張艷 錢輝

摘 要 現(xiàn)如今，汽車已經(jīng)成為最普遍也是最方便的交通工具之一，漸漸的走進(jìn)了千家萬(wàn)戶。本課題的研究將為防夾車窗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究提供借鑒，改進(jìn)傳統(tǒng)汽車車窗控制技術(shù)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)汽車控制智能化。

關(guān)鍵詞 防夾車窗 車窗控制 智能化

中圖分類號(hào)：TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

本文對(duì)時(shí)下較為普遍采用的防夾方案進(jìn)行了優(yōu)缺點(diǎn)分析，并提出了符合發(fā)展趨勢(shì)的智能防夾技術(shù)，即利用紅外傳感器對(duì)車窗范圍內(nèi)物體進(jìn)行判斷。此外，本文還介紹了防夾車窗系統(tǒng)的防夾策略，并進(jìn)行了軟件和硬件設(shè)計(jì)。

0引言

車窗防夾方案有接觸式和非接觸式兩種方式。目前，大多是采用接觸式的防夾方案，這種方式技術(shù)成熟，系統(tǒng)可靠性高，成本較低等特點(diǎn)，但未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)卻是非接觸式的防夾方案。接觸式的防夾由于自身工作特性，必須要與實(shí)物接觸之后才能進(jìn)行判斷車窗范圍內(nèi)是否有物體存在從而進(jìn)行防夾，不利于保證乘客的乘車安全，更不利于車窗防夾的功能發(fā)展。

1車窗升降系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

車窗防夾控制系統(tǒng)是由直流電動(dòng)機(jī)、減速器、柔性連接、車窗玻璃、滑軌、密封條組成。由駕駛者控制總開關(guān)控制四個(gè)車窗的升降功能，乘客可以通過(guò)各個(gè)車門的分開關(guān)控制單獨(dú)車窗的上升和下降。

2選用防夾方案

（1）基于霍爾傳感器的防夾技術(shù)：將磁環(huán)內(nèi)置在車窗直流電機(jī)的輸出軸上。當(dāng)車窗電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，布置在電子模塊中的霍爾傳感器便產(chǎn)生霍爾信號(hào)。系統(tǒng)通過(guò)分析獲得的霍爾信號(hào)，利用霍爾信號(hào)的脈沖寬度進(jìn)行判斷車窗是否遇到障礙物，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車窗防夾。

霍爾傳感器擁有較高靈敏度，體積小的優(yōu)點(diǎn)。不過(guò)霍爾傳感器感應(yīng)的霍爾信號(hào)受溫度影響非線性輸出。即此系統(tǒng)在日常使用中容易被環(huán)境因素影響，從而導(dǎo)致特定情況下防夾系統(tǒng)失效。

（2）電流檢測(cè)方式：對(duì)車窗電機(jī)的電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)車窗夾到異物時(shí)，車窗直流機(jī)的電流將會(huì)呈驟增趨勢(shì)，此時(shí)即可判斷車窗夾到物體，當(dāng)滿足條件時(shí)車窗控制器可立刻控制車窗直流電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)車窗防夾技術(shù)。

作為電動(dòng)車窗防夾技術(shù)中最為早期的技術(shù)，電流檢測(cè)法具有成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不受環(huán)境因素影響、抗電磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但由于車窗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原因，車窗玻璃在上升過(guò)程中阻力將逐漸增加，即車窗電機(jī)的電流將逐漸增大。因此，在玻璃上升的后段過(guò)程中將無(wú)法通過(guò)電流判斷車窗是否夾到物體，即這個(gè)過(guò)程中車窗防夾系統(tǒng)將會(huì)失效。

（3）紋波檢測(cè)方式：電機(jī)運(yùn)行時(shí)，若車窗受力達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，紋波電流將會(huì)迅速下降，當(dāng)車窗上沒(méi)有阻力后，波紋電流將趨于平穩(wěn)。根據(jù)這一實(shí)驗(yàn)原理，在日常使用電動(dòng)車窗過(guò)程中，若車窗控制器監(jiān)測(cè)到波紋電流的波動(dòng)超過(guò)設(shè)定的數(shù)值，則此時(shí)車窗電機(jī)停止或者反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)車窗防夾。

使用檢測(cè)紋波方法可以在不運(yùn)用車窗傳感器的同時(shí)獲取車窗電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)數(shù)和阻力等參數(shù)，使防夾車窗電路系統(tǒng)更加簡(jiǎn)單。但是紋波檢測(cè)方法在實(shí)際應(yīng)用中，檢測(cè)紋波難度較大，系統(tǒng)可靠性較差。

