汽車測速與倒車實訓

1、第一章汽車測速及倒車提示電路第二章汽車測速及倒車提示介紹及電路原理2.1微動按鈕功能K5 ，復位鍵：按一下，電路復位，電路處于待機狀態(tài)。K4 ，正轉鍵：按一下，電機DJ1 正轉，汽車前進。K3 ，加速鍵：正轉時，按一下。電機DJ1 加速。K2 ，減速鍵：正轉時，按一下，電機DJ1 減速。Kl ，倒轉鍵：按一下，電機DJ1 反轉，汽車后退。2.2產品功能介紹1電路正確連接后，接通電源，按一下微動按鈕K5 ，數碼顯示管 DS1 顯示 0000 。2按一下微動按鈕K4 ，電機 DJ1 轉動并帶動轉盤 (遮斷器 )轉動，數碼顯示管 DS1 顯示數字，再按一下K4 ，電機 DJl 停轉，電路復位。3在按

2、一下微動按鈕K4 ，按一下微動按鈕K3 ，電機 DJ1 轉動加快并帶動轉盤 (遮斷器 )轉動，數碼顯示管DS1 顯示數字，此時顯示的數字增大。可按微動按鈕K3 三次（三檔），第四次按動 K3 時，電機 DJ1 停轉，電路復位。4在按一下微動按鈕K4 后，按一下微動按鈕K2 ，電機 DJ1 轉速減慢并帶動轉盤 (遮斷器 )轉動減慢，數碼顯示管 DS1 示數字減少。再按一下微動按鈕K2 ，電機 DJ1 停轉，電路復位。5按一下微動按鈕Kl ，電機 DJ1 倒轉并帶動轉盤 (遮斷器 )轉動，此時為汽車倒車。用障礙物放在離開超聲接收器LS1 和超聲發(fā)生器LS2 一定距離的位置上， 數碼顯示管DS1 顯

3、示數字，此時顯示的數字為障礙物與LS1 和 LS2 的距離 (相當于汽車與障礙物的距離，單位為厘米 )，如果障礙物距離變動， 數碼顯示管 DS1 ，顯示數字也隨之變化。當距離等于 20 厘米時，電機 DJ1 ，自動停轉。或在大于20 厘米時再按一下微動按鈕K1 ，電機 DJ1 停轉，電路復位。2.3電路原理該產品是由下面幾部分電路組成：超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、提示音發(fā)生器、直流電機控制電路、轉速檢測電路、單片機電路、顯示電路和電源電路。1 超聲波發(fā)射電路發(fā)射電路主要由U1(74LS04/CD4069)和超聲波發(fā)生換能器組成，單片機端口P3.4 輸出 40KHz方波信號一路經一級反向器后

4、送超聲波發(fā)生換能器T 的一個電極，另一路經兩級反向器后送超聲波發(fā)生換能器T 的另一個電極。用這種推挽形式將方波信號加到超聲波發(fā)生換能器T 的兩端，可以提高超聲波發(fā)射強度。 輸出端采用兩個反向器并聯，用以提高驅動能力。2 超聲波接收電路集成電路 CX2016A是一款紅外線檢波接收專用芯片，考慮到紅外遙控常用的載波頻率 38KHz 與測距的超聲波頻率40KHz較為接近，用其制作超聲波檢測接收電路。3 超聲波測距的算法距離計算公式：s1(c t )d224 倒車電路原理倒車電路包括超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、提示音發(fā)生器、單片機電路、顯示電路和電源電路。按下微動按鈕 K1 ，由單片機 U2 的“

5、”腳輸出一串信號，該信號送到的輸入端，改變的輸出電阻，使原來由 Q9 、Q13 、Q15 、Q16 組成的直流電機DJ1橋式驅動電路在直流電機DJ1 兩端產生電位差， 電機 DJ1 被驅動為反轉。 也即汽車在倒車。在按下微動按鈕 Kl 時，由單片機 U2 產生 40kHz的方波信號從 U2 的“14 ”（T0 ）腳送出，經開關 Sl 、到 U1 的“3 ”腳后在 U1 進行推挽放大，由LS1 超聲波發(fā)生器產生 40kHz 的超聲波發(fā)射出去。經障礙物反射后的超聲波，由LS2 超聲波接收器接收，送入集成塊 U3 的“1 ”腳，該信號為正弦波信號。由于倒車的距離不斷變化，所以U3部設置了自動增益控制

