大创项目~张钰

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1、湖北省高等学校大学生创新创业训练计划申请书推荐 学校 湖北师范学院文理学院 项 目 名 称 私家车智能防夹手电动车窗设计 项 目 类 型 创新训练项目创业训练项目创业实践项目 所属一级学科名称 电子科学与技术 所属二级学科名称 电子信息科学与技术 项目 负 责 人 张钰 申 报 日 期 2014年5月2日 湖北省教育厅制二一四年五月项目名称私家车智能防夹手电动车窗设计 项目类型（）创新创业项目 ()创业训练项目（)创业实践项目项目实施时间起始时间： 2014年 9 月 完成时间： 2016 年 7 月申请人或申请团队姓名年级学校所在院系/专业联系电话mai主持人张钰1湖北师范学院文理学院物电电

2、子信息科学与技术何文俊12湖北师范学院文理学院教技电子信息工程2成 员黄炎2湖北师范学院文理学院物电电子信息科学与技术肖冉兰12湖北师范学院物电物理学熊磊2湖北师范学院文理学院物电电子信息科学与技术郑一帆1湖北师范学院物电电子信息科学与技术12216指导教师姓名侯向锋研究方向智能信息与模式识别年龄34行政职务/专业技术职务讲师主要成果指导学生获奖情况213指导湖北省大学生创新创业训练计划项目1项；201指导学生获湖北省优秀学士论文1项；208至212年每年都参与指导全国大学生电子设计竞赛，获得国家级一等、二等及湖北省一、二、三等奖多项；2009至2013每年指导校级本科生项目;主要科研、教研项

3、目 2012年湖北省青年教师下企业项目(主持)； 黄石市科技特派员;基于加速度的步态识别（主持）；Proteus在电信类课程教学中的应用研究（主持）；基于学研教协同的传感技术及应用课程的教学研究（主持）;教研优秀、综合优秀及其它29年度教学优秀1项011年度教学优秀1项02年度综合优秀1项20213学年度优秀班主任1项代表论文1、Hu Xiafng， Zhou Zaofeg, portable gaitacclertionquiston system， lectric ormatin and Cotrol Engneeig, 2011nternaional Conferene on 1517A

4、pri 0112、侯向锋,刘蓉,周兆丰,加速度传感器MA720在步态特征提取中的应用，传感技术学报， 007,（2)33、侯向锋，周兆丰，司佑全，基于LVie的步态信号采集平台的实现，湖北师范学院学报（自然科学版)，2012,14、侯向锋，周兆丰,otus在模拟电子技术教学中的应用，湖北师范学院学报（自然科学版),212，一、项目实施的目的、意义目的:如今私家车越来越广泛的存在于广大民众中，私家车的普及为了人们带来了很大的交通便利,但同时也存在一些问题有待完善，比如玻璃窗夹手问题，而基于C8F250的智能防夹手电动车窗设计与实现是我们组结合实际生产应用，并考虑到客户的实际需求和自身的研发设计水

5、平提出的，我们预想的该款防夹手自动窗能够提高乘客的自身安全，同时也可以实现科技应用于生活，在现有车窗电机的基础上无需安装传感器就能实现车窗防夹功能的车窗控制模块。可以极大乘客与司机的乘坐安全,也能节约人力成本，同时提高了企业竞争力。意义：我们设计智能防夹手电动玻璃旨在结合当代人们的生活需求，帮助人们在乘车的同时，提高人们的安全质量。私家车的普及越来越广泛，安全质量也变的越发重要,特别是自我保护意识薄弱的老人和小孩,我们希望能得到学校以及国家的帮助，去开放对其有利的该产品去及实现对老人和小孩乘坐私家车的保护。同时也希望自身通过这次创新实践中锻炼能力，培养团队合作的精神，学着和老师一起做项目,增强

6、自身竞争力。二、 项目研究内容和拟解决的关键问题 本系统采用检测电机电枢电流方式来确定车窗在上升过程中是否遇到障碍物,方案在具体实施过程中要解决如下问题: （）确定防夹区域及车窗位置。遵照欧洲74/60/EC和美国FMVSSll8标准确定出相应的防夹区域及车窗位置。 (2）防夹时的电机电枢电流阈值的确定,即在防夹区域内电流值上升到所设定的阈值后即认为遇到障碍物，启动车窗防夹功能.这里存在的问题是:车窗按键刚刚按下(无论是上升或下降)，车窗电机刚刚启动时,由于电机的反电动势还没有建立,因而电流会有短时间的较大幅值,这时的电流幅值往往比所设定的防夹电流阈值还要大,需要将这种电流幅值较大的状态和在车

7、窗上升过程中遇到障碍物产开来.车窗电机启动后延时50 ms后，再进行电流检测，这样可以避免电机启动初期电流瞬时过冲对防夹电流阈值设定的影晌.实际设计中，应用一块可用于诊断功能的中央控制器，配合武汉吉阳光电公司生产的USBAN200工具，将运行过程中的数据反馈到PC机上，以Excel表格方式呈现，并可绘出图形，进而方便地定出阈值ith，并通过多次运行试验确定合适的阈值. (3）C和功率驱动器件的选取.防夹方案中涉及到较多的实时检测和实时计算，要求MCU的计算能力较高，方案中软件的实现基于移植/OS-实时操作系统方案，因此选择欧洲车系上流行的、性能较高的英飞凌XC4CS C，功率驱动芯片选择具有故

