汽车测速及倒车实训.docx
《汽车测速及倒车实训.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车测速及倒车实训.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
汽车测速及倒车实训
第一章《汽车测速及倒车提示》电路
第二章《汽车测速及倒车提示》介绍及电路原理
2.1微动按钮功能
K5，复位键：
按一下，电路复位，电路处于待机状态。
K4，正转键：
按一下，电机DJ1正转，汽车前进。
K3，加速键：
正转时，按一下。
电机DJ1加速。
K2，减速键：
正转时，按一下，电机DJ1减速。
Kl，倒转键：
按一下，电机DJ1反转，汽车后退。
2.2产品功能介绍
1．电路正确连接后，接通电源，按一下微动按钮K5，数码显示管DS1显示0000。
2．按一下微动按钮K4，电机DJ1转动并带动转盘（遮断器）转动，数码显
示管DS1显示数字，再按一下K4，电机DJl停转，电路复位。
3．在按一下微动按钮K4，按一下微动按钮K3，电机DJ1转动加快并带动转盘（遮断器）转动，数码显示管DS1显示数字，此时显示的数字增大。
可按微动按钮K3三次（三档），第四次按动K3时，电机DJ1停转，电路复位。
4．在按一下微动按钮K4后，按一下微动按钮K2，电机DJ1转速减慢并带动转盘（遮断器）转动减慢，数码显示管DS1示数字减少。
再按一下微动按钮K2，电机DJ1停转，电路复位。
5．按一下微动按钮Kl，电机DJ1倒转并带动转盘（遮断器）转动，此时为汽车倒车。
用障碍物放在离开超声接收器LS1和超声发生器LS2一定距离的位置上，数码显示管DS1显示数字，此时显示的数字为障碍物与LS1和LS2的距离（相当于汽车与障碍物的距离，单位为厘米），如果障碍物距离变动，数码显示管DS1，显示数字也随之变化。
当距离等于20厘米时，电机DJ1，自动停转。
或在大于20厘米时再按一下微动按钮K1，电机DJ1停转，电路复位。
2.3电路原理
该产品是由下面几部分电路组成：
超声波发射电路、超声波接收电路、提示音发生器、直流电机控制电路、转速检测电路、单片机电路、显示电路和电源电路。
1．超声波发射电路
发射电路主要由U1（74LS04/CD4069）和超声波发生换能器组成，单片机端口P3.4输出40KHz方波信号一路经一级反向器后送超声波发生换能器T的一个电极，另一路经两级反向器后送超声波发生换能器T的另一个电极。
用这种推挽形式将方波信号加到超声波发生换能器T的两端，可以提高超声波发射强度。
输出端采用两个反向器并联，用以提高驱动能力。
2．超声波接收电路
集成电路CX2016A是一款红外线检波接收专用芯片，考虑到红外遥控常用的载波频率38KHz与测距的超声波频率40KHz较为接近，用其制作超声波检测接收电路。
3．超声波测距的算法
距离计算公式：
4．倒车电路原理
倒车电路包括超声波发射电路、超声波接收电路、提示音发生器、单片机电路、显示电路和电源电路。
按下微动按钮K1，由单片机U2的“”脚输出一串信号，该信号送到的输入端，改变的输出电阻，使原来由Q9、Q13、Q15、Q16组成的直流电机DJ1桥式驱动电路在直流电机DJ1两端产生电位差，电机DJ1被驱动为反转。
也即汽车在倒车。
在按下微动按钮Kl时，由单片机U2产生40kHz的方波信号从U2的“14”（T0）脚送出，经开关Sl、到U1的“3”脚后在U1内进行推挽放大，由LS1超声波发生器产生40kHz的超声波发射出去。
经障碍物反射后的超声波，由LS2超声波接收器接收，送入集成块U3的“1”脚，该信号为正弦波信号。