6、 AGC ，以保持信號不會因倒車距離變化而出現強弱變化，正弦波信號在 U3 部進行整形后，由U3 的“ 7”腳輸出，經延時 (信號由發(fā)射障礙物接收的時間 )后的信號，經電阻 R5 和開關 S2 送回單片機 U2的“ 12 ” （ INT 0 ）腳，由單片機 U2 部與原送出的信號進行比較計算， 并把計算的結果送到顯示電路顯示出汽車在倒車時與障礙物之間的距離。當倒車與障礙物的距離等于20 厘米時，單片機 U2發(fā)出指令，讓汽車停止倒車，電路復位。由于電路采用節(jié)電措施，只有在倒車時，由單片機U2的“ 6 ” （ P1.5 ）腳輸出一信號，經 R17 給復合管 Q1和 Q2提供導通信號，使繼電器 JK

7、l 吸合，才給超聲波接收電路、提示音發(fā)生器提供VCC電源。所以在倒車開始，提示音發(fā)生器的集成塊U4 與外圍元器件組成的振蕩電路起振， 產生信號供三極管Q7 放大，由蜂嗚器 LS3 發(fā)出提示音，提醒駕車人士。調節(jié)可調電阻RP2 可改變提示音的聲音大小。5測速 (前進 )電路原理測速電路包括直流電機控制電路、轉速檢測電路、單片機、顯示電路和電源電路。按下微動開關 K4 ，由單機 U2 的“ 5” （ P1.4 ）腳輸出一信號，經R60 使三極管 Q18 導通，使繼電器 JK2 吸合，電源 +12V 經繼電器 JK2 觸點作 VDD 輸出，同時給直流電機控制電路提供 VDD 和 VCC 電源；單片機

8、 U2 的“ ”腳輸出一串信號，該信號送到的輸入端，改變的輸出電阻，使原來由Q9 、Q13 、Q15 、Q16 組成的直流電機 DJ1 橋式驅動電路在直流電機DJ1 兩端產生電位差，電機DJ1 被驅動為正轉。電機 DJ1 帶動安裝在電機上的轉盤轉動，由于轉盤裝在光電開關器U7 槽中，且轉盤中帶有孔，轉盤在轉動過程中，U7 一端發(fā)出的光線穿過孔，光線間歇通過并送到 U7 的另一端，使光電開關器U7 輸出一串脈沖并送回單片機U2 的“13 ” （ INT1 ）腳，由單片機 U2 進行計數，并由數碼顯示管DS1 直接顯示數字為電機DJ1 的轉速。如果此時按一下微動開關K3 改變了由 U2 “”腳輸出

9、信號的，也改變了的輸出電阻，使電機 DJ1 兩端的電位差更大， 電機 DJ1 轉速加快，數碼顯示管 DS1 顯示的數字增大。 如果再按一下 K3 ，根據以上所說原理， 電機 DJ1 轉速更快，數碼顯示管 DS1 顯示的數字更大。如果按一下微動開關K2 ，改變了由 U2 的“”腳輸出的一串信號的，也改變了的輸出電阻， 但使電機 DJ1 兩端的電位差變小， 電機 DJ1 轉速減慢，數碼顯示管 DS1 顯示的數字減小。按 K4 、K3 、K2 何一個微動開關，由單片機 U2 發(fā)出指令，使電機 DJ1 停轉，電路復位。6 單片機電路、顯示電路與電源電路原理單片機電路是由芯片U2 為核心及相關元器件組成

10、， 構成了汽車測速及倒車提示電路的中央控制電路，根據電路功能需要，賦予芯片U2 相應程序。顯示電路由單片機 U2 、數碼顯示管 DS1 及外圍相關元器件組成，對微動按鈕 K1 K5 的按動發(fā)出相應的指令，通過相關程序，讓各電路按程序進行工作。另外也把相關指令送達數碼顯示管 DS1 ，讓數碼顯示管 DS1 顯示數字。外接 +12V 電源，經過 U8 后，輸出 +5V 的 VCC 電源提供給單片機， U2 獲得 +5V后待命所需電源。只有在進行倒車或測速(前進 )時，通過單片機U2 的“ 5” （ P1.4 ）腳輸出一信號，經R60 使三極管 Q18 導通，使繼電器JK2 吸合，發(fā)光二極管LED2

