畢業論文-汽車倒車防撞報警器的設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 進行調試，以便檢測其實際的性能。 調試過程是利用符合指標要求的各種電子測量儀器，對安裝好的電路或電子 14 裝置進行調整和測量，以保證電路或裝置正常工作。因此調試必須按一定的方法和步驟進行。 不通電檢查電路安裝。認真檢查接線是否正確，如多線，少線或錯線，尤其是電源線不能接錯或接反。查線方法：按照設計電路接線圖檢查安裝電路，在安裝好的電路中按電路圖一一對照檢查連線，在檢查中要對已經檢查過的連線做標記，使用萬用表對檢查連線很有幫助。 直觀檢查電源，地線，信號線，元器件接線端之間有無短路，聯線 處有無接觸不良，有極性元器件引線短有無接錯，反接等，集成塊是否插對。 通電觀察。把經過準確測量的電源電壓加入電路，但暫不接入信號源信號。電源接通后，首先觀察有無異常現象，包括有無冒煙，異常氣味。觸摸元件是否發燙，電源是否短路等。如果出現異常，應立即切斷電源，排除故障后，才可重新通電。 調試過程中，不但要認真觀察和測量，還要認真記錄。包括記錄觀察的現象，測量的數 據，波形及相位關系。必要時在記錄中應附加說明，尤其是那些和設計不符的現象更是記錄的重點。依據記錄的數據才能把實際觀察到的現象和理論預見的結果加以定量比 較，從中發現問題，加以改進，最終完善設計方案。通過收集第一手資料，可以幫助自己積累實際經驗，切不可低估記錄的重要作用。 實驗結果： 數據記錄分析處理 連續測量十次數據分別是： L1=， L2=， L3=， L4=， L5=，L6=， L7=， L8=， L9=， L10=。 求其平均數數為： L = m Δ L1=， Δ L2=， Δ L3=， Δ L4=， Δ L5=， ΔL6=， Δ L7=， Δ L8=， Δ L9=， Δ L10=。 方差： S2(L)= 1101? ? ? )( LL 2= 均方差 S2 （ L ） = S2(L)/10= 在分析了汽車倒車防撞系統的基本設計原理以及目前國內外此類防撞系統存在的問題后， 詳細的介紹了超聲波測距系統以及根據該系統設計的原理、方法和步驟，研制的汽車倒車防撞 報警器。 15 本文設計的 汽車倒車防撞報警器吸取了國內外各種報警器結構簡單 、 性能優良 、 造價低廉等 部分特點， 并結合汽車電子工業發展方向而設計的，它具有以下功能： 。 2米時，發出報警聲提醒駕駛員注意剎車。 ，實現實時報警。 但由于實驗時間短暫和某些芯片的原因，實驗結果不是很理想，報警距離有所增加，在 2 米左右的時候就開始報警，而且距離越進則聲音越急促，響聲不連續，實時報警未能實現。 方案的補充、擴展 ，使其 可以在倒車時能重復發出“倒車，請注意”的語言警告聲提醒行人注意。 ， 隨時監測蓄電池電壓，當電壓低于 時，發出聲光警告聲提醒駕駛員注意充電，以保證儀器及汽車能正常工作。 ，可以實現倒車過程中，駕駛員不回頭便可看到車后情況。 16 致謝 本論文是在指導老師洪新華教授的精心指導下完成的，他嚴謹的治學態度、勤勉的工作精神以及開闊的視野，對我產生了深遠的影響。洪老師為我提供了很多資料，從論文選題、方案設計到具體實施，他都給予我 有益的啟迪和悉心的指導，提出了許多有益的和關鍵的意見，創造了良好的學習和設計環境。不僅使課題能順利完成，而且使我在學習過程中進一步加深了對知識的理解和靈活運用，在日后工作和學習中將受益終身。在此，向洪老師表示最衷心的感謝！ 此外，我還要對在這次設計中，幫助和支持我的同學，表示感謝！ 最后，謹向我在大學四年學習和生活期間熱誠幫助和指導過我的各位老師和同學致以誠摯的謝意。 17 參考文獻 [1] 丁鎮生 .傳感器及遙測技術 .北京：電子工業出版社， 1998 [2] 趙繼文 .傳感器的應用及電路設計 .