基于MCU的智能红外挡风玻璃刮水器的设计外文翻译

基于MCU的智能红外挡风玻璃刮水器的设计文章信息关键词：雨量传感器，脉冲宽度，周期，STC12C5616AD摘要：基于红外雨传感器的智能红外风档刮水器是根据STC12C5616AD设计的，高亮度的红外二极管被用作光源照亮汽车的前挡风玻璃。光学信号由红外接收器接收，转变成电压信号。在整合和过滤后，MCU将电压提取并操作，然后MCU会在不同的工作周期，控制挡风玻璃刮水器的电动机的间歇。经过实验，结果证明，本文设计的系统是敏感可靠的。2011年由Elsevier公司出版。选择发行和有关责任人审核。1.引言挡风玻璃是否方便对于司机的安全驾驶来说非常重要，因此挡风玻璃刮水器是汽车重要设备之一[1]。在雨天或雾天下传统的挡风玻璃刮水器是由司机操作的，刮水器的频率由取决于司机的眼睛。然而，转动开关将不可避免地引起司机的注意甚至可能让司机处于危险中。在有雾下或多雨天气智能的刮水器能减少司机的注意力分散，从而有助于减少交通事故的发生[2，3]。此外，智能雨刮器可以控制电机的间歇性，然后降低电量消耗。自动感应雨刮[4、5]的工作过程是：当检测到雨水落到挡风玻璃上时，刮水器不停止，直到雨滴被清除。红外线挡风刮水器被应用到了这篇文章中。它包括两个部分：红外发射管和红外接收器。最近，市场上出现了集成的设备。红外雨水传感器基于光的变化。正常天气状况下，发送的光信号会被反射散开，然后被接收器接收[6]，但在有雾的天气，光信号会被折射到汽车外边的空气中，因此由接收器检测到的光信号将减弱或消失，然后这种不同将会被变成高-低的输出电压。刮水器可以根据电信号设置停止时间。它的工作原理在图1，2显示。2.整体结构示意图该系统采用红外遥感的方法。我们确认的有两种类型的光源，可见光和红外光。当不是红外光时可见光很容易被环境干扰，而且，接收器接受的脉冲信号频率在35〜40千赫之间，这就是系统采用脉冲频率为38kHz的原因。由单片机产生的脉冲，通过红外线发射管发送，接收器接收和整合，然后单片机将统计高压在10毫秒内通过门的时间。这个比例将控制刮水器的停止时间。如图3所示。3.硬件电路硬件电路由单片机、红外发射电路、红外接收器和信号处理电路[7]组成。请参见图4。红外雨水传感器是由STC12C5616AD控制的，它每次动两下，可以通过PCA模块把控制延长到6下。MCU的电路如图5所示：MCU发送出方波调制信号频率是38kHz，频率比雨滴更高，也比环境波动的频率高，所以它可以消除其他红外接收器的干扰，当红外传输可用时，接收器是红外三极管电路中的一种。接收器将保持低水平，否则红外线会被雨滴折射，它将间歇性的保持低和高水平或只是高水平。红外发射和接收电路图6所示。图中所示的电路图7.是用于与计算机进行通信，程序下载到单片机的。4.软件设计软件设计如图8所示：系统的初始化主要是推断刮水器开机/重置，这由司机完成。当他上了车，打开汽车的电源。在此之后，MCU将产生38KHZ频率脉冲，脉冲是通过红外发射管发出，然后接收器接收并整合成电压信号。把接收器连接到INT0，触发定时器T1。结果将用来确定挡风玻璃刮水器的电动机的间歇。4.1.红外传输部分STC12C5616AD晶体控制振荡器的频率是11.0592MHZ;38KHZ脉冲是由腿管引起的P1.4（如图9）通过这种方式生成脉冲，然后数值初始化到定时器/计数器的值之后，将会被四舍五入。在这个程序里，定时/计数器以工作模式2工作，所以TH1=TL1=Oxf4。示波器观察到腿管P1.4输出的调制波形输入图9所示，接收器的输出电压改变的是红外线的强度，差异如图10所示：4.2.数据处理加法计算器是定时/计数器的重要组成部分，选择定时方法时，它的输入信号为时钟脉冲的1/12，振荡器和在每个机器周期后将加1。当定时器到达溢出时，将申请单片机的中断。当选择计数方法时，其计数脉冲输出来自腿管T0或T1。K2的闭合方向取决于C/T，K1的取决于TR0，GATE,INT0.只有当TR0(GATE+INT0)=1时，TF0将会被触发工作。GATE方法的工作过程如图11:WhenGATE=1，T0由TR0控制。在这里，GATE设置为1，TR0=1，电压信号与INT0相连，然后T0由电压水平决定。