由于倒车的距离不断变化，所以U3内部设置了自动增益控制AGC，以保持信号不会因倒车距离变化而出现强弱变化，正弦波信号在U3内部进行整形后，由U3的“7”脚输出，经延时（信号由发射→障碍物→接收的时间）后的信号，经电阻R5和开关S2送回单片机U2的“12”（
）脚，由单片机U2内部与原送出的信号进行比较计算，并把计算的结果送到显示电路显示出汽车在倒车时与障碍物之间的距离。
当倒车与障碍物的距离等于20厘米时，单片机U2发出指令，让汽车停止倒车，电路复位。
由于电路采用节电措施，只有在倒车时，由单片机U2的“6”（P1.5）脚输出一信号，经R17给复合管Q1和Q2提供导通信号，使继电器JKl吸合，才给超声波接收电路、提示音发生器提供VCC电源。
所以在倒车开始，提示音发生器的集成块U4与外围元器件组成的振荡电路起振，产生信号供三极管Q7放大，由蜂呜器LS3发出提示音，提醒驾车人士。
调节可调电阻RP2可改变提示音的声音大小。
5．测速（前进）电路原理
测速电路包括直流电机控制电路、转速检测电路、单片机、显示电路和电源电路。
按下微动开关K4，由单机U2的“5”（P1.4）脚输出一信号，经R60使三极管Q18导通，使继电器JK2吸合，电源+12V经继电器JK2触点作VDD输出，同时给直流电机控制电路提供VDD和VCC电源；单片机U2的“”脚输出一串信号，该信号送到的输入端，改变的输出电阻，使原来由Q9、Q13、Q15、Q16组成的直流电机DJ1桥式驱动电路在直流电机DJ1两端产生电位差，电机DJ1被驱动为正转。
电机DJ1带动安装在电机上的转盘转动，由于转盘装在光电开关器U7槽中，且转盘中带有孔，转盘在转动过程中，U7一端发出的光线穿过孔，光线间歇通过并送到U7的另一端，使光电开关器U7输出一串脉冲并送回单片机U2的“13”（
）脚，由单片机U2进行计数，并由数码显示管DS1直接显示数字为电机DJ1的转速。
如果此时按一下微动开关K3改变了由U2“”脚输出信号的，也改变了的输出电阻，使电机DJ1两端的电位差更大，电机DJ1转速加快，数码显示管DS1显示的数字增大。
如果再按一下K3，根据以上所说原理，电机DJ1转速更快，数码显示管DS1显示的数字更大。
如果按一下微动开关K2，改变了由U2的“”脚输出的一串信号的，也改变了的输出电阻，但使电机DJ1两端的电位差变小，电机DJ1转速减慢，数码显示管DS1显示的数字减小。
按K4、K3、K2何一个微动开关，由单片机U2发出指令，使电机DJ1停转，电路复位。
6．单片机电路、显示电路与电源电路原理
单片机电路是由芯片U2为核心及相关元器件组成，构成了《汽车测速及倒车提示》电路的中央控制电路，根据电路功能需要，赋予芯片U2相应程序。
显示电路由单片机U2、数码显示管DS1及外围相关元器件组成，对微动按钮K1～K5的按动发出相应的指令，通过相关程序，让各电路按程序进行工作。
另外也把相关指令送达数码显示管DS1，让数码显示管DS1显示数字。
外接+12V电源，经过U8后，输出+5V的VCC电源提供给单片机，U2获得+5V后待命所需电源。
只有在进行倒车或测速（前进）时，通过单片机U2的“5”（P1.4）脚输出一信号，经R60使三极管Q18导通，使继电器JK2吸合，发光二极管LED2点亮，电源+12V经继电器JK2触点做VDD输出，给直流电机控制电路提VDD电源。
而且只有在倒车时，由单片机U2的“6”（P1.5）脚输出一信号，经R17给复合管Q1和Q2提供导通信号，使继电器JKl吸合，才给超声波接收电路、提示音发生器提供VCC电源，发光二极管LED1点亮。
第三章《汽车测速及倒车提示》任务书
说明：
