電子工藝實(shí)習(xí)課程報(bào)告

1、電子工藝與綜合設(shè)計(jì)電子工藝與綜合設(shè)計(jì)課程報(bào)告課程報(bào)告課題名稱12V 汽車車窗直流電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)系 部電氣與信息工程學(xué)院專 業(yè)電子信息科學(xué)與技術(shù)班 級(jí)學(xué) 號(hào)姓 名指導(dǎo)教師2 0 1 5 年 12 月 15 日 目 錄摘 要.1一、汽車車窗電機(jī)工作原理分析.21.1、汽車車窗電機(jī)參數(shù).21.2、汽車車窗電機(jī)工作原理.2二、汽車車窗電機(jī)控制器方案.32.1、汽車車窗電機(jī)參數(shù)分析.32.2、汽車車窗電機(jī)控制方法分析.32.3、汽車車窗電機(jī)硬件方案.3三、汽車車窗電機(jī)控制器硬件設(shè)計(jì).4四、汽車車窗電機(jī)控制器軟件設(shè)計(jì).5參考文獻(xiàn).61摘 要隨著車輛的自動(dòng)化程度的快速提升，百姓對(duì)汽車的性能方面的要求也有了

2、很快的提升。車窗生為汽車的基本構(gòu)造之一，很多買車的都會(huì)把車窗的配置功能的選擇看作買車的要求部分。車窗會(huì)使車主舒適的行駛，安全感覺更好，因此汽車廠商都十分的重視車窗的作用功能。現(xiàn)在的汽車大都有自動(dòng)車窗 ,又由于在車輛中的電子產(chǎn)品大量的使用,就應(yīng)運(yùn)而生智能化的全自動(dòng)控制車窗 。這樣的配備不但可以方便車乘人員 ,使他們不會(huì)再車上太勞累 ,同樣提高了車子的安全 。全自動(dòng)車窗主要由車窗升降器 、電動(dòng)機(jī) 、繼電器 、 遙控器這些配置構(gòu)成 。本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是以單片機(jī)為核心，數(shù)字驅(qū)動(dòng)電路和直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)車窗能夠根據(jù)開關(guān)的狀態(tài)而自由上下移動(dòng)，同時(shí)也附加上防夾功能；各個(gè)電路的功能和接口電路的實(shí)現(xiàn)方

3、式軟件設(shè)計(jì)。電路主要是由單片機(jī)控制，12V 電壓電源經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路得到電壓給單片機(jī)供電和驅(qū)動(dòng)電路的控制正反轉(zhuǎn)的電路供電，單片機(jī)通過 AD 轉(zhuǎn)換電路控制驅(qū)動(dòng)電路的電流使得直流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)，電路通過電流的采樣得到電路中是否有過電流的現(xiàn)象。電路的電動(dòng)機(jī)是用 12V 的直流電動(dòng)機(jī)。關(guān)鍵詞： 單片機(jī)， AD 轉(zhuǎn)換， 直流電機(jī)， 智能化 2一、汽車車窗電機(jī)工作原理分析一、汽車車窗電機(jī)工作原理分析1.1、汽車車窗電機(jī)參數(shù)直流電動(dòng)機(jī)的介紹直流電動(dòng)機(jī)就是將直流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的電機(jī)。直流電機(jī)的勵(lì)磁方式是指對(duì)勵(lì)磁繞組如何供電、產(chǎn)生勵(lì)磁磁通勢(shì)而建立主磁場(chǎng)的問題。 直流電機(jī)類型 (1) 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組和電樞繞組

4、的連接關(guān)系，和其他直流電源直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組供電勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。永磁直流電動(dòng)機(jī)，也可以看作他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。 (2) 并聯(lián)直流電動(dòng)機(jī)并勵(lì)直流電機(jī)的電樞繞組與勵(lì)磁繞組相并聯(lián)。作為并勵(lì)電動(dòng)機(jī)來說，電樞與勵(lì)磁繞組共用一電源，從性能上講與他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)一樣；作為并勵(lì)發(fā)電機(jī)來說，是電機(jī)本身發(fā)出來的端電壓為勵(lì)磁繞組供電。 (3) 串激直流電動(dòng)機(jī) 串激直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，直流電源連接。直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流是電電流。(4) 復(fù)合激發(fā)直流電動(dòng)機(jī)復(fù)勵(lì)直流電機(jī)并聯(lián)和串勵(lì)兩個(gè)勵(lì)磁繞組。如果串勵(lì)繞組的磁動(dòng)勢(shì)在同一方向分流繞組磁通產(chǎn)生稱為產(chǎn)品復(fù)勵(lì)。如果在兩個(gè)相反的方向被稱為磁通勢(shì)差復(fù)勵(lì)。 不同的激發(fā)具有不同

5、特的直流電動(dòng)機(jī)。一般直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式是分流型，一系列激勵(lì)型和復(fù)合勵(lì)磁型，直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁模式是興奮型，分流和復(fù)合勵(lì)磁類型。 直流電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn) (1)高速性能。 所謂的“高速性能”是指在一定的負(fù)荷條件下的電機(jī)，可根據(jù)需要人為地改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。直流電動(dòng)機(jī)重負(fù)荷條件下，以達(dá)到均勻，光滑，無段變速調(diào)節(jié)和很寬的速度范圍。(2)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 統(tǒng)一和經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)。因此，在重負(fù)載下啟動(dòng)或調(diào)整機(jī)器的速度，如大型可逆軋機(jī)，卷?yè)P(yáng)機(jī)，電力機(jī)車，電車，直流電動(dòng)機(jī)。 31.2、汽車車窗電機(jī)工作原理本設(shè)計(jì)完成的功能是帶有夾防功能的車窗控制器，硬件總體可分為按鍵部分，電壓轉(zhuǎn)換部分，單片機(jī)系統(tǒng)，控制電機(jī)部分，電流采樣，總體

