1、 编 号： 审定成绩： 大学毕业设计（论文）设计（论文）题目：基于单片机的汽车电动座椅的设计学 院 名 称 ：学 生 姓 名 ：专 业 ：班 级 ：学 号 ：指 导 教 师 ：答辩组 负责人 ：填表时间：2011 年 5 月大学教务处制摘 要随着人类生活水平的提高，越来越多的家庭拥有了汽车，汽车已经成为人们生活中必不可缺的交通工具，而对于司机而言，汽车座椅的舒适度密切的影响着司机感官，不舒服的座椅可能引起司机师傅在家时过程中产生不舒服感，从而影响驾车质量，会增加交通事故发生的概率。现今为止，汽车座椅位置的调节基本有两大方式，一是采用基于手动调节方式的机械，二是电动控制。本文介绍了使用 89C5
2、1 单片机控制的智能座椅电动控制系统。采用几个开关来控制电机的正反转，从而可以方便的从五个方面调节座椅的舒服度并利用 LED 显示出座椅调节的具体数值，使得这些调节可视化。从五个方向分别是前后垂直方向，水平方向，靠背倾角，头枕位置进行调节并具有记忆功能。并使用行程开关防止电机在极限位置继续运转而烧毁。【关键词】89C51、电动座椅、LED 显示ABSTRACTAs people living standard rise, more and more families have cars, cars have become people life of transportation, and i
3、ndispensable for the driver, car seats for the comfort close affects the driver senses, uncomfortable seats may cause the driver when master at home produced during uncomfortable sense, thus affecting driving quality, can increase the probability of traffic accident. So far, car seat now adjust basi
4、c has two big ways, one is to adopt the way based on manual adjustment of mechanical, second is the electric control. This paper introduces the use of 89C51 microcontroller control of electric control system of intelligent seats. Using several switch to control motor, and the positive &negative can
5、be conveniently from five aspects of adjusting seat comfortable degrees and use LED shows seat adjustment, which makes the concrete numerical value adjustment visualization. Before respectively from five direction perpendicular direction is horizontal direction, back of a chair, the inclination to a
6、djust and head position with memory functions. And use travel switch prevents motor in extreme position continues to operation and burned. 【Key words】89C51, Electric seat ，LED display目 录摘 要 .2ABSTRACT .3目 录 .4第一章 绪论 .1第一节 课题研究的背景 .1第二节 汽车电动座椅的技术现状 .1一、 国外发展现状 .1二、 国内发展现状 .2第三节 课题研究的目的与意义 .3第四节 论文的主要
7、内容和结构 .3第五节 本章小结 .4第二章 汽车电动座椅系统概述 .5第一节 系统概述 .5第二节 整体电路的工作原理 .5一、 汽车座椅电控系统的工作原理 .5第三节 系统总体设计 .6一、 控制器的选择与介绍 .6二、 LED 数码管显 .111） LED 数码管介绍 .112） LED 数码管编码方式 .123） LED 数码管显示方式和典型应用电路 .13第四节 本章小结 .15第三章 汽车电动座椅硬件设计 .16第一节 总体硬件实物框架 .16第二节 控制器最小系统 .163.2.1 单片机最小系统 .163.2.2 单片机的时钟电路 .173.2.3 复位电路和复位状态 .183