北京：科學出版社， 1997 [3] 李東江 ,宋良玉 .現代汽車用傳感器檢修技術 .北京：機械工業出版社 ,1999 [4] 何希才 .集成電路及其應用實例 .北京：科學出版社 ,1998 [5] 戴卓 .汽車電子控制裝置 .北京：北京理工大學出版社 ,2021 [6] 高國恒 .汽車檢測診斷方法 .北京：人民交通出版社 ,1998 [7] 劉衡 .實用現代汽車電器 .北京：電子工業出版社 ,1999 [8]相田、泰志（日） .龐振東譯 .CMOS器件手冊 .北京：清華出版社 ,1997 [9 ]Leonard s Bobrow .Elementary Linear Circuit Analysis Second Edition. 北京 :電子工業大學出版社 ,2021 18 附錄 集成電路芯片及電路元件的介紹 1． cx20216 元件參數 單列 8 腳封裝 ,電源電壓 =17V,輸入電壓 =5Vpp,低電平輸出電壓 =,電源增益 =79dB,靜態工作電流 =,功耗 =,工作溫度 =20～ 75℃ ,貯存溫 =55—— 150℃ CX20216A 其引腳功能如下 ： 1)信號輸入端 2)調整預放大器增益及頻率特性 3)連接檢波電容 4)接地 5)調整中心頻率 6)連接噪聲濾波電容器 7)信號輸出 8)電源電壓 外形如圖 10： 圖 10 CX20216A管腳 單列直插 8 腳或圓筒 8 腳封裝，電源電壓177。 2177。 18V，開環電壓 100dB，輸入偏置電流 5pA，轉換速率 9V，輸出電壓 13 V。 MA40EIS/EIR 超聲波發射 /接收傳感器 超聲波是一種彈性介質種的機械振蕩，它兩種形式； 橫向振蕩波和縱向振蕩波。超聲波可以在氣體，液體，固體物質中傳播，但是其傳播速度不同。它也有折射，反射現象，且在傳播過程中椰油衰減，在氣體中傳播時衰減快，傳播距離近；在液體固體中傳播衰減慢，傳播距離遠。常見在空氣中的傳播頻率為幾十千赫茲，而在液體和固體中傳播頻率相對較高。由于超聲波具有功率大，穿透力強， 19 傳播定向性好等優點，因此可以應用于很對領域，可實現加熱，清洗，霧化，測距，遙控許多功能，利用超聲波的的特點，可以做成各種超聲波傳感器 . 外形電路符號以及內部結構 外形 Y1T40符號 內部結構 圖 9 超聲波傳感器外形、符號、內部結構 （ 2為雙壓電晶片振子， 4為兩極， 5為圓錐共振板） 電氣參數 參數名稱 參數值 工作中心頻率 40KHz177。 1 KHz 聲壓電平 (距離 30CM,輸入電壓 10V) 在中心頻率時大于 106dB 帶寬（ MA40EIS） 在 100dB 時大于 KHz 帶寬（ MA40EIR） 在 80dB時大于 KHz 靈敏度（ MA40EIS） 大于 100dB 靈敏度（ MA40EIR） 74dB 電容（ pF） （ 2200177。 20） %（在 1 KHz 時） 發送器最大輸入 20V 接收器接收角度約為 60176。 溫度特性 30~+80范圍內靈敏度變化在 10dB以內 表 2 電氣參數和特性 工作原理及應用 當施加與超聲波傳感器兩極上 40KHz 的振蕩脈沖時，發射器的工作腔內發生振蕩效應 ,產生 40KHz的超聲波振蕩機械波向空中輻射，接收傳感器回收到 40KHz的超聲波振蕩波時，接收器中的諧振腔和外部 40KHz 的超聲波發生共振，將超聲波轉換成電信號去控制電子電路工作，從而達到遙控 目的。由于超聲波換能器收發信號均是 40KHz 頻率，所以只有 40KHz 的超聲波產生即可被接收器接收。 此類遙控接收器基本工作應用電路類型分為三種： a直射型，應用于遙測以及報警電路 b分離反射型，主要應用于測距，料位測量電路 c 反射型，應用于材料的探傷，測厚電路 20 基本工作方式 CD4013 是 CMOS 雙 D觸發器，其管腳排列如圖，內部有兩個完全相同的 D觸發器 FF1 和 FF2。 