汽车用定时延时电路设计毕业设计报告书.doc

目 录目 录2第一部分 设计任务与调研31.主要任务32.设计思路33.调研总结3第二部分 设计说明31.任务分析32.方案论证43.汽车用定时延时电路原理图如图2表示54.汽车用定时延时电路工作原理55.汽车用定时延时电路原件清单表如表一所示66.pcb制作106.安装与调试10第三部分 设计成果111.汽车用定时延时电路实物图如图3所示112.设计总结11第四部分 结束语12第五部分 致谢13第六部分 参考文献14第一部分 设计任务与调研1.主要任务 设计一款能够符合汽车用的定时延时电路，具有延时可调，可由发光二极管表现出延时时间，通过调节电位器，能够实现短时间范围内的定时延时功能。2.设计思路查找所需资料，翻阅有关文献，了解定时延时电路中所需要的部件，购买所需要的部件来进行设计与研究。3.调研总结现在随着生活的提高，电子技术的进步，各类电子元件都给人们的生活带来巨大变化，而我今天提到的汽车用可调延时电路，是近几年来人们不可获缺的重要部分，汽车广泛的使用，为了生活使用汽车更方便，使用定时延时器能够让汽车大灯延时关闭，其作用就是头灯在车辆熄火后汽车大灯的延时关闭功能，为车主下车后提供一段时间的外部照明。还可以作为音响或者点火后的延时开启汽车上的电器，这样能减少汽车点火瞬间的高电压对汽车上的电器造成损伤。使用555定时器作为核心部件来设计汽车用多功能定时延时器。第二部分 设计说明1.任务分析 根据课程设计要求，分析可知，可调延时电路是由555定时器、电阻、电容、LED灯、电位器和按键所组成。接通12V直流电源后通过按动按键触发，通过调节电位器从而实现定时延时效果。2.方案论证 在可调延时电路中，需要体现电路的延时功能。由按键触发，在发光二极管上表现出延时功能,发光二极管亮时延时开始，熄灭时延时结束。电路运行框图如图1所示。接通12v电源按动按键LED灯亮LED灯灭图1电路运行框图3.定时延时原理电路图如图2表示图2 汽车用定时延时原理电路图4.汽车用定时延时电路工作原理当按动（点按）S2定时延时键时，电容CT两端的电压为零，此时2脚（TRIG）电压为零，当2脚电压小于Vcc的1/3时，3脚输出电压为高电平12V，此时指示灯D2点亮；随着时间的延长，系统电源同时对电容CT进行充电，当充电一段时间后，电容电压达到Vcc的2/3时，此时6脚电压同样达到Vcc的2/3。当6脚电压超过Vcc的2/3时，3脚输出电压为零，指示灯D2灭，延时结束。可通过调节TR1，来改变接入电路地电阻大小，电容充电时间随电阻的大小改变而改变，从而调节定时延时时间的长短。5.汽车用定时延时电路元件清单表如表一所示表1汽车用定时延时电路元件清单序号元件名称元件编号参数个数1电解电容CT1470uf12LED发光二极管D213二极管D11N400754电源接口P115电位器RT150K16瓷片电容C1、C20.01uf37555定时器U1NE55518自锁开关S119按键S215.1. 555定时器555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、汽车电器，家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器C1的同相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端TR的电压小于VCC /3，则比较器C2的输出为0,可使 RS触发器置1，使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC /3，则C1的输出为0，C2的输出为 1,可将RS触发器置0，使输出为低电平。它的各个引脚功能如下：1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。2脚：低触发端TR。3脚：输出端Vo。4脚：是直接清零端。当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01F电容接地，以防引入干扰。6脚：高触发端TH。7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 18V。在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A1、A2基准电压分别为低电平的情况下，555时基电路的功能表如表2表示。表2 555电路功能表高触发端TH低触发端TRv0放电管T(V)功能0导通直接清零01x保持上一状态保持上一状态101截止置1001截止置1110导通清零 5.2.电位器可以改变延时时间的长短，通过按键来促发作用，用RT1来表示电位器；供电电压12V，常稳态：、Vout = 0V暂稳态：Vout = 12V触发方式：手动（S2）。暂稳态时间：Td = 1.1（RT+R1）*CT默认配置最大延时时间：26s默认配置最小延时时间：0.5s 。5.3.电容 常用的电容有电解电容和瓷片电容。电解电容：是一种能储存电能的元件，在电路中，当有电压加到电容器两端的时候，便对电容器充电，把电能储存在电容器中；当外加电压失去（或降低）之后，电容器将把储存的电能再释放出来。充电的时候，电容器两端的电压逐渐升高，直到接近充电电压；放电的时候，电容器两端的电压逐渐降低，直到完全消失。电容器的容量越大，负载电阻值越大，充电和放电所需要的时间越长。通过电容电压的变化，提供给NE555变化的电压，从而输出方波。瓷片电容：是一种用陶瓷材料作介质,在陶瓷表面涂覆一层金属薄膜,再经高温烧结后作为电极而成的电容器。通常用于高稳定振荡回路中，作为回路，旁路电容器及垫整电容器。5.4.电阻电阻（通常用“R”表示），在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体，电阻一般不同，电阻是导体本身的一种特性。