位置記憶功能后視鏡與汽車座椅控制系統(tǒng)設(shè)計

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SY-025-BY-1 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目審定表 指導教師姓名 崔宏耀 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 ￡是R否 題目名稱 位置記憶功能后視鏡與汽車座椅控制系統(tǒng)設(shè)計 課題適用專業(yè) 車輛工程 課題類型 Z 課題簡介：（主要內(nèi)容、意義、現(xiàn)有條件、預(yù)期成果及表現(xiàn)形式。） 主要內(nèi)容： 研究一種能電動調(diào)節(jié)后視鏡和座椅位置,并能記憶存儲和調(diào)用位置信息的記憶存儲式后視鏡和座椅控制器。設(shè)計記憶存儲式控制器詳細闡述了該控制器的硬件電路設(shè)計。 意義： 位置記憶功能后視鏡和汽車座椅控制系統(tǒng)能有效的調(diào)整后視鏡和座椅的位置，并能記憶存儲位置信息以便需要的時候調(diào)用。能夠保證駕駛員能獲得良好的后視鏡視野以保證行車安全，也能保證駕駛員的駕駛姿勢以保證駕駛員的身體健康。 預(yù)期成果及表現(xiàn)形式： 設(shè)計說明書一份 硬件控制電路圖一張 指導教師簽字： 年 月 日 教 研 室 意 見 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合度 □好 □較好 □一般 □較差 2 對學生能力培養(yǎng)及全面訓練的程度 □好 □較好 □一般 □較差 3 選題與生產(chǎn)、科研、實驗室建設(shè)等實際的結(jié)合程度 □好 □較好 □一般 □較差 4 論文選題的理論意義或?qū)嶋H價值 □好 □較好 □一般 □較差 5 課題預(yù)計工作量 □較大 □適中 □較小 6 課題預(yù)計難易程度 □較難 □一般 □較易 教研室主任簽字： 年 月 日 系（部）教學指導委員會意見： 負責人簽字： 年 月 日 注：課題類型填寫 W.科研項目；X.生產(chǎn)（社會）實際；Y.實驗室建設(shè)；Z.其它。 SY-025-BY-2 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 學生姓名 辛龍 系部 汽車工程系 專業(yè)、班級 車輛工程B05-16 指導教師姓名 崔宏耀 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 ￡是R否 題目名稱 位置記憶功能后視鏡與汽車座椅控制系統(tǒng)設(shè)計 一、設(shè)計（論文）目的、意義 隨著人們生活水平的提高，對汽車座椅的舒適性要求也越來越高，要求對汽車座椅地調(diào)節(jié)能夠更加簡單、方便、快捷。座椅是與人接觸最密切的部件，人們對轎車平順性的評價多是通過座椅的感受作出的。因此，電動座椅是直接影響轎車質(zhì)量的關(guān)鍵部件之一。目前，汽車座椅位置的調(diào)節(jié)多采用基于手動調(diào)節(jié)方式的機械和電動控制兩種方式。汽車座椅位置的調(diào)節(jié)主要有三個方向，即高度調(diào)節(jié)、水平位置調(diào)節(jié)以及座椅靠背傾角的調(diào)節(jié)。 對于家庭使用的汽車，往往由多個成員駕駛同一輛汽車；當不同的駕駛者坐在同一個座椅時，由于個人的身體差異，所需要的汽車座椅的位置各不相同，需經(jīng)常調(diào)節(jié)座椅位置；而目前的大部分汽車座椅沒有記憶功能，使同一個人在不同的時間駕駛汽車時，汽車座椅的位置可能被其他成員改變，而需重新調(diào)節(jié)座椅各個方向位置，比較繁瑣。 轎車電動座椅以駕駛者的座椅為主。從服務(wù)對象出發(fā)，電動座椅必須要滿足便利性和舒適性兩大要求。也就是說駕駛者通過鍵鈕操縱，既可以將座椅調(diào)整到最佳的位置上，使駕駛者獲得最好視野，得到易于操縱方向盤、踏板、變速桿等操縱件的便利，還可以獲得最舒適和最習慣的乘坐角度。 二、設(shè)計（論文）內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法） 1、設(shè)計內(nèi)容 記憶存儲式后視鏡和座椅控制系統(tǒng)的主要硬件元件包括電機、傳感器和ECU。 控制系統(tǒng)以ECU為核心連接各個部件控制后視鏡和座椅位置的調(diào)整。駕駛員可以調(diào)整左右后視鏡的上下轉(zhuǎn)動和左右轉(zhuǎn)動兩個位置，以及座椅的前升降、后升降、前后滑動和椅背角度4個位置。 駕駛員通過控制面板操作，輸入控制信號，信號通過ECU輸出電機驅(qū)動型號，驅(qū)動電機，調(diào)整后視鏡和座椅，以獲得后視鏡的最佳視野和座椅的最舒適位置。調(diào)整完成后駕駛員可以通過按鍵，ECU獲得存儲信號即可通過預(yù)先編制的存儲程序，將該位置信息保存在存儲器中。在需要恢復(fù)時，駕駛員只需要按下恢復(fù)鍵和相應(yīng)的位置鍵ECU獲得信號即可通過預(yù)先編制的恢復(fù)程序，控制電機工作，恢復(fù)到該位置鍵所對應(yīng)的存儲位置。 2、研究方法 初選設(shè)計方案 初步選定控制 方式 確定設(shè)計方案 各個電路的初步設(shè)計 確定各個電路的設(shè)計 各個電路的修改優(yōu)化 完成報告，撰寫論文 確定控制方式 三、設(shè)計（論文）完成后應(yīng)提交的成果 說明書一份 硬件控制電路圖一張 四、設(shè)計（論文）進度安排 1、第4周(3月23日-3月29日) 根據(jù)畢業(yè)任務(wù)書，廣泛搜集資料，撰寫開題報告； 2、第5-6周(3月30日-4月12日) 座椅、后視鏡控制系統(tǒng)電路的初步設(shè)計制作； 3、第7-8周（4月13日-4月26日）修改并完善座椅、后視鏡控制系統(tǒng)電路； 4、第9周（4月27日-5月3日）繪制出控制電路圖； 5、第10周(5月04日-5月10日)整理分析所收集的資料，撰寫論文寫作提綱； 6、第11-14周(5月11日-6月07日) 提出論文框架，撰寫論文初稿； 7、第15-16周 (6月08日-6月21日)論文整理、修改、定稿，提交論文和相關(guān)文件，準備答辯； 8、第17周 (6月22日-6月28日)答辯。 五、主要參考資料 [1] 舒華，姚國平.汽車新技術(shù).北京：國防工業(yè)出版社，2005 [2] 肖永清，楊忠敏.汽車的發(fā)展與未來.北京：化學工業(yè)出版社，2004 [3] 吳定才.汽車電子控制系統(tǒng)構(gòu)造與維護.北京：人民交通出版社，2000 [4] 張育華，徐士鳴.汽車電子控制技術(shù)與故障診斷.大連：大連理工大學出版社，1996 [5] 威廉.快速成長的中國汽車電子產(chǎn)業(yè).電子與電腦.2006.4 [6] 章穎瑩.中國汽車電子產(chǎn)業(yè)比較優(yōu)勢及發(fā)展戰(zhàn)略.汽車與配件.2006.No.9 [7] 李波.并行工程與DFX 技術(shù).CAD/CAM 與制造業(yè)信息化.2003.10，pp.5-8 [8] 孫余凱，田其貴等.新型汽車電子電器原理與故障檢修方法.北京：人民郵電出版社，2002 [9] 鄭榮良,錢俊鋒,雍軍.汽車電動記憶后視鏡控制系統(tǒng)的設(shè)計.汽車科技.2005，No.26 [10] 吳基安，董素榮.汽車電動座椅與安全帶的結(jié)構(gòu)與控制（上）.汽車電器.2001，No.2 [11] 吳基安，董素榮.汽車電動座椅與安全帶的結(jié)構(gòu)與控制（下）.汽車電器.2001，No.3 [12] 曹治琬.電動后視鏡.汽車電器.2004.No.4 [13] 古永祺，張偉.汽車電器及電子設(shè)備.重慶：重慶大學出版社，2004 [14] 李傳志.汽車車身電子控制系統(tǒng).北京：機械工業(yè)出版社，2005 [15] 張金女,儲江偉,林永宇編著.汽車電子裝置與控制技術(shù).哈爾濱：黑龍江科學技術(shù)出版社,2000 [16] 徐向陽.汽車電氣與電子控制技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2005 [17] 舒華，姚國平.汽車電子控制技術(shù).北京：人民交通出版社，2002 [18] 馮淵.汽車電子控制技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2005 [19] 羅?，u.汽車電子電腦控制.北京：人民交通出版社，1999 [20] 徐達，喬維高，廖大方.現(xiàn)代汽車電子裝置及控制技術(shù).北京：人民交通出版社，1998 [21] Sangiovanni-Vincentelli Alberto. Electronic-System Design in the Automobile Industry. IEEE Computer Society，May-June 2003 [22] 任恒由.現(xiàn)代汽車概論.北京：人民交通出版社，2005 [23] 衛(wèi)星.汽車車身CAN 總線控制系統(tǒng)應(yīng)用與研究.碩士學位論文.合肥工業(yè)大學,2005.6 [24] 郭晉.基于CAN 現(xiàn)場總線的分布式控制系統(tǒng)設(shè)計.碩士學位論文.北京工業(yè)大學.2001 [25] 張桂榮.凌志LS400 后視鏡的電子控制系統(tǒng)及其檢測.山東交通學院學報，2003.No.1 [26] 張友德，涂時亮，陳章龍.M68HC08 系列單片機原理與應(yīng)用.上海：復(fù)旦大學出版社，2001 [27] 劉慧銀，程建平，龔光華等.Motorola 微控制器MC68HC08 原理及其嵌入式應(yīng)用.北京：清華大學出版社，2001 [28] MC68HC908GT16/8. M68HC08 Microcontrollers Technical Data. Motorola，2002 [29] AT93C46/56/66. 3－Wire Serial CMOS E2PROMs Data. ATMEL，1996 [30] DM74LS138 · DM74LS139. Decoder/Demultiplexer Data. Fairchild Semiconductor, 2000 [31] DM7407. Hex Buffers with High Voltage Open-Collector Outputs Data. Fairchild Semiconductor，2000 [32] Octal High Voltage High Current Darlington Transistor Arrays. Motorola Analog IC Device Data. Motorola Semiconductor， 2000 [33] JQC-16FV. Automotive Relay Data. Hongfa Relay，2004 [34] SN74LS148. 8-Line to 3-Line Priority Encoders Data. Texas Instruments，2004 [35] SN74LS04. Hex Inverters Data. Texas Instruments，2004 [36] KA74XX. 3-Terminal 1A Positive Voltage Regulator 六、備注 指導教師簽字： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 SY-025-BY-03 畢業(yè)設(shè)計開題報告 學生姓名 辛龍 系部 汽車工程系 專業(yè)、班級 車輛工程B05-16 指導教師姓名 崔宏耀 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 ￡是R否 題目名稱 位置記憶功能后視鏡與汽車座椅控制系統(tǒng)設(shè)計 一、 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 1、研究現(xiàn)狀： 2007年中國汽車銷售879.15萬輛，2008年汽車產(chǎn)銷量將突破900萬。