11、點亮，電源 +12V 經繼電器 JK2 觸點做 VDD 輸出，給直流電機控制電路提VDD 電源。而且只有在倒車時，由單片機U2 的“ 6 ” （ P1.5 ）腳輸出一信號，經R17 給復合管Q1 和 Q2 提供導通信號，使繼電器JKl 吸合，才給超聲波接收電路、提示音發(fā)生器提供 VCC 電源，發(fā)光二極管LED1 點亮。第三章汽車測速及倒車提示任務書說明：本次工作任務共有4 項目容，共 100 分；由在規(guī)定的時間獨立完成，完成的時間為 240 分鐘。安全文明生產要求：儀器、工具正確放置，按正確的操作規(guī)程進行操作，操作過程中愛護儀器設備、工具、工作臺，防止出現觸電事故。一、電子產品裝配 (本大項分

12、 3 項，第 1 項 5 分，第 2 項 15 分，第 3 項 10 分，共 30分 )1元器件選擇 (本項目 5 分)要求：根據給出的附圖1 汽車倒車提示及測速電路原理圖 ，在印制電路板焊接和產品安裝過程中，正確無誤地從賽場提供的元器件中選取所需的元、器件及功能部件。2 印制電路板焊接 (本項目分 2 小項，第 (1)項 6 分，第 (2)項 9 分，共 15 分 )根據給出的附圖1 汽車倒車提示及測速電路原理圖 ，選擇所需要的元器件，把它們準確地焊接在賽場提供的印制電路板上。其中包括：(1)貼片焊接(2)非貼片焊接要求：在印制電路板上所焊接的元器件的焊點大小適中，無漏、假、虛、連焊，焊點光

13、滑、圓潤、干凈、無毛刺；引腳加工尺寸及成形符合工藝要求；導線長度、剝線頭長度符合工藝要求，芯線完好，捻線頭鍍錫。3電子產品安裝 (本項目 10 分 )根據給出的附圖 l汽車倒車提示及測速電路原理圖 ，把選取的電子元器件及功能部件正確地裝配在賽場提供的印制電路板上。要求：元器件焊接安裝無錯漏，元器件、導線安裝及元器件上字符標示方向均應符合工藝要求；電路板上插件位置正確，接插件、緊固件安裝可靠牢固；線路板和元器件無燙傷和劃傷處，整機清潔無污物。U7 與轉盤的安裝可參考安裝說明二、電子產品功能調試 (本大項分 3 項，第 l 項 19 分，第 2 項 6 分，第 3 項 5 分，共30 分 )1 汽

14、車倒車提示及測速電路板電路工作正常(本項目分 4 小項，第 (1) 項 2 分，第(2)項 3 分，第 (3)項 9 分，第 (4)項 5 分，共 19 分)要求：將已經焊接好的汽車倒車提示及測速電路板，進行調試并實現電路工作正常。(1)電源電路工作正常。正確連接 +12V 電源，測得 U8 的 3 腳電壓為 +5V ；按一下 K1 、K4 一個微動開關后，測得 VDD 電壓為 +12V ，發(fā)光二極管 LED2 亮，則表示電源電路工作正常。(2)數碼顯示電路 (含單片機電路和顯示電路)工作正常。連接 +12V 電源，按下微動按鈕K5 ，數碼管 DSl 顯示數字為 0000 ，則表示數碼顯示電路

15、工作正常。(3)超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、提示音發(fā)生器電路工作正常。連接 +12V 電源，把開關 Sl 和 S2 均置于“上”位置，按下微動按鈕K5 ，再按下微動按鈕 Kl ，用障礙物放在超聲波發(fā)射器LS1 及超聲波接收器LS2 前方大于 20cm位置，數碼管 DS1 顯示兩者間距離，改變障礙物和LS2 、LSl 之間距離，數碼管DS1顯示距離變化，并且蜂嗚器LS3 發(fā)出提示音，發(fā)光二極管LED1 亮，則表示超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、提示音發(fā)生器工作常。(4)直流電機控制電路、轉速檢測電路工作正常。連接 +12V 電源，在確認電源電路、顯示電路正常時，按下微動按鈕K5 ，再按下微動