整个日期处理流程如图所示：链接与INT0的电压信号腿管，计算通过GATE的脉冲宽度。10ms内的脉冲宽度用以下公式计算：temp=(TH0<<8)|TL0|T0_ISR_count<<16；然后根据脉冲宽度与参考时间的比例，输出不同的控制信号。5.结论已经做了模拟的降雨试验；结果是在图12中所示。在本文中，我们设计基于MCU的智能红外挡风玻璃刮水器。该系统已具备下面的功能：c）自动启动雨刮器;a）检测挡风玻璃上有雨滴;b）根据降雨设置不同的转变。实验结果表明，此刮水器是敏感和可行的；它可以精确地检测降雨。根据不同的需要，也可以转化成无级变速传输。考虑到其巨大的发展空间和完善的功能，它值得申请专利。鸣谢我们感谢北京航空航天大学交通科学与工程学院夫人支持及北京航空航天大学为我们的实验提供实验室。参考文献：[1]SunXiaobing,WangDesheng,LiuHaibo.TotalInternalReflectionInfraredRainSensor.InstrumentTechniqueandSensor.2010(09):96-98.[2]Liuhailing,GuSongshan.DesignofAutomotiveInfraredRainSensor,JournalofNanjingInstituteofMeteorology,2006.Vol.29NO.6:855-858.[3]Liuyuanshe,Guoxiaohua.MeasuringPulseDutyRatiobasedonadjustingOscillationFrequency.ElectronicMeasurementTechnology.2007.Vol.30NO.7:14-15.[4]WangYanbo,DuKunmei,ZhangJie.DesignandRealizationoftheAutomotiveWindscreenWiperControllerbasedontheMCU.JournalofHarbinUniversityofScienceandTechnology.2009.Vol14Suppl1:158-160.[5]ZhaoYan,WangHali,JiangGuilong,WangDonghui.DesignoftheIntelligentWindscreenWiperSystemoftheAutomobile.ElectronicScienceandTechnology.2007(2):70-72.[6]WangWeiguo,YaoJun,ShiJi.DesignofAutomobileInfraredRainSensor.InstrumentTechnique.2011(1):65-67[7]Zhaoyan,zihong.DesignofRaindropSensorofAutomobile.JournalofJiamusiUniversity.2007Vol.25NO.07:801-803.刮水器/前灯上的立法的功效1.介绍美国许多州现在已立法规定了每当挡风玻璃刮水器操作时汽车前照灯的使用(Bullough，2011年）。然而，这项立法安全效益的实证证据还没有被提供。国家在这里审查致命交通意外资料，最近颁布了刮水器，前照灯的法律。1997和2007年由美国报纸数据库LexisNexis(ReedElsevier）出版，搜查确认美国各州有刮水器，前照灯立法的州。确定了七个州:加利福尼亚州、堪萨斯州、缅因州、马里兰州、密苏里州、宾夕法尼亚州和弗吉尼亚州。2.方法数据库由国家公路交通安全管理局维护的（NHTSA2010年）死亡分析报告系统（FARS）被用来确定在这些颁布刮水器/前灯立法后的国家多个车辆碰撞致命事故。评估了多车辆致命的车祸，因为在白天期间使用前灯使照明是四周光线过剩(Reaetal.,2010;前灯(和尾灯的)被假设的主要好处，是在多雨天气给其他司机增加显眼（Satterthwaite，1976)。数据为5年(至少3年，根据FARS数据可用性)在立法的期间前后，用于辨认在可利用的数据中的七个州中的每一个州(1994-2009)。包括与以下类别相应的致命车祸：白天(和黎明/黄昏)，晴天。