轿车雨刷器的设计与运动仿真

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1、摘要雨刮器属汽车附件，是汽车安全行驶的重要部件，用于消除挡风玻璃、后窗玻璃及 大灯玻璃上的雨雪和灰尘等，以保证玻璃透明清晰。本文分析了三种雨滴传感器的组成原理，基于光强变化的原理设计了一种新型的汽 车红外线雨滴传感器。当下雨时，该雨刮器系统可以通过红外雨滴传感器感知雨量大小， 分辨出是大雨还是小雨,使雨刮器自动工作在高速或低速状态，能够取代传统的机械结构 的雨刮器。在汽车智能雨刮系统中由于两个雨刮电机的转速不可能完全一样，就存在两个雨刮 摆动不同步的问题。本文在分析了模糊控制理论及雨刮同步摆动规则的基础上，提出了 一种基于模糊控制的汽车智能雨刮系统。该系统将转速偏差和转速偏差变化量模糊化为 模

2、糊控制器的输入语言变量，根据所制定的一套模糊控制规则来选择控制PWM的输出语言 变量，并以此通过脉宽调制技术来驱动直流电机，使两个雨刮同步摆动。本文基于单片机完成了对雨滴传感器及模糊控制的软、硬件设计，并对控制系统进 行了proteus仿真，仿真实验结果表明该系统能有效的抑制超调现象，提高系统的响应速 度和稳态性能。关键词：雨滴传感器；模糊控制；单片机；雨刮器AbstractThe windscreen wiper is an accessories of the Automobile, it is an important part of Automobile for the steer s

3、ecurity. It is used to clear up the rain and snow, dust and cement on the windscreens,rear windows and headlight windows,to make sure the windows transparent and clear.In this thesis,compositive theory of three kinds of rain sensors are analysed,and a new-type of infrared rain sensor of automobile i

4、s designed based on the theory of variety of light intersity.When it rains,the windscreen wiper system senses the amount of rainfall by the infrared rain sensor and distinguish the number of precipitation rain fall and thus makes the windscreen wiper automatically work either at a high speed or at a

5、 low speed. It can replace traditional windscreen wiper system of mechanical structure.In intelligent windscreen wiper system of automobile, As the problem of technics,rotate speed of two electro motors are not the same completely,so there are the problems that two wiper blades swing ansynchronous.

6、In the thesis,a intelligent windscreen wiper system of automobile based on fuzzy control is presented,by analyzing fuzzy control theory and synchronous swing rules of windscreen wiper. The speed error and its change were used as fuzzy stable variable.According to a set of fuzzy rules, the output var

7、iable was selected to control the PWM switch. In this way, the PWM technique was used to drive the DC motor and control windscreen wiper to swing synchronously.Key Word: rain sensor；fuzzy control；SCM；windscreen wiper目录摘 要 错误！未定义书签。Abstract 错误！未定义书签。第一章 引 言 51.1 研究背景 51.2 研究的意义 51.3 论文的内容 5第二章 智能雨刮器的

8、原理及种类 72.1 雨滴传感器的分类 72.1.1 压电振子原理的雨滴传感器 72.1.2 静电电容原理的雨滴传感器 72.1.3 光量变化的雨滴传感器 82.2 红外雨滴传感器的原理 8第三章 智能雨刮器的硬件组成及其芯片介绍 103.1 发射模块 103.1.1 发射管 103.1.2 由555定时器构成的多谐振荡器 103.2 接收模块 123.2.1 红外接收管 123.2.2 带通滤波器 错误！未定义书签。3.2.3 分频器 CD4024错误！未定义书签。324 80C51芯片资料123.3四总线缓冲门741S125错误！未定义书签。第四章 智能雨刮器硬件设计 154.1 智能雨刮

9、器的结构框图 154.2 雨滴传感器的硬件设计 154.3 电机控制的硬件设计 15第五章 智能雨刮器的软件设计 165.1 雨滴传感器的流程图设计 165.2 智能雨刮器双电机控制的流程图设计 175.3 汽车智能雨刮器的主程序流程图设计 19第六章 基于模糊控制的智能雨刮控制系统 错误！未定义书签。6.1 模糊控制简介 错误！未定义书签。6.2 模糊控制的数学基础 错误！未定义书签。6.2.1 模糊集合 错误！未定义书签。6.2.2 隶属度函数及其确定 错误！未定义书签。6.3 模糊控制器的设计 错误！未定义书签。6.3.1 模糊控制器的结构设计 错误！未定义书签。6.3.2 精确量的模糊

