汽车玻璃升降器电路设计毕业设计.doc

目 录第一部分 设计任务与调研21.1毕业设计的主要任务21.2设计的思路与方法21.3调研总结2第二部分 设计说明32.1理论分析32.2设计方案32.3主要组成原件的作用42.4电子元器件的安装原则72.5元器件参数表7第三部分 设计成果83.1设计成果83.2Multisim硬件仿真调试83.3作品特点10第四部分 结束11第五部分 致谢12第六部分 参考文献131第一部分 设计任务与调研1.1毕业设计的主要任务汽车玻璃升降器电路图的设计和各元器件的准备，并且利用各元器件制作出玻璃升降器电路。1.2设计的思路与方法1.通过Protel99se设计一个汽车汽车玻璃升降器工作电路模块；2.用Multisim检测电路图能否工作；3.各元器件的选择及确认；4.各元器件在电路板上的排版及安装；5.学会电路板工作性能的检测方法；6.学会电路板常见故障的诊断和维修方法；1.3调研总结电动玻璃升降器在我国诞生于90年代初，是轿车作为生产资料向消费资料变化的一个特征。最早开始应用在桑塔纳普通型的选装车上，称为豪华型轿车，以后在奥迪,捷达，富康等轿车上都开始选装电动玻璃升降器。由于电动玻璃升降器比传统的手动玻璃升降器具有许多优越性，他运行平稳，调节自如，不需要人力，给驾驶员和乘员带来一种舒适感和安全感。汽车上装有电动玻璃升降器，给汽车带来一种豪华的气氛，受人喜爱。因此，目前在普通的轿车都将电动玻璃升降器作为一个标准配置，用以提高汽车的装配档次。综上所述，随着越来越多的智能系统在汽车中应用,智能型电动玻璃升降器开始出现。第二部分 设计说明2.1理论分析电动玻璃升降器结构的关键是电动机和减速器，这两者是组装成一体的，其中电动机采用可逆性永磁直流电动机，电动机内有两组绕向不同的磁场线圈，通过开关的控制可做正转和反转，也就是说可以控制门窗玻璃的上升或下降。电动机是由双联开关按钮控制，设有升、降、关等三个工作状态，开关不操作时自动停在“关”的位置上。操纵电路设有总开关（中央控制）和分开关，两者线路并联。总开关由驾驶者，控制全部门窗玻璃的升降，而各车内把手上的分开关由成员分别控制各个门窗玻璃的升降，操作十分便利。以前汽车普遍采用手摇曲柄的方式使车窗玻璃上升或下降，现今轿车很多都安装了电动车窗。通过电动车窗的运用，一方面减轻了驾驶员和乘客的劳动强度，操作方便；另一方面由于电动车窗的上升速度较快，很容易造成夹伤乘客事故的发生。汽车电动窗具备防夹功能已是一种趋势。当车窗上升遇到障碍物（如手、头等）时可以自动后退到底，从而可以避免事故的发生。2.2设计方案1.电路板工作原理。通过组合开关闭合向单片机U1输入信号，进而控制LED的亮灭，进而模拟控制车窗玻璃的升降过程。 （1）闭合S1，各个开关显示灯D11、D12、D13、D14、D15亮。 （2）向两个方向拨动左前电动车窗开关S2，控制D1、D2的亮灭，模拟左前电动车窗的升降。 （3）向两个方向拨动左后电动车窗开关S3，控制D3、D4的亮灭，模拟左后电动车窗的升降。 （4）向两个方向拨动右前电动车窗开关S4，控制D5、D6的亮灭，模拟右前电动车窗的升降。 （5）向两个方向拨动右后电动车窗开关S5，控制D7、D8的亮灭，模拟右后电动车窗的升降。 （6）拨动中央闭锁开关S6，控制D10的亮灭，模拟车内中央闭锁开关。 （7）闭合后电动车窗锁止开关S7，灯D9灭，模拟后电动车窗的闭锁。 （8）J0端和Q1为电路板提供12V和5V信号。2.玻璃升降器电路原理图图1电路原理图2.3主要组成原件的作用 1.STC12C5204AD单片机STC12C5204AD单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1T）、高速/超强抗干扰的新一代增强型8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速8位A/D转换，针对电机控制，强干扰场合。STC12C5204AD单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块，可称得上一个片上系统。