基于单片机的汽车雨刷器装置

一、摘要

下雨天时道路十分模糊，能见度非常低，司机分散注意力去手动打开雨刷器开关会非常危险。据统计，全世界雨天行车的车祸事故有7％是因为司机手动打开雨刷分心导致的。为了减小司机因为手动打开雨刷发生车祸的概率，所以如今研发一种雨刷自动控制器是非常有必要的。该系统主要从硬件设计和软件编程两个部分进行设计，硬件部分由单片机、雨滴传感器、步进电机、按键、ADC0832模数采集模块、LD3320语音模块、显示屏等模块组成，实现了根据车窗覆水量和识别语音指令来控制雨刷的转速。该系统通过覆水量判定的湿度阈值来设定上下限值,当覆水量小于设置的下限值，雨刷停止，当覆水量处于上限值和下限值之间，雨刷速度进入一档位，当覆水量大于设置的上限值，雨刷速度进入二档位。此外，还可以通过语音指令来实现雨刷转速控制、切换模式和开/关系统等功能。软件部分使用c语言对LD3320模块、键盘模块、语音识别模块、雨滴传感模块等模块进行子程序的编写和主程序的编写，实现了各个模块的运转从而实现了雨刷器的自动控制。该雨刷可以预防驾驶员在行车过程中会遇见的大多数未知情况，极大的减小了司机发生车祸的概率。

二、系统设计总体思路

设计项目是需要一个完整的总体思路作为指导，总体思路的正确会使项目在设计的过程中顺利执行，避免走入误区，一般项目在设计时通常会考虑以下的内容：
（1）硬件设计：硬件设计是基础型的原理性设计，首先就是对核心的单片机进行选择，根据单片机的型号、内存、引脚数量、运行速度等等参数，再结合项目的需求选取合适的单片机。其次需要对传感器的性能、功能进行全面的掌握，尤其是在传感器引脚的使用方面更要全面了解，通过查找传感器的器件手册了解传感器的引脚分布和封装尺寸，这样才能选取符合的传感器。在所有需要的模块确定完毕之后，进行原理图的绘制，绘制过程中不断的参考资料，完成原理图设计。最后对照原理图完成实物的焊接工作。
（2）软件设计：软件设计是依托于硬件原理之上进行设计的，硬件需要软件来运行功能，软件需要硬件实现功能，在本质上是一个相互依存的关系，软件设计必须严格对照硬件引脚进行代码的编写，否则将无法实现所需要的功能，对于大多数的时候，为了代码编写方便需要随时调整硬件引脚的位置。在软件代码设计的时候，第一步完成的就是主程序的框架设计，框架中可以没有具体的功能，但必须要层次清晰，为不同功能的子程序分配位置，避免相互干扰，出现混乱。主程序的框架结构搭建完成之后，就需要编写各个子程序的代码，实现模块化设计。
（3）系统的测试：系统测试在设计中是非常重要的，测试中会发现设计的缺陷，硬件和软件在设计的过程中难免会出现偏差[6]，细微的偏差将会导致功能的不可实现，尤其在功能相互重叠的地方，子功能调试都没有问题，整体调试却出现功能不可控，这就需要优化代码或者变更硬件来解决。在反复的测试中查找问题，优化代码，使整个项目功能达到满意。

三、系统方案设计

2.1 系统设计内容
系统硬件设计框图如图2.1所示，其中单片机最小系统起到中枢的作用；LCD1602显示模块主要功能是显示覆水量大小，雨刷转速挡位，控制状态以及覆水量上限值和下限值；键盘模块主要是对覆水量量下限值的设置和对控制状态(自动或者手动)的设置；语音电路识别语音指令进而控制雨刷转动；雨滴传感电路采用专用的湿度传感器，需要经过数模转换电路传送给单片机。主要研究内容如下：
（1）完成雨滴传感器的硬件电路设计，软件程序设计，将数据采集到单片机；
（2）完成步进电机的电路设计，软件程序设计；
（3）完成电机驱动的电路设计，确定驱动电平；
（4）完成模数转换的电路设计，软件程序设计，将模拟量转换数字量；
（5）完成显示器的电路设计，软件程序设计，将单片机数据进行显示；
（6）通过按键具有设置参数功能；
（7）完成语音识别LD3320的电路设计，软件程序设计。

图2.1硬件框图

四、效果图

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