8、障诊断功能的BTS81芯片.三、 项目研究与实施的基础条件 学校图书馆藏书丰富,同时图书馆网站和全国各大数据资料库取得合作,在实验室登陆就可以随意查询资料，借助我校大学生电子实验室这个开放平台,能够很好解项目研究的场地所的平台和资源问题，同时实验室这边也有很多做嵌入式做的很好的老师同时电子电工这边也有很多优秀的老师,电子中心的老师多年指导大学生电子竞赛他们有多年与企业合作和指导大学生电子竞赛的经验，实战经验丰富，同时我们的五个团队成员来自三个不同专业，能够很好地做到分工明确，各自完成制定目标，并且我们也相信项目一旦申请成功,可以获得来自学校方面和好的物质和精神支持,我院历来重视学生创新实践，每

9、次的科研立项和学术科技节都得到了广大师生的积极响应，在这么一个充满热情活力平台上，相信我们的研究课题可以获得来自不同方向的帮助和支持相信我们的研究课题可以顺利的完成.四、 项目实施方案 ()车窗控制方案设计 本方案设计以标志20的车窗电机为例，电机的供电电压1115V,工作电流不大于1A，堵转电流低于28A。车门控制模块的电路主要由以下几部分组成：电源电路、微控制器部分、电动车窗驱动电路、总线接口电路等，。车窗控制的按键采集由专门的开关采集模块采样。开关采集模块作为LIN系统的主节点，把采集的控制命令通过LIN总线发送给车窗控制模块。其中（微控制器）采用单片机PC1F2580,该单片机片内集成

10、了A/D，PWM,AN控制器，T,PI等功能。采用单片机PIC880控制功率器件的开关动作,同时对系统状态进行实时监控，接收故障反馈信号，并通过车载网络实现与中央车身控制器及其他车门控制器的故障信息和按键控制信息的交换，从而及时在用户界面上显示故障内容并对车门进行实时控制，确保了行车安全。 （)MC及L通信接口设计 PIC1F280是Microchi公司生产的采用纳瓦技术的低功耗芯片,片内具有16KFash，有多个时钟源可供选择,内部集成了1位AD转换器、增强的可寻址USRT等模块3。MCU的外围接口电路如图2所示。选用TA10作为LIN收发器,A120是LIN主/从协议控制器和物理层总线之间

11、的接口，主要用于车内辅助网络,其波特率为242bits。控制器在D管脚输入的发送数据流通过LIN收发器转换成L总线信号,并由收发器控制转换速率和波形,减少电磁发射(EME）。LN总线的输出管脚通过一个内部终端电阻拉成高电平。收发器在LN总线的输入管脚检测数据流并通过管脚XD发送到微控制器。JA10具有高达kbi/s的波特率和极低的电磁发射（EM);有高抗电磁干扰性(EMC）和低斜率模式可以进一步降低EMI;在睡眠模式下电流消耗极低，可实现本地或远程唤醒;还具有发送数据显性超时功能;LN总线对电池和地的短路有保护功能；具有总线终端和电池管脚，可防止汽车环境下的瞬变电压。因此选择T1020完全可以

12、满足本设计要求的性能。 （3）电动车窗全桥驱动电路 电动车窗电机需要用全桥驱动电路驱动电机正反转，以带动车窗上升和下降。全桥驱动电路可以采用继电器或者利用半导体集成电路。继电器价格低廉,驱动电流大。但是没有过电流、过电压保护功能，还需要外加电路判断车窗电机是否故障。半导体集成桥式驱动电路解决了上述缺点，而且EM性能好。桥式集成电路如飞思卡尔的M38、英飞凌的BN7960B以及意法半导体的2SP32E5电动车窗全桥驱动电路。 英飞凌的汽车功率器件具有性价比高的特点，而且类型丰富。本方案驱动设计采用两片BTN796B组成全桥电路控制电机的正反转。BN79的半桥电路的电阻典型值16m，电阻极低；静态

13、电流的典型值7A,静态功耗极低；PWM频率可自由调节，最大到5k；开关时如果过电流过大则自动限制电流以降低功耗，限制电流最小值是33A；有电流感应功能,用于状态诊断；而且驱动电平翻转率可调整,可降低E. 五、 学校可以提供的条件 湖北师范学院的电子电工实验中心，是湖北省电子教学示范平台，安静宽松的实验环境,具有性能优越的电子仪器设备电子实验,专职的指导老师和强大的的科研力量专职的指导老师和开放的资源平台，能从电子系统开发和市场应用方面给予很多的指导和帮助. 经与电工电子的老师商量,并得到他们的帮助能提供已用多年的小车提供与我组进行实验，在加上个人在本地也有朋友进行汽车维修，并能提供必要的帮助，

14、相信这都将成为实验成果的条件.六、预期成果（1）与电工电子老师合作再其旧车上进行试验完成该智能防夹手电动车窗的设计。(2）申请专利,并且和一些智能电窗厂商联系，进一步优化制作的方法,以便于大规模批量 生产。（3）完成一篇论文的撰写,并在核心学术期刊上发表。(4)后期，将此次项目的成果扩展，以用于其他产业。七、经费预算 处理器 1000元申请专利、日常开销 70元打印费: 5元资料费： 00元电路制板费： 100元 合计：0000元八、导师推荐意见 本设计方案采用智能桥式驱动电路BTN60，电压输入范围宽，工作电流大，具有电流感应功能，体积小且性价比高;采用LIN总线通信则降低了成本。这种防夹手电动车窗具有过电压、过热、过电流自我保护功能,可以检测驱动电流，判断车窗故障，并把故障信息通过LIN总线发送给主机，方便用户查询故障信息，具有良好的市场前景,建议予以支持. 签名: 年 月 日九、院系推荐意见院系负责人签名： 学院盖章 年 月 日十、学校推荐意见: 学校负责人签名： 学校盖章 年 月 日十一、主管部门评审意见： 单位盖章 年 月 日注:表格栏高不够可增加。9 / 9