基于单片机的智能刮雨系统设计

摘要：系统以stc89c52单片机为核心，使用红外反射式雨量传感器检测雨滴及雨速，并根据该传感器的检测结果控制雨刮电机的工作速度；系统还具有手动喷水清洗挡风玻璃的功能。

abstract：The system takes STC89C52 as the core，using infrared reflective rain sensor to detect raindrops and rain speed，controling the working speed of the wiper motor according to the test results of the sensor. The system also has the function of manual water spraying to clean the windshield.

引言

隨着中国经济的快速发展和人们生活水平的提高，汽车行业也在不断的改革。本文设计一个基于单片机控制的智能刮雨系统。目前汽车的刮雨系统很多是手动开启、手动调节的。雨雪天气随着车速和环境的变化，驾驶者可能要不断地手动调节，影响驾驶者的驾驶习惯和安全；手动的刮雨系统存在着清除视野不及时的情况，可能会造成交通事故的发生；很多刮雨系统不能有效的清除汽车玻璃表面的雨水和污渍问题，会导致驾驶者因操作不规范而造成刮雨器的快速损坏。1 系统设计方案

本系统主要由主控核心板、雨量传感器、显示电路、雨刮电机模块、喷水电机模块等五部分构成。系统框图如图1所示。其中主控芯片采用STC89C52单片机，作为系统控制核心；雨量传感器用于感知是否下雨以及判断雨量的大小，雨刮电机模块根据雨量传感器的结果控制电机的工作状况；手动喷水用于清洗手动玻璃；喷水电机模块用于手动喷水配合雨刷电机清洗玻璃；

2 系统硬件设计

主控核心模块为STC89C52单片机的最小系统。具体电路如图2所示。具体电路包括单片机的电源电路、复位电路、晶振电路等，可保证单片机正常稳定工作。汽车雨刮器常用的雨量传感器有电容式雨量传感器、热电偶式雨量传感器、红外反射式雨量传感器、基于图像处理的雨量传感器等多种。本设计选用红外反射式雨量传感器检测雨滴的大小和频率作为控制输入。由555定时器构成多谐振荡器驱动红外对管构成光电传感器。电机模块采用永磁直流电机，通过改变单片机输出PWM脉宽信号的占空比来调节直流电机的电枢电压，从而改变雨刷电机的转速。手动喷水功能用按键模拟该功能。

3 系统软件设计

本系统的软件流程图如图3所示。系统上电后首先初始化单片机的各个端口，系统正常工作后，如果有手动喷水按键按下产生中断信号，则启动喷水电机，此时雨量传感器检测到有水滴，则会启动雨刮电机，进而完成手动的车窗玻璃的清洗。无手动清洗中断信号时，红外雨量传感器通过光电信号检测车窗玻璃是否有水滴，以及水滴的频率，为了保证检测结果稳定，需要在检测时加入滤波算法。并将雨量传感器的检测结果传给单片机，用于调节雨刷电机的速度。

4 结束语

本系统在经过软件仿真和系统调试证明本系统可以正常工作，能够在实现模拟下雨环境下启动雨刷电机，并根据雨的大小调节雨刷的速度，由于在雨刷速度的软件部分对电机上线做了限制，雨刷速度会在合理的范围内工作，不会由于过于频繁动作引起使用者不适。

基金项目：省级大学生创新训练项目（AH201712216035）；省级大学生创客实验室建设计划（AH2016ckjh095）

作者简介：余子龙（1997-）男，安徽合肥，安徽新华学院，本科学士，研究方向：物联网。

（作者单位：安徽新华学院）