片机包括反向放大器和高增益。它的输入是引脚XT1，其输出是引脚XT2。通过将两个引脚并联连接到一个振荡器和两个电容器来形成自激振荡器。STC89C52RC电路采用11.0592Mhz晶体振荡器第4.2节步进电机驱动电路步进电机是一种将电脉冲信号转换为线性或角位移的致动器。它不能直接连接到交流和直流电源，因此必须使用特殊电路来控制驱动器。典型的步进电机控制系统：控制器可以发出脉冲信号，其脉冲频率可以连续从几赫兹变化到几十千赫兹。为环形分配器提供脉冲序列。环形分配器的主要功能是根据某些规则分配来自控制链路的脉冲序列，并通过功率放大器的放大将其添加到步进电机驱动电源的每个输入中，以驱动电机的旋转。步进电机由ULN2003芯片驱动，驱动电路包括ULN2003主芯片，漏极电阻和220UF电容器。IN1-IN4是信号输入端子，与单片机的P1.0-P1.3接口相连以进行驱动。并且需要10K上拉电阻。IN1-IN4改变不同的信号，而OUT3-5将电动机的旋转作为输出信号进行控制。ULN2003引脚8上的GND接地，引脚9上的COM连接到VCC。图4-2步进电机驱动电路第4.3节按键电路在由单片机组成的小型系统中，人机交互功能是常见的，而按键功能是最常见的输入方式。关键电路是一对一直接连接和动态扫描矩阵连接。一对一直接连接是直接对应于CPU输入端口的键。非常简单。密钥占用一个端口。当键的数量少而端口的数量大时，可以直接使用。通常，键的数量很大，必须使用矩阵键链接来占用尽可能少的端口。由于此设计中缺少按钮，加上复位按钮，因此共有4个按钮。因此，每个按钮都占用一个单片机接口。电路图如图4-4所示。P3.2-P3.4连接到单片机的P3端口。如果按下相应的按键，它将具有相应的功能，并最终实现刮水器的控制。图4-3按键电路第4.4节LCD1602显示电路该电路可以通过编程的显示模式在1602液晶上的ASCII码表中显示各种字符。有两种动态显示模式。首先是将整个屏幕向左移动。首先，将要显示的内容写到以下1602RAM存储单元中。写入内容时，请编写指令以达到指针不移动而是屏幕移动的效果。第二种是将内容逐一写入到1602显示，这主要控制通过延迟功能写入的两个字符之间的时间间隔。1602LCD可以一次显示32个字符，并且可以通过编程实现不同的动态显示模式。本文选择第一种显示模式。在该设计中，P0引脚用于将指令或数据写入LCD1602，以显示雨刮器的开关档位和速度，包括模式选择。P0.0-P0.7的引脚7-14和LCD1602相连以传输各种控制命令，例如屏幕清除，移位等。引脚1和16接地，引脚2和15为VCC，引脚3可以调节LCD1602的亮度。图4-4LCD1602显示电路第4.5节供电电路单片机运行时，需要提供5V电源，如何设计和实现电源。单片机电源通常是：将开发板连接到USB接口，然后通过计算机为开发板供电。但是实际上，这种方法是不可取的。我们将直接使用220V至5V电源插头。由于STC89C52单片机需要5V电压才能工作，因此我们需要设计单片机的电源电路。本文使用220V电源。将电源转换为5V后，您也可以直接使用USB电源。单片机的电源电路如图4-5所示，可以输出+5V直流电压进行供电。图4-5供电电路