白天(和黎明/黄昏)，多雨天气。夜间，晴天。夜间，多雨天气。不包括其他天气情况(即，雪、雾等)相应的致命崩溃。每个州的每年历史降雨雪的数据通过国家高潮数据中心(ACIS)和美国国家海洋和大气管理局应用的气候信息系统(NCDC，2011)相互得到了协调。(为密苏里未找出数据，因此附近的堪萨斯数据作为其作为代替。)没有统计每个州的重大相互作用和分析期间历年之间的(P>0.05)每年降雨雪数额。也没有之前的和多年后立法差异显着的年总降水量，根据学生的t检验（P>0.05）。分析都表明，立法颁布的前后，系统雨季与晴天相对量并没有改变，这可能相对影响阴雨天气致命车祸的发生率。同样地，跨过分析期间研究，在1995全国性个人旅行调查和2001年和2009国民家庭旅行勘测(等桑托斯，2011)中，白天的相对比例和夜间驾驶没有可观的改变。对这三次调查，旅行开始在白天的期间占百分比大约是84%(被定义为早晨6点-晚上7点)，16%的时间在夜间。这个发现支持了雨刮刷/前照灯的立法制定以后，白天/夜间驾驶模式不会改变的假设。3.结果每个州和所有的七个州的共用的数据被分离成22对矩阵中几个不同的位置，对应于不同的分析方法。表1比较立法制定之后相对于之前，白天和多雨天气车祸的相对比例。对立法的有效性进行了评估，计算的方法有两种：通过单尾概率（p）的所观察到的相互作用，计算（±95％置信区间）阴雨天气后期间车祸比值，使用Fisher确切概率对阴雨天气车祸的减少进行测试。表2显示为相同类型的比较，但为夜间车祸，其中前大灯的用途不应该在前大灯/雨刮器的立法前后不同。表3比较白天和多雨天气车祸的相对比例，但是在夜间多雨天气要控制碰撞。表4显示了和表1相同的数据，但从白天和阴雨天气的车祸的总体数据进行数量分析，每个州占在晚上阴雨天气崩溃相对车祸发生率的比率的变化。统计学意义（P<0.05)找到符合的虚拟效果影响的数据，加利福尼亚州和弗吉尼亚州，类似于表1中的数据但不是共用的数据，也为其他州。4.讨论虽然没有显示有很大区别的雨季与州和年份来计算，在白天/晚上的驾驶模式，美国调查实际在白天恶劣天气下，它不知道在何种程度上驱动程序使用他们的前大灯和雨刷。此外，不知道到何种程度，刮水器/前照头的法律会被执行。统计地可靠的作用出现在限制到被评估的七个州中的两个的合并数据。然而，分析在各种各样的配置上发生了致命的多车车祸的数据在表里提供了，1-4在某种程度上聚合。虽然的可能性比率合并的数据在表10.829建议减少白天的，刮水器/前灯立法制定以后，多雨天气碰撞17.1%，这个估计，如果被调整的车祸数据能膨胀，表4提供更多准确评估，以总体(但是无意义)可能性比率0.916(或减少8.4%)。这个值与组合在表3中的数据比较，到0.914的几率的比率(或8.6%的一次缩减)，仅看多雨天气的车祸(利用相对更小例子大小)。5.确认这项研究是由交通照明联盟主办的。（成员：汽车照明、海拉、欧司朗西尔，飞利浦和伟世通)。马克希望大家提供有用的意见。参考文献Bullough,J.D.,2011.Publicperceptionsofvehicleheadlamps:visibilityandglare.In:AutomotiveLightingTechnologyandHumanFactorsinDriverVisionandLighting.SocietyofAutomotiveEngineers,Warrendale,PA,pp.23–29.NationalClimaticDataCenter.AppliedClimateInformationSystem.<>(retrieved13.07.11).NationalHighwayTrafficSafetyAdministration.FatalityAnalysisReportingSystemEncyclopedia.<>(retrieved13.07.11).Rea,M.S.,Bullough,J.D.,Zhou,Y.,2010.Amethodforassessingthevisibilitybenefitsofroadwaylighting.LightingResearchand