10、化 错误！未定义书签。6.3.3 建立模糊控制器的控制规则 错误！未定义书签。6.3.4 模糊判决 错误！未定义书签。6.3.5 论域、量化因子及比例因子的选择 错误！未定义书签。6.3.5.1 论域及基本论域 错误！未定义书签。6.3.5.2 量化因子 错误！未定义书签。6.3.5.3 比例因子 错误！未定义书签。6.3.5.4 量化因子和比例因子的选择 错误！未定义书签。6.4 智能雨刮器电机的模糊控制 错误！未定义书签。6.4.1 智能雨刮器的控制原理图 错误！未定义书签。6.4.2 直流电机的调速原理 错误！未定义书签。6.4.3 电机同步设计中选择模糊控制的原因 错误！未定义书签。6

11、.4.4 模糊控制在电机同步控制中的应用 错误！未定义书签。6.5 模糊控制算法流程图 错误！未定义书签。6.6 控制系统的仿真与分析 20总结 20参考文献 错误！未定义书签。附录 A matlab 仿真图 错误！未定义书签。附录 B 硬件原理图错误！未定义书签。附录C程序22致谢 29第一章 引 言1.1 研究背景汽车工业是国民经济发展的支柱产业之一，现代汽车正从一种单纯的交通工 具朝着满足人们需求、安全、节能和环保的方向发展。为了满足人们对汽车日益 提高的要求，汽车研发及生产机构必然要将越来越多的电子产品引入到汽车上， 智能控制系统也成为汽车革新的主要内容。雨刮器属汽车附件，是汽车安全行

12、驶的重要部件，用于消除挡风玻璃、后窗 玻璃及大灯玻璃上的雨雪、灰尘和水泥等，以保证玻璃透明清晰。第一个发明电动刮水器的是德国博世公司，博世将它作为“博世最年幼的产 品”加入到博世的产品家族。自那以后，这个婴儿逐渐成长，从单纯的刮片发展 到二十一世纪初的风窗玻璃之星无支架的刮水器。在汽车的驾驶史上，对风 窗玻璃的清洁问题解决开始得比较晚。汽车从只有平添驾驶发展到成为全天候的 驾驶。技术变化最大是在二战以后，伴随着大规模机械的出现。风窗玻璃洗涤器、 间歇开关、后窗刮水器和可加热喷水器保证了驾驶时的视野清晰与行车安全。伴 随着其他一些技术革新，比如雨滴传感器、可变位刮水臂、刮水器的出现，就更 扩大了

13、刮拭的范围，刮水器成为了一个复杂的系统。目前传感器在汽车上的应用已经相当广泛，汽车传感器作为汽车电子控制系 统的信息源，是汽车电子控制系统的关键部件，也是汽车电子技术领域研究的核 心内容之一。在对于汽车雨刮器的研究上，智能雨滴传感器自然成了智能刮水器 系统的重要组成部分。智能化传感器是具有智能功能的高档传感器，它具有检测、 信息处理功能、自动进行各种误差补偿、精度高、量程覆盖范围大、稳定性好、 输出信号大、信噪比高、传输中抗干扰性能好，可远距离输送信号，有的还带有 自检功能。1.2 研究的意义据统计全世界雨天行车有 7%的事故是由于驾驶员手动操作雨刷引起的，现 在的汽车中已经安装了越来越多的传

14、感器以增加主动性和被动安全性。采用雨滴 感应式自动雨刷控制系统可以使驾驶员免除手动操作雨刷的麻烦，有效地提高了 雨天行车的安全性。如果汽车有雨滴传感器，驾驶者就无需调节雨刮器设置来迅 速停止刮片的运动或者得到更好的视角。当在湿路上驾驶时，驾驶者就无需动手 来打开雨刮器，所以驾驶者就可以集中精力开车。1.3 论文的内容论文结合智能雨刮系统的特点，进行了以下几个问题的研究：1论文总结了汽车雨刮器的发展历程以及汽车传感器的现状及发展趋势， 提出了研制汽车雨滴传感器的重要意义。2目前，雨滴传感器主要由三种原理构成：利用压电振子的传感器、利用 静电电容的传感器和利用光量变化的传感器。我们根据把雨滴传感器