第5章自动雨刷器软件设计第5.1节软件总体设计根据系统设计要求，自动雨刷控制的程序应满足以下要求：启动主程序，首先关闭中断并设置堆栈，然后初始化寄存器以初始化显示内容。初始化程序，使LCD1602显示默认降雨量的上下限值。然后执行密钥查询并执行相应的操作。如果是设置键，则设置要比较的值。（检测降雨值与上下限设定值之间的关系；当雨量传感器获得的值超过上限值时，驱动步进电机以提高速度。当该值在上限值和下限值之间时，步进电机会正常旋转；当该值在下限值之间时，步进电机不旋转。程序流程图如图5-1所示。图5-1软件总体流程图自动雨刷的整个软件设计包括以下几部分：步进电机工作模块、按键控制模块、LCD1602显示模块、传感器自动控制模块。第5.2节步进电机工作模块步进电机程序的主要任务主要有三个。首先判断旋转的方向。步进电机在工作过程中，有正转和反转两个方向，本系统设定正转为开启雨刷，反转设定关闭雨刷，这关系到雨刷开启和关闭方向的正确性。其次，步进电机程序设计需要按顺利传输控制脉冲。当确定正反转之后，设定程序按一定方向传输脉冲数，表现在步进电机上就是转速的快慢。第三个任务就是判断所要求的控制步数是否传输完毕。当按照一定的方向传输一定数量的脉冲后，设定程序规定步进电机的脉冲数量，这是为了确定开启或者关闭窗户的准确性。根据步进电动机的结构，原理和应用，本设计采用C语言在KEIlUVISION4软件中编写程序，然后在Proteus7.5仿真软件中反复运行和调试，以实现单片机对步进电动机的控制。该系统中步进电机的工作过程如下。首先，判断步进电机是否在前进方向。在正向时，执行下一步以发送正向的脉冲序列。此时，判断传输步数是否完成。如果是负方向，则继续执行上一个步骤，直到该过程确定完成了传输步骤。此时，处理结束。其次，当判断为有任何一种情况时，执行下一步以发送所发送的脉冲序列，然后判断发送步骤是否完成。当判断为否时，继续执行上一个步骤，直到程序确定传输步骤已完成，然后该过程结束。在加速过程中，步进电动机将从静态旋转到高速，否则电动机将被“卡住”。在本文设计的代码中，加速非常容易。当步进电机的速度为1500RPM时，速度参数Speedlevel为2。当速度参数的速度Level为1时，速度为3000RPM。如果将速度水平直接设置为1，则步进电机将“卡住”。如果首先将速度等级设置为2，则让电动机以1500RPM的速度旋转，然后在几秒钟后将速度等级设置为1。电机可以3000rpm的高转速旋转，这就是“加速”的效果。ucharmoveF[]={0xc8,0x49,0x61,0x23,0x32,0x16,0x94,0x8c};ucharmoveB[]={0x8c,0x94,0x16,0x32,0x23,0x61,0x49,0xc8}；为定义的数组，前者代表雨刷开启时，步进电机正转的脉冲，后者代表雨刷关闭时，步进电机发转的脉冲。VoidMoveUP（）和VoidMoveDOWN（）函数是步进电机控制的函数，VoidMoveUP（）函数负责步进电机正转，OidMoveDOWN（）函数负责电机发转。第5.3节按键控制模块按键控制模块是通过判断按钮按下时单片机引脚电压变化情况来控制的。这种方法简单有效，非常适用于自动雨刷控制系统。由于本设计只有一个步进电机，意味着只需要3个功能键就可以实现自动雨刷。按键感应式控制是最常见的控制方式。在程序设计中首先会添加一个延时程序，以提高按键按下时的准确性。本系统中的按键是连接的是P3.2-P3.4，如果有一个的电平为低，则表示有键被按下，若所有引脚均为高电平，则无键按下。当确定没有键被关闭时，该子例程被延迟调用。确认有要按的键后，可以进入确定特定关闭键的过程，然后分析键代码并执行相应的模块。首先定义每个按键对应的标志，具体如下sbitkey1=P3^2; //模式键sbitkey2=P3^3; //加减sbitkey3=P3^4; //减键voidkey_scan()//是按键扫描程序，下面是具体执行程序。voidkey_scan()函数采用if判断语句，对key1、key2、key3进行判断。其中key1实现模式的选择，key2实现上限值或者下限值的增加，key3实现上限值或者下限值的较少。第5.4节LCD1602显示模块LCD1602十一款最常使用也是便宜的液晶显示屏，最多可以显示两行标准字符，每行最多可以显示16个字符。1602编程需要清除其显示操作的过程：首先，确认显示位置，即在前几行中，开始显示前几个字符。第一行的显示地址为0x80-0x8f，第二行的显示地址为0xc0-0xcf。例如，如果要在第2行和第3行显示一个字符，则地址代码为0xC2。在编程过程中，通常会编写一个函数来确定显示数据的行的位置。此功能需要行参数Y和列参数x来确定显示程序。本文的功能是LCD设置代理（无符号x，无符号y）。液晶显示模块是通过引脚直接连接单片机实现的。液晶显示模块的D0-D7口连接单片机的P2.0-P2.7引脚。按照LCD1602的驱动程序指令设计，首先需要使用voidinit_lcd()初始化LCD1602，由于LCD1602显示可能存在抖动，因此需要设定voiddelay(uintz)延时程序。在完成初始化之后，就可以通过指令在LCD1602显示模块上显示数据。本设计中LCD1602可以显示雨量的大小、雨量的上限值和雨量下限值。第5.5节雨量传感器自动控制模块雨量检测是通过穿管器电阻电平的转变来判断的，检测程序中当通过判断语句if语句来判断该传感器的电平是否为低电平，若为低电平则表示，电阻的阻值比较小。在程序设定自动模式之后，该雨量传感器自动控制模块被正式开启。在整个程序的运行过程中要时时进行雨量检测，通过检测结果来控制电机的运转，从而控制雨刷整个操作的流程。程序则是通过判断传送脉冲多少设置当前转向。雨刷自动控制程序采用if语句，if(dat_value<water_l)代表雨量小于下限值，此时步进电机不工作；if(dat_value>=water_l&&dat_value<=water_h)代表雨量在上限值和下限值之间，此时步进电机转速为一般；if(dat_value>water_h)代表雨量在上限值之上，此时步进电机转速为快速。