16、按鈕 K4 ，可見直流電機 DJ1 帶動轉盤轉動，同時數碼管DS1 顯示轉速，則直流電機控制電路、轉速檢測電路工作正常。2 電路知識 (本項目分 3 小項，第 (1)項 3 分，第 (2) 項 2 分，第 (3)項 1 分，共 6分 )根據給出的附圖 1汽車倒車提示及測速電路原理圖及已經焊接好的汽車倒車提示及測速電路板，回答下面的問題。(1)在電源電路中， P14 提供給 Q18 的基極一個什么信號，電源電路的VDD 輸出電壓多少伏 ?在汽車倒車提示及測速電路中，還有哪一部分電路具有相同的工作狀答(2) 在汽車倒車提示及測速電路板中，在顯示電路部分采用什么方法把數碼顯示管 DS1 每個數字后面

17、的小數點隱匿 ?答：(3)在附圖 1 汽車倒車提示及測速電路原理圖中，PR1 有什么作用 ?答：3 焊接信號發(fā)生電路 (本項目 5 分)根據提供的原理圖 (附圖 1) ，并接入 -12V 電源，使它成為能夠正常工作。附圖 2要求：示波器測量J1 和 J3 均有波形出現，調節(jié)電位器RP3 ，波形頻率變化。三、參數測試 (本大項分 2 項，第 1 項 19 分，第 2 項 6 分，共 25 分)要求：使用給出的儀器儀表，對相關電路進行測量，把測量的結果填到相應的表格及空格中。1. 根據給出的附圖 1汽車倒車提示及測速電路原理圖即已經焊好的汽車倒車提示及測速電路板，在正確完成電路的調試后，對相關電路

18、進行測量，把測量后的結果填在相關的表格及空格中。 （本項目分 5 小項，第（ 1 ）項 3 分，第（ 2 ）項 6.5 分，第（ 3 ）項 1.5 分，第（ 4 ）項 6 分，第（ 5 ）小項 2 分，共 19 分）（1 ）接上電源，把開關S1 和 S2 均置于“上”位置，按下微動按鈕K5 ，再按下微動按鈕 K1 測量 U4 的 3 腳。波形 (1 分)周期 (0.5 分)幅度 (0.5 分)量程圍 (0.5 分)量程圍 (05 分)(2) 按下微動按鈕K5 ，再按下微動按鈕K4 ，數碼管DS1顯示的數字為_(0.5 分)，測量 lNTl 位置的脈沖頻率為 _(0.5 分) 脈沖頻率數是數碼管

19、 DS1 顯示數字的 _整數倍 (0.5 分)。如果按下微動按鈕K4后，再按下微動按鈕K3 ，數碼管DSl顯示的數字為_(05 分)，測量 INTl 位置的脈沖頻率為 _(0 5 分)，脈沖頻率數是數碼管DSl 顯示的數字的 _整數倍 (0 5 分)。按第二下微動按鈕K3 ，數碼管 DSl 顯示的數字為 _(0.5 分)，測量 INTl位置的脈沖頻率為_(0.5 分 ) ，脈沖頻率數是數碼管DS1顯示數字的_整數倍 (05 分 )。根據以上關于“脈沖頻率數是數碼管DS1 顯示數字的倍數關系” ，從電路硬件上找出這種關系的原因 _(2分)。(3)按下微動按鈕 K5 ，再按下微動按鈕Kl ，單片機

20、 U2 的 _（ 0.5分）腳送去控制信號到直流電機控制電路的_位置 (0 5 分)。電機DJl 兩端的電位差 UMN_V(0.5 分 )。(4)按下微動按鈕 K5 ，再按下微動按鈕K4( 正轉 )，在附圖 3(A) 中畫出 U6 的 1 腳的波形 (量程圍： 5ms DIV ，1V DIV)(1 分)，測量直流電機 DJl 兩端的電位差 UMN是 _V(0.5分 )。按一下微動按鈕K3( 加速 1)，在附圖3(B) 中畫出 U6 的 1 腳的波形（量程圍：5ms/DIV,lV DIV)(1分 ) ， 測 量 直 流 電 機DJl兩 端 的 電 位 差UMN_V(0.5 分)。如果再按一下微動