2010年汽車銷售規(guī)模將達到1263萬輛。在汽車行業(yè)市場規(guī)模高速增長的情況下，作為汽車工業(yè)的重要配套行業(yè)，中國汽車座椅行業(yè)面臨著重要的機遇。 盡管2008年出現(xiàn)了自然災(zāi)害、原材料漲價和宏觀經(jīng)濟調(diào)控漸緊等一系列負面因素，但中國汽車一季度產(chǎn)銷量已然雙雙躍上了250萬輛臺階，并且3月份單月產(chǎn)銷量也都突破100萬輛，創(chuàng)造了新的歷史紀錄。 隨著經(jīng)濟全球化、新技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，汽車生產(chǎn)國際化趨勢已經(jīng)越來越明顯。到“十一五”末，我國自主品牌乘用車的市場占有率將提高到60%以上。在國內(nèi)汽車市場的各種力量對比中，自主品牌將成為主導。2006年汽車零部件行業(yè)整體利潤率也只有5.8%，全年利潤額為300億左右；未來汽車座椅需求量將以11%的速度增長，2010年達4416萬只左右。座椅作為汽車使用者的直接支承裝置，在車廂部件中具有非同小可的重要性；國內(nèi)汽車座椅市場,合資品牌占有主導地位，美國江森在中國建立了10家生產(chǎn)汽車座椅和車內(nèi)產(chǎn)品的合資企業(yè)；我國汽車座椅進出口雖然在增長,但產(chǎn)品技術(shù)含量還和國外企業(yè)有較大的差距。 如今，汽車的功能已不單純是代步，而是集工作、休閑、個性展示、身份象征于一體。汽車座椅也不再是簡單的一個座椅。而是應(yīng)市場需求，被廠家賦予了更多的功能。 2、選題目的和意義： 隨著人們生活水平的提高，對汽車座椅的舒適性要求也越來越高，要求對汽車座椅地調(diào)節(jié)能夠更加簡單、方便、快捷。座椅是與人接觸最密切的部件，人們對轎車平順性的評價多是通過座椅的感受作出的。因此，電動座椅是直接影響轎車質(zhì)量的關(guān)鍵部件之一。目前，汽車座椅位置的調(diào)節(jié)多采用基于手動調(diào)節(jié)方式的機械和電動控制兩種方式。汽車座椅位置的調(diào)節(jié)主要有三個方向，即高度調(diào)節(jié)、水平位置調(diào)節(jié)以及座椅靠背傾角的調(diào)節(jié)。 對于家庭使用的汽車，往往由多個成員駕駛同一輛汽車；當不同的駕駛者坐在同一個座椅時，由于個人的身體差異，所需要的汽車座椅的位置各不相同，需經(jīng)常調(diào)節(jié)座椅位置；而目前的大部分汽車座椅沒有記憶功能，使同一個人在不同的時間駕駛汽車時，汽車座椅的位置可能被其他成員改變，而需重新調(diào)節(jié)座椅各個方向位置，比較繁瑣。 轎車電動座椅以駕駛者的座椅為主。從服務(wù)對象出發(fā)，電動座椅必須要滿足便利性和舒適性兩大要求。也就是說駕駛者通過鍵鈕操縱，既可以將座椅調(diào)整到最佳的位置上，使駕駛者獲得最好視野，得到易于操縱方向盤、踏板、變速桿等操縱件的便利，還可以獲得最舒適和最習慣的乘坐角度。 二、 二、設(shè)計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 1、基本內(nèi)容 記憶存儲式后視鏡和座椅控制系統(tǒng)的主要硬件元件包括電機、傳感器和ECU。 控制系統(tǒng)以ECU為核心連接各個部件控制后視鏡和座椅位置的調(diào)整。駕駛員可以調(diào)整左右后視鏡的上下轉(zhuǎn)動和左右轉(zhuǎn)動兩個位置，以及座椅的前升降、后升降、前后滑動和椅背角度4個位置。 駕駛員通過控制面板操作，輸入控制信號，信號通過ECU輸出電機驅(qū)動型號，驅(qū)動電機，調(diào)整后視鏡和座椅，以獲得后視鏡的最佳視野和座椅的最舒適位置。調(diào)整完成后駕駛員可以通過按鍵，ECU獲得存儲信號即可通過預(yù)先編制的存儲程序，將該位置信息保存在存儲器中。在需要恢復(fù)時，駕駛員只需要按下恢復(fù)鍵和相應(yīng)的位置鍵ECU獲得信號即可通過預(yù)先編制的恢復(fù)程序，控制電機工作，恢復(fù)到該位置鍵所對應(yīng)的存儲位置。 2、解決的主要問題 ECU類型選擇：根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)、輸入輸出的引腳數(shù)、存儲容量、工作溫度、可擴展性和成本來選擇。 驅(qū)動電路的設(shè)計：單片機輸出電流較小不能直接驅(qū)動電機, 所以還要設(shè)計電機和單片機之間的接口電路來驅(qū)動電機工作, 根據(jù)座椅和后視鏡電機工作電流的差異,來選擇電機。 如何防止電機燒損：由于汽車內(nèi)部空間的大小不同，汽車座椅在車內(nèi)所能移動的最大距離也各不相同；汽車自動座椅安裝時應(yīng)設(shè)置好極限位置，以便汽車座椅在極限位置內(nèi)能安全移動；在設(shè)置座椅極限位置時，由于不同的汽車內(nèi)部空間不同，使得所設(shè)置的極限位置各不同；因此必須設(shè)計一個自學習功能軟件，使系統(tǒng)能夠自動測量座椅在車內(nèi)所能移動的極限位置，以防電機燒損。 三、 技術(shù)路線（研究方法） 具體技術(shù)路線如圖1.1所示。 初選設(shè)計方案 初步選定控制 方式 確定設(shè)計方案 各個電路的初步設(shè)計 確定各個電路的設(shè)計 各個電路的修改優(yōu)化 完成報告，撰寫論文 確定控制方式 圖1.1 技術(shù)路線示意圖 四、進度安排 1、第4周(3月23日-3月29日) 根據(jù)畢業(yè)任務(wù)書，廣泛搜集資料，撰寫開題報告； 2、第5-6周(3月30日-4月12日) 座椅、后視鏡控制系統(tǒng)電路的初步設(shè)計制作； 3、第7-8周（4月13日-4月26日）修改并完善座椅、后視鏡控制系統(tǒng)電路； 4、第9周（4月27日-5月3日）繪制出控制電路圖； 5、第10周(5月04日-5月10日)整理分析所收集的資料，撰寫論文寫作提綱； 6、第11-14周(5月11日-6月07日) 提出論文框架，撰寫論文初稿； 7、第15-16周 (6月08日-6月21日)論文整理、修改、定稿，提交論文和相關(guān)文件，準備答辯； 8、第17周 (6月22日-6月28日)答辯。 五、參考文獻 [1] 舒華，姚國平.汽車新技術(shù).北京：國防工業(yè)出版社，2005 [2] 肖永清，楊忠敏.汽車的發(fā)展與未來.北京：化學工業(yè)出版社，2004 [3] 吳定才.汽車電子控制系統(tǒng)構(gòu)造與維護.北京：人民交通出版社，2000 [4] 張育華，徐士鳴.汽車電子控制技術(shù)與故障診斷.大連：大連理工大學出版社，1996 [5] 威廉.快速成長的中國汽車電子產(chǎn)業(yè).電子與電腦.2006.4 [6] 章穎瑩.中國汽車電子產(chǎn)業(yè)比較優(yōu)勢及發(fā)展戰(zhàn)略.汽車與配件.2006.No.9 [7] 李波.并行工程與DFX 技術(shù).CAD/CAM 與制造業(yè)信息化.2003.10，pp.5-8 [8] 孫余凱，田其貴等.新型汽車電子電器原理與故障檢修方法.北京：人民郵電出版社，2002 [9] 鄭榮良,錢俊鋒,雍軍.汽車電動記憶后視鏡控制系統(tǒng)的設(shè)計.汽車科技.2005，No.26 [10] 吳基安，董素榮.汽車電動座椅與安全帶的結(jié)構(gòu)與控制（上）.汽車電器.2001，No.2 [11] 吳基安，董素榮.汽車電動座椅與安全帶的結(jié)構(gòu)與控制（下）.汽車電器.2001，No.3 [12] 曹治琬.電動后視鏡.汽車電器.2004.No.4 [13] 古永祺，張偉.汽車電器及電子設(shè)備.重慶：重慶大學出版社，2004 [14] 李傳志.汽車車身電子控制系統(tǒng).北京：機械工業(yè)出版社，2005 [15] 張金女,儲江偉,林永宇編著.汽車電子裝置與控制技術(shù).哈爾濱：黑龍江科學技術(shù)出版社,2000 [16] 徐向陽.汽車電氣與電子控制技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2005 [17] 舒華，姚國平.汽車電子控制技術(shù).北京：人民交通出版社，2002 [18] 馮淵.汽車電子控制技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2005 [19] 羅?，u.汽車電子電腦控制.北京：人民交通出版社，1999 [20] 徐達，喬維高，廖大方.現(xiàn)代汽車電子裝置及控制技術(shù).北京：人民交通出版社，1998 [21] Sangiovanni-Vincentelli Alberto. Electronic-System Design in the Automobile Industry. IEEE Computer Society，May-June 2003 [22] 任恒由.現(xiàn)代汽車概論.北京：人民交通出版社，2005 [23] 衛(wèi)星.汽車車身CAN 總線控制系統(tǒng)應(yīng)用與研究.碩士學位論文.合肥工業(yè)大學,2005.6 [24] 郭晉.基于CAN 現(xiàn)場總線的分布式控制系統(tǒng)設(shè)計.碩士學位論文.北京工業(yè)大學.2001 [25] 張桂榮.凌志LS400 后視鏡的電子控制系統(tǒng)及其檢測.山東交通學院學報，2003.No.1 [26] 張友德，涂時亮，陳章龍.M68HC08 系列單片機原理與應(yīng)用.上海：復(fù)旦大學出版社，2001 [27] 劉慧銀，程建平，龔光華等.Motorola 微控制器MC68HC08 原理及其嵌入式應(yīng)用.北京：清華大學出版社，2001 [28] MC68HC908GT16/8. M68HC08 Microcontrollers Technical Data. Motorola，2002 [29] AT93C46/56/66. 3－Wire Serial CMOS E2PROMs Data. ATMEL，1996 [30] DM74LS138 · DM74LS139. Decoder/Demultiplexer Data. Fairchild Semiconductor, 2000 [31] DM7407. Hex Buffers with High Voltage Open-Collector Outputs Data. Fairchild Semiconductor，2000 [32] Octal High Voltage High Current Darlington Transistor Arrays. Motorola Analog IC Device Data. Motorola Semiconductor， 2000 [33] JQC-16FV. Automotive Relay Data. Hongfa Relay，2004 [34] SN74LS148. 8-Line to 3-Line Priority Encoders Data. Texas Instruments，2004 [35] SN74LS04. Hex Inverters Data. Texas Instruments，2004 [36] KA74XX. 3-Terminal 1A Positive Voltage Regulator 六、備注 指導教師意見： 簽字： 年 月 日 SY-025-BY-4 畢業(yè)設(shè)計（論文）指導記錄 日期 2009年3月23日 地點 新實驗樓206 指導方式 面授 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 存在問題：對開題報告的設(shè)計基本內(nèi)容和擬解決的主要問題不太了解所包含的內(nèi)容 解決思路:1)詢問崔老師，同學之間進行交流。 