基于PROTUES仿真的汽車雨刮系統的設計

胡應坤

摘 要：采用基于單片機與驅動芯片L298的汽車雨刮系統的protues仿真設計。分析了雨刮電機的低速、高速、間歇運轉、點動各種模式和噴水電機的實現，并結合電路圖進行了程序的分析。

關鍵詞：L298；雨刮電機；PWM調速

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A

據統計全世界雨天行車有7%的事故是由于汽車雨刮的問題。雨刷器這項技術是自動化科學中與產業部門連接最緊密、服務最為廣泛的一個。目前大部分汽車還是采用傳統雨刮技術，但傳統技術仍然采用以機械和晶體管電路為主，存在控制精度差、易損壞等弊端。因此對采用基于集成電路控制的雨刮系統研究有一定的市場需求，本文著重于從汽車雨刮系統的物美價廉、穩定可靠出發，對采用基于單片機的雨刮控制系統進行protues的仿真設計。

一、對設計的方案進行分析并比較

方案一：實用電阻的網絡或者是數字的電位器將電動機的分壓進行調整，從而將調速的目的進行實現。但是在實際的操作過程中電阻的網絡只能對進行有級的調速，而使用數字的電阻原件器其成本比較高，而一般的電動機其電阻較小，電流較大；在進行分壓的過程中會造成效率的降低，并且也很難將其實現。

方案二：使用繼電器來對電動機進行控制，通過對開關進行切換來實現對小車速度的調整。這個方案的好處在于所使用的電路比較簡單，但是繼電器在使用的過程中響應的時間比較慢。從而容易對機械的結構造成損壞，使用的壽命不長，可靠性也不夠高。

方案三：使用集成芯片L298以及單片機at89c51。L298型號的集成芯片具有電流連續以及電機的四角可以進行限運行等。在電機停止運轉時會產生微振的電路，從而能產生動力潤滑的作用，能對正反向中靜摩擦的死區進行消除，讓其在低速的狀態下平穩的性能更好。

二、L298集成芯片的相關介紹以及運用

（一）簡介

L298是ST公司所生產的一種電機驅動芯片，具有高電壓以及大電流的特點。該型號的芯片所具有的具體特點有：（1）在工作的過程中所產生的電壓比較高，最高的電壓可以達到46V；（2）輸出的電路比較大，在瞬間的峰值中其電流的數值可以達到3A，而持續工作中的電流則為2安，額定的功率數值則為25W；（3）在內部含有兩個H橋的電壓較高并且電流較大的全橋式的驅動器，可以對直流的電動機以及步進的電動機等進行驅動；（4）在控制方面采用的是標準的邏輯電平信號，并且能不受到輸入信號的干擾，允許或者是禁止有一個邏輯的電源輸入端進入到器件的工作當中，讓部分的邏輯電路能在低電壓的環境下進行運轉；（5）可外接檢測電阻，將變化量反饋到控制電路。使用L298芯片驅動電機，該芯片可以驅動一臺兩相步進電機或四相步進電機，也可以驅動兩臺直流電機。

（二）具體的應用

使用該種型號的驅動板能夠對2路的直流電機進行驅動。當需要將直流的電機進行關于PWM的調速時，要把IN1以及IN2進行設置，從而將電機的具體轉動方向進行確定，然后才能對使能端進行PWM脈沖的輸入，從而達到調速的目的。當使能的信號數值為0時，則表示電機處在自由的停止狀態；當使能的信號數值為1時，并且IN1以及IN2的數值為00或者是11的時候，則表明電機處在制動的狀態當中，能夠對電機的轉動進行阻止。

三、硬件設計

主電路如圖1所示，電機模塊電路分析：

P0.0～P0.3分別接到L298的控制端IN1～IN4，其中IN1和IN2控制雨刮電機，IN3和IN4控制噴水電機。使能引腳ENA和ENB都接電源，直接用IN1和IN2控制電機方向、停止。比如IN1=0，IN2=1電機正轉，IN1=0，IN2=0電機停止。由于不用到電流反饋，故SENSA和SENSB直接接地。工作電源VCC和邏輯電源VSS都接+5V電源。D1～D8為續流二極管，用來保護L298。

四、程序分析

首先進行系統的初始化。包括設置定時器1的工作方式、定時初始值、開啟外部中斷允許和下降沿觸發等。參考代碼如下所示：

MOD=0x10；//定時器1工作方式1

EA=1；//開啟總中斷允許

TH1=（65536-50000）/256；

TL1=（65536-50000）%256；//設定50ms的定時時間，用來定時4s

EX0=1；//開啟外部中斷0，用作點動觸發

IT0=1；//設置外部中斷0為下降沿觸發

EX1=1；//開啟外部中斷1，用作噴水電機觸發

IT1=1；//設置外部中斷1為下降沿觸發

TR1=1；//啟動定時器T1

接著判斷是否有外部中斷0或1發生，如果是外部中斷0發生，說明按了一下點動按鍵，則讓雨刮電機以低速轉動一圈；如果是外部中斷1發生，說明按了一下噴水按鍵，則先讓噴水電機轉動一圈，再讓雨刮電機以低速轉動一圈，確保噴水后自動清洗；如果沒有發生外部中斷，則判斷組合開關打到哪個檔位，當打到低速檔位時，則讓雨刮電機以低速一直轉動；當打到高速檔位時，則讓雨刮電機以高速一直轉動；當打到間歇檔位時，則讓雨刮電機一直每隔4秒轉動一圈，用定時器1來實現4秒的精確定時。當發生外部中斷時，可以馬上切換到中斷服務程序執行。當組合開關打到OFF檔位時，電機不動作。

參考文獻

[1]趙巖.汽車雨刮系統的設計與實現[J].現代科學儀器，2009（1）：47-49.

[2]劉宗健.新型智能汽車雨刮系統的設計[J].科技與創新，2015（23）：46-47.