第1章绪论
1.1汽车车窗电流检测概述
汽车日益普及，汽车技术的发展越来越多的体现在汽车电子领域，传统的汽车电子技术仅限于对汽车中某些机械零部件进行电子控制，控制较为简单，设备比较庞大，技术较为落后；如今利用计算机技术，网络通信技术和控制技术对汽车的各种性能进行优化控制。在汽车中增加电子设备的数目可以更好的控制传感器，从而增强汽车的舒适性和安全性。因此大部分的中等或高级汽车都已系统性的装备电动车窗或车门系统。这些设备中的绝大多数是全自动的，这样的电动车窗或车门设备潜藏着卡死，挤压以及可能伤人的危险。它们必须能够反向移动以防止马达所施加的力超出正常限制。这种特性意味着必须持续监视电流的大小和玻璃的位置。车窗作为汽车安全的一个重要部分，随着单片机和模拟技术的不断发展，采用单片机控制来进行控制车窗的升降，防夹已经成为如今的趋势，并且投入到现实的应用当中。主要是通过单片机对车窗电流大小的不停的检测，将其大小与车窗电机电流的特性进行比较，进而判断出车窗所处的运动状态，从而更精确的控制车窗的升降，使控制更方便更安全。
1.2 汽车防夹的算法介绍
所谓防夹，就是指在电动车窗上升过程中夹住物体并达到一定力度后，让电动车窗自动停止并反向回落一定的高度，用以防止物体(尤其是人体)被夹伤。车窗的升降过程中，只有车窗上升阶段需要进行防夹控制，所定义的防夹区为从离电动车窗玻璃无障碍上升运动的最大位置(顶端)4～200 mm的区域。只有在防夹区域才启动防夹功能。
所以首先我们应先确定车窗玻璃的位置是否到达了防夹区域。这里介绍采用霍尔传感器来判断的算法。车窗的升降是靠电机旋转来完成的，因此，车窗的移动位置是和电机转的圈数成正比的，电机的转子转一圈会使霍尔传感器发出一个脉冲信号送入计数器累加，每次当车窗降到底部时要将计数器清零，我们先将车窗从底部升到顶部，如此反复五次，求出车窗从底部上升至顶部霍尔传感器发出的脉冲数的平均值，进一步确定在距离上的防夹区域所对应的霍尔传感器的脉冲数的范围放入寄存器出起来以便比较判断，当有升降按键被按下，先判断出被按下的是否是上升的按键，如果是上升，则查询计数器中记录的脉冲数，取出寄存器中防夹区的脉冲数进行比较，这样就确定出了车
窗的位置。
接下去，我们应该设定一个电流的阀值，用来判断车窗在上升的过程中是否遇到了障碍物，因为当上升的车窗遇到障碍物时，由于阻力的作用，会使车窗电机电流相应的增大，从而方便了我们进行判断，这种刚开始启动的状态下，还应该要注意到一个问题，那就是车窗电机在启动的那一瞬间电流也是很大的，
可达到平时正常运行状态下的6倍，因此很可能会因此而引起误判断，认为此时的车窗遇到了障碍物从而引起芯片产生错误的指令使车窗误动作，为解决这一问题，需要在按键被按下后电机启动后再延时一段时间，使启动电流得以平复。
1.3车窗电流检测及控制的国内外研究现状
现代汽车技术是人类科技和文明发展的一个缩影，包括车窗升降的防夹控制技术在内，汽车电子技术取得令人瞩目的发展，在国外普遍采用霍尔传感器来进行防夹控制，由于国内起步较晚，因此国内相关研究与国外差距较大，许多技术空白有待填补，然而我国现在正在研究的一种无霍尔传感器的自适应防夹系统，若研制成功将开创国际上在汽车车窗防夹部分的先河。由于汽车的普及，人们生活的提高，车窗的人性化设置成为人们选汽车的一个着重考虑因素，因此防夹技术拥有广阔的发展前景。
1.4 论文研究的内容和意义
本设计主要内容是检测车窗电机电流的大小，由此判断出车窗目前的运行状态，从而对车窗进行控制，第一个技术指标为需要有过流响应，当车窗到底或者到顶时电机此时的运行状态相当于堵转，电流会增大，主控芯片要能检测出来并对电流大小进行判断，从而是电机停止运行；第二个技术指标为要有防夹的功能，当车窗在上升的过程中在升至一定的高度范围遇到障碍物（尤其是人的手指）则可能会将其夹伤，为此，人性化的考虑，则应该在车窗碰到障碍物时电流变大的瞬间就能发现并经过比较判断时电机
反转一定的高度再停下。
意义深远，顺应汽车的发展和消费的需求，对车窗电流的检测要求也越来越高，实时性很重要，同时由电流大小所判断完成的功能也越来越多，在原来只控制启停的基础上加上了防夹等功能，所以电流检测值得加以研究。
第2章单片机的概况
2.1 计算机的发展史
当今的计算机技术正以惊人的速度向前发展，并在工业、农业、国防、科研以及日常生活中显示出了强大的生命力。对一个国家，先进的计算机技术就代表先进的生产力，可以推动经济，国防的进步，提高国家的综合国力。特别是互联网的产生及应用，更是将计算机技术推向了一个崭新的高度。计算机技术所带来的影响和改变甚至超过了因蒸汽机和电的出现而产生的工业革命。
第一台数字式电子计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator）于1946年二月在美国宾夕法尼亚大学的莫尔学院，由物理学博士莫克利（J·W·Mauchly）和电气工程师埃克特（J·P·Eckert）领导的小组研制成功，为日后的发展奠定了基础。
1946—1957年，第一代计算机是电子管计算机。
1957—1965年，第二代计算机是晶体管计算机。
1965—1971年，第三代计算机是集成电路计算机。
1971年以后，出现了在单片硅片上集成上万至亿个晶体管的大规模超大规模集成电路作为主要部件组成的第四代计算机。
近年来，计算机发展趋势主要为两个方面：一方面向着高速、智能化的超级巨型机的方向发展；一方面向着微型机的方向发展。