本次工作任务共有4项目内容，共100分；由在规定的时间内独立完成，完成的时间为240分钟。
安全文明生产要求：
仪器、工具正确放置，按正确的操作规程进行操作，操作过程中爱护仪器设备、工具、工作台，防止出现触电事故。
一、电子产品装配（本大项分3项，第1项5分，第2项15分，第3项10分，共30分）
1．元器件选择（本项目5分）
要求：
根据给出的附图1《汽车倒车提示及测速电路原理图》，在印制电路板焊接和产品安装过程中，正确无误地从赛场提供的元器件中选取所需的元、器件及功能部件。
2．印制电路板焊接（本项目分2小项，第
（1）项6分，第
（2）项9分，共15分）
根据给出的附图1《汽车倒车提示及测速电路原理图》，选择所需要的元器件，把它们准确地焊接在赛场提供的印制电路板上。
其中包括：
（1）贴片焊接
（2）非贴片焊接
要求：
在印制电路板上所焊接的元器件的焊点大小适中，无漏、假、虚、连焊，焊点光滑、圆润、干净、无毛刺；引脚加工尺寸及成形符合工艺要求；导线长度、剥线头长度符合工艺要求，芯线完好，捻线头镀锡。
3．电子产品安装（本项目10分）
根据给出的附图l《汽车倒车提示及测速电路原理图》，把选取的电子元器件及功能部件正确地装配在赛场提供的印制电路板上。
要求：
元器件焊接安装无错漏，元器件、导线安装及元器件上字符标示方向均应符合工艺要求；电路板上插件位置正确，接插件、紧固件安装可靠牢固；线路板和元器件无烫伤和划伤处，整机清洁无污物。
U7与转盘的安装可参考《安装说明》
二、电子产品功能调试（本大项分3项，第l项19分，第2项6分，第3项5分，共30分）
1．《汽车倒车提示及测速》电路板电路工作正常（本项目分4小项，第
（1）项2分，第
（2）项3分，第（3）项9分，第（4）项5分，共19分）
要求：
将已经焊接好的《汽车倒车提示及测速》电路板，进行调试并实现电路工作正常。
（1）电源电路工作正常。
正确连接+12V电源，测得U8的3脚电压为+5V；按一下K1、K4一个微动开关后，测得VDD电压为+12V，发光二极管LED2亮，则表示电源电路工作正常。
（2）数码显示电路（含单片机电路和显示电路）工作正常。
连接+12V电源，按下微动按钮K5，数码管DSl显示数字为0000，则表示数码显示电路工作正常。
（3）超声波发射电路、超声波接收电路、提示音发生器电路工作正常。
连接+12V电源，把开关Sl和S2均置于“上”位置，按下微动按钮K5，再按下微动按钮Kl，用障碍物放在超声波发射器LS1及超声波接收器LS2前方大于20cm位置，数码管DS1显示两者间距离，改变障碍物和LS2、LSl之间距离，数码管DS1显示距离变化，并且蜂呜器LS3发出提示音，发光二极管LED1亮，则表示超声波发射电路、超声波接收电路、提示音发生器工作常。
（4）直流电机控制电路、转速检测电路工作正常。
连接+12V电源，在确认电源电路、显示电路正常时，按下微动按钮K5，再按下微动按钮K4，可见直流电机DJ1带动转盘转动，同时数码管DS1显示转速，则直流电机控制电路、转速检测电路工作正常。
2．电路知识（本项目分3小项，第
（1）项3分，第
（2）项2分，第（3）项1分，共6分）
根据给出的附图1《汽车倒车提示及测速电路原理图》及已经焊接好的《汽车倒车提示及测速》电路板，回答下面的问题。
（1）在电源电路中，P14提供给Q18的基极一个什么信号，电源电路的VDD输出电压多少伏?
在《汽车倒车提示及测速》电路中，还有哪一部分电路具有相同的工作状
答．
（2）在《汽车倒车提示及测速》电路板中，在显示电路部分采用什么方法把数码显示管DS1每个数字后面的小数点隐匿?
答：
（3）在附图1《汽车倒车提示及测速电路原理图》中，PR1有什么作用?