第6章自动雨刷器调试第6.1节系统硬件设计、组装和调试6.1.1制作电路板电路板在制板之前需要经过原理图和PCB图的绘制，然后通过印版、腐蚀和打孔就完成了板子的基本构成。原理图在绘制之前要收集资料，确定系统方案，选择好合适的芯片，每个模块所具备的器件形成列表。新建工程后将图纸设置为A4纸，方便后来的图纸打印。绘制原理图时要注意很多细节地方，第一调用元器件时要选择合适的器件，没有合适的器件时要自己绘制器件图，绘制器件图时要注意管脚口必须向外，每个管脚的名称也要注意；第二是器件之间的连接，包括芯片之间的连接和芯片与其他器件的连接，芯片之间的连接通常使用标号连接，标号要达到对称，芯片与其他器件一般直接用线连，绘制时要注意节点；第三是电源线和地线的标示要清楚，不要有电压线和地线的遗漏。当然，在原理图绘制过程中还有最重要的一点是器件的封装，这将直接影响PCB图的布局和器件的安装。原理图完成后就要进入PCB的布局，从原理图导入到PCB后要通过四步来完成整个布局。第一步是绘制边界，按照需要的长宽来绘制，当然必须在KeepOutLayer层来进行连接；第二步是确定器件位置，将所有器件摆放在合适的位置，这是一个难关，因为直接关系到器件的安装和器件之间的连接，还要考虑器件之间的干扰，摆放器件时尽量按照模块化来区分，这样容易操作；第三步是器件之间的连线，在BottomLayer层进行连接，在连接之前要设置好安全距离、面板和线的宽度，电源线和地线为1.5mm，其他连接线为1mm；第四步当然是跳线的连接了，因为绘制的是单面板所以肯定有些线要通过跳线来连接。当然，在PCB中不能忘记更改焊盘的大小，否则印制出来的板子打孔后没有焊盘了，板子就失败了。在完成原理图和PCB后就轮到了做板了，第一步是转印，单面板只需要印一边比较方便，将转印纸铺在用砂纸磨好的铜板上，将纸铺平铺紧后用熨斗烫，用熨斗平滑的在纸上挪动，让每个地方都受热均匀，大约烫5分钟即可。等待板子冷却后再将热转印纸去掉，检测板上的黑线是否有断，若有就用油性笔补线。第二步是腐蚀，将板子放入调配好的腐蚀液中，等待除黑线外所有的铜全部被腐蚀掉后，将板子取出用清水冲洗后擦干。第三步是打孔，因为在PCB中将焊盘全部改大了，所以统一用1mm的钻头进行打孔，打孔是要注意不要不要打偏，打偏容易打掉焊盘。最后一步是用砂纸将油墨去掉后擦干涂上松香，待松香干了以后即可焊接。6.1.2元件焊接单面板的焊接是最基本的焊接，没有采用贴片器件，只需要将器件安装在指定的位置，然后将每个管脚都用电烙铁加上松香融上焊锡进行焊接，但焊接使要防止引脚因焊接不当短路或断路，就是不要出现虚焊和过度焊接。虽然全部是直插器件，但为了方便焊接从高度低的开始焊接，从低到高也是为了避免焊接出来的器件不美观。元件焊接非常重要，在实际的调试过程中，遇到了很多问题，例如在焊接元器件是，有的元器件没有焊接结实出现了松动的情况，造成采集数据不准确或者异常。此外还有元器件焊接时，将部分线路焊接联在一起，导致电路板故障等等问题。6.1.3整板测试整个电路板按照电源和地的顺序进行测试，然后再次进行测试。首先打开系统电源。再次测试焊接零件，然后在通电之前检查电路板。还需要逐个引脚检查每个设备。必须检查是否有错误的焊接或与其他信号线的短路。看看设计是否有问题。因此，必须重新检查设备的引脚功能。6.1.4上电功能测试当线路板通电后，首先观察单片机是否发热等异常情况，然后观察显示系统是否正常工作。如有异常，应先检查显示电路电源的正负极是否反向连接。如果电源正极和负极都没有问题，用万用表检查电压是否正常。根据系统方案设计的模块化思想，应在模块中对系统进行测试。首先，应测试电源部分。系统上电后，检查设备的电源端口和电源组件是否正常工作。同时，请注意系统是否过热。如果存在，则可能导致相应设备损坏或短路，请在通电之前进行处理。如果没有问题，可以测试该功能。