基于單片機的智能刮雨系統(tǒng)設計

摘要：系統(tǒng)以stc89c52單片機為核心，使用紅外反射式雨量傳感器檢測雨滴及雨速，并根據該傳感器的檢測結果控制雨刮電機的工作速度；系統(tǒng)還具有手動噴水清洗擋風玻璃的功能。

abstract：The system takes STC89C52 as the core，using infrared reflective rain sensor to detect raindrops and rain speed，controling the working speed of the wiper motor according to the test results of the sensor. The system also has the function of manual water spraying to clean the windshield.

引言

隨著中國經濟的快速發(fā)展和人們生活水平的提高，汽車行業(yè)也在不斷的改革。本文設計一個基于單片機控制的智能刮雨系統(tǒng)。目前汽車的刮雨系統(tǒng)很多是手動開啟、手動調節(jié)的。雨雪天氣隨著車速和環(huán)境的變化，駕駛者可能要不斷地手動調節(jié)，影響駕駛者的駕駛習慣和安全；手動的刮雨系統(tǒng)存在著清除視野不及時的情況，可能會造成交通事故的發(fā)生；很多刮雨系統(tǒng)不能有效的清除汽車玻璃表面的雨水和污漬問題，會導致駕駛者因操作不規(guī)范而造成刮雨器的快速損壞。1 系統(tǒng)設計方案

本系統(tǒng)主要由主控核心板、雨量傳感器、顯示電路、雨刮電機模塊、噴水電機模塊等五部分構成。系統(tǒng)框圖如圖1所示。其中主控芯片采用STC89C52單片機，作為系統(tǒng)控制核心；雨量傳感器用于感知是否下雨以及判斷雨量的大小，雨刮電機模塊根據雨量傳感器的結果控制電機的工作狀況；手動噴水用于清洗手動玻璃；噴水電機模塊用于手動噴水配合雨刷電機清洗玻璃；

2 系統(tǒng)硬件設計

主控核心模塊為STC89C52單片機的最小系統(tǒng)。具體電路如圖2所示。具體電路包括單片機的電源電路、復位電路、晶振電路等，可保證單片機正常穩(wěn)定工作。汽車雨刮器常用的雨量傳感器有電容式雨量傳感器、熱電偶式雨量傳感器、紅外反射式雨量傳感器、基于圖像處理的雨量傳感器等多種。本設計選用紅外反射式雨量傳感器檢測雨滴的大小和頻率作為控制輸入。由555定時器構成多諧振蕩器驅動紅外對管構成光電傳感器。電機模塊采用永磁直流電機，通過改變單片機輸出PWM脈寬信號的占空比來調節(jié)直流電機的電樞電壓，從而改變雨刷電機的轉速。手動噴水功能用按鍵模擬該功能。

3 系統(tǒng)軟件設計

本系統(tǒng)的軟件流程圖如圖3所示。系統(tǒng)上電后首先初始化單片機的各個端口，系統(tǒng)正常工作后，如果有手動噴水按鍵按下產生中斷信號，則啟動噴水電機，此時雨量傳感器檢測到有水滴，則會啟動雨刮電機，進而完成手動的車窗玻璃的清洗。無手動清洗中斷信號時，紅外雨量傳感器通過光電信號檢測車窗玻璃是否有水滴，以及水滴的頻率，為了保證檢測結果穩(wěn)定，需要在檢測時加入濾波算法。并將雨量傳感器的檢測結果傳給單片機，用于調節(jié)雨刷電機的速度。

4 結束語

本系統(tǒng)在經過軟件仿真和系統(tǒng)調試證明本系統(tǒng)可以正常工作，能夠在實現模擬下雨環(huán)境下啟動雨刷電機，并根據雨的大小調節(jié)雨刷的速度，由于在雨刷速度的軟件部分對電機上線做了限制，雨刷速度會在合理的范圍內工作，不會由于過于頻繁動作引起使用者不適。

基金項目：省級大學生創(chuàng)新訓練項目（AH201712216035）；省級大學生創(chuàng)客實驗室建設計劃（AH2016ckjh095）

作者簡介：余子龍（1997-）男，安徽合肥，安徽新華學院，本科學士，研究方向：物聯網。

（作者單位：安徽新華學院）