由于集成8路高速8位A/D转换，使用STC12C5204AD单片机比使用AT89C51和ADC芯片的实际电路简单。图2 STC12C5204AD单片机引脚图STC12C5204AD单片机引脚说明:P1.0/ADC0：复用端口，标准I/O口，PORT10 /ADC输入通道-0，模拟量通过该端口进入即可进行A/D转换，无需另接A/D转换电路。P1.1/ADC1：同P1.0/ADC0。P1.2/ADC2/EX_LVD/RST2：标准I/O口，PORT12 /ADC输入通道-2，EX_LVD是外部低压检测中断/比较器端口，RST2是第二复位功能脚。P2.0P2.7：Port2口，即可作为输入/输出口，也可作为高8位地址总线使用（A8A15）。P3.2/INT0：Port3口，标准IO口，第二功能是外部中断0的输入端，下降沿或低电平中断。 P3.3/INT1：功能同P3.2/INT0。 P3.5 /T1 /CCP1：标准IO口，定时器计数器的外部输入，也可为外部信号捕获（可做为频率测量），高速脉冲输出及脉宽调制输出。P3.7 /CCP0：标准IO口，也可为外部信号捕获（可做为频率测量），高速脉冲输出及脉宽调制输出。XTAL1：内部时钟电路反相放大器输入端，接外部晶振的一个引脚。当直接使用外部时钟源时，此引脚是外部时钟源的输入端。XTAL2：内部时钟电路反相放大器输出端，接外部晶振的另一个端。 2.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。 3.电容 电容器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放出来。 4.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可以通过计算求得。 5.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。2.4电子元器件的安装原则 1.插装的顺序：先低后高，先小后大，先轻后重。 2.元器件的标识：电子元器件的标记和色码部位应朝上，以便于辩认；横向插件的数值读法应从左至右，而竖向插件的数值读法则应从下至上。 3.元器件的间距 ：在印制板上的元器件之间的距离不能小于1mm；引线间距要大于2mm（必要时，引线要套上绝缘套管）。一般元器件应紧密安装，使元器件贴在印制板上，紧贴的容限在0.5mm左右。 4.符合以下情况的元器件不宜紧密贴装，而需浮装：轴向引线需要垂直插装的，一般元器件距印制板37mm；发热量大的元器件；受热后性能易变坏的元器件。2.5元器件参数表表1元器件参数表元件编号元件名称参数R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R22、R23、R24、R25、R26电阻1KR17、R18、R19、R20、R21电阻470R27、R28、R29、R30电阻2KR31电阻10KCT1、CT2电解电容22ufCT3电解电容10ufC1、C2瓷片电容0.1ufQ1集成稳压电源7805D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12、D13、D14、D15LED发光二极管S1、S7两档开关S2、S3、S4、S5、S6三档开关S8不自锁按键U4单片机STC12C5204AD第三部分 设计成果3.1设计成果 1. 设计成果图 图3玻璃升降器组合开关电路3.2Multisim硬件仿真调试Multisim是一种功能比较强大的电子电路仿真软件,利用Multisim软件可以使设计与仿真同步,一边设计一边实践,修改调试也比较方便;仿真实验中又不消耗实际的元器件和损伤测试仪器,试验成本极低,试验速度极快;仿真试验成功的电路可以直接在产品中使用。在硬件电路设计完成后不能着急焊接板子，首先要做的是用Multisim软件进行电路仿真。Multisim软件是专门用于硬件电路原理图设计和仿真的，它有非常全面的元件库，并且可以直接将画好的原理图导入到软件中进行仿真。