15、放在汽车内 部的需要，利用光量变化的原理，研制出了一种新型红外线汽车雨滴传感器。该 雨滴传感器能够智能的分辨出大雨还是小雨，从而使雨刮做高速或低速摆动。3本文系统分析了模糊控制理论及模糊控制技术在汽车上的应用。汽车工 业在其发展过程中所日益显示的对于高新技术的可容性和电子化趋势，使得模糊 技术颇受各国汽车公司和厂商的重视，并由此掀起了一股模糊技术用于汽车的热 潮。因此，要研制智能化的汽车离不开模糊控制技术。4把模糊控制技术用于汽车智能雨刮系统中的两个雨刮片的同步问题。由 于生产工艺的问题，两个雨刮电机的转速不可能完全一样，就会存在两个雨刮片 摆动不同步的问题。用模糊控制器来取代传统的 PID

16、控制器，可以更好的控制雨 刮片的同步。整个系统 80c51 单片机来控制，给出了硬件和软件设计。5用 MATLAB 软件对模糊控制系统和 PID 控制系统进行了仿真，并对比两个 仿真结果。仿真结果表明了设计的合理性及方案的可行性。第二章 智能雨刮器的原理及种现在开发的雨滴检测雨刮器，将雨滴传感器检出的雨量变成电信号，根据电 信号的大小，控制刮雨器动作。在这个系统中雨滴传感器的作用最重要。2.1 雨滴传感器的分类2.1.1 压电振子原理的雨滴传感器压电振子利用压电效应将机械位移（振动）变成电信号。压电振子受到雨淋， 按照雨滴的强弱和雨量作振动；将雨滴的冲击能量变换成电压波形，再输入到雨 刮控制器

17、。该电压波形的积分值（斜线部分的面积）与某一定值的速度对应，这样 就可控制刮雨器运动的速度。如图2.1所示：南大IIJ雨响S rS动L压也振子无雨时b）厂南时无南吋ot/sc电压波形图2.1压电振子传感器2.1.2 静电电容原理的雨滴传感器静电电容表示因电极之间的物质不同（在雨滴传感器中为“空气”和“水”） 能储存电荷量的能力。电极面积（S），电极的间隔（d）不变，则静电容C只由介电 系数（ ）决定。因水和空气的值不同，C随雨滴的大小而变。利用静电容的变 化，改变振荡电路的振荡频率，从而控制雨刮器的动作。如图2.2所示：空气绝缘物a）燥时I轿滴图2.2 静电电容传感器2.1.3 光量变化的雨滴

18、传感器把半导体发光元件和感光元件配成一对，从发光元件发出的光信号，如果在 光路途中遇到雨滴落下，由于光的散射，光强减弱。可利用光强的衰减信号控制 雨刮器的动作。前两种雨滴传感器需要放在汽车的外部，而本文所研制的雨滴传感器需要放 在汽车的内部，即驾驶室一侧的风挡玻璃上。所以采用第三种方法，利用光强变 化来实现的雨滴传感器。2.2 红外雨滴传感器的原理本设计中的雨滴传感器选用红外雨滴传感器，属于光量变化原理雨滴传感器 的一种。由光（本设计中选用红外线）发射元件发射出的红外光以全反射角度在 挡风玻璃的外表面反射，其角度必须在42（玻璃-水）和63（玻璃-空气）之 间。如果在挡风玻璃上有雨，雨量越大，

19、反射回来的光越多。从发射元件发出的 光反射到接收装置的挡风玻璃区域被称之为传感器的“敏感区域”，仅当雨水滴 到这个区域时，才可以被探测出来。为使系统灵敏可靠，挡风玻璃区域和灵敏区 域之间必须要有一个较好的比例1。 雨滴传感器的原理图如图2.3所示：图2.3雨滴传感器原理图第三章 智能雨刮器的硬件组成及其芯片介绍该雨刮器的雨滴传感器部分主要由发射模块和接收模块两大模块组成。而电 机部分的主要芯片是四总线缓冲门74LS125。3.1 发射模块发射模块的主要功能是为接收模块提供足够的光辐射通量，本设计中光源定 为红外线，所以发射模块由八个红外发射器、一个555定时器和电阻电容元件组 成。八个红外发射

