高 波，趙 輝

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十研究所，安徽蚌埠，233010)

1 引言

汽車工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，現(xiàn)代汽車正從一種單純的交通工具朝著人們需求和安全、節(jié)能、環(huán)保的方向發(fā)展。為了滿足人們對(duì)汽車日益提高的要求，汽車研發(fā)及生產(chǎn)機(jī)構(gòu)必然要將越來(lái)越多的電子產(chǎn)品引入到汽車上。隨著汽車電子的迅猛發(fā)展，機(jī)械式、晶體管式的汽車雨刮器越來(lái)越滿足不了汽車刮水系統(tǒng)的要求，原來(lái)的雨刮器功能單一，只有簡(jiǎn)單的刮水功能，且操作煩瑣。因此，研制新型、多功能的電子式雨刮器就提到了許多汽車廠家的議事日程上。

我公司根據(jù)市場(chǎng)及用戶的要求，自主開發(fā)出LGYG型汽車雨刮控制器(以下簡(jiǎn)稱汽車雨刮器)，該產(chǎn)品為單片機(jī)統(tǒng)一控制的電子式智能汽車雨刮器，除應(yīng)滿足一般汽車雨刮器的電氣性能外，還滿足間歇刮水的功能，應(yīng)用單片機(jī)控制，工作穩(wěn)定性和抗干擾性能也得到很大的提高，本產(chǎn)品的成本較低，投入市場(chǎng)時(shí)的市場(chǎng)售價(jià)僅為60元/只。

2 主要技術(shù)參數(shù)和功能

2.1 主要技術(shù)參數(shù)

汽車雨刮器采用單片機(jī)控制，不僅設(shè)計(jì)先進(jìn)、控制精度高、抗干擾能力強(qiáng)，而且安裝使用方便，工作狀態(tài)穩(wěn)定，在同類產(chǎn)品中居于領(lǐng)先水平。其主要技術(shù)指標(biāo)如下:

標(biāo)稱電壓:24Vdc;

工作電壓:18Vdc～30Vdc;

工作環(huán)境溫度:－30℃ ～70℃;

單速刮水工作時(shí)間:(1±0.05)S;間歇刮水?dāng)嚅_時(shí)間:(5±0.5)S。

2.2 功能

1、雨量較大時(shí)的刮水控制:雨天時(shí)，駕駛員打開刮水開關(guān)，當(dāng)雨量較大時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出單速控制指令，通過(guò)單片機(jī)打開單速控制開關(guān)，雨刮控制器的單速刮水開始工作;

2、雨量較小時(shí)的掛水控制:雨天時(shí)，駕駛員打開刮水開關(guān)，當(dāng)雨量較小時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出間歇控制指令，單片機(jī)打開間歇控制開關(guān)，雨刮器的間歇掛水開始工作。

3 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)

汽車雨刮器采用PIC12F629單片機(jī)控制，雨量較大時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出單速控制指令，單片機(jī)打開單速控制開關(guān)，單速刮水開始工作;雨量較小時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出間歇控制指令，單片機(jī)打開間歇控制開關(guān)，間歇刮水開始工作。工作時(shí)，先是單片機(jī)采樣到逆控信號(hào)，雨刮電機(jī)逆轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)到位置后，單片機(jī)采樣到順控信號(hào)，雨刮電機(jī)順轉(zhuǎn)，逆轉(zhuǎn)、順轉(zhuǎn)循環(huán)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)刮水功能。

根據(jù)汽車雨刮器的技術(shù)指標(biāo)和要求，采用單片機(jī)控制，單片機(jī)通過(guò)采樣電路采樣單速控制或間歇5s控制信號(hào)、逆控或順控信號(hào)，然后單片機(jī)通過(guò)正、反轉(zhuǎn)輸出控制電路實(shí)現(xiàn)對(duì)刮水電機(jī)的控制。汽車雨刮器的工作原理框圖、電路圖及接線圖如圖1、圖2、圖3所示。

圖1 汽車雨刮器原理框圖

圖2 汽車雨刮器的原理圖

圖3 汽車雨刮器的外圍接線圖

汽車雨刮器主要由穩(wěn)壓供電電路、輸入信號(hào)采樣電路(包括單速控制、間歇5s控制、順控、逆控等信號(hào)采樣)和輸出控制電路(包括正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn))組成，通過(guò)單片機(jī)統(tǒng)一控制實(shí)現(xiàn)其各自電路的功能。

3.1 穩(wěn)壓供電電路的設(shè)計(jì)

穩(wěn)壓供電電路的設(shè)計(jì)原理圖如圖4所示。電源+經(jīng)過(guò)防反二極管D2，電感L1和限流電阻R1后接到U2(78L05)的Vin端，經(jīng)過(guò)U2穩(wěn)壓，Vout輸出為無(wú)干擾的5V電壓給單片機(jī)PIC12F629供電。圖4中的C1、C2、C3、C4為濾波電容。

圖4 穩(wěn)壓供電電路原理圖

3.2 輸入信號(hào)采樣電路

輸入信號(hào)采樣電路的設(shè)計(jì)原理圖如圖5、圖6所示。輸入信號(hào)主要有間歇5s控制信號(hào)、單速控制信號(hào)、順控信號(hào)和逆控信號(hào)組成。其中，間歇5s控制信號(hào)、單速控制信號(hào)采樣的設(shè)計(jì)原理圖如圖5所示。

間歇5s控制信號(hào)經(jīng)過(guò)防反二極管D11后，再經(jīng)過(guò)分壓電子R10、R11分壓，電壓信號(hào)接入單片機(jī)的GP4引腳;