首先对按键和指示灯进行测试，编写一个小程序使按键按下时相应的指示灯亮起，检查按键焊接是否有故障，指示灯是否亮起;其次，测试LCD1602液晶显示器，通过程序使液晶显示器各点正常工作，并检查各点是否能点亮;最后，测试电机的功能该程序控制电机驱动模块，看看它是否可以实现正、负旋转和停止。第6.2节系统各模块软件调试本设计的软件调试工作主要采用是KEIL和ISIS进行，前者进行程序的烧制和测试，能够发现程序运行过程中的逻辑和语法错误，后者能够在程序运行无误后进行仿真测试。在进行KEIL调试时，应当对每一个功能模块进行分别测试，看是否每一个模块能达到预定的功能不，如果能实现每一个模块功能后，再调试MAIN程序，当调试MAIN程序无误后，进行仿真测试，将程序烧制到ISIS仿真电路中进行仿真测试。6.2.1步进电机模块调试对于52系列单片机的软件开发，一般的方法是通过程序设计，编译和调试，在PC机上使用Keil等开发工具。程序调试完成后，将目标文件下载到单片机的硬件电路时，将使用生成的目标文件进行硬件调试。该方法仅在硬件电路完成后才能测试系统功能。如果发现硬件电路存在设计问题，并且必须在此时进行修改，则将严重影响系统开发的成本和周期。因此，本文采用了系统软件与硬件协同仿真的开发方法，使得在实现硬件电路之前进行功能测试成为可能。同时，硬件电路的软件仿真为硬件电路的设计与实现提供了有力的保证。步进电机是通过ULN2003驱动芯片来实现的运转的，测试当整个电路板通电后，按下开启按钮，步进电机是否能正常旋转，是否能旋转到指定位置，同样按照以上方法测试发转是否正常，应当保证保证检测功能能顺利完成，因为检测是整个雨刷运行的基础，如果检测功能无法正常运行，整个自动雨刷无法进行正常运转。6.2.2按键控制调试按键电路是一个具有5个按键的独立键盘，由STC89C52的P1端口组成。独立键盘的每个键彼此独立，并且每个键都与I/O端口线连接。独立的键盘电路非常简单，调试也非常方便，只需要分别测试每个按键即可。为了调试按键模块程序，首先，使用延迟程序消除按键被按下时产生的抖动延迟。设置延迟程序后，如果调试没有问题，则表示添加密钥延迟程序没有问题。如果有问题，则将延迟时间更改为3-5ms。系统中有5个键。每个键的功能由程序检测。按键关闭稳态时间由操作员的按键时间决定，通常在零秒和几秒之间。然后，判断是否可以实现按键功能，并通过调整程序来实现各个按键的功能。6.2.3LCD1602显示模块调试LCD1602显示模块调试相对较为复杂，涉及到其驱动程序设计。可以采用控制变量的方法来解决问题。测试程序，先找一个确定可以使用的程序来测试显示。这样的程序网上很多。一般要注意的问题就是引脚的物理链接和程序里面是否对应。还有就是背光部分和对比度，这个调试不好的，是不能显示的。LCD1602液晶显示屏数据显示通过程序来实现，查看按下的档位显示是否与实际转速相符。6.2.5雨刷传感器控制模块调试雨刷传感器模块分为三个部分的调试，一是雨量小于下限值的调试，二是雨量在上下限值之间的调试，三是雨量大于上限值的调试。在程序调试过程中要注意开关门速度的调节，尤其是PWM信号控制电机的程序要尤其注意。第6.3节调试小结在核查的过程中，要重点核查电源正负极和其他根电源的连接线路中是否存在短线的情况，当这一部分没有问题后，再核查地址、数据、控制总线连接有没有问题，这种通常表现为断路或者短路的情况。单片机的外部振荡电路是否紧靠单片机焊接安装，晶振电路距离单片机越近，寄生电容产生的越少，能有效降低单片机运行故障率。在电路设计时，应当重视这一点，在焊接时，也认真检查是否存在问题。本系统硬件调试中难点在于UNLN2003电机驱动芯片，这个芯片为16脚直插芯片极易损坏，而且VCC和GND之间需要焊接一个电容。PWM信号通过输入口控制电机转动速度，通过程序调节占空比的比例来控制电机转动速度，而且速度的变化要可视。在程序与硬件同步控制的调试中，首先调试按键防抖与程序的配合，根据按键的实际情况调整延时时间，确保按键有反应并可以被检测出来。其次是PWM信号的调节与雨刷开关速度的协调，要通过占空比的变化让速度变化可先，这个是调试中比较困难的一点。