D 為輸入端， CP為時鐘脈沖輸入端， Q和 Q為互補的輸出端，S 為置位端， R 復位， VDD和 VSS分別為電源正負端。功 能表如下，有表可見，當R=S=0 時，在 CP 上升沿作用下， Q 與 D 狀態相同。也就是將 D 端數據置入觸發器，當 R=S=1 時， Q=1； R=1， S=0 時， Q=0 稱為直接置 1，和直接 0，無需 CP 和D配合。 CP D R S Qn+1 ↑ 0 1 0 0 ↑ 1 0 0 0 ↓ x 0 0 Qn x x 1 0 0 x x 0 1 1 表 3 CD4013功能表 圖 11 CD4013 管腳排 列 基本工作原理 它是一種時基電路，能在 電源下工作，輸出電平可與 TTL， CMOS，HTL 邏輯電路兼容，振蕩精度與外接元件特性有關，具有 200MA 的吸收或供出電流，可直接推動揚聲器，電感等低電阻負載。 555定時器是一種應用極為廣泛的中規模集成電路。該電路使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以構成單穩、多諧和施密特觸發器。因而廣泛用于信號的產生、變換、控制與檢測。 FF1 FF2 21 目前生產的定時器有雙極型和 CMOS 兩種類型，其型號分別有 NE555 、5G555 、 C7555 等多種。它 們的結構及工作原理基本相同。通常，雙極型定時器具有較大的驅動能力，而 CMOS 定時電路具有底功耗、輸入阻抗高等優點。 555定時器工作的電源電壓很寬，并可承受較大的負載電流。雙極型定時器電源電壓范圍為 5— 16V，最大負載電流可達 200MA； CMOS 定時器電源電壓為 3— 18V，最大負載電流在 4MA 以下。 555 定時器的內部結構的簡化原理圖 12如下： 123A121312FFA反向放大A1比較器A2比較器5k5k5kQ8100THVCTCD RFG N DVCC.65274831 圖 12 555定時器內部結構 它由 3 個阻值為 5K 的電阻組成的分壓器、兩個電壓比較器 A1 和 A基本RS觸發器、放電 BJTT 以及緩沖器組成。 定時器的 主要功能取決于比較器，比較器的輸出控制 RS 觸發器和放電 BJTT的狀態，輸出 VO為低電平。因此，在正常工作時，應將其接高電平。 當 5 腳懸空時，比較器 C1和 C2 的比較電壓分別為 2/3VCC 和 1/3VCC 。 555 定時器的功能如表 4： PD TH TR OUT VT 0 X X 0 導通 1 2/3 VCC 1/3 VCC 0 導通 1 2/3 VCC 不變 不變 1 X 1/3VCC 0 截止 表 4 NE555邏輯功能真值表 邏輯功能表述： 直接復位功能 ： 當復位端 RD=0 時，不管其他輸入狀態如何，輸出 Q=0， 22 放電管 VT 導通。當直復位端不用時，應使 RD=1，這時可執行復位功能，置位功能，維持功能。 復位功能 ： 當閥值輸入端 TH2/3 VCC時，觸發輸入端 TR〉 1/3Vcc，使 VAI=0。VA2=1，則 Q=1。放電管 VT 截止。 置位功能 ： 當 TR1/3VCC時，使 VA1=1， VA2=0， Q=1，放電管 VT 截止。 維持功能： 當 TR2/3VCC時， TR〉 1/3VCC，使 VA1=1， VA2=1， Q 狀態維持不變 如果在電壓控制端（ 5 腳）施加一個外加電壓（其值在 0— VCC 之間），比較器的參考電壓將發生變化，電路相應的閥值、觸發電平也將隨之變化，并進而影響電路的工作狀態。 NE555 管腳如圖 12：的陶瓷雙列直插或金屬外殼的封裝形式，有八個管腳，1腳（ GND0 為地， 2腳（ TR）為觸發端， 3腳（ OUT）為輸