基于PROTUES仿真的汽车雨刮系统的设计

摘 要：采用基于单片机与驱动芯片L298的汽车雨刮系统的protues仿真设计。分析了雨刮电机的低速、高速、间歇运转、点动各种模式和喷水电机的实现，并结合电路图进行了程序的分析。

关键词：L298；雨刮电机；PWM调速

中图分类号：TP391 文献标识码：A

据统计全世界雨天行车有7%的事故是由于汽车雨刮的问题。雨刷器这项技术是自动化科学中与产业部门连接最紧密、服务最为广泛的一个。目前大部分汽车还是采用传统雨刮技术，但传统技术仍然采用以机械和晶体管电路为主，存在控制精度差、易损坏等弊端。因此对采用基于集成电路控制的雨刮系统研究有一定的市场需求，本文着重于从汽车雨刮系统的物美价廉、稳定可靠出发，对采用基于单片机的雨刮控制系统进行protues的仿真设计。

一、对设计的方案进行分析并比较

方案一：实用电阻的网络或者是数字的电位器将电动机的分压进行调整，从而将调速的目的进行实现。但是在实际的操作过程中电阻的网络只能对进行有级的调速，而使用数字的电阻原件器其成本比较高，而一般的电动机其电阻较小，电流较大；在进行分压的过程中会造成效率的降低，并且也很难将其实现。

方案二：使用继电器来对电动机进行控制，通过对开关进行切换来实现对小车速度的调整。这个方案的好处在于所使用的电路比较简单，但是继电器在使用的过程中响应的时间比较慢。从而容易对机械的结构造成损坏，使用的寿命不长，可靠性也不够高。

方案三：使用集成芯片L298以及单片机at89c51。L298型号的集成芯片具有电流连续以及电机的四角可以进行限运行等。在电机停止运转时会产生微振的电路，从而能产生动力的作用，能对正反向中静摩擦的死区进行消除，让其在低速的状态下平稳的性能更好。

二、L298集成芯片的相关介绍以及运用

（一）简介

L298是ST公司所生产的一种电机驱动芯片，具有高电压以及大电流的特点。该型号的芯片所具有的具体特点有：（1）在工作的过程中所产生的电压比较高，最高的电压可以达到46V；（2）输出的电路比较大，在瞬间的峰值中其电流的数值可以达到3A，而持续工作中的电流则为2安，额定的功率数值则为25W；（3）在内部含有两个H桥的电压较高并且电流较大的全蚴降那动器，可以对直流的电动机以及步进的电动机等进行驱动；（4）在控制方面采用的是标准的逻辑电平信号，并且能不受到输入信号的干扰，允许或者是禁止有一个逻辑的电源输入端进入到器件的工作当中，让部分的逻辑电路能在低电压的环境下进行运转；（5）可外接检测电阻，将变化量反馈到控制电路。使用L298芯片驱动电机，该芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步进电机，也可以驱动两台直流电机。

（二）具体的应用

使用该种型号的驱动板能够对2路的直流电机进行驱动。当需要将直流的电机进行关于PWM的调速时，要把IN1以及IN2进行设置，从而将电机的具体转动方向进行确定，然后才能对使能端进行PWM脉冲的输入，从而达到调速的目的。当使能的信号数值为0时，则表示电机处在自由的停止状态；当使能的信号数值为1时，并且IN1以及IN2的数值为00或者是11的时候，则表明电机处在制动的状态当中，能够对电机的转动进行阻止。

三、硬件设计

主电路如图1所示，电机模块电路分析：

P0.0～P0.3分别接到L298的控制端IN1～IN4，其中IN1和IN2控制雨刮电机，IN3和IN4控制喷水电机。使能引脚ENA和ENB都接电源，直接用IN1和IN2控制电机方向、停止。比如IN1=0，IN2=1电机正转，IN1=0，IN2=0电机停止。由于不用到电流反馈，故SENSA和SENSB直接接地。工作电源VCC和逻辑电源VSS都接+5V电源。D1～D8为续流二极管，用来保护L298。

四、程序分析

首先进行系统的初始化。包括设置定时器1的工作方式、定时初始值、开启外部中断允许和下降沿触发等。参考代码如下所示：

MOD=0x10；//定时器1工作方式1

EA=1；//开启总中断允许

TH1=（65536-50000）/256；

TL1=（65536-50000）%256；//设定50ms的定时时间，用来定时4s

EX0=1；//开启外部中断0，用作点动触发

IT0=1；//设置外部中断0为下降沿触发

EX1=1；//开启外部中断1，用作喷水电机触发

IT1=1；//设置外部中断1为下降沿触发

TR1=1；//启动定时器T1

接着判断是否有外部中断0或1发生，如果是外部中断0发生，说明按了一下点动按键，则让雨刮电机以低速转动一圈；如果是外部中断1发生，说明按了一下喷水按键，则先让喷水电机转动一圈，再让雨刮电机以低速转动一圈，确保喷水后自动清洗；如果没有发生外部中断，则判断组合开关打到哪个档位，当打到低速档位时，则让雨刮电机以低速一直转动；当打到高速档位时，则让雨刮电机以高速一直转动；当打到间歇档位时，则让雨刮电机一直每隔4秒转动一圈，用定时器1来实现4秒的精确定时。当发生外部中断时，可以马上切换到中断服务程序执行。当组合开关打到OFF档位时，电机不动作。

参考文献

[1]赵岩.汽车雨刮系统的设计与实现[J].现代科学仪器，2009（1）：47-49.

[2]刘宗健.新型智能汽车雨刮系统的设计[J].科技与创新，2015（23）：46-47.