结论通过查询资料和老师的指导，本次毕业设计最终得以顺利的完成。当步进电机在给定信号做出相应的转动时，有种从未有过的成就感油然而生。虽然本次设计的课题不是那么的复杂，但是在这整个过程让我学习到了很多，感受也是相当的丰富。接下来对本次设计做个具体的总结。智能刮水器的控制系统分别设计了雨滴感应模块，电源模块，单片机的最小系统和电机驱动模块。在雨滴模块的设计中，采用了两种设计方法，一种是光强度变化的雨滴传感器。在该设计中，考虑到演示时操作的简便性，选择了市场上相对便宜，易于演示且工作原理简单的电阻雨滴。在电动机驱动模块的设计中，为了增加演示的形象，将步进电动机连接在驱动模块的外部，并且驱动模块使用驱动芯片ULN2003放大信号电流来控制步进电动机来制造相应的响应。在单片机模块的设计中，采用了STC89C52单片机的最小系统，并在单片机中增加了程序下载接口，有效方便地改善了单片机的程序下载。从上面可以看出，毕业设计，组织结构图很清楚。在考虑到汽车行驶中安全性的问题时，更应该考虑这项配置的可靠性，所以在于汽车配备时，应该不断地检测其可行性，同时也应该考虑其价格的经济性。从而为每一位消费者做到全面的保障。附录