20、管采用4个为一组，两组并联的方式，由555定时器驱动。3.1.1 发射管发射管采用西门子公司出产的SFH421作为光源，实物图如图2-10所示。峰值 波长久为880 nm，带宽九80 nm。它具有高线性度、高可靠性、高脉冲处理能力 等特点。采用4个一组，两组并联的方式，由555定时器驱动，发出频率为38 kHz 的红外光。工作在38 kHz的频率下，采用这种方式可以减少发射电路的功耗。3.1.2 由555定时器构成的多谐振荡器发射器的核心是振荡器,多谐振荡器是一种自激振荡电路，该电路在接通电 源后无需外接触发信号就能产生一定频率和幅值的矩形脉冲或方波。可由集成电 路反相器、与非门、无稳态电路,

21、555定时器等组成. 其中555定时器组成的振荡 发射系统容易起振,本身的输出功率较大,常用其组成发射系统,其芯片图如图 3.1所示，原理图如图3.2所示：C、C的比较电压分别为2 V和1V12cccc。接通电源后，电容C被充电，v上c升，当v上升到2 v 时，触发器被复位，同时放电BJT T导通，此时v为低电平，电容C通过R和T放电，使v下降。当v降到1 v3c时，触发器又被置位，cv翻转为高电平。电容器C放电所需的时间为:0t = (R C In 2)0.7 R CPL 2 2式(3.1)当c放电结束时，T截止，vc将通过R、R向电容器C充电,cc升到2 v所需的时间为:cct (R +

22、R )C ln 2 u 0.7 ( R + R )C PH 1 2 1 2式(3.2)当V上升到2 v时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得1 . 43式(3.3)f ut + t(R + 2 R ) CPL PH 1 2c 3 c c到一个周期性的方波，其频率为2本文设计的发射模块就是由555定时器构成的多谐振荡器，通过式(3.1)、(3.2)、(3.3)计算出R、R和C的值，使555电路发出频率为38 kHz的脉冲波， 12从而驱动红外发射管工作在38 kHz的频率下。由于555内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，它的振荡频率 受电压和温度变化的影响很小。所以电源电压的

23、变化,对发射频率的影响可忽略. 但对红外光发射强度的影响不容忽略,须采取提高稳定发射强度的措施,方法是 采取恒流源技术或窄脉冲发射的措施,能使红外辐射强度保持不变3。本设计中 采用的是恒流源技术。3.2 接收模块接收模块是由一个红外接收管、带通滤波器、分频器及51单片机组成。3.2.1 红外接收管红外接收管SFH320是西门子公司生产的，外形图如图3.2所示。它将接收到 的红外光脉冲信号变成电脉冲信号后送入带通滤波器。SFH320是NPN型硅光电三 极管。峰值波长久为880 nm,具有高线性度、高可靠性等特点。图3.2 SFH320外形图3.2.2 80C51芯片资料80C51由一个8位通用中

24、央处理器、程序存储器、随机读写数据存储器、常 用外围电路等部分组成。其中P0 口、P2 口既可作为一般的I/O引脚使用；在扩 展外部存储器时，P0 口将作为低8位地址总线（A7A0） /数据总线（D7D0） 使用，P2 口作为高8位地址总线（A15A8）使用。80C51引脚图如图3.6所示ALE:低八位地址锁存信号，在访问外部存储器时，用ALE信号下降沿锁存 从 P0 口输出的低八位地址信息 A7A0.P1.0P1.7:内部带有弱上拉的双向I/O 口，作为输入引脚使用前，先向 P1 口锁存器写入1,使P1 口引脚被上拉为高电平。P1.0、P1.1:除了作为一般I/O引脚使用外，还具有第二输入/