21、按鈕K3( 加速 2) ，在附圖 3(C) 中畫出 U6 的 1 腳的波形 (量程圍：5ms DIV ， lV DIV)(1分 ) ，測量直 流電 機DJ1兩端 的電 位差UMN是_V(0.5分 )。從附圖 3(A) 、(B) 和(C)三個波形看出， 直流電機 DJl 運動方式發(fā)生改變， 是由于單片機 U2 送到直流電機控制電路的_波(0.5分 )_改變的結果(0.5 分)。但它的 _并沒有改變(0.5 分 )，(A)(B)(C)附圖3(5)按下微動按鈕K5 ，再按下微動按鈕K1 ，用障礙物放在超聲波發(fā)射器LS1及超聲波接收器 LS2 前方大于 20cm 的位置，由遠而近移動障礙物和LS2 、

22、LSl之間距離，用示波器測量Ul 的“ 7”腳輸出端出現_的變化 (2 分 )。2根據信號發(fā)生電路原理圖電路進行測量，并把測量的結果填在下面相關表格中。(1)測量該電路最高頻率時的Jl 。波形 (1 分)頻率(1 分)幅度 (1 分)(2)測量該電路最低頻率時的J3 。波形(1 分)頻率(1 分)幅度 (1 分)四、使用 Protrel DXP 2004軟件繪制電路原理圖和PCB 板圖 (本大項目 2 項，第1項7分，第 2項8分，共 15 分)說明：選手在 D 盤根目錄上以工位號為名建立文件夾(××為選手工位號，只取后兩位 )，選手競賽所得的所有文件均存入該文件夾中。各文

23、件的主文件名包括：工程庫文件：×× prjpcb原理圖文件： Sch ×× schdoc原理圖元件庫文件： Schib ×× schlib電路板圖文件： Pcb ×× pcbdoc元件封裝庫文件： Plib ×× pcblib如果選手保存文件的路徑不對或沒有填寫工位號，則不給予選手評分。1 繪制電路原理圖 (本項目共分 2 小項，第 (1) 項 2 分，第 (2) 項 5 分，共 7 分 )要求：在附圖 2 的基礎上，使用protelDXP2004軟件，繪制正確的電路原理圖。(1)按下圖格式在A

24、4 圖紙右下角繪制下表，并填寫表中容文字。(題號填寫本項目書項目號 )50100307050700選手性別出生日期8工 位 號題號競賽日期02比賽名稱×4賽場地點(2)繪制電路原理圖。2 繪制 PCB 板圖 (本項目共分 4 小項，第(1) 項 3 分，第(2) 項 1 分，第(3) 項 2 分，第(4)項 2 分，共 8 分)要求：在附圖 2 的基礎上，使用 ProtelDXP 2004 軟件，正確繪制PCB 板圖。(1)自制元器件的封裝。圖中所有的電阻封裝腳距為500mil ，電位器實際尺寸是4.7mn × 9.5mm 。(2)電路板尺寸： 50mm ×40m

25、m 。(3)所有元器件均放置在Top Layer 。電源線和地線寬為40mil ，其它線寬為 10mil ，均放在 Bottom Layer。(4)完成布線，并對布線進行優(yōu)化調整。第四章汽車測速及倒車提示安裝說明一、 U2 、U4 要先焊接集成座，然后才把U2 、 U4 放進去。 U2 已經寫入程序，不能、也不需要去改變 U2 部的程序。二、 U7 與轉盤的安裝如下圖所示，安裝步驟如下：1安裝直流電機 DJ1 ，用螺絲固定直流電機 DJ1 在電路板上，連接電路。2安裝轉盤，把轉盤固定在電動機的轉軸上。3安裝 U7 ，把 U7 插入轉盤上，用螺絲固定U7 ，安裝時必須要把 U7 的中軸線經過轉盤

26、的軸心，轉盤邊要安裝在U7 的槽中間，最后連接電路。中軸線第五章汽車測速及倒車提示元件表名稱代號封裝數量0.1UC1, C13, C15, C12, C14cc0.100547UC2, C7CD0.1-0.1802563C3CC0.1001330PC4CC0.10013.3UFC5CD0.1-0.18011UFC6CD0.1-0.180110UC8, C11CD0.1-0.1802100UC9CD0.1-0.22011UC10CC0.140130PCY1, CY2cc0.10021N4007D1, D2DIODE0.31524148D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9321676.2V穩(wěn)壓管D10, D11DIODE41482電機DJ1DJ1數碼管DS1LED0.3641下載頭ISP1IDC10L1插針J1, J3IDC22電源J231繼電器JK1JDQ-3F1繼電器JK2JDQ-4F1開關K1, K