茅铁勇
山东协和学院工学院 济南 250107
摘 要本文设计的雨刮器是以单片机AT89C201 为核心部件，实现雨刮器的自动控制功能。软件设计部分包括智能雨刮器程序设计思想和雨刮器功能分析。设计并实现了步进电机、按键、LCD1602显示和雨量传感器电路的结构和功能，主要编写了主程序的逻辑结构。软件部分采用C语言，通过对雨量值和设定值的分析，完成雨刮器的自动启停和速度控制。
关键词：雨刮器 自动控制 单片机 AT89C201
1 绪论
1.1 选题背景
自动雨刮器系统的使用可以减少驾驶员在行驶之间的分心，保证玻璃落雨刮的量得到保持，从而提高车辆的安全性。雨刮器控制系统运行时，可根据雨量情况控制各控制点的速度，具有快速稳定等特点[1]。本文在系统软件设计中，根据不同的控制方式，实现了雨刮器动作的半自动控制、自动控制、定时控制和智能控制的转换。
1.2 研究现状
根据对多个市场领域的汽车属性研究的分析，数据显示，消费者的消费偏好包括预缩安全带，前排座椅安全气囊，驾驶员座椅安全气囊等。可以看出，对安全设备的需求已经超过对舒适设备的需求。其中，对自动刮水器的需求排名第六。
2 自动雨刷器硬件电路设计
2.1 单片机最小系统
复位控制电路和电机时钟自动控制电路是电机最低工作系统，两种通常需要使用的控制功能。复位降压电路由电机按键、保护驱动电阻、上压下拉驱动电阻和降压电容等主要部件共同组成,可以轻松方便实现电机按键手动降压复位及按键上拉放电自动降压复位,并与数控单片微电机9针自动复位端端口相连。52MCU高电平启动复位,当一个MCU加5V直流电源(用于上下充电)电容开始启动时,电容器的充电量大约为相等于一个电容短路,RSTET上的短路电压为5V，采用MCU高电平启动复位，则MCU复位。
2.2 步进电机驱动电路
步进驱动电机主要是用一个ULN2003芯片元件来进行驱动,其中的驱动控制电路主要是用一个ULN2003主驱动芯片、漏极驱动电阻和220U的电容器芯片来连接构成。IN1-IN4为控制信号的一个输入端,与主控单片机的P1.0-P1.3接口相连,用于信号驱动。你很有可能同时需要一个10K的上和下拉稳压电阻[7]。IN1-IN4改变了不同输入信号,OUT3-5控制马达以高速旋转的外来信号作为进入输出控制信号。ULN2003引脚8上的G和CONDOM接地,引脚9上的NONCOM接地连接切换到新的VCC。
2.3 按键电路
这个测试过程没有设置按键，可使用重置按键总共有4个按钮。因此，每个按钮占据一个芯片接口。P3.2-p 3.4连接到微控制器P3端口。如果按下该控制按键，开启具有自动控制模式，最终实现雨刷的自动控制。
2.4 LCD1602显示电路
此电路能够以编程和显示的方式实现 ASCII 码表中的各类字符,由1602液晶显示器进行分析。具有两种不同的动态显示模型。第一个是把整块屏幕向左转。首先,将要被显示的文件和内容写入以下 1602RAM 的存储单位。写指令时使得屏幕位移而不是指针。二是把文本中的内容逐个写入1602显示器,主要是控制两个字符之间通过延时功能所写入的距离和间隔。1602液晶显示器一次最多可以同时显示32个字符,并且可以按照不同的工况进行动态和显示。本文选择第一种进行显示。
2.5 供电电路
单片机运行时，需要提供5V电源，如何设计和实现电源。单片机电源通常是：将开发板连接到USB接口，然后通过计算机为开发板供电。但是实际上，这种方法是不可取的。我们将直接使用220V至5V电源插头。
由于AT89C201 单片机需要5V电压才能工作，因此我们需要设计单片机的电源电路。 本文使用220V电源。 将电源转换为5V后，您也可以直接使用USB电源。可以输出+ 5V直流电压进行供电。
3 自动雨刷器软件设计
3.1 步进电机工作模块
首先,确定步进电机在前进方向上的位置。前向情况下,执行下一个步骤以发送前向脉冲序列。此时,判断输入的步数已经完成。如果流程为正或负,则继续向前推进下一步,直到确定流程所需要的传输步骤。至此,处理结束。其次,当我们判断这些条件中的任何一个时,执行下一个步骤以确定发送和输入的脉冲序列,然后确定发送步骤是否完成。如果程序回答为"否",则继续进行上一步,直到程序确定的传输步骤已经全部完成,然后该进程结束
3.2 按键控制模块
按键控制模块是由按键时 MCU 引脚上电压变化而产生的。因为本设计中只有一台步进电机,因此每个电机都只需三个功能按钮即可完成自动刮水。对按钮的感应控制是目前最为普遍的控制手段。在程序的设计中首先我们都会增加一个延时程序,以便于提高手柄上按键的精度。该系统中的钥匙连接到 P3 .2- P3 .4[11]。如果其中一个引脚的电平相对较低,则说明我们按下了某个键;如果所有引脚都处于高电平，则表示按下时没有按键。
3.3 LCD1602显示模块
LCD1602是目前最常用的十一款价格低廉的液晶屏，最多只能同时自动显示两行的一个标准数字文本，每行最多可以同时自动显示16个标准文本。编程中我们需要注意清理和停止删除自动显示字符操作的几个程序:首先,确认每个显示符的位置,即在前几行中,开始自动显示前几个行的字符。第一第二行表中直接显示的规则是连接地址0X80-0X8F,第二第三行表中直接显示的规则是连接地址0XC0-0XCF。在软件编程的过程中,通常需要编写一个函数表达式来确定每一行所有显示数据的执行位置。此函数可以根据行参数 Y 和列的参数 X 确定所要进行的显示。此篇论文功能主要为 LCD 设置代理( unsigned x , unsigned y )。
3.4 雨量传感器自动控制模块
降雨探测可以通过风笛的阻力和水平变化得出判断。在传感器检测过程中,利用 if 语句可以判断一个传感器的高电平。如果电阻的值低,则代表电阻相对于其他元件的电阻值也相对较小。程序配置到自动模式以后，雨量传感器的自动监视模块就会正式打开。在整个系统程序执行的过程中始终对雨量进行了检测,通过这些检测的结果分析来准确地控制风力发电机的工作和运行,从而实现了对雨刮器的整体工作和运行。这个程序可以通过确定需要输入多少脉冲才能设置当前匝数。
4、结语
雨刷的控制系统分别设计雨滴感应模块、电源模块、单一分区最小系统和电机驱动模块。雨点模块的设计采用了两种设计方法，一个根据光的强度而变化的雨滴传感器。在发动机驱动模块的设计中，为了添加演示图像，将定位器连接到驱动模块的外部。采用AT89C 201单片机的最小系统，在短片机上添加程序下载接口，有效、便利地提高了单片机工作效率。
参考文献：
[1]李华.《MCS-51系列单片机接口技术》[M].北京航空航天大学出版社,2016.
[2]高光天.《模数转换器应用技术》[M].2018年第1版科学技术出版社,2018