参考文献林玉梅.步进电机自动化控制系统的设计[J].科协论坛(下半月),2008(12):12-13.

[2]徐杭.步进电动机控制设计[J].科技信息,2012(02):129-129.

[3]陶庆生徐传顺李中良.步进电机驱动电路设计与实现研究[J].价值工程,2011(04):57-58.

[4]李娣娜马惠铖王海军.一种智能窗帘控制系统的设计[J].电子制作,2018(17):3-3.

[5]毛明轩朱皋杨守良.基于单片机的温湿度感应智能晾衣杆系统设计[J].重庆文理学院学报(自然科学版),2011(04):48-51.

[6]伍玉陈晓君喻梦颖.液体点滴速度检测装置[J].电子设计工程,2009(07):57-58.

[7]吴文英.基于单片机控制的步进电机[J].电子世界,2012(07):65-66.

[8]董里扬.浅谈步进电机的工作原理[J].科技信息,2007(08):76-76.

[9]彭章权牛寅张侃谕.基于STM32的连栋温室精准灌溉控制系统[J].工业控制计算机,2014(03):112-113.

[10]罗舒泽黄河.带遥控旋转台的装饰小夜灯设计[J].电子技术与软件工程,2015(21):125-126.

[11]潘绍明罗功坤劳有兰.井下用无极绳绞车液压系统的自动控制装置[J].煤炭技术,2012(07):56-57.

[12]王林李志敏陈志云张美琴姬军义黄俊林越伟.基于AVR的小型汽油发电机系统的实现[J].重庆大学学报(自然科学版),2006(02):42-44.

[13]郭慧芳.自动光控窗帘的研究[J].信息与电脑,2016(9):2-2.

[14]杨明周世博张怀天张巧杰.智能炒菜机控制系统设计[J].教育教学论坛,2015(51):8-9.

[15]陈中沈翠凤张凯.基于单片机红外发射步进电机控制系统设计[J].盐城工学院学报(自然科学版),2014(02):23-27.

[16]黎扬欢郭嘉敬.自动升降控制系统设计[J].工业设计,2015(04):84-85.

[17]纪萍.基于单片机的自动光控窗帘设计与实现[J].安庆师范大学学报：自然科学版,2018(2):4-4.

[18]文宇丁明扬龚雄伟张毅鹏马宁周丹.光感、手动一体化节能开关[J].科技视界,2015(25):98-99.

[19]王来运.步进电机一体化控制系统的设计[J].科技风,2008(21):77-77.

[20]马浩轩.基于交通流检测的智能交通系统的研究[J].科技视界,2012(19):7-9.

[21]曹川川郭鹏远杨大奎.基于MACH3的教学型五轴联动数控铣床的电气控制系统设计[J].农机使用与维修,2019(08):7-9.致谢六月总是晴朗的。六月份就要结束了。六月，我们拒绝悲伤。花香果香。毕业给我们带来了分离，我们将变得辉煌。在本文的最后，我要感谢我的导师和我亲爱的家人在撰写本文的过程中所给予的帮助表示深深的感谢！感谢我的盛老师。他是我学习的榜样，是我的良师益友，无论是做人还是做学者。在教学和工作任务繁重的情况下，他主动关心我的学习。从论文的选题、开篇报告的撰写、资料的检索，到结构的完善，我都得到了精心的指导，使我的写作顺利进行。一种此外，我还要感谢家人的鼓励和支持，使我能全身心地投入到学习和工作中，圆满完成学业。最后，我要感谢所有阅卷和参与答辩的专家和教授们！

HYPERLINK电脑文件整理懒招从来都是不会经常整理文件的，不过时间一长，众多的文档分布在硬盘的各个角落，用目录进行整理保存，工作量大、查看起来也不方便且还会浪费不少的磁盘空闻；用压缩工具打包，尽管可以节约空间但是却无法直接编辑修改或查看压缩包中的文件。这些招，懒人怎么会用，他们自有妙招!再多再乱的文件也能整理得井井有条，关键是不费力哦!

