汽车玻璃升降器电路设计毕业论文.doc

目录第一部分 设计任务与调研.1 一、主要任务1二、设计思路1三、设计方法1四、调研总结1第二部分 设计说明2一、理论分析21.玻璃升降器控制电路分析2二、设计方案21.玻璃升降器电路原理图22.电路板工作原理3三、元件参数表3四、电动车窗电子控制单元41.电子控制单元基本性能5五、集控提升5六、主要组成元件的作用51 .STC12C5204AD单片机引脚定义说明52 .7805引脚介绍及常用电路73.电阻74.电容85.发光二极管86.按键8第三部分 设计成果9一、设计成果9二、作品特点9第四部分 结束语10第五部分 致谢11第六部分 参考文献12第一部分 设计任务与调研一、主要任务1.设计汽车玻璃升降器组合开关工作电路2.通过Protel995se设计一个汽车汽车玻璃升降器工作电路模块3.用Multisim检测电路图能否工作。4.根据电路图制作成品。二、设计思路收集资料，查找相关文献，根据汽车玻璃升降器电路原理，研究汽车玻璃升降器电路组成原理，熟悉各部件。三、设计方法1.文献研究法：查阅有关汽车方面的书籍，了解汽车玻璃升降器的工作原理和作用及种类。2.调查研究法：走访周边的汽修厂，熟悉汽车玻璃升降器。四、调研总结 玻璃升降器是汽车门窗玻璃的升降装置，主要分电动玻璃升降器与手动玻璃升降器两大类。现在许多轿车门窗玻璃的升降（关闭和开启）已经抛弃了摇把式的手动升降方式，一般都改用按钮式的电动升降方式，即使用电动玻璃升降器。轿车用的电动玻璃升降器多是由电动机、减速器、导绳、导向板、玻璃安装托架等组成。总开关由驾车者，控制全部门窗玻璃的开闭，而各车门内把手上的分开关由乘员分别控制各个门窗玻璃的开闭，操作十分便利。第二部分 设计说明一、理论分析1.玻璃升降器控制电路分析 驾驶员侧车窗快速上升和快速下降功能：车窗电机内的逻辑电路检测到驾驶员车窗开关触点闭合/断开产生的电压变化，车窗电机将车窗玻璃按要求的方向移动。车窗电机如果检测到阻力过大，能自动反转，避免伤害被卡住的乘客。通过拉起和按住车窗开关可以撤销自动反向安全功能。 乘客侧、右后和左后车窗：当驾驶员想控制乘客、左后或右后车窗时，驾驶员将使用驾驶员车窗开关向车身控制模块发送串行数据信息，车身控制模块将向相应车门车窗开关发送串行数据信息，此开关将指令车窗按要求的方向移动。 车窗锁止开关：当驾驶员按下车窗锁止开关时，开关向车身控制模块发送串行数据信息，该模块将向后窗开关发送停用指令，将开关停用。但从驾驶员车窗开关上操作，后车窗仍将正常工作。二、设计方案1.玻璃升降器电路原理图图1电路原理图2.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。三、元件参数表表1元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四、电动车窗电子控制单元 为了所要求的防夹功能和离车自动关闭车窗等功能,新车型电动车窗电动机必须由电子控制单元来控制图2车窗电子控制单元 电动车窗电子控制单元原理见图2。电动车窗的主要动作为车窗的上升、下降和停止。车窗的上升、下降和停止是通过控制电动车窗电动机M的电流方向或截断电动机的电流来实现的。 电动车窗电动机电流的方向或电流的停止是通过单片机的指令控制继电器A和继电器B的动作达到的。单片机指令是按控制开关指令或车窗玻璃防夹力的大小或者是中控门锁系统发出的自动关闭所有车窗的信号发出的电压调节器是将汽车12 V系统电压调节到单片机所需要的5.5V工作电压。电子控制单元与电动机集成在一起，每个车窗电动机带一个电子控制单元。1.电子控制单元基本性能 工作温度：-3080 ，储存温度：-4090 ，工作电压：915 V；静态电流：300A(25 )。五、集控提升 电子控制单元集控提升管脚得到低电平信号，全部车窗会关闭，直到车窗完全关闭。集控提升信号来自中控门锁系统。在点火开关断开，中控门锁电子控制单元得到来自遥控器或门锁关闭信号的同时，中控门锁电子控制单元输出低电平(500mV)信号给电动车窗控制单元集控提升管脚，电动车窗电子控制单元将控制全部车窗完全关闭。六、主要组成元件的作用1 .STC12C5204AD单片机引脚定义说明 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3 STC12C5204AD单片机引脚图 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 .7805引脚介绍及常用电路图4 7805引脚图及常用电路 7805三端稳压集成电路，最大输出电流为1.5A。电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出的78系列和负电压输出的79系列。顾名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。它的样子象是普通的三极管、TO-220 的标准封装。 用78/79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。该系列集成稳压IC型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如7806表示输出电压为正6V，7909表示输出电压为负9V。3.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。4.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。5.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 。6.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。第三部分 设计成果一、设计成果图3.1玻璃升降器组合开关工作电路二、作品特点本电路控制器具有自动关窗及防夹功能，车窗上升下降由电路板上的LED灯亮灭来取代，操作时响应速度快、无噪音、抗干扰能力强、容易观察其工作原理。作品用的元器件价格便宜，整个系统可集成在一个芯片上，体积小功耗低。此电路运用单片机的可靠性高、处理能力强、低电压低消耗、控制能力强。第四部分 结束语 本设计给出了开发车窗控制系统的一种方案，但由于水平和资料的有限，知识的不足还与有限时间的关系，任然存在很多需要改进的地方。特别是在车窗升降过程中遭遇的电池故障或熄火状况，这点非常重要。今后的发张趋势是：使用外置高电流半导体开关代替继电器驱动车窗电机，其优点包括：更长的使用寿命、较低的噪音、较小的PCB尺寸以及先进的功能，例如采用脉宽调制来实现启动。此外，在因温度变化一及橡胶密封老化造成的多机械摩擦大致电机电流变化的苛刻环境下，半导体解决方案可以提供更加出色的保护和诊断管理。 第五部分 致谢毕业设计是对我们知识运用能力的一次全面考核，也是对我们进行基本功的训练，培养我们综合运用所学知识独立的分析问题和解决问题的能力，为以后工作打下良好的基础。本次设计能顺利完成，首先要感谢我的母校机电职业技术学院，是它为我们提供了学习知识的土壤，使我们在这里茁壮成长；其次感车辆工程系的老师们，他们不仅教会我们专业方面的知识，而且教会我们做人做事的道理；尤其感谢本次设计中给我大力支持和帮助的老师，每有问题，老师总是耐性的解答，是我能够充满热情的投入到毕业设计中去；还要感谢我的同学们，感谢他们热心的帮助，最后还要感谢相关资料的编著和给予我们支持的社会各界人士，感谢您们为我们提供一个良好的环境，使本次设计圆满完成。最后，再次对所有关心和帮助我的老师、同学、朋友表示由衷的谢意，并衷心感谢在百忙之中评阅我的毕业设计和参加答辩的各位老师。 第六部分 参考文献【1】现代电力电子技术基础机械李宏，工业出版社，2009【2】单片机应用技术王静霞，杨宏丽，刘俐，2009【3】汽车电子与电子原理查普曼，2004【4】电力电子课程设计报告书岳洋，南昌大学，2008.第 12 页