2）查看資料，參考往屆學長們的開題報告。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 2009年4月3日 地點 新實驗樓206 指導方式 面授 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 存在的問題：對汽車電動座椅和后視鏡的工作原理存在一定的盲點。 解決思路：1）詢問崔老師。 2）查閱相關(guān)資料。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 2009年4月9日 地點 新實驗樓206 指導方式 面授 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 存在的問題：電動座椅的調(diào)節(jié)位置是三種還是四種 解決思路：詢問老師以及查閱相關(guān)資料后確定為四種。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-4 畢業(yè)設(shè)計（論文）指導記錄 日期 2009年4月15日 地點 新實驗樓206 指導方式 面授 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 存在的問題：控制方式的選擇。 解決思路：1）詢問老師。 2）和同學討論以及查閱相關(guān)資料。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 2009年4月21日 地點 新實驗樓206 指導方式 面授 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 存在的問題：ECU的選擇。 解決思路：1）詢問老師。 2）經(jīng)查閱相關(guān)資料和詢問老師，初步確定選用摩托羅拉公司產(chǎn)的車用單片機MC68HC908GT8。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 2009年4月29日 地點 新實驗樓206 指導方式 面授 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 存在的問題：關(guān)于單片機MC68HC908GT8的特性、結(jié)構(gòu)以及引腳功能的了解和學習。 解決思路：1）詢問老師。 2）查閱相關(guān)資料。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-4 畢業(yè)設(shè)計（論文）指導記錄 日期 2009年5月8日 地點 土木樓 207 指導方式 面授 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 存在的問題：記憶存儲芯片的選擇。 解決思路：1）詢問老師。 2）查閱有關(guān)資料，初步選定AT93C46的EEPROM記憶存儲。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 2009年5月13日 地點 土木樓 207 指導方式 面授 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 存在的問題：后視鏡控制電路的設(shè)計存在相關(guān)問題，包括硬件選擇以及驅(qū)動電路的設(shè)計。 解決思路：經(jīng)過老師指導后，初步選定了大部分硬件，以及基本上確定了電動機驅(qū)動電路的設(shè)計思路。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 2009年5月20日 地點 土木樓 207 指導方式 面授 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 存在的問題：座椅調(diào)節(jié)電路的有關(guān)設(shè)計。 解決思路：經(jīng)老師介紹后查閱相關(guān)資料得以解決 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-4 畢業(yè)設(shè)計（論文）指導記錄 日期 2009年5月27日 地點 土木樓 207 指導方式 面授 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 存在的問題：有關(guān)鍵盤控制電路的設(shè)計。 解決思路：1）設(shè)計時盡量減少按鍵。 2）基于上一點進行設(shè)計。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 2009年6月2日 地點 土木樓 207 指導方式 面授 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 存在問題：控制器信號采集電路的傳感器的選擇。 解決思路: 初步選擇霍爾傳感器。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 2009年6月11日 地點 土木樓 207 指導方式 面授 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 存在的問題：設(shè)計說明書的撰寫的格式、內(nèi)容及排版不規(guī)范。 解決思路：1)讓崔老師進行檢查，同學之間進行交流。 2）查看論文書寫規(guī)范。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-5 畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表 填表日期 2009年4月27日 迄今已進行 8 周剩余 9 周 學生姓名 辛龍 系部 汽車工程系 專業(yè)、班級 車輛工程 B05-16 指導教師姓名 崔宏耀 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 位置記憶功能后視鏡與汽車座椅控制系統(tǒng)設(shè)計 學 生 填 寫 畢業(yè)設(shè)計（論文）工作進度 已完成主要內(nèi)容 待完成主要內(nèi)容 1. 位置記憶功能后視鏡與汽車座椅控制系統(tǒng)相關(guān)資料的查閱。 2. 單片機的選擇。 3. 確定了系統(tǒng)的控制方式。 　 1. 系統(tǒng)控制電路的設(shè)計制作。 2. 設(shè)計說明書的撰寫。 存在問題及努力方向 1. 系統(tǒng)記憶功能電路的設(shè)計。 2. 電動機驅(qū)動電路的設(shè)計。 學生簽字： 指導教師 意 見 指導教師簽字： 年 月 日 教研室 意 見 教研室主任簽字： 年 月 日 SY-025-BY-6 畢業(yè)設(shè)計指導教師評分表 學生姓名 辛龍 系部 汽車工程系 專業(yè)、班級 車輛工程B05-16 指導教師姓名 崔宏耀 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 ￡是R否 題目名稱 位置記憶功能后視鏡與汽車座椅控制系統(tǒng)設(shè)計 序號 評 價 項 目 滿分 得分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合程度，綜合訓練情況；題目難易度 10 2 題目工作量；題目與生產(chǎn)、科研、實驗室建設(shè)等實際的結(jié)合程度 10 3 綜合運用知識能力（設(shè)計涉及學科范圍，內(nèi)容深廣度及問題難易度）；應(yīng)用文獻資料能力 15 4 設(shè)計（實驗）能力；計算能力（數(shù)據(jù)運算與處理能力）；外文應(yīng)用能力 20 5 計算機應(yīng)用能力；對實驗結(jié)果的分析能力（或綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟分析能力） 10 6 插圖（圖紙）質(zhì)量；設(shè)計說明書撰寫水平；設(shè)計的實用性與科學性；創(chuàng)新性 20 7 設(shè)計規(guī)范化程度（設(shè)計欄目齊全合理、SI制的使用等） 5 8 科學素養(yǎng)、學習態(tài)度、紀律表現(xiàn)；畢業(yè)論文進度 10 得 分 X= 評 語：（參照上述評價項目給出評語，注意反映該論文的特點） 　 　 　 　 　 　 　　 指導教師簽字： 年 月 日 SY-025-BY-7 畢業(yè)設(shè)計評閱人評分表 學生 姓名 辛龍 專業(yè) 班級 車輛工程 指導教 師姓名 崔宏耀 職稱 副教授 題目 位置記憶功能后視鏡與汽車座椅控制系統(tǒng)設(shè)計 序號 評 價 項 目 滿分 得分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合程度，綜合訓練情況；題目難易度 10 2 題目工作量；題目與生產(chǎn)、科研、實驗室建設(shè)等實際的結(jié)合程度 10 3 綜合運用知識能力（設(shè)計涉及學科范圍，內(nèi)容深廣度及問題難易度）；應(yīng)用文獻資料能力 15 4 設(shè)計（實驗）能力；計算能力（數(shù)據(jù)運算與處理能力）；外文應(yīng)用能力 25 5 計算機應(yīng)用能力；對實驗結(jié)果的分析能力（或綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟分析能力） 15 6 插圖（圖紙）質(zhì)量；設(shè)計說明書撰寫水平；設(shè)計的實用性與科學性；創(chuàng)新性 20 7 設(shè)計規(guī)范化程度（設(shè)計欄目齊全合理、SI制的使用等） 5 得 分 Y= 評 語：（參照上述評價項目給出評語，注意反映該論文的特點） 　 　　 　 　 　 　 　　 　 　 　　 　 　 評閱人簽字 ： 年 月 日 SY-025-BY-8 畢業(yè)設(shè)計答辯評分表 學生 姓名 辛龍 專業(yè) 班級 車輛工程B05-16 指導 教師 崔宏耀 職 稱 副教授 題目 位置記憶功能后視鏡與汽車座椅控制系統(tǒng)設(shè)計 答辯 時間 月 日 時 答辯組 成員姓名 出席 人數(shù) 序號 評 審 指 標 滿 分 得 分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合程度，綜合訓練情況，題目難易度、工作量、與實際的結(jié)合程度 10 2 設(shè)計（實驗）能力、對實驗結(jié)果的分析能力、計算能力、綜合運用知識能力 10 3 應(yīng)用文獻資料、計算機、外文的能力 10 4 設(shè)計說明書撰寫水平、圖紙質(zhì)量，設(shè)計的規(guī)范化程度（設(shè)計欄目齊全合理、SI制的使用等）、實用性、科學性和創(chuàng)新性 15 5 畢業(yè)設(shè)計答辯準備情況 5 6 畢業(yè)設(shè)計自述情況 20 7 畢業(yè)設(shè)計答辯回答問題情況 30 總 分 Z= 答辯過程記錄、評語： 　 　 　 　 　 　 　 　 　 答辯組長簽字： 年 月 日 SY-025-BY-9 畢業(yè)設(shè)計（論文）成績評定表 學生姓名 辛龍 性別 男 系部 汽車工程系 專業(yè) 車輛工程 班級 B05-16 設(shè)計（論文）題目 位置記憶功能后視鏡與汽車座椅控制系統(tǒng)設(shè)計 指導教師姓名 崔宏耀 職稱 副教授 指導教師 評分（X） 評閱教師姓名 職稱 評閱教師 評分（Y） 答辯組組長 職稱 答辯組 評分（Z） 畢業(yè)設(shè)計（論文）成績 百分制 五級分制 答辯委員會評語： 答辯委員會主任簽字（蓋章）： 系部公章： 年 月 日 注：1、指導教師、評閱教師、答辯組評分按百分制填寫，畢業(yè)設(shè)計（論文）成績百分制=0.3X+0.2Y+0.5Z 2、評語中應(yīng)當包括學生畢業(yè)設(shè)計（論文）選題質(zhì)量、能力水平、設(shè)計（論文）水平、設(shè)計（論文）撰寫質(zhì)量、學生在畢業(yè)設(shè)計（論文）實施或?qū)懽鬟^程中的學習態(tài)度及學生答辯情況等內(nèi)容的評價。 