答：
3．焊接信号发生电路（本项目5分）
根据提供的原理图（附图1），并接入-12V电源，使它成为能够正常工作。
附图2
要求：
示波器测量J1和J3均有波形出现，调节电位器RP3，波形频率变化。
三、参数测试（本大项分2项，第1项19分，第2项6分，共25分）
要求：
使用给出的仪器仪表，对相关电路进行测量，把测量的结果填到相应的表格及空格中。
1.根据给出的附图1《汽车倒车提示及测速电路原理图》即已经焊好的《汽车倒车提示及测速》电路板，在正确完成电路的调试后，对相关电路进行测量，把测量后的结果填在相关的表格及空格中。
（本项目分5小项，第
（1）项3分，第
（2）项6.5分，第（3）项1.5分，第（4）项6分，第（5）小项2分，共19分）
（1）接上电源，把开关S1和S2均置于“上”位置，按下微动按钮K5，再按下微动按钮K1测量U4的3脚。
波形（1分）
周期（0.5分）
幅度（0.5分）
量程范围（0.5分）
量程范围（0．5分）
（2）按下微动按钮K5，再按下微动按钮K4，数码管DS1显示的数字为__________（0.5分），测量lNTl位置的脉冲频率为__________（0.5分）脉冲频率数是数码管DS1显示数字的_____________整数倍（0.5分）。
如果按下微动按钮K4后，再按下微动按钮K3，数码管DSl显示的数字为__________（0．5分），测量INTl位置的脉冲频率为_______________（0．5分），脉冲频率数是数码管DSl显示的数字的____________整数倍（0．5分）。
按第二下微动按钮K3，数码管DSl显示的数字为____________（0.5分），测量INTl位置的脉冲频率为____________（0.5分），脉冲频率数是数码管DS1显示数字的_____________整数倍（0．5分）。
根据以上关于“脉冲频率数是数码管DS1显示数字的倍数关系”，从电路硬件上找出这种关系的原因_____________________________________（2分）。
（3）按下微动按钮K5，再按下微动按钮Kl，单片机U2的________________（0.5分）脚送去控制信号到直流电机控制电路的_____________位置（0．5分）。
电机DJl两端的电位差UMN_____________V（0.5分）。
（4）按下微动按钮K5，再按下微动按钮K4（正转），在附图3（A）中画出U6的1脚的波形（量程范围：
5ms／DIV，1V／DIV）（1分），测量直流电机DJl两端的电位差UMN是_______________________V（0.5分）。
按一下微动按钮K3（加速1），在附图3（B）中画出U6的1脚的波形（量程范围：
5ms/DIV,lV／DIV）（1分），测量直流电机DJl两端的电位差UMN__________________________________________V（0.5分）。
如果再按一下微动按钮K3（加速2），在附图3（C）中画出U6的1脚的波形（量程范围：
5ms／DIV，lV／DIV）（1分），测量直流电机DJ1两端的电位差UMN是____________________________V（0.5分）。
从附图3（A）、（B）和（C）三个波形看出，直流电机DJl运动方式发生改变，是由于单片机U2送到直流电机控制电路的_____________波（0.5分）____________改变的结果（0.5分）。
但它的___________并没有改变（0.5分），
（A）（B）
（C）
附图3
（5）按下微动按钮K5，再按下微动按钮K1，用障碍物放在超声波发射器LS1及超声波接收器LS2前方大于20cm的位置，由远而近移动障碍物和LS2、LSl之间距离，用示波器测量Ul的“7”脚输出端出现____________的变化（2分）。
2．根据信号发生电路原理图电路进行测量，并把测量的结果填在下面相关表格中。
（1）测量该电路最高频率时的Jl。
波形（1分）
频率（1分）
幅度（1分）
（2）测量该电路最低频率时的J3。
波形（1分）
频率（1分）
幅度（1分）