（4）非接觸式傳感器檢測(cè)方式：當(dāng)障礙物進(jìn)入傳感器檢測(cè)范圍內(nèi)時(shí)，傳感器在與障礙物無(wú)接觸的情況下便可以采集信號(hào)，由車窗控制器分析信號(hào)，在符合條件的情況下進(jìn)行判斷執(zhí)行防夾操作。

非接觸式傳感器檢測(cè)方式打破了常規(guī)的接觸式防夾技術(shù)。該檢測(cè)無(wú)需有外力施加在車窗上便可以實(shí)現(xiàn)車窗防夾技術(shù)，車窗防夾范圍內(nèi)不存在盲區(qū)，不受車窗環(huán)境因素影響，抗電磁干擾能力強(qiáng)。

本設(shè)計(jì)基于STC89C51的汽車智能防夾車窗系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車窗高精度、高穩(wěn)定性、智能化的防夾功能。故將采用非接觸式傳感器檢測(cè)方式，在車窗防夾區(qū)域內(nèi)布置足夠數(shù)量的紅外對(duì)射傳感器，它改變了傳統(tǒng)的接觸式車窗防夾系統(tǒng)，由ECU對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行處理，從而控制車窗驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。這種防夾技術(shù)，有助于車窗防夾技術(shù)的智能化發(fā)展，可以優(yōu)化車窗控制邏輯，降低失效率，優(yōu)化了乘車人的舒適性、方便性，提高了汽車的智能化水平。

3防夾系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)硬件電路主體由晶振電路、復(fù)位電路、驅(qū)動(dòng)電路、STC89C51電路和控制開關(guān)電路組成。當(dāng)觸發(fā)控制開關(guān)時(shí)，對(duì)應(yīng)的電路將與接地端導(dǎo)通，產(chǎn)生的電平信號(hào)會(huì)傳遞到其對(duì)應(yīng)相連接的單片機(jī)電路針腳，單片機(jī)STC89C51在接收到電平信號(hào)之后會(huì)根據(jù)設(shè)定程序?qū)π盘?hào)進(jìn)行處理分析，在正確時(shí)刻使對(duì)應(yīng)的針腳產(chǎn)生預(yù)先設(shè)定的電平信號(hào)，在相應(yīng)的電平信號(hào)通過(guò)電路傳遞給驅(qū)動(dòng)電路之后，驅(qū)動(dòng)電路會(huì)根據(jù)接受到的信號(hào)輸出電流，從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。

晶振電路又稱作時(shí)鐘電路，晶振電路是產(chǎn)生準(zhǔn)確時(shí)鐘信號(hào)的振蕩電路。單片機(jī)中任何功能都將依據(jù)時(shí)鐘信號(hào)。

本設(shè)計(jì)采用上電自動(dòng)復(fù)位。為了保證單片機(jī)日常研究使用中的穩(wěn)定性和可靠性，在單片機(jī)系統(tǒng)電路中都會(huì)有單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)。作為單片機(jī)正常運(yùn)作的保障，復(fù)位電路的首要功能就是通電復(fù)位功能。單片機(jī)系統(tǒng)的工作電壓為一個(gè)較小的范圍，通常為4.7V～5.2V。因此當(dāng)單片機(jī)通電后，只有當(dāng)Vcc電壓維持在4.7V～5.2V時(shí)復(fù)位信號(hào)才會(huì)停止，從而單片機(jī)開始正常工作。如此可得，如若想要滿足系統(tǒng)所需的復(fù)位電路，只需要將RST引腳與Vcc端中連接一個(gè)電容，再將接地端電路中下接一個(gè)電阻即可。

4總結(jié)

本文所進(jìn)行的工作是汽車智能防夾車窗系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究性工作，在我國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展速度迅猛的今天，汽車電子控制技術(shù)擁有廣闊的發(fā)展前景。在眾多智能手機(jī)、智能家居井噴的時(shí)代，汽車電子控制技術(shù)智能化的發(fā)展是必然的。在汽車電子控制技術(shù)整車電子化、智能控制化、人性化的背景下，智能防夾車窗擁有著通用性好、系統(tǒng)穩(wěn)定性高、升級(jí)方便等眾多優(yōu)點(diǎn)，在需要時(shí)，經(jīng)少許調(diào)整即可在不同類型的車輛上使用。

參考文獻(xiàn)

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