8、.2.4 总线结构 .21第三节 显示电路 .22第四节 电机驱动电路 .24第五节 输入键盘的设计 .25第六节 电源设计 .25第七节 本章小结 .26第四章 汽车电动座椅软件设计 .27第一节 主程序流程 .27第二节 按键扫描模块 .28第三节 数码管的显示 .31第四节 电机驱动子程序 .31第五节 计时中断子程序 .33第六节 本章小结 .34第五章 系统测试与分析 .35第一节 proteus 介绍 .35第二节 系统仿真测试 .38第三节 结果分析 .39第四节 本章小结 .39第六章 总结与展望 .40第一节 总结 .401 优势 .402 不足 .40第二节 展望 .40致
9、谢 .41参考文献 .42附录 .43附录 1：原理图 .43附录 2：PCB 板及三维模型 .45附录 3：程序清单 .47附录 4：英文资料及中文翻译 .56一、 英文资料： .56二、 中文翻译： .62重庆邮电大学本科毕业设计（论文）- 0 -第一章 绪论第一节 课题研究的背景随着人们生活水平的提高以及汽车价格的降低，越来越多的家庭可以拥有自己汽车，人们追求也越来越高，不仅仅只在乎出行的方便，同时对汽车座椅的舒适性要求也越来越高，要求对汽车座椅地调节能够更加简单、方便、快捷。对于家庭使用的汽车，往往由多个成员驾驶同一辆汽车；当不同的驾驶者坐在同一个座椅时，由于个人的身体差异，所需要的汽
10、车座椅的位置各不相同，需经常调节座椅位置，因此需要汽车座椅拥有记忆功能，使同一个人在不同的时间驾驶汽车时，汽车座椅的位置可能被其他成员改变，只需简单的操作，就可以达到目的。同时，驾驶疲劳带来的问题也越来越多，由于司机长时间驾车，汽车座椅是否舒适，已经不再是小问题，座椅不舒适会导致司机更快的进入疲劳状态，使司机在驾车时，可能会忽视一些重要的驾车问题，从而导致驾车很危险，甚至发生驾车事故。因此，汽车座椅的舒适度，就见得格外的重要，拥有一个可以简单、方便、快捷调节的汽车座椅，就显得很必要了，不仅增加舒适度，而且有利于降低驾车危险，给出行增加一些安全保障。第二节 汽车电动座椅的技术现状一、 国外发展现
11、状汽车驾驶员的座椅是与人体接触最密切的部件。最基本的功能是使驾驶员驾车舒适，并且安装在便于驾驶员工作的位置上，使驾驶员获得最佳视野和易于控制如方向盘，踏板和按钮开关等操控部件。为满足这些要求，世界各国的有关厂家在设计生产和研究开发驾驶员座椅时，我认真地应用人体工程学原理，充分考虑人体尺寸、人体重量、乘坐姿势、和体压分布等因素，例如法国雷诺汽车公司的人体工程服务对近几年汽车驾驶员的人员构成，人体高度及其特点的变化进行分析认为，法国驾驶员目前的平均身高为 175cm，重庆邮电大学本科毕业设计（论文）- 1 -到 2000 年时将为 179cm；另外还研究了其他国家驾驶员的身高状况；在美国、瑞典、荷
12、兰等高身材国家中男性驾驶员的身高指数为 189193cm；中欧国家为 176cm；上述国家中的女性驾驶员人数为 5%，平均身高为 153158cm。日本女性驾驶员的平均身高为 146cm。这些数字可以作为设计驾驶员座椅的重要依据。犹如德国劳动卫生专家也非常重视汽车驾驶员座椅，认为座椅靠背与垂直线的角度以 1530为宜。由于驾驶员的特点不仅是高矮不同，胖瘦有别，体重各异，而且坐姿也不一样，世界各汽车生产大国都正利用在人体工程学的研究成果和先进的技术竞相改进, 并制造出乘坐舒适, 久坐不乏而利于驾驶的高质量和美观的新型驾驶员座椅。同时采用方便灵活的各种机械、液压和电动座椅调节装置,以适应多种身材和
13、坐姿的要求。而且调节装置大多设在座持的左侧, 操纵十分方便。例如, 日产汽车公司研制出一种能根据车速的变化自动调节驾驶员座位高度的电动升降座椅, 通用汽车公司为减少座椅的振动和提高乘坐舒适性, 在靠背和头枕增放一种体积较小的可调式减振装置) 德国堪培尔雷卡罗会司设计成一种能根据气候变化而自动调节通风换气的汽车驾驶员座椅, 通过换气装置, 位于座垫和靠背中的通风孔道能自动消除驾驶员在座垫表面和靠背表面所产生的热量,在长途行车或驾驶员疲劳强度过大时,这种座椅就更可显示出其特有的优越性。在结构方面, 目前的汽车座持基本上都采用空气悬挂或机械悬挂方式, 两者相比, 空气悬挂的优点显而易见, 不但便于调
14、节 , 而且效率较高。大多数现代化弹簧座椅都安装了驾驶员在平坦路面上行车时所需的悬挂联锁装置。在众多的座椅成型技术中,塑料热压成型法是目前研究的重点, 因为热压成型法能提高座椅的外观质量和降低生产成本。近年来日本在成型座椅的研制方面已取得显著成绩。二、 国内发展现状随着中国汽车工业的蓬勃发展，国内也注意到了汽车驾驶的舒适问题，国内多家汽车生产厂家开始测绘和仿制国外先进的汽车座椅，驾驶员操作手柄形状以及驾驶室内设施的布置等，并开始人机工程学在汽车座椅设计上的应用的研究，并取得了一系列成果，同时驾驶室舒适性问题引起了更多的关注。这极大的推动了国产汽车舒适性方面的设计和制造水平。相对于此，国外开发研