畢業(yè)設(shè)計（論文）過程管理材料 題 目 位置記憶功能后視鏡與汽車座 椅控制系統(tǒng)設(shè)計 學生姓名 辛龍 系部名稱 汽車工程系 專業(yè)班級 車輛工程B05-16 指導教師 崔宏耀 職 稱 副教授 教研室 車輛工程 起止時間 2009年3月-2009年6月 教 務(wù) 處 制 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 摘 要 汽車后視鏡是與汽車行駛安全相關(guān)的主要部件，良好的后視鏡視野能保證駕駛員的行車安全。駕駛員座椅是與駕駛員身體健康相關(guān)的部件，良好的座椅位置和角度能防止駕駛員長時間駕車后出現(xiàn)過度疲勞而引發(fā)其他病癥。汽車后視鏡和座椅僅僅使用手動調(diào)整甚至是電動控制是不夠的，還需要在電動的基礎(chǔ)上增加位置存儲和恢復(fù)功能，以使駕駛員操作更為方便，提高后視鏡和座椅的可用性。 本文設(shè)計了一種位置記憶功能后視鏡與汽車座椅控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能電動調(diào)節(jié)后視鏡上下轉(zhuǎn)動、左右轉(zhuǎn)動兩個角度和座椅前后滑動、前椅面高度、后椅面高度和椅背角度四個位置或角度，并能在調(diào)整后記憶存儲位置信息，并且可以在需要時調(diào)用位置信息。 本文在探討了汽車電子控制系統(tǒng)的基本組成的基礎(chǔ)上分析了本設(shè)計的位置記憶存儲式控制器的工作原理，詳細闡述了該控制器的ECU選擇和使用、硬件電路設(shè)計和軟件程序流程，并設(shè)計了相應(yīng)的系統(tǒng)。 關(guān)鍵字：記憶存儲；可用性；后視鏡控制；座椅控制；汽車電子控制系統(tǒng) ABSTRACT Automobile rearview mirror is the main part which is related to the safely driving. Good rearview mirror view can make driving safely. Driver’s chair is the main part which is related to the health of driver. Good chair position and angle can prevent driver from some diseases which come after long time driving. It is not enough to use hand adjust or electrical control for the rearview mirror and chair. We should add memorial function into the rearview mirror and chair in order to make it easier for drivers to use and improve the usability of rearview mirror and chair. This paper develops a memorial control unit for rearview mirror and chair. This control unit can electrical adjust the up-down and left-right angles of rearview mirror, it also can adjust the forward-back, forward height, back height and chair back angle of driver’s chair. The control unit can memorize the positions of rearview mirror and chair after adjustment and we can renew the positions when we need. This paper discusses the working principle of the memorial rearview mirror and chair control unit based on the basic buildup of automobile electrical control system. Then it detailed introduced the choose process and use of ECU, hardware circuit design and software program flow, designs relevant prototype system. Key Words:Memorial;Usability;Rearview Mirror Control;Chair Control;Car Electric Control System II 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒 論 1 1.1 課題背景及研究意義 1 1.1.1汽車后視鏡 1 1.1.2汽車座椅 1 1.1.3課題研究的背景 2 1.1.4課題研究的意義 3 1.2 國內(nèi)外汽車后視鏡和座椅的發(fā)展與研究現(xiàn)狀 4 1.2.1國內(nèi)外汽車后視鏡的發(fā)展與研究現(xiàn)狀 4 1.2.2國內(nèi)外汽車座椅的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀 5 1.2.3記憶存儲式后視鏡和座椅控制系統(tǒng) 6 1.3 課題研究的內(nèi)容 6 第2章 控制系統(tǒng)及控制方式的選擇 7 2.1 汽車電子控制系統(tǒng) 7 2.1.1汽車電子控制系統(tǒng)概述 7 2.1.2傳感器 8 2.1.3 ECU 8 2.1.4執(zhí)行器 12 2.2 記憶存儲式控制器的功能 12 2.3 控制方式的選擇 13 2.3.1控制方式及其發(fā)展 13 2.3.2基于CAN總線的分布式控制系統(tǒng) 14 2.3.3線束問題 14 2.3.4控制方式的對比選擇 15 2.4 基本工作原理 15 2.5 控制器的操作和使用 18 2.6 本章小結(jié) 19 第3章 汽車電子控制單元（ECU）的選擇與使用 20 3.1 ECU選擇指標與原則 20 3.1.1ECU的環(huán)境指標 20 3.1.2ECU選擇的基本技術(shù)指標 20 3.1.3ECU的選擇 21 3.2 ECU主要特性 21 3.3 ECU結(jié)構(gòu)模塊 22 3.4 ECU引腳功能與使用 26 3.5 本章小結(jié) 28 第4章 硬件電路設(shè)計 30 4.1 硬件電路設(shè)計概述 30 4.2 記憶存儲電路 31 4.2.1記憶存儲電路概述 31 4.2.2 EEPROM的選擇和特性 31 4.2.3 AT93C46的引腳 31 4.2.4 AT93C46的指令 32 4.2.5記憶存儲電路 33 4.3 后視鏡調(diào)節(jié)電路 34 4.3.1后視鏡調(diào)節(jié)電路概述 34 4.3.2 3-8譯碼器的選擇與使用 34 4.3.3 電機驅(qū)動電路設(shè)計 35 4.4 座椅調(diào)節(jié)電路 35 4.4.1座椅調(diào)節(jié)電路概述 35 4.4.2 3-8譯碼器的選擇與使用 36 4.4.3電機驅(qū)動電路的設(shè)計 36 4.5 鍵盤控制電路 37 4.5.1鍵盤控制電路概述 37 4.5.2 8-3優(yōu)先編碼器的選擇與使用 38 4.6 信號采集電路 39 4.6.1后視鏡采樣電路 39 4.6.2座椅采樣電路概述 39 4.7 其他電路 40 4.7.1晶振電路 40 4.7.2電源穩(wěn)壓電路 40 4.7.3電源濾波電路 41 4.8 系統(tǒng)電路工作過程 41 4.9 本章小結(jié) 43 第5章 軟件程序流程 44 5.1 編程語言介紹 44 5.2 軟件程序流程簡述 45 5.3 本章小結(jié) 46 結(jié) 論 47 參考文獻 48 致 謝 50 附 錄 51 第1章 緒 論 1.1 課題背景及研究意義 1.1.1 汽車后視鏡 汽車后視鏡俗稱倒車鏡，是汽車的必配件，通常分為車外后視鏡和車內(nèi)后視鏡兩種。后視鏡是用來反映汽車后方、側(cè)方和下方的情況的主要部件，使駕駛員能間接觀察到其他位置的情況。為了駕駛員操作方便，防止行車安全事故的發(fā)生，保障人身安全，各國均規(guī)定了汽車上必須安裝后視鏡，且所有后視鏡都必須能調(diào)整方向。轎車和其他輕型乘用車一般裝配有外后視鏡和內(nèi)后視鏡；大型商用汽車（大客車和大貨車）一般裝配有外后視鏡、下后視鏡和內(nèi)后視鏡。汽車后視鏡是與汽車行駛安全相關(guān)的主要部件，后視鏡的良好位置是保證汽車行駛安全的必要條件。美國有統(tǒng)計表明，30％的普通公路汽車事故，70％的高速公路汽車事故都是與汽車后視鏡的視野不理想有關(guān)。 1.1.2 汽車座椅 駕駛員座椅的主要功能是為駕駛員提供便于操作、舒適又安全、不易疲勞的駕駛座位，是與駕駛員的身體健康息息相關(guān)的。2003年6月，一家叫做“背部健康行動”的德國組織對德國的車主做了一個調(diào)查，40％的德國人每天在車內(nèi)的駕車時間超過一個半小時，而大多數(shù)人有不同程度的背部疾病，汽車座椅是主要因素。同時他們對德國市場上的座椅以一套健康標準考察的結(jié)果是97％的項目不合乎標準。如果駕車時間過長，而背部得不到有效的支撐，長此以往，脊椎容易產(chǎn)生疾病。按照人體工學的要求，駕駛員必須具有良好的靜態(tài)與動態(tài)的舒適性，從而提高了駕駛員駕駛之余乘坐的舒適性，減少駕駛員長時間駕駛的疲勞。 后視鏡和座椅是汽車上并不顯眼的部件，但是與駕駛員身體健康和行車安全緊密相關(guān)。同一款車型不一定適合每個駕駛者，所以對座椅和后視鏡的位置、角度的調(diào)整是必要的。現(xiàn)在一般轎車上都裝配有電動后視鏡和手動調(diào)整的座椅，駕駛員可以通過電動或者手動的方式調(diào)節(jié)后視鏡和座椅的位置和角度。但是在實際的使用中，駕駛員操作不夠方便，調(diào)整時間長。而且同一部車新的駕駛員使用時也需要重新調(diào)整。由于使用的不便，我們可以通過汽車電子控制技術(shù)進行后視鏡和座椅的改進，以開發(fā)一種 新型的汽車后視鏡和駕駛員座椅。 1.1.3 課題研究的背景 德國工程師Carl Benz在1886年1月29日發(fā)明汽車以來，汽車在人類的發(fā)展中起到了極為重要的作用。早期的汽車基本上是純機械產(chǎn)品，當時除汽油機和煤氣機使用了磁電機或蓄電池點火器外，沒有其他的車用電器。隨著汽車的逐步發(fā)展，特別是1901年使用鉛蓄電池后，汽車電器便不斷發(fā)展。近40年來的汽車發(fā)展的事實證明，提高汽車性能、節(jié)約能源和保護環(huán)境主要取決于電子控制技術(shù)[1]。由于傳統(tǒng)的機械控制相比于電子控制無論是在控制精度還是反應(yīng)速度上，都存在明顯的弱勢，汽車電子化已成為汽車行業(yè)發(fā)展的趨勢。據(jù)統(tǒng)計，從1989－2000年，平均每輛車上的電子裝置在整個汽車制造成本中所占的比例由16％增至23％以上。發(fā)達國家生產(chǎn)的汽車上，每輛車上的電子元器件的成本占整車的成本超過了30％，而一些豪華轎車上這個比例更是高達50％。據(jù)歐洲汽車業(yè)聯(lián)盟的調(diào)查，每輛汽車電子產(chǎn)品的消耗價值1991年為825美元，1995 年增至1125美元，2000年已超過2000美元[2]。