懒招1，自动提取乱中取胜

小张起初将照片、Office文档、电影、音乐等文件一股脑地存放在某一个磁盘分区，刚开始文件少使用起来倒也方便，但随着时间的推移，文件数量剧增，每次找所需的文件都要瞪大眼睛，不过有了MY文档管理器(下载地址：)就不用担心了。

第一步，下载MY文档管理器，解压到任意目录，直接双击其中的可执行性文件即可使用。依次单击“节点操作→添加节点”，分别添加多个节点，如“办公文档”、“电影”等分类，这样做的目的是方便归类。

第二步，在小张的F盘中的TEST目录下有众多的RM、MP3、JPG、DOC、TXT格式的文件，现在他要把JPG格式的文件提取到“照片”类别中。依次单击“系统配置→文件过滤”选项，打开Dialog对话框，输入“*.doc”，单击“添加”按钮，意思是过滤掉所有类型为“.DOC”的文件。然后按照同样的方法，将“*.txt”、“*.rm”、“*.MP3”一一添加进来。

第三步，双击左侧窗格中的“照片”节点，然后依次单击“记录操作→导入记录树”命令，在打开的对话框中单击浏览按钮，打开“F:\test”目录，单击“确定”按钮之后就可以将格式为JPG的文件提取出来并添加到“照片”节点中了。

懒招2，不同的电脑统一的管理

小张是电爱的Fans，工作之余常常为杂志写稿，他写完的和正在处理的稿件一般都存在一个稿件文件夹里。不过时间一长，家里的电脑(PC1)和单位的电脑(PC2)上都有这个文件夹。时常需要通过移动硬盘(U盘)在两台电脑之间传递，使用和管理都很不方便。不过他现在用优盘就可以统一管理了。

第一步，将上文提到的那个MY文档管理器解压后直接拷贝到优盘上。把优盘插到PC1上，并运行软件，依次单击“记录操作→导入记录树”命令，在随后弹出的对话框中设置好“稿件”文件夹的根目录，将“导入深度”设置为“5”，单击“确定”后，稍等片刻，软件就把PC1上的“稿件”导入到MY文档管理器中。

小提示：通过这种方式导入到程序中的仅仅是文件的路径、文件名等属性信息，并不是文件本身。

第二步，把优盘插到PC2上，按照同样的方法导入PC2上的“稿件”文件。以后要编辑“稿件”里的文件，你自己根本不用记住哪台电脑的哪个路径，只要把优盘插入到电脑，运行MY文档管理器，就可以直接编辑了。

第三步，为方便在异地使用，小张决定为当前正在处理的稿件增加一个副本。在需要异地处理的稿件上右键单击，选择“复制文件到(自动添加副本)”命令，在弹出的对话框中将保存目录设置为优盘上的某个目录即可。这样，就可以在优盘上编辑PC1或PC2的稿件了。

小提示：对于PC1、PC2上的同名文件，MY文档管理器以不同的磁盘号+文件路径来标识文件记录，因此，对于不同电脑上的同名文件，甚至是路径和文件名完全相同的文件，程序也可以准确识别哪个是哪个。

懒招3多种文件批量移动

要将文件管理得井然有序，就免不了要进行复制、删除、移动等等操作，如果一个个进行操作，工作量是非常巨大的。这时我们就需要借助于BelvedereAutomated(下载地址：.com/assets/resources/2008/03/Belvedere%200.3.exe)进行批量操作了。例如我们想把“F:\test”目录中的所有照片移动到F盘中的“北京游照片”目录中，可以按以下方法进行。

第一步，建立“F:\test”目录后在“rule”一栏中，单击“+”按钮，建立一个规则。在“Descriptior”文本框中为当前规则起一个名字如“批量整理移动”。单击第一个下拉列表，在这里可以选择Name(文件名)、Extension(扩展名)、Size(大小)等进行操作，这里选择扩展名“Extension”。单击第二个下拉列表，在这里设置的是操作条件，有is(是)、isnot(不是)、contains(包含)等操作可供选择，这里选择的是“is”。接下来，在最后的文本框中输入图片文件的扩展名，示例中是“JPG”。定义的规则合起来的意思就是“扩展名是JPG”。

第二步，在“Dothefollowing”区域设置操作动作，单击第一个下拉列表进行操作动作的选择，有“Movefile(移动)、Renamefile(重命名)、Deletefile(删除)”等动作可供选择，我们要批量移动，那就选择重命名“Movefile(移动文件)”。接下来，单击后面的按钮选择“F:\北京游照片”目录。