四、使用ProtrelDXP2004软件绘制电路原理图和PCB板图（本大项目2项，第1项7分，第2项8分，共15分）
说明：
选手在D盘根目录上以工位号为名建立文件夹（××为选手工位号，只取后两位），选手竞赛所得的所有文件均存入该文件夹中。
各文件的主文件名包括：
工程库文件：
××．prjpcb
原理图文件：
Sch××．schdoc
原理图元件库文件：
Schib××．schlib
电路板图文件：
Pcb××．pcbdoc
元件封装库文件：
Plib××．pcblib
如果选手保存文件的路径不对或没有填写工位号，则不给予选手评分。
1．绘制电路原理图（本项目共分2小项，第
（1）项2分，第
（2）项5分，共7分）
要求：
在附图2的基础上，使用protelDXP2004软件，绘制正确的电路原理图。
（1）按下图格式在A4图纸右下角绘制下表，并填写表中内容文字。
（题号填写本项目书项目号）
50
100
30
70
50
70
4×20＝80
选手姓名
性别
出生日期
工位号
题号
竞赛日期
比赛名称
赛场地点
（2）绘制电路原理图。
2．绘制PCB板图（本项目共分4小项，第
（1）项3分，第
（2）项1分，第（3）项2分，第（4）项2分，共8分）
要求：
在附图2的基础上，使用ProtelDXP2004软件，正确绘制PCB板图。
（1）自制元器件的封装。
图中所有的电阻封装脚距为500mil，电位器实际尺寸是4.7mn×9.5mm。
（2）电路板尺寸：
50mm×40mm。
（3）所有元器件均放置在TopLayer。
电源线和地线宽为40mil，其它线宽为10mil，均放在BottomLayer。
（4）完成布线，并对布线进行优化调整。
第四章《汽车测速及倒车提示》安装说明
一、U2、U4要先焊接集成座，然后才把U2、U4放进去。
U2已经写入程序，
不能、也不需要去改变U2内部的程序。
二、U7与转盘的安装如下图所示，安装步骤如下：
1．安装直流电机DJ1，用螺丝固定直流电机DJ1在电路板上，连接电路。
2．安装转盘，把转盘固定在电动机的转轴上。
3．安装U7，把U7插入转盘上，用螺丝固定U7，安装时必须要把U7的中
轴线经过转盘的轴心，转盘边要安装在U7的槽中间，最后连接电路。
中轴线
第五章《汽车测速及倒车提示》元件表
名称
代号
封装
数量
0.1U
C1,C13,C15,C12,C14
cc0.100
5
47U
C2,C7
CD0.1-0.180
2
563
C3
CC0.100
1
330P
C4
CC0.100
1
3.3UF
C5
CD0.1-0.180
1
1UF
C6
CD0.1-0.180
1
10U
C8,C11
CD0.1-0.180
2
100U
C9
CD0.1-0.220
1
1U
C10
CC0.140
1
30P
CY1,CY2
cc0.100
2
1N4007
D1,D2
DIODE0.315
2
4148
D3,D4,D5,D6,D7,D8,D9
3216
7
6.2V稳压管
D10,D11
DIODE4148
2
电机
DJ1
DJ
1
数码管
DS1
LED0.364
1
下载头
ISP1
IDC10L
1
插针
J1,J3
IDC2
2
电源
J2
3
1
继电器
JK1
JDQ-3F
1
继电器
JK2
JDQ-4F
1
开关
K1,K2,K3,K4,K5
SW-0606
5
LED
LED1,LED2
LED#3
2
超声波探头
LS1,LS2
CSHENG
1
蜂鸣器
LS3
BELL
1
10K排阻
PR1
SIP09
1
8050三极管
Q1,Q2,Q11,Q15,Q16,Q17,Q18
TO92
7
9012三极管
Q3,Q4,Q5,Q6
TO92
4
8550三极管
Q7,Q8,Q9,Q10,Q13
TO92
5
9013三极管
Q12,Q14
TO92
2
1K电阻
R1,R11,R17,R26,R45,R59,R60,R62
0805
8
10K电阻
R2,R20,R21,R22,R23,R24,R29,R32,R33,R34,R35,R36,R37,R39,R41,R42,R44,R46,R51,R54,R55,R56,R58,R65
0805
24
4.7电阻
R3,R19
A
升级会员 