25、输出功能。 T2 (P1.0):定时器T2的计数输入端或定时器T2的时钟输出端。T2EX(P1.1):定时器T2外部触发输入端。（T2）F1. 0 （T2EK）F1. 1 E Pl. 2 EPl. 3 CFl. 4 EPl. 5 EFl. 6 Fl 7 E RESET ERJ:D/F3. 0 ETKD/P3. 1 EINT0/F3. 2 im/F3. 3 ET0/F3. 4 ET1./F3. 5 WPS. G CRD/P3. 7 C KTAL2 E HTAL1 E FDIP V53 12 3 4O12345G789O5-b?8911111111112-O OJ 0 74 3 9 3654321

26、OA-876543213333339222P-22222V c cTO. a/ADOTO. 1/AD11 TO. 2/AD21 TO. 3AD31 TO. 4/AD4TO. 5/AD5TO. B/AD6TO. 7/AD7Jl/Vpp_J11E/PRO&J FsehT2. 7/AD15T2. G./AD14 T2. 5/AD13 J2. 4/AD12 P2. 3/AD 11 ?2. 2/AD 10F2. 1/AD9TZ. 0/AD8图 3.6 80C51 引脚图P2.0P2.7:内部带有弱上拉的双向I/O 口，作为输入引脚使用前，先向 P2 口锁存器写入1,使P2 口引脚被上拉为高电平。在读写外

27、部存储器时，P2 口输出高八位地址A15A8。P3.0P3.7:内部带有弱上拉的双向I/O 口，作为输入引脚使用前，先向 P3 口锁存器写入1,使P3 口引脚被上拉为高电平。P3 口除了可作为一般I/O引脚使用外，还具有第二输入/输出功能： RXD(P3.0)：串行数据接收(输入)端。TXD(P3.1 )：串行数据发送(输入)端int 0 (P3.2):外中断0输入端。int 1 (P3.3):外部中断1输入端。T0(P3.4):定时/计数器T0的外部输入端。T1(P3.5):定时/计时器T1是的外部输入端。wr (P3.6):外部数据存储器的写选通信号，低电平有效。RD (P3.7):外部数

28、据存储器读选通信号，低电平有效。RST :复位信号输入端，高电平有效。PSEN :外部程序存储器读选通信号。当没有外部存储器时，该引脚悬空。ALE:第八位地址锁存信号。访问外部存储器时，用ALE信号下降沿锁存从P0 口输出的第八位地址信息A7A0，以便随后将P0作为数据总线使用。ALE只 能在执行MOVX指令时被激活。ET /VPP :外部程序存储器选择信号，低电平有效。在复位期间CPU检测并 锁存其引脚电平状态，当发现该引脚为高电平时，从片内程序存储器取指令，只 有当程序计数器PC超出片内程序存储器地址编码范围时，才能到外部ROM中取 指令；当该引脚为低电平时，一律从外部程序存储器中取指令。

29、XTAL1：片内晶振电路反相放大器输入端，接CPU内部时钟电路。XTAL2：片内晶振电路反相放大器输出端。第四章 智能雨刮器硬件设计4.1 智能雨刮器的结构框图智能雨刮器系统由单片机、直流电动机、雨滴传感器及雨刷等组成。智能雨 刮器的系统结构框图如图 4.1 所示。图 4.1 智能雨刮器的系统结构框图4.2 雨滴传感器的硬件设计雨滴传感器部分，由 555 定时器构成的多谢振荡器对红外发射管进行驱动， 再由接收管接收，这样就构成一个光电传感器。把光电传感器的信号经带通滤波 器把信号频率限制在 38KHz 左右，再经分频器进行 128 分频，使脉冲信号变为毫 秒数量级。如此构成的硬件图如图 4.2

30、 所示：4.3 电机控制的硬件设计80c51 单片机的 P0 口的 P0.0、P0.1 及 P0.3、P0.4 分别经四总线缓冲门 74LS125 和反向驱动器 74LS04 控制 4 个光电隔离器和 4 个大功率场效应开关管 IRF640。下面举例说明此电路对电机A的控制过程:当单片机经P0接口输出12H控制模型时，由于锁存器 74LS125 中的三态门 1 是打开的，所以光电隔离器 LEI 导1通并发光，光敏三极管输出为高电平，因而使大功率场效应开关管IRF640 (vl)导通。同理， 74LS125 中的三态门 4 输出为高电平，因此光电隔离器 LEI 发光4并导通，因而使v4导通。同理