第三步，规则设置完毕，单击“Test”按钮应用规则，程序即可一次性地将所有扩展名为“JPG”的图片文件移动到“F:\北京游照片”目录中了。

懒招4提纲挈领一点即得

在前面几大懒招的帮助下，你电脑里的文件应该已经有点类别了吧。如果从此想告别懒人的生活，那就要养成管理文件的好习惯了。

第一步，在你保存资料的电脑分区中，要接类别建立多个文件夹，可以按用途分为：学习、娱乐、暂存、工作、下载，在娱乐下又可以建立二级目录：电影、歌曲、动画等。也可以按照常见的文件性质进行分类，例如分为：图片、电影、电子书、安装文件等，当然也可以按照你的需要再建立二级目录，以后每有文件需要保存就按这个类别保存到相应的目录。

第二步，虽然现在已经把文件分门别类存放了，但时间长了，目录太深，一层一层查找也很麻烦的，在EXCEL里建一个目录就可以统一管理了。运行EXCEL后，新建一个表格，然后按照我们的分类方式隔行输入：图片、电影、电子书，在图片分类下再建立二级目录名，例如明星、汽车、壁纸等。

第三步，右键单击“图片文字”，选择“超链接”，在弹出的对话框中选择电脑里图片目录文件夹，单击“确定”后EXCEL里的“图片”文字就变成彩色。用同样的方法为一级目录的“电影、电子书”和二级目录的“明星、汽车、壁纸”等添加超链接。然后将这个EXCEL文件命名为文件目录，保存到桌面上，以后打开这个文档，直接单击相应的文字，比如单击“壁纸”，就可以切换到壁纸文件夹了。

小提示：如果要更改某个超链接，直接右键单击该文字，选择“编辑超链接”就可以了。本人的电脑分类原则简述如下。

硬盘的第一层(请在自己的件夹中右键“按组排列”查看)

第一位字母表示A生活娱乐B教学C工作D安装程序

第二位字母表示只是流水号

AA影视

AB音乐

AC阅读

AD图片

AE相册

生活娱乐

BA计算机

BB英语

BC运动

BD游戏攻略

BE衣食住行

BF文艺

教学

CA管理制度

CB流程图

CC程序文件

工作

DA娱乐

DB其它

安装程序

硬盘的第二层(进入“AA影视”的文件夹举例)

第一位字母表示只是流水号

第二位字母表示只是流水号

AA电影

BA电视剧

CAMTV

硬盘的第三级(进入“AA电影”的文件夹举例)

第一位字母表示A动作片B剧情片C动画片

第二位字母表示A未看过B已看过

AA导火线

AB尖峰时刻

动作片

BA独自等待

剧情片

CB机器猫

CB狮子王

动画片

利用“字母排序”和“按组排列查看”可以使文件查看和存放简洁明了，结合自己资料的特点和实际需求，给自己定一个分类原则并严格执行。个人电脑资料的资源会得到高效而充分的利用。电脑文件管理八条小技巧

在电脑的内部，在电脑的桌面上，在“资源管理器”中，充斥着无序与混乱,这种虚拟的混乱极大地影响了电脑的性能和我们办公的效率，当大家面临这个问题时，通常认为硬盘空间又不够了，电脑性能又不跟不上了，需要再换一台新的电脑了。事实上，我们真正需要的是坐下来，好好花时间将电脑里的文件真正管理起来，会为自己日后省下更多的时间。

文件管理的真谛在于方便保存和迅速提取，所有的文件将通过文件夹分类被很好地组织起来，放在你最能方便找到的地方。解决这个问题目前最理想的方法就是分类管理，从硬盘分区开始到每一个文件夹的建立，我们都要按照自己的工作和生活需要，分为大大小小、多个层级的文件夹，建立合理的文件保存架构。此外所有的文件、文件夹，都要规范化地命名，并放入最合适的文件夹中。这样，当我们需要什么文件时，就知道到哪里去寻找。

这种方法，对于相当数量的人来说，并不是一件轻松的事，因为他们习惯了随手存放文件和辛苦、茫无头绪地查找文件。

下面，我们将帮你制订一套分类管理的原则，并敦促您养成好的文件管理习惯。以下是我们总结出的一些基本技巧，这些技巧并不是教条，可能并不适合你，但无论如何你必须要有自己的规则，并坚持下来，形成习惯。

一、发挥