國外平均每一部高檔轎車上使用的微處理器數(shù)量達到了50個，而寶馬（BMW）公司在2004年推出的BMW 7系列轎車上更是裝備了70多個微處理器，使用了8種車載局域網(wǎng)來連接各個微處理器和微處理器控制的外圍電路[1,3]。汽車電子化程度的高低甚至已經(jīng)稱為了衡量當今世界汽車水平先進與否的標志。 汽車制造廠商普遍認為：增加汽車電子裝置的數(shù)量，促進汽車電子化是奪取未來汽車市場的有效手段。汽車設(shè)計人員普遍認為：電子技術(shù)在汽車上的使用已經(jīng)成為了汽車設(shè)計研究部門考慮汽車結(jié)構(gòu)革新的重要手段。 我國作為一個汽車發(fā)展后起的國家，但是我國的汽車制造水平與世界先進水平之間的差距極為明顯。1985年，我國國產(chǎn)汽車上的電子產(chǎn)品總價值為169元/輛，而1990年也不過200元/輛，同一時期美國所產(chǎn)汽車的電子產(chǎn)品總價值為我國的25倍以上，約占整車成本的15％。國內(nèi)中高端的轎車裝備的微處理器一般為7個左右，而國外的高檔車上的數(shù)量則達到了50個甚至更多。我國電子技術(shù)的發(fā)展中最為突出的問題是整體技術(shù)實力不足，科研與產(chǎn)業(yè)的結(jié)合不緊密。本土的汽車企業(yè)的研發(fā)投入相比國外汽車制造企業(yè)差距過大，資金瓶頸嚴重，在主要汽車電子技術(shù)集中的如發(fā)動機集中控制、自動變速控制、防抱死系統(tǒng)控制等領(lǐng)域無法進行相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)[4]。 我國電子技術(shù)的發(fā)展中最為突出的問題是整體技術(shù)實力不足，科研與產(chǎn)業(yè)的結(jié)合不緊密。本土的汽車企業(yè)的研發(fā)投入相比國外汽車制造企業(yè)差距過大，資金瓶頸嚴重，在主要汽車電子技術(shù)集中的如發(fā)動機集中控制、自動變速控制、防抱死系統(tǒng)控制等領(lǐng)域無法進行相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)[4]。隨著我國汽車市場的快速發(fā)展，汽車電子產(chǎn)業(yè)將形成巨大經(jīng)濟規(guī)模效應(yīng)，汽車電子產(chǎn)品占汽車的成本將進一步提高。目前，中國消費者對車輛需求的增加、網(wǎng)絡(luò)在車輛中的高速發(fā)展、安全與防盜需求的增加、機械系統(tǒng)與電子系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換以及動力總成方面性能的提高，都進一步推動了中國汽車電子產(chǎn)品市場的發(fā)展。 為了加快我國汽車電子技術(shù)的發(fā)展，國家主管部門提出了發(fā)展汽車電子產(chǎn)品的設(shè)想，指出為了國產(chǎn)汽車現(xiàn)代化和打進國際市場，需要向輕型汽車和轎車工業(yè)提供先進的汽車電子產(chǎn)品，進行汽車工業(yè)的電子化改造。國家“八五”規(guī)劃中對汽車電子產(chǎn)品指出的發(fā)展重點中工列舉了38中汽車電子產(chǎn)品，包括高能無觸點點火裝置、計算機點火裝置、制動防抱裝置、汽車空調(diào)、電子門鎖、報警器、電子化油器等。“汽車工業(yè)‘九五’科技發(fā)展規(guī)劃要點”中指出，汽車電子控制技術(shù)仍然是汽車工業(yè)“九五”計劃中的重點科技攻關(guān)方向，主要內(nèi)容為制動防抱死系統(tǒng)（ABS）、柴油機電子控制、安全氣囊、電動助力轉(zhuǎn)向、電控懸駕系統(tǒng)等[4,5]。 從國外發(fā)展經(jīng)驗和現(xiàn)在國內(nèi)外的汽車電子發(fā)展水平來看，未來的汽車電子產(chǎn)品中，圍繞安全、節(jié)能、環(huán)保、舒適和娛樂等方面的元器件及其周邊產(chǎn)品將發(fā)展最快[6]。在汽車滿足了安全、節(jié)能和環(huán)保方向的要求之后，舒適化成為了重點。由于汽車發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)不是純粹的交通工具，而是一個娛樂、休閑和生活的空間，純粹滿足駕駛需求的汽車可能不是發(fā)展的重點。能滿足人們在駕駛之余的舒適性和操作便利性要求的汽車電子技術(shù)是我國研究開發(fā)的重點，也就是一般所說的車身電子控制系統(tǒng)。 1.1.4 課題研究的意義 一般中高檔的轎車都配備有電動調(diào)整的后視鏡和座椅。海灣合作委成員國把電動調(diào)整的后視鏡作為了汽車的標準裝備件，也把帶調(diào)整系統(tǒng)的座椅作為汽車的標準裝備件，一般國家作為選裝件[9,10,11]。駕駛員可以通過電動控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)后視鏡的位置，以獲得最佳的后視鏡視野和座椅的最佳的舒適性。然而一部車往往有若干個駕駛者，這種情況在我國尤為明顯。一般的家庭用車都有至少兩個駕駛者，每次新的駕駛員在開車之前都需要重新調(diào)整后視鏡和座椅的位置。而且倒車時需要單獨調(diào)整右側(cè)后視鏡的位置，倒車完畢后又需要調(diào)整回位。這都為駕駛員的操作帶來極大的不便。所以，僅僅使用電動控制的后視鏡和座椅是不能達到要求的，還需要在電動的基礎(chǔ)上增加位置存儲和恢復(fù)功能。位置存儲和恢復(fù)功能使得駕駛員能夠方便的設(shè)定、存儲和調(diào)用位置信息，以使駕駛員操作更為簡便。良好的后視鏡視野在客觀上能保證駕駛員獲得良好的視野以提高汽車的行車中的安全性能，舒適的座椅位置和角度在配合駕駛員獲得良好的后視鏡視野的同時也能對駕駛員的身體健康進行適當?shù)谋Ｗo。帶記憶存儲功能的后視鏡和座椅能夠改善現(xiàn)在后視鏡和座椅使用不便的現(xiàn)狀，從操作的簡便性上極大的提高了汽車后視鏡和座椅的可用性。就國內(nèi)的后視鏡和座椅的發(fā)展現(xiàn)狀和國內(nèi)市場將來的需求而言，將來轎車普遍需要配備記憶存儲式后視鏡和座椅。由于進口的記憶存儲式控制器的成本相當高，進行自主研發(fā)顯得尤為重要。 本文開展的研究是在先進汽車電子技術(shù)在世界上迅速發(fā)展的背景下，結(jié)合我國鼓勵大力進行汽車電子技術(shù)研究的環(huán)境，為提高后視鏡和座椅的可用性，研究開發(fā)了一種可以實現(xiàn)記憶存儲和調(diào)用后視鏡和座椅位置的控制器。該類控制器在國外的一些高檔車型上已經(jīng)有了一些使用。但是在國內(nèi)由于成本問題和重視程度不夠，除了一些進口的高端車型，記憶存儲式后視鏡和座椅控制器還沒有得到應(yīng)用。本文所研究開發(fā)的記憶存儲式后視鏡和座椅控制器能有效的調(diào)整后視鏡和座椅的位置，并能記憶存儲位置信息以便需要的時候調(diào)用。能夠保證駕駛員能獲得良好的后視鏡視野以保證行車安全，也能保證駕駛員的駕駛姿勢以保證駕駛員的身體健康。汽車電子技術(shù)在我國發(fā)展迅速，提高駕駛員駕駛方便性、舒適性，提高汽車可用性的汽車電子技術(shù)有相當大的應(yīng)用前景。該控制器對改進國內(nèi)后視鏡和座椅控制系統(tǒng)的研究開發(fā)具有積極意義，有一定的工業(yè)應(yīng)用價值。 1.2 國內(nèi)外汽車后視鏡和座椅的發(fā)展與研究現(xiàn)狀 1.2.1 國內(nèi)外汽車后視鏡的發(fā)展與研究現(xiàn)狀 國內(nèi)外后視鏡的發(fā)展過程可以分為三個階段。 第一階段是無調(diào)整或簡單調(diào)整階段。早期的汽車后視鏡如同早期的汽車，只是一個純粹的機械產(chǎn)品，最早的后視鏡是固定的，而后發(fā)展出現(xiàn)的機械調(diào)整也只是由駕駛員進行的手動的轉(zhuǎn)動，經(jīng)常出現(xiàn)的問題是駕駛員右側(cè)的后視鏡無法調(diào)整到最佳的視野位置。這種調(diào)節(jié)方式費時費力，基本上不可能一次調(diào)節(jié)到位，但是現(xiàn)在一些汽車如大型汽車、載貨車等為了節(jié)省成本，仍然采用這樣的調(diào)節(jié)方式[12]。這種簡單的手動調(diào)節(jié)方式后來發(fā)展為拉索調(diào)整，即在車內(nèi)駕駛員能通過一個拉索可以旋轉(zhuǎn)的外后視鏡。但是由于拉索的長度問題，拉索后視鏡的調(diào)整按鈕一般設(shè)計在該側(cè)后視鏡的車門內(nèi)側(cè)或者近車門的位置，駕駛員調(diào)整右側(cè)后視鏡同樣存在相當?shù)牟槐?。拉索調(diào)整使用范圍很小，并未得到推廣。 第二階段是電動調(diào)整階段。駕駛員手動調(diào)整或者拉索調(diào)整存在的極大的不便促使研究人員研究開發(fā)了電動調(diào)整的后視鏡。電動調(diào)整的后視鏡是現(xiàn)在中高檔轎車的標準配備。駕駛員在車內(nèi)可以通過調(diào)整按鈕或者搖桿調(diào)整后視鏡的角度。國內(nèi)基本上大部分轎車都裝配了電動后視鏡。這些不同的電動后視鏡的控制機理基本上相仿，都是通過開關(guān)、驅(qū)動器、電源等組成回路，由驅(qū)動器驅(qū)動后視鏡內(nèi)的調(diào)整裝置（一般是電機）工作以調(diào)整后視鏡的角度。駕駛員調(diào)整后視鏡相對手動調(diào)整來說比較方便。電動調(diào)整后視鏡也是現(xiàn)在使用最為廣泛的轎車車用后視鏡，現(xiàn)在國內(nèi)使用的較多，進口高級車如豐田大霸王PREVIA、中級車如廣州本田雅閣、中低級車如上海通用別克凱越等都使用了電動控制的后視鏡。國內(nèi)外對于電動調(diào)整后視鏡的研究已經(jīng)比較成熟了，現(xiàn)在電動后視鏡已經(jīng)作為一個比較常見的標準配置安裝在轎車上使用了。 第三個階段是記憶存儲式調(diào)整階段。駕駛員對于后視鏡調(diào)整的不便性并未通過電動調(diào)整得到根本的解決，一部車如果新的駕駛員使用勢必需要重新調(diào)整后視鏡的位置。家用轎車一般都有若干個駕駛者，時時調(diào)整的不便性體現(xiàn)的比較明顯。國外的一些汽車公司已經(jīng)研究開發(fā)了記憶存儲式后視鏡以提高后視鏡的可用性，而國外高檔轎車車型已經(jīng)開始配備這種后視鏡，如凌志LS400[25]。 國外對于記憶存儲式后視鏡的研究開發(fā)始于80年代末，一些汽車公司開發(fā)了記憶存儲式的后視鏡控制系統(tǒng)，并裝配在一些高端車型上，但是國外對于記憶存儲式后視鏡的研究開發(fā)是基于高檔車的附加配置開發(fā)的，由于成本的問題一般的車型都不使用。因為記憶存儲式后視鏡是一種產(chǎn)品，國外對其研究的結(jié)果基本上都是以專利的形式出現(xiàn)的。Robert J. Fisher于1987年提出的關(guān)于后視鏡的遠程控制和存儲系統(tǒng)的專利中就有了現(xiàn)代記憶存儲式后視鏡控制系統(tǒng)的雛形，只是其設(shè)計的是一個原型系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)后視鏡的控制和存儲恢復(fù)。其基本原理也是通過微控制器集中控制，通過電位傳感器檢測后視鏡角度，最終實現(xiàn)記憶存儲和調(diào)用的。Randall F. Hansen在1990年在此基礎(chǔ)上提出了另外的發(fā)明，是關(guān)于車用的記憶式后視鏡控制系統(tǒng)的設(shè)計，這個系統(tǒng)是通過電機實現(xiàn)后視鏡調(diào)整，通過設(shè)置障礙物來控制后視鏡最終的角度以實現(xiàn)位置的存儲。 國內(nèi)配備記憶存儲式后視鏡的車型只有進口的高檔車型，記憶存儲式后視鏡在國內(nèi)還沒有得到應(yīng)用。記憶存儲式后視鏡能夠記憶存儲后視鏡的位置以便需要的時候調(diào)用位置信息，方便駕駛員使用。