單速控制信號(hào)經(jīng)過(guò)防反二極管D12后，再經(jīng)過(guò)分壓電子R13、R14分壓，電壓信號(hào)接入單片機(jī)的GP0引腳;

圖5 間歇5s控制(單速控制)信號(hào)采樣原理圖

其中，順控信號(hào)、逆控信號(hào)的采樣設(shè)計(jì)原理圖如圖6所示。

采樣順控信號(hào)時(shí)，順控信號(hào)為低電平，5V電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)方法二極管D10，再經(jīng)過(guò)R8、R7分壓后，電壓信號(hào)接入單片機(jī)的GP3引腳;

采樣逆控信號(hào)時(shí)，逆控信號(hào)為低電平，5V電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)方法二極管D9，再經(jīng)過(guò)R6、R5分壓后，電壓信號(hào)接入單片機(jī)的GP5引腳;

3.3 輸出控制電路

輸出控制電路的設(shè)計(jì)原理圖如圖7所示。輸出控制電路分為正轉(zhuǎn)輸出控制電路和反轉(zhuǎn)輸出控制電路，單片機(jī) GP2輸出為高電平時(shí)，經(jīng)過(guò) R17、R18分壓后，三極管Q1接通，進(jìn)而繼電器K2接通，正轉(zhuǎn)端L3輸出高電平，雨刮電機(jī)正轉(zhuǎn);單片機(jī)GP1輸出為高電平時(shí)，經(jīng)過(guò)R15、R16分壓后，三極管Q2接通，進(jìn)而繼電器K1接通，正轉(zhuǎn)端L2輸出高電平，雨刮電機(jī)反轉(zhuǎn)。

圖6 順控(逆控)信號(hào)采樣原理圖

圖7 輸出控制電路原理圖

4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

雨刮控制器通過(guò)PIC12F629執(zhí)行單速控制、間歇控制、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)等各種控制命令，具體流程見圖8。

圖8 程序控制流程圖

具體程序如下:

list p=12f629

#include ＜p12f629.inc＞

status equ 03h

c equ 0

z equ 2

rp0 equ 5

gpio equ 05

cmcon equ 19h

trisio equ 85h

OSCCALEQU 90H

counter equ 20h

count1 equ 22h;

COUNT2equ23h;

count3 equ 24h;

count4 equ 26h;

org 00h

goto MAIN

org 10h

MAIN

bcf status，rp0

clrf gpio

MOVLW 0X07

MOVWFCMCON

bsf status，rp0

movlw 0x3A

movwf trisio

CALL3FFH

MOVWFOSCCAL

bcf status，rp0

clrf gpio

call delay0.2s

call delay0.2s

call delay0.2s

START

clrf gpio

BTFSS GPIO，4

GOTO X099

GOTO DS

X099

BTFSS GPIO，5

GOTO START

GOTO JX

DS

BSF GPIO，0

BCF GPIO，2

BTFSC GPIO，1

GOTO DS

GOTO DS1

DS1

BCF GPIO，0

BCF GPIO，2

call delay0.1s

DS2

BCF GPIO，0

BSF GPIO，2

BTFSC GPIO，3

GOTO DS2

BTFSS GPIO，4

GOTO START

GOTO DS3

DS3

BCF GPIO，0

BCF GPIO，2

call delay0.1s

GOTO DS

JX

BSF GPIO，0

BCF GPIO，2

BTFSC GPIO，1

GOTO JX

GOTO JX1

JX1

BCF GPIO，0

BCF GPIO，2

call delay0.1s

JX2

BCF GPIO，0

BSF GPIO，2

BTFSC GPIO，3

GOTO JX2

GOTO JX3

JX3

BCF GPIO，0

BCF GPIO，2

MOVLW 0X18

MOVWFCOUNT2

DELAY02

call delay0.2s

BTFSS GPIO，5

GOTO START

decfszCOUNT2，1

goto DELAY02

goto JX

delay20ms movlw 0xc8

movwfcount3

loop2 movlw 0x20

movwfcount1

loop1 decfsz count1，1

goto loop1

decfsz count3，1

goto loop2

return

delay0.1s movlw 0x01

movwfcount4

m00 movlw 0x82

movwfcount3

loop62 movlw 0xff

movwfcount1

loop52 decfsz count1，1

goto loop52

decfsz count3，1

goto loop62

decfsz count4，1

goto m00

return

delay0.2s movlw 0x02

movwfcount4

m0 movlw 0x82

movwfcount3

loop61 movlw 0xff

movwfcount1

loop51 decfsz count1，1

goto loop51

decfsz count3，1

goto loop61

decfsz count4，1

goto m0

return

end

5 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)基于PIC12F629設(shè)計(jì)的LGYG型汽車雨刮控制器的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件電路設(shè)計(jì)的介紹，并且詳細(xì)介紹了穩(wěn)壓供電電路設(shè)計(jì)、信號(hào)采樣電路設(shè)計(jì)、輸出控制電路設(shè)計(jì)、軟件程序設(shè)計(jì)，并經(jīng)過(guò)技術(shù)攻關(guān)，研制出LGYG型汽車雨刮控制器，經(jīng)鑒定試驗(yàn)，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

［1］ 陳志剛，劉凱，趙輝.YG24型雨刮間隙控制器的設(shè)計(jì).機(jī)電元件 2013.4.

［2］ 林曉東.雨刮器的電路設(shè)計(jì).汽車電器2002.7.

［3］ 楊義先.淺談?dòng)旯纹鞯脑O(shè)計(jì).汽車配件2001.5.

［4］ QC/T413－2002汽車電氣設(shè)備基本技術(shù)條件.