31、可分析，此时v2和v3是关断的。因此电流从左 至右流过直流电机，使电机正转。当P0接口输出09H时，则锁存器74LS125中 的 2， 3 号三态门打开，使得 v2 和 v3 接通， vl 和 v4 关断，电流由右向左流过 电机，使电机反转。SA0为电机左到位开关，当SA1置一，则输出正向代码；SA1 为电机右到位开关，当 SAl 置一，则输出反向代码7。 电机复位端为两电机各自 的左到位开关。第五章 智能雨刮器的软件设计5.1 雨滴传感器的流程图设计因为脉冲的中心频率为38KHZ,进行128分频后约为300HZ，周期即为3ms, 所以选定定时时间为60ms，在此时间段内最多可接收20个脉冲，

32、由此在按脉冲 的多少进行大小雨的分配，由此形成的雨滴传感器的流程图如图 5.1 所示， 60ms 定时器的流程图如图5.2所示：图 5.1 雨滴传感器部分流程图图 5.2 60ms 定时器流程图5.2 智能雨刮器双电机控制的流程图设计对于直流电动机的转速来说，当励磁恒定时，它是随着电枢电压的增减而增 减的（当然也可以利用改变励磁的大小来调节直流电机的转速）。所以，一旦调节 或改变直流电动机的电枢电压，即可达到控制转速的目的。通过改变单片机输出 PWM 脉宽信号的占空比，来控制直流电动机的电枢电压，从而改变雨刮电动机 的转速8。汽车雨刮器电机的软件流程图如图5.3 所示：YYNYYNY滑行代码软

33、延时YNk到否?n到否?Maichong 为0吗?NMaichong 为4 吗？NY k到否？T NJ、 N n到否？-返回输出小雨时的占 空比电机双向控制程序是正转吗？输出大雨时的 占空比读P0 口输出刹车代码输出反相代码输出正向代码启动电机软延时软延时滑行代码软延时图 5.3 雨刮器电机部分流程图5.3 汽车智能雨刮器的主程序流程图设计在汽车智能雨刮系统中，有许多非线性因素都会对雨刮同步造成影响。这样， 我们就需要用人的经验知识来调整 PWM 信号的占空比，使两个雨刮同步摆动。 因此，把模糊控制技术运用到雨刮同步控制中，可以使系统有良好的控制效果。 汽车智能雨刮器的主程序流程图如图 5.4

34、 所示：图 5.4 智能雨刮器主程序流程图5.4 控制系统的仿真与分析总结该雨滴传感器安装在风挡玻璃上驾驶室一侧，通过改变雨量的大小，能使雨 刮器自动工作在低速档或高速档。实验证明，该智能雨刮系统反应灵敏，输出信 号延时可忽略，性能稳定，实现了雨量实时监测。本文在查阅了大量文献的基础上，结合实际应用问题，对智能雨刮系统进行 了研究。目前的雨刮系统大多是机械连杆结构的，采用雨滴感应式的智能雨刮系 统只是在少数高级轿车上有应用，因为目前使用的光电雨滴传感器大都是由国外 厂商一统天下，因而，价格比较昂贵，很难普及。本文所研究的红外雨滴传感器 及智能雨刮系统，由于成本低廉，性能稳定，可靠性高，易于在大

35、客车和低档轿 车上普及应用，有广泛的市场应用前景。关于红外雨滴传感器及模糊控制器的设 计，还有一些特殊情况未在本文所研究之内，仍有待进一步研究。参考文献1赵岩基于模糊控制的汽车智能雨刮系统的研究D，北京：哈尔滨理 工大学，2007.2康华光，邹寿彬电子技术基础M,北京：高等教育出版社，1987, 8， 347-373.3孙在信，全志云，丁镇生环境对555红外线发射系统的影响J，大连交 通大学学报，2007，2： 94-96.4张国雄测控电路M,北京：机械工业出版社，2006，91-118.5.赵岩，訾鸿.汽车雨滴传感器的设计J,佳木斯大学学报,2007, 6： 801-803. 6王为青，程国