國內(nèi)的汽車企業(yè)基本上沒有展開記憶存儲式后視鏡的研究與開發(fā)，國內(nèi)使用該類后視鏡的車型的都是合資企業(yè)的車型或者進口車型，如寶來、奧迪等。 1.2.2 國內(nèi)外汽車座椅的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀 座椅的發(fā)展與后視鏡的發(fā)展過程相似，也經(jīng)歷了三個階段。 第一個階段是無調(diào)整或簡單調(diào)整階段。最早期的汽車座椅是固定的，其位置和角度是不可調(diào)整的。由于各駕駛員的自身特點不一樣，這樣的座椅完全不能夠滿足市場要求。但是由于成本低，現(xiàn)在的很多汽車如大客車、載重汽車等還是使用這樣的座椅。最早的手動調(diào)節(jié)座椅在1921年面世。手動調(diào)節(jié)方式需要駕駛員先通過手柄放松座椅的鎖止機構(gòu)，之后通過改變身體的座姿和位置來帶動座椅移動，最后將鎖止機構(gòu)的手柄放松，將座椅固定在所選擇的位置上。現(xiàn)在很多大型汽車和中低檔的轎車都使用手動調(diào)整的座椅，應(yīng)用仍然比較廣泛。 第二個階段是電動調(diào)整階段。電動座椅與電動后視鏡的調(diào)節(jié)原理一樣，都是通過簡單的電路控制電機工作進而控制驅(qū)動器件調(diào)節(jié)各個位置和角度。一般比較常見的座椅調(diào)節(jié)分為六個方向，為六向調(diào)節(jié)，為座椅椅面高度、座椅前后滑動和椅背角度三個位置信息六個方向的調(diào)節(jié)[13]。電動座椅現(xiàn)在在中高檔的轎車上使用的比較普遍，如別克凱越、大眾寶來、本田雅閣等。 第三個階段是記憶存儲式調(diào)整階段。手動調(diào)整座椅和電動調(diào)整座椅都存在使用煩瑣的問題，其可用性比較差。所以為了方便駕駛員操作，國外一些汽車企業(yè)研究開發(fā)了帶記憶存儲功能的座椅控制系統(tǒng)，并安裝在一些高端的車型上，如東風日產(chǎn)藍鳥智尊、VOLVO XC90、寶馬730i、奧迪TT等都有該類座椅。國內(nèi)的汽車企業(yè)由于起步比較晚，基本上沒有進行記憶存儲式座椅的開發(fā)，國內(nèi)只有一些進口車型和一些合資企業(yè)的車型使用的記憶存儲式座椅控制系統(tǒng)。 1.2.3 記憶存儲式后視鏡和座椅控制系統(tǒng) 由于座椅位置和后視鏡位置之間存在聯(lián)動關(guān)系，座椅位置決定了后視鏡的位置，調(diào)整了一個位置另外一個一般也需要作相應(yīng)的調(diào)整。但是國外有一些汽車企業(yè)對于記憶存儲式后視鏡和座椅的研發(fā)工作并不是同時進行的，而是先開發(fā)了單獨的記憶存儲式的后視鏡控制系統(tǒng)，然后在此基礎(chǔ)上開發(fā)了座椅控制系統(tǒng)，如凌志LS400的后視鏡和座椅控制系統(tǒng)，實際上兩個控制系統(tǒng)是通過不同的ECU控制的。國外開發(fā)記憶存儲式座椅控制系統(tǒng)早期只是為了滿足駕駛員能夠記憶存儲和恢復(fù)駕駛位置的系統(tǒng)，稱為駕駛位置儲存與返回系統(tǒng)。而后是由于駕駛位置和后視鏡位置的關(guān)聯(lián)所以進行了后視鏡控制系統(tǒng)的擴展開發(fā)，增加了座椅控制功能。 在我國由于后視鏡和座椅的控制系統(tǒng)是同時進行開發(fā)，由于現(xiàn)在的汽車電子技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，可以進行聯(lián)合開發(fā)，進行后視鏡和座椅的聯(lián)合位置存儲和調(diào)用。 1.3 課題研究的內(nèi)容 本文討論的記憶存儲式后視鏡和座椅控制器是針對轎車的外后視鏡和駕駛員座椅設(shè)計的。本設(shè)計的記憶存儲式控制器通過集中的控制系統(tǒng)，可以完成后視鏡的上下和左右方向的角度調(diào)整，座椅的前后滑動、座位椅面前升降、座位椅面后升降和椅背角度調(diào)整。駕駛員可以根據(jù)個人自身特點和駕駛習慣來調(diào)整后視鏡和座椅的位置，然后進行記憶存儲，在位置改變后，駕駛員可以使用恢復(fù)功能進行方便的位置復(fù)原。 第2章 控制系統(tǒng)及控制方式的選擇 2.1 汽車電子控制系統(tǒng) 2.1.1 汽車電子控制系統(tǒng)概述 位置記憶功能后視鏡與汽車座椅控制系統(tǒng)是典型的汽車電子控制系統(tǒng)。 汽車電子控制系統(tǒng)（ECS，Electronic Control System）是以單片機為中心組成的計算機控制系統(tǒng)，也可以稱作汽車微機控制系統(tǒng)，是由電子控制單元（ECU）、傳感器和執(zhí)行器組合而成[14,15]。汽車電子控制系統(tǒng)的作用是提高汽車的整體性能，包括動力性、安全性、經(jīng)濟性、舒適性、操作性等。汽車整體電子控制系統(tǒng)包括若干個電子控制系統(tǒng)。每個電子控制系統(tǒng)的控制功能、控制參數(shù)和控制精度都不盡相同，甚至不同的汽車公司研制的電子控制系統(tǒng)也千差萬別，但是其組成和基本功能都一樣[16,17]。汽車電子控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。 傳感器 ECU 執(zhí)行器 被控對象 模擬/數(shù)字信號 執(zhí)行命令 狀態(tài)反饋 控制操作 圖2.1 汽車電子控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 上圖清楚的顯示了汽車電子控制系統(tǒng)的組成及工作流程。傳感器檢測得到信號后傳遞至ECU進行處理，然后ECU發(fā)出執(zhí)行命令給執(zhí)行器，執(zhí)行器獲得命令對被控制的對象后執(zhí)行相應(yīng)的操作，操作完成后被控對象將其狀態(tài)反饋給傳感器。這就是一個典型的汽車電子控制系統(tǒng)的工作循環(huán)。 2.1.2 傳感器 傳感器是能測量各種物理量并把它轉(zhuǎn)換成電信號的裝置和器件。傳感器的作用是將各種非電量信號轉(zhuǎn)換成為可以輸入電子控制單元中進行處理的電信號。在汽車電子控制系統(tǒng)中，需要傳感器實時正確的檢測所有條件下所需的各種物理量，并把它輸入到控制器中。實際使用中，傳感器是信息采集的主要部件，主要用來檢測和采集汽車的狀態(tài)信息或者各種物理、化學或者電信息。由傳感器采集的信號分為模擬信號和數(shù)字信號，模擬信號需要經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號再傳遞至ECU處理[18]。 在汽車電子控制系統(tǒng)中，傳感器擔負著檢測和提供狀態(tài)等信息的任務(wù)。有的汽車上裝配的傳感器超過了50個。常見的車用傳感器按其檢測項目的不同可以分為：位置傳感器、壓力傳感器、速度傳感器、溫度傳感器、爆震傳感器、流量傳感器等。 電子技術(shù)和材料技術(shù)的發(fā)展為汽車傳感器的發(fā)展創(chuàng)造了極為有利的條件。從傳感器的發(fā)展方向來看，有多功能化和智能化的特點。多功能化是指傳感器由以前的單一功能的傳感器發(fā)展為具有多種參數(shù)檢測功能的傳感器。如汽車上采用的壓阻效應(yīng)式壓力傳感器，同時有靜壓、溫度兩個傳感器。智能傳感器是指帶有微型計算機的傳感器。這種傳感器具有檢測信息和處理信息的功能。職能傳感器通常將信號檢測、處理和驅(qū)動賄賂等外圍電路全部集成在一塊基片上，使得傳感器具有自診斷、遠距離通信、自動調(diào)整零點和量程等功能。 汽車電子控制系統(tǒng)不僅僅靠傳感器來提供信號，還采用了開關(guān)控制信號來提供控制系統(tǒng)必須的其他控制信號。開關(guān)控制信號是將汽車的狀態(tài)信息通過一個高或者低電平直接輸入ECU，以使得ECU確認后進行處理的信號。一般常用的汽車開關(guān)控制信號有點火開關(guān)信號（IGN，Ignition Switch）、啟動開關(guān)信號（STA，Start Switch）、空檔安全開關(guān)信號（NSW，Neutral Security Switch）、蓄電池電壓信號等。開關(guān)控制信號與傳感器配合使用能夠使汽車電子控制系統(tǒng)完全檢測控制汽車狀態(tài)的各種信息，以進行較為完善的汽車電子控制中必不可少的信號檢測。 2.1.3 ECU 汽車電子控制單元ECU是以單片機為核心所組成的電子控制裝置，具有強大的數(shù)學運算，邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)管理等功能。ECU是汽車電子控制系統(tǒng)的核心部件，能對傳感器傳遞的信息進行加工處理，通過預(yù)先編制的控制程序來對信號做出響應(yīng)，并發(fā)出各種控制指令，指揮執(zhí)行機構(gòu)工作。ECU是以CPU為核心，由輸入輸出緩沖元件和程序及數(shù)據(jù)存儲元件等構(gòu)成的。雖然各種汽車電子控制系統(tǒng)使用的ECU各不相同，但是一般而言，ECU主要是由硬件、軟件、殼體和線束插座四部分組成。ECU的軟件主要包括監(jiān)控程序和應(yīng)用程序兩部分；硬件作為實體，為各種電子控制系統(tǒng)正常工作提供基礎(chǔ)條件。ECU的硬件中的核心是硬件電路。硬件電路是相當復(fù)雜的，而且各個ECU生產(chǎn)公司的產(chǎn)品各有不同，但是硬件電路的組成基本相同，都是由輸入回路、輸出回路和單片微型計算機三部分組成。其組成框圖如下圖2.2。 輸入回路 輸入回路 輸出回路 模擬信號 執(zhí)行器 數(shù)字信號 存儲器（ROM/RAM） CPU I/O 微 機 ECU 圖2.2 ECU組成框圖 ECU的各個組成部分的功能和概述如下。 1、輸入回路 輸入回路又稱為輸入接口，是將傳感器輸出的信號接收，并轉(zhuǎn)換成計算機能處理的信號的電路。根據(jù)傳感器返回的信號不同，輸入回路的接口有A/D轉(zhuǎn)換器和數(shù)字輸入緩沖器兩種。 A/D轉(zhuǎn)換器的作用是將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號或者將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。傳感器采集的信號可分為模擬信號和數(shù)字信號兩大類。信號電壓（或電流）隨時間變化而連續(xù)變化的信號稱為模擬信號。在汽車電子控制系統(tǒng)中，如空氣流量傳感器信號、爆震傳感器信號、壓力傳感器信號等都是模擬信號。由于數(shù)字計算機不能識別模擬信號，所以如果傳感器輸出的信號是模擬信號時，必須通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再傳遞給數(shù)字計算機處理。信號電壓（或電流）隨時間變化而不是連續(xù)變化的信號稱為數(shù)字信號。在汽車電子控制系統(tǒng)中，空氣流量傳感器信號、霍爾式與磁感式傳感器信號、觸點式節(jié)氣門位置傳感器信號、氧傳感器信號等都是數(shù)字信號。數(shù)字信號一般都是以脈沖信號或者高、低電平信號存在，因此需要通過輸入回路的數(shù)字輸入緩沖器進行限幅、整形等處理，才能傳輸?shù)綌?shù)字計算機進行數(shù)字處理。 數(shù)字輸入緩沖器主要是由整形電路、波形變換電路、限幅電路和濾波電路等組成。數(shù)字輸入緩沖器的作用式對數(shù)字計算機不能接受的數(shù)字信號進行預(yù)處理后再輸入計算機進行處理。輸入回路實際上是將傳感器輸入的信號，在除去雜波和正弦波轉(zhuǎn)變?yōu)榫匦尾ê?，再轉(zhuǎn)換成輸入電平輸入計算機。 2、單片微型計算機 單片微型計算機一般也稱為微型計算機、微機或者單片機。單片機是可以進行算數(shù)運算和邏輯運算的數(shù)據(jù)處理裝置，包括中央處理器CPU、存儲器和輸入/輸出裝置。其組成結(jié)構(gòu)框圖如圖2.3所示。 