15、究了舒适性较高的汽车驾驶室。汽车敬爱实施内重庆邮电大学本科毕业设计（论文）- 2 -部趋于多功能化，并尽显豪华风格，器仪表板上的中央部位安排了更大的易于辨认的、动感十足的数字显示，很容易看清楚；电视摄像机和显示器可以作为可选的一种装置，随时监视汽车行驶的路面情况；易于进出的驾驶室车门有特殊的安全锁定装置；其高品质的电动升降门窗十分宜人；视野十分开阔等等的这一切都应该集中于汽车座椅的位置布置，座椅上下、左右及角度可调，头枕高度可调和可拆卸的座椅，使每个座椅都能活动自如。这些都体现了人机工程学上最佳的宜人性设计的原则。因此，开展人机工程学研究，并将其研究成果应用到国内汽车座椅设计中，对提高国内汽车
16、产品的设计水平，增强产品的竞争力具有重要的意义。但是应用人机工程学来研究汽车座椅舒适性问题，国内还处于初级阶段。第三节 课题研究的目的与意义随着社会的发展，明文的进步，人类各方面的要求、追求都有所提高，汽车空调、DVD、电动后视镜、电控悬架、电动座椅等以成为现代汽车不可缺少的附加设备。现代轿车的驾驶者座椅和前部乘员座椅多是电动可调的，又称电动座椅。座椅是与人接触最密切的部件，人们对轿车平顺性的评价多是通过座椅的感受作出的。因此，电动座椅是直接影响轿车质量的关键部件之一。随着人们生活水平的提高，对汽车座椅的舒适性要求也越来越高，要求对汽车座椅地调节能够更加简单、方便、快捷。更简单更轻松的调整座椅
17、位置，减轻驾驶疲劳，使人更舒适的操控汽车。汽车电动座椅以驾驶者的座椅为主。从服务对象出发，电动座椅必须要满足便利性和舒适性两大要求。也就是说驾驶者通过键钮操纵，既可以将座椅调整到最佳的位置上，使驾驶者获得最好视野，得到易于操纵方向盘、踏板、变速杆等操纵件的便利，还可以获得最舒适和最习惯的乘坐角度。第四节 论文的主要内容和结构本论文一共分为六章，各章内容安排如下：第一章 绪论介绍汽车电动座椅的发展现状以及本论文的研究目的和意义，最后简单介绍了本设计的主要内容。第二章 汽车电动座椅总体方案设计。首先对系统进行总体概述，并对重庆邮电大学本科毕业设计（论文）- 3 -系统的设计要求进行简单阐述，同时介
18、绍了系统的调节原理，最后对主控制进行了介绍。第三章 汽车电动座椅的硬件设计。首先介绍了系统硬件的总体设计思路，然后介绍了主控芯片、显示模块和按键模块的硬件设计。第四章 汽车电动座椅系统软件设计。首先介绍了系统软件的总体结构，然后对各个模块的程序设计进行了介绍。第五章 系统的测试与分析。本章介绍了对系统的实际测试，对系统的测试结果进行分析与总结。第六章 总结与展望。对全文所做的工作进行总结，讨论了下一步工作的方向并对汽车倒车雷达系统的未来进行了展望。第五节 本章小结本章主要介绍了汽车电动座椅的国内外发展现状，同时对本课题的研究目的和意义进行了简单的阐述，最后对本论文的主要内容和结构进行了说明。重
19、庆邮电大学本科毕业设计（论文）- 4 -第二章 汽车电动座椅系统概述第一节 系统概述现代轿车的电动座椅是由座垫、座背、座枕、骨架、悬挂和调节机构等组成。其中调节机构由控制器、可逆性直流电动机和传动部件组成，是电动座椅中最复杂和最关键的部分，可逆性直流电动机必须体积小，负荷能力要大；而机械传动部件在运行时要求有十分良好的平稳性，噪音要低。控制器的控制键钮设置在驾驶者操纵方便的地方，一般在门内侧的扶手上面。有些轿车的控制器还设有微电脑，有存储记忆能力，只要按下某一记忆键钮，即可自动将电动座椅调整到存储的位置上。由于座椅是衡量轿车档次的重要依据，因此轿车设计师十分重视电动座椅的设计，从材料到形状，尽
20、量做得完美无缺。在造型方面，充分考虑人体尺寸、人体重量、乘坐姿势和体压分布等因素，应用人体工程学的研究成果和先进技术，制造出乘坐舒适、久坐不乏的座椅。第二节 整体电路的工作原理一、 汽车座椅电控系统的工作原理为满足不同体型、不同坐姿的驾驶员的喜好，驾驶员座椅通常具有较大范围的调节功能，汽车自动座椅结构原理如图1 所示，座椅由5 个直流电机牵引，其中高度调节电机2个以支撑驾驶者在垂直方向做上下移动，水平调节和靠背调节电机各1 个用来控制座椅靠背的角度变化和水平位置，背部靠垫电机一个；直流电动机电枢电压为12V，电源从汽车电瓶上获得。汽车座椅自动控制系统由89s52 单片机、驱动模块、传动机构以及操作手柄构成。电动机的转速和座椅的位置信息由安装在电机上的霍尔传感器检测，经整形和放大后送入单片机，构成系统的速度反馈。操作手柄上设有多个手动调节按键，通过手动调节控制直流电动机，改变传动轴的行程和方向，从而调节汽车座椅的位置，如座椅上下位置，前后位置以及靠背的角度变化；并设有多个存储按键，用来记忆或恢复座椅的位置信息。在调节的极限位置设有行程开关，