6、的框架如下圖所示：本電路主要是由單片機(jī)控制，12V 電壓電源經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路得到電壓給單片機(jī)供電和驅(qū)動(dòng)電路的控制正反轉(zhuǎn)的電路供電，單片機(jī)通過 DA 轉(zhuǎn)換電路控制驅(qū)動(dòng)電路的電流使得直流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)，電路通過電流的采樣得到電路中是否有過電流的現(xiàn)象。電路的電動(dòng)機(jī)是用 12V 的直流電動(dòng)機(jī)。4二二、汽車車窗電機(jī)控制器方案、汽車車窗電機(jī)控制器方案汽車車窗電機(jī)控制方法分析汽車車窗電機(jī)控制方法分析如上圖所示，本次課程使用以單片機(jī)為核心的系統(tǒng)，數(shù)字驅(qū)動(dòng)電路和直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路為基礎(chǔ)，通過按鍵操作，來實(shí)現(xiàn)車窗能夠根據(jù)開關(guān)的狀態(tài)而自由上下移動(dòng)，上圖為本設(shè)計(jì)的主控電路圖，如圖中所示由芯片 P13，P14 引腳輸出信號(hào)分別

7、控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，當(dāng)倆個(gè)引腳都無信號(hào)輸出時(shí)，電機(jī)靜止。當(dāng) P13 輸出高電平時(shí)，線路接通，通過光耦合器使得 VCC 接入通電，其中 R15 為限流電阻，R17 為下拉電阻，減少了外部電流的干擾，防止產(chǎn)生錯(cuò)誤動(dòng)作。整體上講這是根據(jù) PWM 的 H 型電路改動(dòng)的，電路的中間部分是控制電動(dòng)機(jī)正反的主電路，電流從中上方的 12V 進(jìn)入的，流過電阻 R13 和 R14 進(jìn)入主電路通過 D1 或 D2 是流入電動(dòng)機(jī)使電路導(dǎo)通，Q7 此時(shí)是作為放大器使用。電流通過 Q7 后通入 Q5 走向 D1 使得12 的電流能流入電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。反之當(dāng) P14 高電平時(shí)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。 5三三、汽車車窗車窗電機(jī)控制

8、器硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)3.1 按鍵部分按鍵部分圖為按鍵部分電路圖，按鍵部分分為開關(guān)控制 S1，控制電源；控制直流電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)按鍵 S2；和反轉(zhuǎn)控制按鍵 S3。本設(shè)置是通過單片機(jī)來控制電源的輸送。當(dāng)按鍵沒有按下時(shí)，該電路輸出為高電平。按下被按下后，該電路接通低電平使得電動(dòng)機(jī)動(dòng)作。3.2 電壓轉(zhuǎn)換電路電壓轉(zhuǎn)換電路 圖為電壓轉(zhuǎn)換電路圖，圖中 J1 為電路的接口，將 12V 的電壓接入該電路進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，電容C3,C4,C5,C6 為旁路電容，作用是印制電路中可能出現(xiàn)的自激震蕩，濾除雜波，有極性的電解電容濾波除低頻雜波，無極性的電路則是濾除高頻雜波的，這就填充了電解電容的不足，在 7805 的前面之所以并

9、聯(lián)兩個(gè)大小不同的電容，從而能得到更平滑的波形。至于電容的大小選擇則是由電容所能承受的電壓大小，電路輸出電流的大小來決定的，大小基本上沒有太大的影響。6四四、汽車車窗車窗電機(jī)控制器軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)的流程圖系統(tǒng)的流程圖4.2 單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)7如圖所示 S 為模擬的障礙物，當(dāng)有障礙物放上車窗時(shí)，S 接通從 RST 引腳給系統(tǒng)信號(hào)，系統(tǒng)動(dòng)作使得電動(dòng)機(jī)挺轉(zhuǎn)，圖中 Y1 部分為晶振，起到了提供時(shí)鐘信號(hào)的作用。其中的電容是保護(hù)信號(hào)的穩(wěn)點(diǎn)，不會(huì)產(chǎn)生干擾，VCC 是由電路轉(zhuǎn)換電路給的。是單片機(jī)的電源部分。 本設(shè)計(jì)采用的是 80C51 單片機(jī)，單片機(jī)的 40 個(gè)引腳大致可分為 4 類：電源、時(shí)鐘

10、、控制和 I/O 引腳。 電源: (1) VCC - 芯片電源，接+5V； (2) VSS - 接地端； 時(shí)鐘: XTAL1、XTAL2 - 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 控制線:控制線共有 4 根， (1) ALE/PROG:地址鎖存允許/片內(nèi) EPROM 編程脈沖 ALE 功能：用來鎖存 P0 口送出的低 8 位地址 PROG 功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，此引腳輸入編程脈沖。 (2) PSEN:外 ROM 讀選通信號(hào)。 (3) RST/VPD:復(fù)位/備用電源。 RST（Reset）功能：復(fù)位信號(hào)輸入端。 VPD 功能：在 Vcc 掉電情況下，接備用電源。 (4) EA/Vpp:內(nèi)外 ROM 選擇/片內(nèi) EPROM 編程電源。 EA 功能：內(nèi)外 ROM 選擇端。 Vpp 功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，施加編程電源 Vpp。 I/O 線