RAM ROM I/O CPU 總線 內(nèi)存 圖2.3 單片機組成框圖 中央處理器（CPU, Central Processing Unit）是ECU的核心，是具有譯碼指令和數(shù)據(jù)處理能力的電子部件。其作用是讀出命令并執(zhí)行數(shù)據(jù)處理任務(wù)。CPU是由運算器（CLU，Calculator）、寄存器（Register）、控制器（Controller）組成，其結(jié)構(gòu)組成框圖如圖2.4所示。 控制器 運算器 寄存器 CLU CPU 控制信號 數(shù)據(jù) 總線 圖2.4 CPU組成框圖 運算器是計算機的運算部件，用于實現(xiàn)數(shù)學運算和邏輯運算。汽車電子控制系統(tǒng)中所有的數(shù)據(jù)運算和邏輯判斷都在運算器內(nèi)進行。寄存器是用于暫時存儲數(shù)據(jù)或程序指令?？刂破魇怯嬎銠C的指揮控制部件，其作用是按照監(jiān)控程序或應(yīng)用程序的命令進行計算機內(nèi)部各個部件的自動協(xié)調(diào)工作，能夠按照程序進行各裝置之間信號的傳送及控制任務(wù)。 存儲器是用來存儲程序指令和數(shù)據(jù)的部件。存儲器包括只讀存儲器（ROM，Read Only Memory）和隨即存取存儲器（RAM, Random Access Memory）。只讀存儲器是一種不可更改寫入信息的存儲器，其存入的信息只支持讀取。隨機存取存儲器中保存的信息可以隨時寫入和讀出，改寫時也不需要擦除原有，但是信息斷電時會丟失。實際上，RAM 起的作用類似與寄存器。 輸入/輸出（I/O）接口是CPU與傳感器或執(zhí)行器之間進行數(shù)據(jù)交換或者輸出控制指令的通道。由于傳感器和執(zhí)行器的多樣化，所輸入的信號和所需提供的指令也必須多樣化，而CPU能夠接受的信號和輸出的指令是一定的，所以需要I/O接口來進行協(xié)調(diào)和控制。 總線（BUS）是微型計算機內(nèi)部傳遞信息的連線電路。在單片機內(nèi)部，CPU、存儲器和I/O接口之間的信息交換都是通過總線來實現(xiàn)。按照傳遞信息的不同，總線可分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線三種。數(shù)據(jù)總線主要用于傳送數(shù)據(jù)和指令，其導線數(shù)必須與數(shù)據(jù)的位數(shù)對應(yīng)。地址總線用來傳遞地址碼，其導線數(shù)與地址碼的位數(shù)和傳送方式相關(guān)?？刂瓶偩€是用來連接微型計算機內(nèi)的各個元器件?？偩€技術(shù)是用來提高計算機速度的關(guān)鍵技術(shù)，為了實現(xiàn)車載各個電子控制系統(tǒng)的高速通信，現(xiàn)在中高檔車大多已采用了控制器局域網(wǎng)絡(luò)通訊總線（CAN 總線）技術(shù)。 一般而言，用于汽車上的CPU是8位的。而有些控制系統(tǒng)需要處理大容量的數(shù)據(jù)時，可能會使用16位甚至時32位的高速大容量計算機。 3、輸出回路 輸出回路是單片機與執(zhí)行器的連接部件，其功能是根據(jù)單片機發(fā)出的指令，控制執(zhí)行器的工作。由單片機輸出的電壓是較低的電信號（如脈沖），一般為5V，這樣的信號一般是不能直接驅(qū)動執(zhí)行元件工作的，因此必須通過輸出回路對控制指令進行功率放大、譯碼或者D/A轉(zhuǎn)換，編程可以驅(qū)動執(zhí)行元件的強電信號。 2.1.4 執(zhí)行器 執(zhí)行器是能將電信號轉(zhuǎn)換成機械運動的機構(gòu)或裝置。執(zhí)行器的作用是按照ECU的指示進行動作，主要是完成ECU發(fā)出的各種指令。ECU的指令以電信號的形式存在，執(zhí)行器將電信號轉(zhuǎn)換成力或位移等物理量[21]。汽車電子控制系統(tǒng)中常用的執(zhí)行器有以下幾種： 1、各種微型電機，如步進電機、直流電機等； 2、各種電磁閥，如自動變速系統(tǒng)的換擋電磁閥、鎖止電磁閥，防抱死制動系統(tǒng)（ABS）的兩位兩通電磁閥、三位三通閥等； 3、電動燃油泵，用于提供發(fā)動機電子控制系統(tǒng)規(guī)定壓力的燃油； 4、電磁燃油器：用于接收ECU發(fā)出的噴油脈沖信號，計量燃油噴射量； 5、怠速控制閥（ISC,Idle Speed Control Valve）：用于調(diào)節(jié)發(fā)動機的怠速控制； 2.2 記憶存儲式控制器的功能 總體而言，本文所研究的記憶存儲式后視鏡和座椅控制器需要實現(xiàn)的基本功能是能實現(xiàn)對后視鏡的上下和左右方向的轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)，對座椅的前后滑動、作為前升降、后升降、椅背角度的調(diào)節(jié)，對后視鏡和座椅位置的記憶存儲和調(diào)用。其基本功能的具體細節(jié)描述如下： 1、工作電壓在9－15V時均能正常工作； 2、能夠調(diào)節(jié)左、右后視鏡上下轉(zhuǎn)動和左右轉(zhuǎn)動各兩個位置； 3、能夠調(diào)節(jié)座椅前升降、后升降、前后滑動以及椅背角度四個位置； 4、能夠同時存儲駕駛員調(diào)整后的后視鏡和座椅位置； 5、能夠調(diào)用駕駛員存儲的后視鏡和座椅的位置； 6、一共可以記錄3組位置信息； 7、鍵盤調(diào)整操作采用點動式； 8、同一時間，只接受一個調(diào)節(jié)信號，即只允許進行一個電機一個方向調(diào)節(jié)； 9、斷電時，儲存的位置狀態(tài)信息不會丟失； 10、防止因誤操作更改存儲器中存儲的鏡面和座椅位置狀態(tài)； 11、對鍵盤控制鍵操作成功時有顯示； 12、在車門未關(guān)的情況下，屏蔽所有功能鍵； 13、在汽車行駛時，同樣也屏蔽所以調(diào)節(jié)功能鍵。 2.3 控制方式的選擇 2.3.1 控制方式及其發(fā)展 在汽車電子控制系統(tǒng)發(fā)展的過程中可以發(fā)現(xiàn)，汽車電子控制系統(tǒng)按發(fā)展的順序出現(xiàn)過單一控制系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)三種[22]。 單一控制系統(tǒng)是汽車電子控制早期采用的的電子控制方式，是由ECU控制汽車上某個部件以實現(xiàn)某種單一功能的系統(tǒng)。當時的汽車電子控制系統(tǒng)受限于車用ECU的性能等客觀因素，無法達到比較高的性能。例如當時出現(xiàn)的電控汽油噴射系統(tǒng)，電子控制防抱死制動裝置（ABS）和發(fā)動機集成電路調(diào)節(jié)器等。 集中控制系統(tǒng)是由一個ECU集中控制汽車上一個或者若干個部件以實現(xiàn)多種功能的控制系統(tǒng)。集中控制系統(tǒng)的出現(xiàn)是由于計算機技術(shù)的迅速發(fā)展以致計算機運算速度和精度得到了極大的提高。這一時期的電子控制系統(tǒng)發(fā)展首先是集中在發(fā)動機控制部分，由點火系統(tǒng)開始，逐步擴展到控制排氣再循環(huán)、控－燃比、怠速轉(zhuǎn)速等部分，后來稱之為發(fā)動機集中控制系統(tǒng)。 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)也叫做分布式控制系統(tǒng)，是由不同的ECU控制汽車上不同的部件實現(xiàn)不同的功能，而各個ECU之間通過汽車總線連接[23]。網(wǎng)絡(luò)總線一般也叫做現(xiàn)場總線（Fieldbus），是使得微機化測量設(shè)備之間實現(xiàn)雙向串行多節(jié)點數(shù)字通行的系統(tǒng)。實際上現(xiàn)場總線就是使ECU之間有了數(shù)字通信能力，而將ECU連接在一起實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享。常用的現(xiàn)場總線有控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）總線、局部操作網(wǎng)絡(luò)（Lon Works）總線、過程現(xiàn)場總線（Profibus）、本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（LIN）等[24]。使用最為廣泛的是CAN總線。 2.3.2 基于CAN總線的分布式控制系統(tǒng) 現(xiàn)在汽車的電子控制系統(tǒng)中應(yīng)用最廣的是基于CAN總線的分布式控制系統(tǒng)。CAN總線是現(xiàn)場總線的一種，是一種有效支持分布式控制和實時控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)[24]。CAN總線作為智能設(shè)備的聯(lián)系紐帶，把掛接在總線上、作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的智能設(shè)備連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)分布式管理網(wǎng)絡(luò)，屬于局域網(wǎng)、總線型的結(jié)構(gòu)，簡單而且能滿足汽車控制的需要。國外對于CAN總線的研究已經(jīng)趨于成熟化，形成了國際標準，廣泛應(yīng)用于歐美轎車。國內(nèi)的一汽大眾BORA、上海大眾PASSAT、南京菲亞特的SIENA和PALIO、北京現(xiàn)代SONATA等都在車身的控制中使用了CAN總線技術(shù)，但是這些技術(shù)都是由對方合資公司提供，應(yīng)用于特定的車型。我國對于基于CAN總線的分布式控制系統(tǒng)的研究還是比較欠缺，現(xiàn)在有許多研究機構(gòu)和高校以及汽車企業(yè)如吉利汽車集團為掌握自主知識產(chǎn)權(quán)，正在進行這方面的研究開發(fā)工作。 2.3.3 線束問題 汽車線束又稱為汽車電纜，是汽車上用于連接各個部件的物理設(shè)備。實際上控制方式不斷改進的一個主要原因就是線束問題無法解決。單一控制系統(tǒng)中各個位置和信號都需要一根單獨的線來實現(xiàn)連接，所以在ECU發(fā)展到能夠?qū)崿F(xiàn)多個系統(tǒng)的集中控制時，以集中控制方式來實現(xiàn)各個相近連接部分的集中控制。可是集中控制系統(tǒng)之間仍然不能交換信息，所以通過汽車網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息共享。 雖然采用了分布式控制系統(tǒng)，通過汽車局域網(wǎng)絡(luò)來連接各個控制系統(tǒng)以實現(xiàn)信息和地址的共享，但是在實際的使用中，汽車電子控制系統(tǒng)的主要瓶頸之一仍然是汽車線束。電子設(shè)備過多，控制系統(tǒng)過復(fù)雜，必然使得車內(nèi)的電氣布線越來越長、越來越復(fù)雜，導致整車成本大幅度提高，能量損耗增加，系統(tǒng)運行可靠性降低、故障維修難度增大。據(jù)資料統(tǒng)計，一輛高檔汽車的電纜使用長度達到2000m，重量在20Kg左右，控制節(jié)點多達1500個。汽車每行駛100Km，50Kg的線束額外能耗為100W，相當于燃燒0.2L的汽油。寶馬5系車型有的裝配的ECU單元多大50個，相應(yīng)的電子控制系統(tǒng)就多達50個，即使通過CAN總線局域網(wǎng)絡(luò)連接各個電子控制系統(tǒng)，之間使用的電纜也是相當驚人。而且汽車上規(guī)定使用銅線直徑不能低于0.5mm，實際應(yīng)用中傳送距離稍遠的銅線都使用0.8mm 的甚至1.0mm以上的銅線，其制造成本比較高。而且汽車線束一般都是放置在汽車縱梁下等比較難以檢測和維修的地方，通常的維修方法都是直接更換，這在一定程度上增加了汽車的維修和使用成本。 所以在汽車電子控制系統(tǒng)的設(shè)計中，汽車線束也是一個主要的考慮因素。