电阻将会导致电子流通量的变化，电阻越小，电子流通量越大，反之亦然。 电阻元件的电阻值大小一般与温度，材料，长度，还有横截面积有关，衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数，其定义为温度每升高1时电阻值发生变化的百分数。电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能。电阻在电路中通常起分压、分流的作用。对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。5.5.电位器电位器是具有三个引出端，阻值可按某种变化规律调节的电阻元件。电位器通常由电阻体和可移动的电刷组成。当电刷沿电阻体移动时，通过改变接入电路部分电阻线的长度来改变电阻的大小，从而逐渐改变电路中的电流大小，在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。电位器既可作三端元件使用也可作二端元件使用。后者可视作一可变电阻器。5.6.发光二极管发光二级管是一种能发光的半导体电子元件。不同材料的发光二极管可以发出不同颜色的光，林砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。 LED只能往一个方向导通（通电），叫作正向偏置（正向偏压），LED正向偏压的大小根据颜色不同而不同，一般为2V左右。 发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向工作电流一般为20mA，使用时必须串联限流电阻以控制通过发光二极管的电流。限流电阻R可通过计算求得 。5.7.二极管1N4007在本电路中，二极管1N40077用作整流二极管，当电源提供电压波动时，电流会产生波动，1N4007会根据电流的波动是电流增大或减小，从而减小电流的波动，使电流保持平稳。5.8.按键常用的按键分为自锁按键和不自锁按键。自锁按键：在开关按钮第一次按时，开关接通并保持，即自锁，在开关按钮第二次按时，开关断开，同时开关按钮弹出来。不自锁按键：开关每按动一次，使电路导通一次，随即断开，常用来产生一个脉冲信号，或者发送一次命令。6.pcb制作在原理图设计完全的情况下，通过Altium Designer软件进项PCB板的电路设计。在布线前要完成对电路图中各元件的封装，以生成和实现元器件具有相同外观和尺寸的网格，尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；过小，则散热不好，且邻近线条易受干扰。在封装时，要注意，因为对于同一个元件可能出现多种封装方式。封装时根据所给元件的类型选择合适的封装对各个元件进行封装。封装完成之后，把原理图导入到PCB板。导入PCB板后，把原理图中的各个元器件的电气性能根据需要进行合理的搭配，再对元件的位置重新手动摆放，使尽量少的线重叠，以减少布线时的跳线出现。6.安装与调试在安装时要注意电容和发光二极管有没有插反。安装好所有的器件后开始焊接，焊接完后按照电路图逐一检查电路有没有漏焊的问题，接下来用万用表逐一检查有没有虚焊或线路断路或线路短路。在线路没有问题的情况下连接电源调试，之后用电源逐个模块进行检查。加入12V电压后看能否正常工作。在安装调试时我没能按照正确的步骤执行，使得安装过后无法实现延时功能，之后经过多次检查与修改，成功完成安装与调试任务。第三部分 设计成果1.汽车用定时延时电路实物图如图3所示图3汽车用定时延时电路板2.设计总结再设计本作品时，经过理论分析，查找该作品所需要的资料，再加上导师的指导，与生活中的定时延时电路原理相结合，设计出了适合汽车用的定时延时电路图。第四部分 结束语经过两个星期的课程设计，我收获了很多。不仅培养了我的理论联系实践能力，也提高了专业实践技能；通过实践加深了关于数字电子技术理论知识的理解，通过自己动手设计掌握数字电路的一般设计方法，培养了初步的独立设计能力。也提升了自己的动手能力。掌握了PCB、multisim、proteus等电路仿真软件的应用，掌握了数字电路的安装与调试的一些方法。为专业课学习和实践能力打下良好的基础。对学习东西产生了更大的兴趣。在设计过程中我也感到了自己的能力不足，经验不足，在设计时没有按照要求严格执行，一开始的原理图不懂还弄错，导致后面制作PCB板时产生了许多的问题，所以今后做事一定要认真仔细，踏实把每一步都走好，不能再马虎大意，要有耐心的去解决问题，完善问题。第五部分 致谢时间过得很快转眼就要毕业了，心里有许多不舍，对大学生活感触很多，总体来说大学还是过得比较充实的，本论文通过不断收集资料，整理资料，总向导师请教。感谢导师的细心解答，帮我提出许多宝贵的意见，在百忙中抽出时间来帮我修改论文，给我极大的帮助。导师渊博的专业知识，和为人处事，不仅使本人树立了远大的学习目标、掌握了基本的研究方法，还使本人明白了许多为人处事的道理。本次论文从选题到完成，每一步都是在导师的悉心指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，我要向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢!在写论文的过程中，遇到了很多的问题，在老师的耐心指导下，问题都得以解决。所以在此，再次对老师道一声：老师，谢谢您! 第六部分 参考文献1 秦长海，张天鹏，翟亚芳.数字电子技术M.北京大学出版社,2012.10.2 童诗白，华成英.模拟电子技术基础M.四版.高等教育出版社,2006.5.3 邱关源.电路M.五版.高等教育出版社.2006.4 彭介华.电子技术课程设计指导M.高等教育出版社.2008.125 陈大钦.电子技术基础实验-电子电路实验、设计、仿真M.高等教育出版社.2000.1 13