36、钢单片机keil cx51应用开发技术M,北京：人民邮电出版 社，2007, 115-131.7潘新民，王燕芳微型计算机控制技术M,北京：电子工业出版社，2003, 135-142.8邹庆超多速雨刮器的控制电路J，北京汽车，1994, 4： 42-43.9李全福，万彦辉，郭华.模糊PID控制算法在电动舵机控制中的应用J, 微电机，2007, 12： 28-47.10. 刘曙光，魏俊民.模糊控制技术M,北京：中国纺织出版社出版，2001, 59-84.11. 贾玉英，王臣基于单片机控制的PWM直流调速系统J,包头钢铁学院 报，2005, 12： 334-337.12. 李勇，罗隆福，许加柱，李季

37、基于模糊控制的直流电机PWM调速系统 J,大电机技术，2006, 1： 66-68.13岑木峰汽车雨刮器的改进J，湖北汽车工业学院报，2007, 3： 74-78.14.谢飞基于微分平坦的双电机雨刮控制器研究D，吉林：吉林大学， 2007.15郭立书，郑殿旺雨滴感知型间接刮水控制系统J,汽车电器，1996, 2： 8-9.16. 吴勇汽车智能化技术J,上海汽车，2004, 4： 37-39.17. 李东生，张勇，许四毛.Protel 99SE电路设计教程M,北京：电子工业 出版社， 2007， 19-125.18廉小亲模糊控制技术M,北京：中国电力出版社，2003, 10-50.19. 戎月莉

38、计算机模糊控制原理及应用M,北京：北京航空航天大学出版 社，1998，123-151.20. 薛定宇，陈阳泉基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用M， 北京：清华大学出版社， 2002， 328-345.21. 陈杰，黄鸿.传感器与检测技术M，北京：高等教育出版社，2002， 132-140.22. 唐钰，葛龙.红外光电散射式感烟探测器的研制J,四川大学学报，2004, 34: 117-120.23. 臧英杰.电气传动的脉宽调制控制技术M,北京:机械工业出版社,1997, 87-112.第一片单片机的雨滴传感器程序：#include #define_MHZ_12用的晶振频率un

39、signed int count=0,precount,Maichong;void t1 (void);函数void int1(void) interrupt1;函数void Yudi(void);少子函数sbit Q7=p3人3;sbit int1=p3A3;main()t1();子程序while(precount!=0)Yudi();P0=Maichong;子程序t1();void t1 (void);/设置单片机使/t1 定时子/中断服务子/判断雨量多/调用定时/调用雨量多少/定时器 1 工作在方式 1，TMOD=0x10;TH1=0X01;时间的初值即为 16 位计数器/设置 60ms

40、 定时IT1=1； 变时产生中断/设置 INTR1 中断方式为边沿触发方式，负跳TL1=0XA0;TR1=1；/启动 T1/允许定时器 1EA=1;ET1=1; 中断EX1=1;中断EA=1； count=0; void int1(void) interrupt1; 理函数TR1=0; TH1=0X15; TL1=0XA0;while (int1=0); count +;precount=count;TR1=1; void Yudi(void);程序 if(precount=3&precount=12&precount20) Maichong=0FH; else Maichong=00HMai

41、chong=P0; 第二片用于电机控制的单片机程序： #include #include /允许外部中断1/CPU 开放中断/外部中断 1 处/雨滴传感器子float pwmcycle, pwmcycle1,pwmcycle2; char E(k)8,Ec(k)8;sbit pwm1=P0.0;sbit pwm1=P0.1;sbit pwm2=P0.3;sbit pwm2=P0.4;void delay(unit m); void dianji(void);void timer1(void)interrupt 0 using 1; void timer2(void)interrupt 1 us

42、ing 1; void shijiancha(void);void Tongbu(void);void gengxin(void); main P1=P0; dianji(); shijiancha(); tongbu(); dengxin();if(timer1!=timer2) dianji();void delay(unit m) 子程序 uchar i; while(m-) for(i=125;i0;i-) void dianji(void) 子程序 while (Maichong=4)if(SA1=1 or SA3=1) P0=09H;else if(SA0=1or SA2=1) P

