汽车座椅智能控制的单片机系统的设计研究

发表时间:2019/5/13   来源:《知识-力量》2019年8月26期   作者:张进
[导读] 本系统的核心为:控制器选用mc68hc980型号的单片机,通过控制继电器从而驱动电机运转,进而控制座椅的运动,达到电动控制调节座椅的目的。以下主要介绍了电动控制座椅的主要工作原理以及工作过程
(诺博汽车汽车系统有限公司,河北省 保定 071000)
摘要:本系统的核心为:控制器选用mc68hc980型号的单片机,通过控制继电器从而驱动电机运转,进而控制座椅的运动,达到电动控制调节座椅的目的。以下主要介绍了电动控制座椅的主要工作原理以及工作过程,并给出了相关的电路设计给出了相关的设计图。
关键词:汽车座椅;单片机;控制器;直流电机

 
         1.汽车座椅智能控制的单片机系统简介
         随着社会的发展,汽车成为越来越多家庭必不可少的生活工具。越来越多的人享受科技带来的方便,因此,在汽车的座椅设计过程中,为了能够满足不同体重和驾驶习惯的驾驶员,增加驾驶舒适性等条件下,一般情况下汽车座椅都具有较大调节空间。常见的汽车座椅调节分为这么几部分:垂直方向上上下调节,水平方向上左右调节,还有一个独立的靠背座椅调节按钮调节装置。传统的调节模式都是由手动操作完成,但是目前在大部分汽车上面基本都是采用电动控制调节。本论文中主要介绍由四个小电机组成的、由单片机控制电机实现电动座椅调节机制。
         电机的额定电压为12V,工作电流小于50MA,由他们完成上述座椅的调节过程,在汽车座椅内部还安装了霍尔传感器来具体检测移动的位置,其主要原理是电机轴上面装有一些磁铁,当电动轴旋转起来的时候,通过电线圈的磁通量发生改变,从而使传感器产生相应的脉冲信号,对脉冲信号 进行计数以便确定座椅调动的具体位置。汽车座椅智能控制的单片机系统的系统框图可表示如下:
         图一汽车座椅智能控制的单片机系统的系统框图
 
         1.2电动座椅的系统电路设计
         1..2.1控制器型号的旋转
         在本系统中,我们采用的是mc68hc980型号的单片机控制的控制器,控制电机的运动轨迹。mc68hc980型号的单片机具有低功耗,内置flash memory记忆功能,可以在线编程,8通道ad转换器等优点,选用的单片机具体型号为mc68hc980gt8.。
         虽然单片机本身具有一定的驱动功能,但是由于其输出电流较小,不能够直接驱动电机这种较大功率的电器,所以必须得设计一个链接中介,因此驱动电机电路和单片机的结合应用顺势而生,由于电动座椅电机的工作电流较大,所以在本设计中采用继电器来驱动电机工作。驱动器型号较多,而且能够适应不同电压电流要求,本设计中我们采用型号为JQC-16F继电器,此继电器是有两组线圈组成,当两组线圈分别连接电机的正反转时,实现电机的正反运动。继电器和单片机的连接方式如下图所示:
         图二继电器和单片机的连接方式
 
         如图所示,继电器的引脚10和6分别连接电机的两端,当继电器的引脚1显示为高电平时候,一组线圈闭合,电机实现正转功能,同理,当继电器的引脚5显示为高电平时候,剩下的一组线圈关闭,电机实现反转功能。由此可见,只要我们控制了电机的高电平显示引脚,就可以实现电机的正反转。因为在继电器中的线圈对单片机有着比较明显的影响,所以我们还要在两者之间加上一些光耦器件,用的最多的光耦器件有4n25等。
         电动机宣统双向直流电动机,通过改变座椅的控制器从而改变座椅的驱动电机的转动方向,从而改变传动方向。通过机械结构的变化,来实现座椅的位置变化。
         霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种,这一现象是霍尔于1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应,而半导体的霍尔效应比金属强得多。能够抵抗较强的外磁场的干扰,并且有较高的灵敏度。
         2.传感器的信号提取及电动座椅控制输入键盘的设计
         我们已经说,在电动控制座椅中安装由霍尔传感器,其具体作用是通过脉冲信号计数具体计算座椅位置的,由于此类型传感器具有记忆功能,因此能够准确记忆操作过程中的座椅移动位置,下图3是霍尔传感器的具体工作原理:
 
         如上图所示,四个霍尔传感器分别与四个引脚连接,从中传出的信号经过整理之后传出去,有两个I/O接口用来确定具体的移动位置,由此实现汽车座椅的电动控制。
         2.1键盘输入
         键盘是用来输入需要调节的命令,总共有10个按键,分别对应座椅前后滑动,上下左右滑动,还有就是靠背的倾斜方式,当把记忆键按下时,系统将会记忆汽车座椅之前的具体位置,实现记忆功能。当前带有记忆储存功能的座椅控制器在国内主流市场上还是挺多见的。属于上汽集团的MG7和荣威750两个系列的车型基本已经都采用了目前较为先进的座椅记忆功能。
         3.结论
         本文主要介绍了电动汽车座椅的相关设计过程以及采用单片机的类型。并仔细的介绍了相关单片机的主要内容,也给了对应的电路设计图。相信随着时间的推移和科技的进步,在21世纪的科技时代,科技无处不在,渗透在我们的生活的各个方面,科技更加是方便了我们的生活。
参考文献
[1]重庆交通大学.基于车联网技术的汽车座椅和反光镜智能控制系统及方法:中国,CN201710291279.7[P].2017-08-29.
[2]王秀芳,于随然.用于汽车座椅智能控制的单片机系统的设计[J].仪表技术,2008,(12):61-62.
[3]朱文婷.座椅动态调节装置的智能控制系统研究[D].江苏:江苏大学,2011.
 
 
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