由于現(xiàn)在普遍使用網(wǎng)絡(luò)化的分布式控制系統(tǒng)，各個零部件設(shè)計企業(yè)都選擇設(shè)計可以通過汽車總線連接的分布式控制系統(tǒng)。由于各個汽車電子控制系統(tǒng)之間的連接也是通過汽車線束實現(xiàn)，這樣的設(shè)計無形中增加了汽車線束。所以在汽車電子控制系統(tǒng)中，我們確定的主要設(shè)計原則是：為了減少汽車線束，能集中的控制系統(tǒng)一定集中控制，不能集中的控制系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)控制；為了方便維修，少數(shù)據(jù)共享的控制系統(tǒng)不連入汽車網(wǎng)絡(luò)。 2.3.4 控制方式的對比選擇 記憶存儲式后視鏡和座椅控制系統(tǒng)可以采用分布式控制系統(tǒng)。國外一些高端車型上使用的記憶存儲式后視鏡和座椅就是采用的分布式控制系統(tǒng)，如凌志LS400等[25]。其采用分布式控制系統(tǒng)的一個主要原因是國外汽車企業(yè)對于后視鏡和座椅的控制系統(tǒng)的研究是分開進行的，一般都是首先單獨研究開發(fā)了記憶存儲式的后視鏡，然后開發(fā)了記憶存儲式的座椅。這樣是開發(fā)了兩個獨立的控制系統(tǒng)，之間通過現(xiàn)場總線（一般都使用CAN總線）連接。 本文研究開發(fā)的后視鏡和座椅控制系統(tǒng)采用集中控制系統(tǒng)，以一個ECU進行集中控制后視鏡和座椅，不選擇分布式控制系統(tǒng)開發(fā)的原因如下： 1、汽車線束的減少。以一個ECU對后視鏡和座椅集中控制要比使用兩個ECU單獨的控制減少了汽車線束的使用。 2、由于后視鏡和座椅的位置是相關(guān)的，本設(shè)計中需要進行位置的聯(lián)合存儲以保證同時調(diào)整到座椅的最舒適位置和后視鏡最佳視野位置，所以以一個ECU集中控制，進行位置的聯(lián)合存儲和恢復(fù)更為簡便。 3、反應(yīng)速度比分布式控制系統(tǒng)快。 4、成本低。由于電路并不是非常復(fù)雜，選用2個20腳的ECU進行分布式系統(tǒng)設(shè)計與選用1個40腳的ECU進行集中控制系統(tǒng)設(shè)計相比，后者明顯更加適合低成本的商品化開發(fā)。 5、電路簡單。有些信號如車門關(guān)閉信號等后視鏡和座椅控制系統(tǒng)都需要使用，集中控制系統(tǒng)不需要額外的接線進行信號共享，簡化了電路。 2.4 基本工作原理 記憶存儲式后視鏡和座椅控制系統(tǒng)是一個典型的汽車電子控制系統(tǒng)，其硬件元件也是由ECU、傳感器和執(zhí)行器組成的。 本設(shè)計中的執(zhí)行器選用永磁式直流電動機，考慮到車載電源，電機驅(qū)動電壓為12V。選用的后視鏡內(nèi)的電機的運行電流和扭矩都遠遠小于座椅內(nèi)的電機。電機內(nèi)裝有過載電流保護器。基于后視鏡和座椅的工作狀態(tài)和調(diào)節(jié)狀況，后視鏡的傳感器選用電位傳感器，座椅中靠背角度選用干簧管傳感器，前后移動、座位前升降和后升降選用霍爾式傳感器。 硬件系統(tǒng)如圖2.5所示?？刂葡到y(tǒng)以ECU為核心連接各個部件，控制后視鏡和座椅位置的調(diào)整。駕駛員可以調(diào)整左右后視鏡的上下轉(zhuǎn)動和左右轉(zhuǎn)動兩個位置，座椅的前升降、后升降、前后滑動和椅背角度四個位置。所有的位置調(diào)整都通過電機的雙向轉(zhuǎn)動來調(diào)節(jié)，所以的位置信息都通過相關(guān)位置的傳感器來采集。ECU和電機等都通過車載的蓄電池（12V）來供電，用電元件的工作電壓都是5V或者12V。在圖2.5中車門車速信號由兩個開關(guān)表示，在車門未關(guān)和車行駛時斷開電源供電從而屏蔽調(diào)節(jié)電路，其細節(jié)設(shè)計的電路和信號在硬件電路設(shè)計章節(jié)中有介紹。 蜂鳴器 后視鏡控制 恢復(fù) 存儲 M3 M2 M1 上下轉(zhuǎn) 左右轉(zhuǎn) 左右選擇 椅背角 前后滑 后升降 前升降 點火 后視鏡控制 電源 M M M M M M M M * * * * * * * * E C U * M 前升降 后升降 前后滑 椅背角 左右轉(zhuǎn) 上下轉(zhuǎn) 左右轉(zhuǎn) 上下轉(zhuǎn) 左后視鏡 右后視鏡 座椅控制 車門 車速 座椅控制 傳感器 電機 圖2.5 硬件系統(tǒng)原理圖 硬件系統(tǒng)總體上通過圖2-5示意，而其內(nèi)部的電路設(shè)計，ECU的選擇和引腳使用，其余電子元器件的選型和使用等部分在ECU的選擇和使用章節(jié)，硬件電路設(shè)計章節(jié)中將進行詳細的介紹。 2.5 控制器的操作和使用 本設(shè)計的控制器的操作和使用過程如下： 如圖2.6、圖2.7，圖中M1、M2、M3分別代表三個存儲位置。各個箭頭按鍵分別用來控制電機向箭頭所指代的方向轉(zhuǎn)動?！白蠛笠曠R”、“右后視鏡”鍵用來切換左右后視鏡?！按鎯Α辨I配合“M1”等鍵存儲位置信息?！盎謴?fù)”鍵用來進入恢復(fù)座椅和后視鏡記憶位置狀態(tài)。 初始時，駕駛員通過控制面板操作，輸入控制信號，信號通過ECU輸出電機驅(qū)動信號，驅(qū)動電機，調(diào)整后視鏡和座椅，以獲得后視鏡的最佳視野和座椅的最舒適位置。調(diào)整完成后，駕駛員可以同時按下存儲鍵和任意位置鍵（M1、M2 或M3），保持3秒后ECU會獲得存儲信號，即可通過預(yù)先編制的存儲程序，將該位置信息保存在存儲器中（本設(shè)計使用的是EEPROM）。在需要恢復(fù)時，駕駛員只需要同時按下恢復(fù)鍵和相應(yīng)的位置鍵并保持3秒，ECU獲得恢復(fù)信號從存儲器中獲得位置信息，然后即可通過預(yù)先編制的恢復(fù)程序，控制電機工作，恢復(fù)到該位置鍵所對應(yīng)存儲的位置。 圖2.6 座椅位置調(diào)節(jié)面板 圖2.7 后視鏡位置調(diào)節(jié)面板 2.6 本章小結(jié) 本章首先對汽車電子控制系統(tǒng)進行簡要的介紹，其基本組成部分為ECU、傳感器和執(zhí)行器。然后對本設(shè)計所需實現(xiàn)的控制器的功能進行介紹，在功能介紹完成后對控制方式進行對比和選擇。最后通過硬件系統(tǒng)的原理示意圖來說明了記憶存儲式后視鏡和座椅控制器的基本工作原理和控制操作過程。 第3章 汽車電子控制單元（ECU）的選擇與使用 3.1 ECU選擇指標與原則 3.1.1 ECU的環(huán)境指標 汽車電子產(chǎn)品的性能和可靠性，在很大程度上取決于它的耐環(huán)境性，汽車用ECU所處的環(huán)境十分惡劣復(fù)雜，除了濕度、溫度、振動、沖擊、灰塵、泥沙、水、油污、波動電壓等環(huán)境因素外，電磁干擾也是一個不可忽視的問題。ECU作為整個汽車電子控制系統(tǒng)的核心，其所處的工作環(huán)境及其惡劣，所以選擇的ECU 需要有相當高的抗干擾性、耐高溫性和穩(wěn)定性。許多電子產(chǎn)品在實驗室能夠完成相關(guān)功能試驗，但是安裝在汽車上卻不能正常工作，這往往是ECU 不能適應(yīng)汽車內(nèi)惡劣的環(huán)境導致的。 車內(nèi)溫度在各個部位不一樣，如發(fā)動機周圍的溫度可超過100℃，陽光下?lián)跤臧宓臏囟瓤蛇_90℃?？紤]到本設(shè)計的控制器最終安裝位置不靠近發(fā)動機，也不靠近擋雨板，更不可能受到陽光的直射，所以一般的抗高溫ECU即可。其他的考慮因素包括抗潮濕、防振、抗干擾等基本因素。 一般ECU生產(chǎn)企業(yè)將電子控制單元按照其使用的范圍可以都分為車用ECU，消費電子類ECU等若干類。其中車用ECU是基于汽車內(nèi)部的惡劣環(huán)境專門為汽車電子控制系統(tǒng)設(shè)計的ECU，其基本的抗高溫、防振、抗潮濕、抗干擾性能都能夠滿足基本的車用的要求。本設(shè)計選用車用ECU進行設(shè)計。 3.1.2 ECU選擇的基本技術(shù)指標 同時，ECU的選擇中也需要考慮其高速計算的能力以滿足汽車電子控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)計算和對傳感器信號、控制信號的處理。綜合而言，本設(shè)計的記憶存儲式后視鏡和座椅控制器ECU選擇的主要考慮指標包括A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)，輸入輸出的引腳數(shù)，存儲容量，工作溫度，可擴展性和成本，詳細技術(shù)指標如下： 1、A/D：8通道； 2、輸入輸出引腳數(shù)； 3、存儲容量：存儲控制程序（初步考慮C語言）； 4、工作溫度：-40－85℃； 5、可擴性：CAN總線。 其中輸入輸出的引腳數(shù)量是無法明確在設(shè)計開始的時候就得知的。而且在設(shè)計時，ECU并不是單獨選擇的，而是與硬件電路設(shè)計以及軟件程序設(shè)計同時進行的。首先計算需要多少個輸入輸出信號。以EEPROM實現(xiàn)記憶存儲需要4個輸入輸出信號；驅(qū)動8個電機的信號；返回11個傳感器的信號，座椅4個方向和兩個后視鏡各2個方向以及車門打開、車速信號；1個操作成功信號；后視鏡控制信號5個，即左右選擇、上轉(zhuǎn)、下轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)；座椅控制信號8個，即前移、后移、椅面前抬高、前降低、椅面后抬高、后降低、椅背角變大、變小。以上共37個輸入輸出信號，而且不計算鍵盤需要使用的引腳，粗略的估計總數(shù)超過40個。 ECU的成本與外圍電路使用的元器件相比是比較高的，所以本控制器需要實現(xiàn)的40多個信號的輸入輸出在使用相對較少引腳的ECU時可以通過硬件電路來優(yōu)化實現(xiàn)。本控制器的硬件電路設(shè)計中使用了譯碼器、編碼器、模擬多路器等成本相當?shù)偷男酒cECU 共同實現(xiàn)所需功能，則ECU的引腳數(shù)量可以大大的降低。 3.1.3 ECU的選擇 考慮到以上情況，初步選用摩托羅拉半導體公司車用8位微處理器，68HC08系列的芯片。該系列芯片具有速度快，效率高，功耗小的特點，而該系列的芯片的基本功能和接口完全能夠滿足本控制器的要求。 實際上在本控制器的設(shè)計過程中，ECU的選擇在確定了選用摩托羅拉68HC08系列后并不能確定選用的具體型號，但是選用了該系列能夠保證能實現(xiàn)我們需要的基本功能，而各個型號之間的區(qū)別不是本質(zhì)性的，所以完全可以在硬件電路和軟件程序開始設(shè)計之后即時修改。在本控制器的設(shè)計過程中，首先選擇了引腳數(shù)量相對比較多的44腳的M68HC908SR12芯片，該芯片有33個輸入輸出引腳，而后進行了硬件電路和軟件程序的設(shè)計。在硬件電路和軟件程序的設(shè)計過程中對本控制器所實際需要的引腳數(shù)量、軟件程序容量等具體技術(shù)指標更加明確。設(shè)計中發(fā)現(xiàn)通過硬件電路的優(yōu)化，44腳的MC68HC908SR12能夠提供足夠數(shù)量的輸入輸出引腳，同時成本過高，而功能與其他芯片差別不大，最終選用44腳的MC68HC908GT8。而實際上這兩款芯片的引腳數(shù)量、基本功能沒有差別，實際差別在其細節(jié)技術(shù)指標如RAM 容量、flash 存儲容量等。 3.2 ECU主要特性 MC68HC908GT8是摩托羅拉公司車用MC68HC08系列的一款芯片。該系列芯片都使用CPU08作為其中央處理器，而各款產(chǎn)品在使用的ROM 存儲容量，引腳，封裝，模塊等有一定的區(qū)別。 MC68HC908GT8的主要特性如下[26,27,28]： 1、工作電壓5V； 2、工作溫度-55℃—150℃； 3、8位CPU； 4、8KB的Flash存儲空間，可在線編程； 5、8路8位A/D轉(zhuǎn)換器； 6、8MHz的總線頻率； 7、增強型串行通信接口和串行外圍接口； 8、系統(tǒng)保護特性：低電