43、0=12H;pwmcycle=40% delay(20); P0=00H； delay(30);while (Maichong=16) if(SA1=1 or SA3=1) P0=09H;else if(SA0=1or SA2=1) P0=12H;pwmcycle=60% delay(30); P0=00H； delay(20);/声明延时函数/延时 1ms/电机双向void shijiancha(void)/定时方式，工作TMOD=0x11； 在方式 1TH0=0xff;TL0=0xff;TH1=0xff;TL1=0xff;IT0=1；IT1=1；EA=1;ET0=1;ET1=1;TR0=1

44、;TR1=1;void timer1(void)interrupt 0 using 1unsigned char tmp1,tmp2;do tmp1=TH0; tmp2=TL0;timer1=256*tmp1+tmp2;TH0=0;TL0=0;void timer2(void)interrupt 1 using 1 unsigned char tmp3,tmp4;do tmp3=TH1; tmp4=TL1;timer2=256*tmp3+tmp4;TH0=0;TL0=0;/两电机同步子void Tongbu(void) 程序int e(k),ec(k);for(k=0;k+) e(k)=tim

45、er1(k)-timer2(k); ec(k)=E(k)-E(k-1);/时间误差置位if(e(k)25ms) e(k)=25ms; else if(e(k)50ms) ec(k)=50ms;) else if(ec(k)15ms) 规律E(k)0=1;else if (e(k)8ms&e(k)0&e(k)-8ms&e(k)0)E(k)4=1;else if(e(k)=-15ms&e(k)-8ms) E(k)5=1;/时间误差变化置位规else if (e(k)16&ec(k)0&ec(k)-16&ec(k)=-30&ec(k)=-16) Ec(k)4=1; while(E(k)6=1) 查表

46、if(Ec(4)=1)U=-3;else if(Ec(3)=1)U=-2;else if(Ec(2)=1)U=-2;else if(Ec(1)=1)U=-1;else if(Ec(0)=1)U=0; while(E(k)5=1)if(Ec(4)=1)U=-3; else if(Ec(3)=1)U=-2;else if(Ec(2)=1)U=-2;else if(Ec(1)=1)U=-1;else if(Ec(0)=1)U=0; while(E(k)4=1)if(Ec(4)=1)U=-3; else if(Ec(3)=1)U=-2;else if(Ec(2)=1)U=-1;else if(Ec(1

47、)=1)U=0;else if(Ec(0)=1)U=2; while(E(k)3=1)if(Ec(4)=1)U=-3; else if(Ec(3)=1)U=-2;else if(Ec(2)=1)U=0;else if(Ec(1)=1)U=2;else if(Ec(0)=1)U=3;while(E(k)2=1)if(Ec(4)=1)U=-2;else if(Ec(3)=1)U=0;else if(Ec(2)=1)U=1;else if(Ec(1)=1)U=2;else if(Ec(0)=1)U=3;while(E(k)1=1)if(Ec(4)=1)U=0;else if(Ec(3)=1)U=1;

48、else if(Ec(2)=1)U=2;else if(Ec(1)=1)U=2;else if(Ec(0)=1)U=3;while(E(k)0=1)if(Ec(4)=1)U=0;else if(Ec(3)=1)U=1;else if(Ec(2)=1)U=2;else if(Ec(1)=1)U=2;else if(Ec(0)=1)U=3;void gengxin(void)pwm1=pwmcycle+U*3.5;pwm2=pwmcycle; if(SA1=1 or SA3=1) P0=09H; delay(pwm1*50); P0=08H； delay(1-pwm1)*50);else if(S

49、A0=1or SA2=1) P0=12H; delay(pwm1*50); P0=10H; delay(1-pwm1)*50);致谢紧张的毕业设计即将结束了，这期间让我学到了许多知识，让我懂得了对待 科学要严谨、认真的道理。这将是我在今后工作学习中的一笔宝贵财富。毕业设计是对我们大学四年学习生活的实践和总结。让我们把学会把理论运 用到实际中。整个设计中都倾注了王老师大量的心血，对我的设计思路，设计方 案的决定、构思都给予了重要的指导，使得我少走了不少弯路，我的毕业设计才 能按时、顺利的完成。同时还要感谢帮助过我的同学们，谢谢你们在设计中给我 的支持与动力。最后感谢所有教过我的老师们，有了你们的孜孜不倦的教导，才有今天的我， 我才有能力去为明天的理想奋斗！谢谢你们！