微型计算机与巨、大、中、小型机的区别主要是，其中央处理器CPU（Central Processing Unit）是集成在一个小硅片上，而巨、大、中、小型计算机的CPU则是由相当多的电路组成的。单片机也被称为“单片微型计算机”、“微控制器”、“嵌入式微控制器”。单片机一词最早来源于“Single Chip Microcomputer”，简称SCM。
2.2 单片机的发展
MCU是目前国内外集成电路中量大面广、附加值高的产品。2007年全球MCU达151亿美元，其中Renesas、Freescale公司等前10位MCU生产商要占77．1％。在国外，绝大多数大型半导体公司都生产单片机／嵌入式处理器芯片，并把它们作为主要的赢利产品。如Samsung公司把集成电路产品的发展分
成3
个阶段：DRAM、MCU和高档数码产品。Renesas公司的MCU在国内应用量已达第一
位，而在国内的投资继续大幅度增加。
目前主流MCU虽仍为8位，但是16位、32位高档MCU增长很快。据统计，2006～2010年MCU的复合增长率为8％，而32位MCU的复合增长率为20％。2004～2007年MCU增长的30亿片中有20亿片是16与32位MCU。台湾MCU的占有率约为10％，大多以8位为主，产品以ASSP形式为主。生产MCU的厂商除了华邦公司外，其余都是无晶圆集成电路设计公司。台湾MCU也在朝16／32位方向发展。华邦公司因具备自己的工厂，在2006年推出内置ARM7与ARM9核心的产品用于通信与数据处理。金丽科技公司的16／32位MCU产品结合其自身技术专长，主打网络设备及工业控制的应用。台湾省政府2008年提供1亿新台币给凌阳公司研制新一代32位单片机MCU。
从MCU市场产品结构来看，未来5年高端产品将是当之无愧的明星产品。其中，32位及以上MCU随着电子产品升级趋势的延续，销售额和销量的增长都将居于中国MCU市场的首位；而16位MCU无论市场规模还是复合增长率都将居于各类产品的前列，这主要得益于汽车电子、工业控制等应用领域的高速成长。从另外两类MCU产品的发展来看，在规模上8位产品仍将是中国MCU市场的主流，到2012年其销售额和销量将分别占整体市场的53．O％和55．1％，仍居于各类产品的首位，而4位MCU则由于应用范围
有限，且价格相对较低，因此无论销售额还是销量所占市场比重都将持续下降。20世纪90年代末，由许居衍院士领衔的“国产单片机系列产品”“九五”攻关项目，真正开始了国产单片机的研发和批量生产。2000年国产单片机超过1 000万片。
国力汽车我国MCU年需求量达50亿～60亿片，是全球MCU最大的市场。2007年销售额可达400亿元。与全球的市场一样，我国MCU应用虽仍以8位为主，32位MCU 增长很快。但是这些MCU绝大多数是国外的产品，台湾的单片机也有一定的占有率。而中国大陆产单片机的占有率很低，档次还不高，很多是4位、8位专用的单片机，高性能单片机和类似ARM的高档单片机还没有。我国需要的单片机大多数是通用的，而我国的集成电路设计公司大多数都是以专用的SoC为主，因而产生了我国集成电路设计自己设计、自己生产、自己开发和自行销售的封闭模式。而国外的半导体厂商都只生产通用的MCU产品，由第三方来提供研发开发工具及开发软件，使各种用户都可以来开发应用，芯片销售也直接通过市场进行。
因此，我国国产通用MCU研发和生产，不但可以满足国内的巨大市场需求，也可改变我国的集成电路设计、生产、销售的封闭模式。
2.3 单片机的发展趋势
目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。
（1）CMOS化
近年，由于CHMOS技术的进步，大大地促进了单片机的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态。这也是今后以80C51取代8051为标准MCU芯片的原因。因为单片机芯片多数是采用CMOS（金属栅氧化物）半导体工艺生产。CMOS电路的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格。采用双极型半导体工艺的TTL电路速度快，但功耗和芯片面积较大。随着技术和工艺水平的提高，又出现了HMOS（高密度、高速度MOS）和CHMOS工艺。CHMOS和HMOS工艺的结合。目前生产的CHMOS电路已达到LSTTL的速度，传输延迟时间小于2ns，它的综合优势已在于TTL电路。因而，在单片机领域CMOS正在逐渐取代TTL电路。
（2）低功耗化
单片机的功耗已从Ma级，甚至1uA以下；使用电压在3~6V之间，完全适应电池工作。低功耗化的效应不仅是功耗低，而且带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品的便携化。
（3）低电压化
几乎所有的单片机都有WAIT、STOP等省电运行方式。允许使用的电压范围越来越宽，一般在3~6V范围内工作。低电压供电的单片机电源下限已可达1~2V。目前0.8V 供电的单片机已经问世。
（4）低噪声与高可靠性
为提高单片机的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片厂家在单片机内部电路中都采用了新的技术措施。
（5）大容量化
以往单片机内的ROM为1KB~4KB，RAM为64~128B。但在需要复杂控制的场合，该存储容量是不够的，必须进行外接扩充。为了适应这种领域的要求，须运用新的工艺，使片内存储器大容量化。目前，单片机内ROM最大可达64KB，RAM最大为2KB。
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