隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展以及人們對(duì)駕駛體驗(yàn)要求的不斷提高，汽車座椅的舒適性和便捷性成為了關(guān)注的焦點(diǎn)。傳統(tǒng)的汽車座椅調(diào)節(jié)方式存在諸多不便，為了解決這些問題，本文詳細(xì)介紹一種基于 C51 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的汽車座椅自動(dòng)控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)方案。

傳統(tǒng)汽車座椅調(diào)節(jié)方式的弊端

目前，汽車座椅位置的調(diào)節(jié)主要有機(jī)械和電動(dòng)兩種手動(dòng)調(diào)節(jié)方式。然而，這些方式存在明顯的不足。對(duì)于家庭使用的汽車，不同駕駛者因身體差異對(duì)座椅位置需求不同，且大部分汽車座椅沒有記憶功能，同一個(gè)人不同時(shí)間駕駛時(shí)可能需重新調(diào)節(jié)，過程繁瑣。此外，汽車電動(dòng)座椅不能自動(dòng)測(cè)量安裝的極限位置，容易使電動(dòng)機(jī)在到達(dá)極限位置后仍繼續(xù)運(yùn)行，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)因堵轉(zhuǎn)燒毀。

系統(tǒng)基本工作原理

汽車自動(dòng)座椅由 4 個(gè)直流電機(jī)牽引，高度調(diào)節(jié)電機(jī) 2 個(gè)，水平調(diào)節(jié)和靠背調(diào)節(jié)電機(jī)各 1 個(gè)，電樞電壓為 12V，電源取自汽車電瓶。該控制系統(tǒng)由內(nèi)部帶有非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的 C8051F311 單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)模塊、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及操作手柄構(gòu)成。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和座椅的位置信息由安裝在電機(jī)上的霍爾傳感器檢測(cè)，經(jīng)整形和放大后送入單片機(jī)，構(gòu)成系統(tǒng)的速度反饋。

汽車電動(dòng)座椅通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)，操作手柄設(shè)有手動(dòng)調(diào)節(jié)按鍵和存儲(chǔ)按鍵，可手動(dòng)調(diào)節(jié)座椅位置并記憶或恢復(fù)位置信息。此外，還設(shè)有自學(xué)習(xí)按鍵，用于自動(dòng)測(cè)量座椅在汽車內(nèi)部的極限位置，防止電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)燒毀。

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

自動(dòng)座椅系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)中，3×4 的矩陣鍵盤作為操作手柄。P1 口連接驅(qū)動(dòng)電路，控制 4 個(gè)直流電動(dòng)機(jī)。整型電路將霍爾傳感器信號(hào)放大、整型成與單片機(jī)直接接口的 TTL 電平信號(hào)。操作手柄上的 3 個(gè)存儲(chǔ)按鍵可用來記憶和恢復(fù) 3 個(gè)不同的座椅位置。

驅(qū)動(dòng)電路通過控制 C8051F311 單片機(jī)的 P1.0 和 P1.1 電平變化來控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向?；魻杺鞲衅鞯恼碗娐穼⒎答佇盘?hào)處理后連接至單片機(jī)外部中斷 0，用于計(jì)算電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和位置數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

1. 手動(dòng)調(diào)節(jié)：操作手柄上的 8 個(gè)手動(dòng)調(diào)節(jié)按鍵采用點(diǎn)動(dòng)控制方式，通過控制座椅各電動(dòng)機(jī)，經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)牽引座椅移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)座椅位置的調(diào)節(jié)。
2. 記憶功能的設(shè)計(jì)：通過手動(dòng)調(diào)節(jié)使座椅到達(dá)合適位置，計(jì)算各電機(jī)上霍爾傳感器產(chǎn)生的脈沖數(shù)，按下存儲(chǔ)按鍵超過 3 秒，系統(tǒng)將位置信息存入 FLASH ROM 指定單元?；謴?fù)時(shí)，按下相應(yīng)存儲(chǔ)按鍵不超過 3 秒，系統(tǒng)將記憶信息讀出并控制電機(jī)移動(dòng)至相應(yīng)位置。
3. 測(cè)量位置極限的自學(xué)習(xí)功能：利用電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)狀態(tài)測(cè)量座椅極限位置。在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中監(jiān)視轉(zhuǎn)速，當(dāng)轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)低于正常轉(zhuǎn)速時(shí)，判斷電動(dòng)機(jī)處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，使電動(dòng)機(jī)停車，確定一個(gè)極限位置，再控制電動(dòng)機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)確定另一個(gè)極限位置，將極限位置數(shù)據(jù)存于單片機(jī)內(nèi)的 FLASH ROM 中。當(dāng)座椅到達(dá)極限位置時(shí)，控制電動(dòng)機(jī)停車并只能朝相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，防止電動(dòng)機(jī)燒毀。