在进行仿真时，在设计电路中加上虚拟电压表用来检测各个模块的工作电压，测试其是否达到正常工作电压。在仿真无误后才可开始焊接硬件电路。焊接完成后进行硬件电路实物检查及调试。 1.检查电路刚刚焊接好的电路板不能直接上电调试。首当其冲的是确认各个元件尤其是芯片的连线是否完整。对照原理图或接线图，检查每个模块电路连线的正确性。检查接线是否正确的同时也要关注有极性二极管和电解电容器是否接错，芯片是否插错方向。最后观察焊点是否牢固，有没有漏焊、虚焊。在检查中可以使用万用表判断线路是否导通。 2.上电观察在仿真时已经确定好了各个模块的工作电压以及电路检查没有问题的情况下，可以开始上电调试。电源一但接通，不需要着急检测板子的各项技术参数，而是要观察是否有异常现象。如果有，应立即关闭电源，重新排查故障直到故障排除后才能重新上电。最后，才用电压表测每个模块的工作电压是否正常，确保芯片正常工作。3.玻璃升降器仿真电路图图4玻璃升降器仿真电路4. 电路仿真 （1）按下仿真开关，电路开始工作，Multisim界面的状态栏右端出现仿真状态指示； （2） 双击虚拟仪器，进行仪器设置，获得仿真结果。如图所示：图5玻璃升降器升降时的电压波形图 检测结果：使用Multisim对电路模块进行电压测试，由图5波形图显示说明玻璃升降器电路工作正常，符合我所设计的目标。3.3作品特点 1.本设计运用LED灯亮灭取代玻璃升降器的升降；玻璃升降器电机，从而使控制精度增加，响应速度快，抗干扰能力强，外围电路简单易懂。 2.运用单片机控制系统，程序固化了，使系统更加稳定。 3.设计中运用元件价格便宜，适合推广使用。 4.因为整个系统可集成在一个芯片上，因此体积小，功耗低。第四部分 结束本设计是采用一个单片机、LED灯的亮灭来对汽车玻璃升降器升降的设计与制作，并有效的进行控制输出，它具有集成化，智能化，高精度，高性能，高可靠性和低价格等优点，是一个值得推广的一种方法。在设计本作品时，通过查阅网络与图书馆搜集到的资料，再加上指导老师的指导与资料提供，与生活中汽车玻璃升降器的原理相结合，设计出了这一汽车玻璃升降器的主要硬件结构和软件结构，基本完成了课题的要求，但是由于设计的理论基础尚浅，对课题的研究经验还不成熟，使得在技术的解决与运用上显得粗糙了一些，在某些技术关键上的叙述不能达到详细、精辟。但是这个系统的设计却不缺乏自己的特点和创新点，特归纳为以下几点： （1）本设计运用LED灯亮灭取代玻璃升降器的升降。 （2）运用单片机控制系统，程序固化了，使系统更加稳定。 （3）因为整个系统可集成在一个芯片上，因此体积小，功耗低 （4）由于考虑到了成本使用的问题，在硬件上使用了STC12C5204AD单片机；在软件上，充分利用了STC12C5204AD的强大功能，实现了信息的快速处理和控制、显示功能，能精确检测。该系统的应用有助于减减少驾驶员的重复操作，提高驾驶的舒适度。 由于本人的水平有限，设计当中，难免会有不少的缺点和不足之处，恳请指导老师批评并改正。 第五部分 致谢 本毕业设计马上就要完成了，我心中压着的大石头终于悄悄落了地，看着由老师，同学，朋友和自己本身的劳动所换来的收获，我打心里感到欣慰，心中洋溢着数不尽的感恩，紧皱了好久的眉头终于舒展开来，脸上露出舒心的微笑。我所写的设计题目看似简单，但是内容丰富详实，字字句句都凝结着本人的思想，当然更离不开指导老师对我的耐心指导，同学的鼎力相助，朋友的大力支持与鼓励。刚开始写论文时，我没有清晰的思路，老师耐心的帮我理清思路，并且多次指出我毕业设计的不足之处，老师博学多才，见多识广，对待工作一丝不苟，他丰富的学识和人品将永远是我心中的灯塔。一路来有老师的细心指导，我才没有在毕业设计过程中迷失方向，感谢所有老师对我的教导和培养，我才有了知识的不断积累，融汇贯通，得以亲自设计出自己的电子产品。最后，我衷心的感谢所有帮助过我的老师，同学和朋友，并向你们致以深切的问候！第六部分 参考文献【1】张楠，汽车电工电子技术，青岛，中南海洋大学出版社.2011.9【2】杨屏，实用汽车电工电子技术，北京机械工业出版社.2008【3】王X静霞，杨宏丽，刘俐，单片机应用技术.2009【4】查普曼，汽车电子与电子原理.2004