汽车倒车防撞告警电路设计--课程设计.doc

汽车倒车防撞告警电路设计第1章 概述 1.1研究意义随着中国汽车行业的飞速发展，行驶安全已成为广大居民所密切关注的问题。广州市第二公共汽车公司通过对以往交通事故案例的统计分析指出，驾驶员造成交通事故的主要原因有观察判断失误、精力不集中、违章超速驾驶等，而其中由观察判断失误引发的交通事故所占比率最高，如驾驶员在倒车时，与杂物或邻车相碰，因而造成各种不必要的事故。所以开发一款适用于大众的倒车防撞装置成为当务之急。1.2发展现状目前的汽车倒车语音提醒器功能单一、性价比极低，不能将汽车后方危险区内的障碍物或行人及时告诉司机。最新研发的倒车雷达虽可预知后方情况，但价格昂贵，约10002000 元，不能被普遍接纳。而“红外线汽车倒车防撞声光告警器”不但拥有可预知后方情况的功能，并且成本低廉（100元左右）适用于各类低端车型和农用车，易于推广。它不仅保证了驾驶员的倒车安全，而且还节省了能源、降低了成本。第2章 汽车倒车防撞告警电路原理2.1框图红外线发射传感器向某一方向发射光波，在发射时刻的同时开始计时，红外线在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，红外线接收器收到反射波就停止计时。图2.12.2各种器件元件参数：下述电路中，A1 为国产TXO5 型低功耗红外线反射开关，它的主要参数是：工作电压范围在5V 到12V，对应工作电流为5mA 到15mA，对应最大监测距离范围30CM 到120CM。A2 选用HFC5212 型语音集成电路，它采用黑胶封装在尺寸约20mm4mm 的小印制板上，其主要参数是：工作电压范围在2.4V 到5V，工作温度为-10到+60。A3 选用LM386 型频功率放大集成块。A4 选用78L09 型低功耗、100mA 固定式三端集成稳压器。VD1、VD2 用普通的3V，0.25W 的1N4619 或2CW51 型硅稳压二极管，VD3 选用1N4001 或1N4004 型硅整流二极管，VD4 选用5mm 高亮度发光二极管。R1 到R5 用RTX-1/4W 型碳膜电阻器。C2、C3 用CT1 型瓷介质电容器，C1、C4、C5、C6 用CD11-25V 型电解电容器。B 用8，0.5W 小口径动圈式扬声器。第3章 汽车倒车防撞告警电路设计3.1整体电路红外线汽车倒车防撞声光告警器，其特征是它由壳体和红外线反射式探测电路、语音发生电路、音频功率放大电路和电源接线组成，电路部分以电路板的形式位于壳体内部。电路图见图3.1。红外线反射式探测电路中，A1 为TXO5D 型红外线反射开关，其内部包含红外线发射与接收、信号放大与处理等电路，它能以非接触形式检测出前方一定范围内的障碍物或行人，并将其转换成高电平信号从OUT 端输出，该信号经R1 限流、VD1 限压，直接触发语音集成电路A2 工作，R2、VD2 构成简易稳压电路向A2 提供3V 工作电压；语音发生电路中，A2 为HFC5212 型集成电路，它内部由振荡器、地址发生器、控制逻辑器、PLA 矩阵、D/A 转换器组成，R3 为A2 外接时钟振荡电阻器；音频功率放大电路中，A3 为LM386 型音频功率放大集成块，A2 的OUT 端输出的语音声电信号经R4、C1 低通涉波和C2 耦合后，送入A3 进行音频功率放大，最后推动扬声器B 发出响亮的告警声，同时VD4 发红光，B的下端接搭铁，所述的扬声器B 为两只，一只位于壳体内部，另一只和高亮度发光二极管VD4 封装在同一个小盒内并用导线引出然后固定在驾驶室内司机易于看见的地方；A4 为固定式三端集成稳压器，其外接电容器C3 去消振，电路中VD3串入总电流回路，主要在外接电源极性不慎接反时，保护电路元件不因反压而损坏，VD3的输入端与正极电源接线相连接。 在图3.1中，A1 为TXO5D 型红外线反射开关，当汽车倒车时，随倒车灯的点亮，电路自动通电工作，A1 内部红外线发光二极管发射出频率约为40kHz 的调制红外线，一旦在有效探测距离内出现障碍物或行人时，红外线部分被反回，经与发光二极管同向并排安装的光敏三极管接收并转换成同频率的电信号后，由A1 内部电路进行一系列放大、解调、整形比较处理，最后从OUT 端输出高电平信号，该信号经R1 限流、VD1 限压，直接触发语音集成电路A2 工作，R2、VD2 构成简易稳压电路向A2 提供3V 工作电压；语音发生电路中，A2 为HFC5212 型集成电路，它内部由振荡器、地址发生器、控制逻辑器、PLA 矩阵、D/A 转换器组成，R3 为A2 外接时钟振荡电阻器，其阻值大小影响语音声的速度和音调；音频功率放大电路中，A3 为LM386 型音频功率放大集成块，A2 的OUT 端输出的语音声电信号经R4、C1 低通涉波和C2 耦合后，送入A3进行音频功率放大，最后推动扬声器B 发出响亮的告警声，同时VD4 发红光，B 的下端接搭铁，所述的扬声器B 为两只，一只位于壳体内部，起到提醒行人的作用，另一只和高亮度发光二极管VD4 封装在同一个小盒内并用导线引出然后固定在驾驶室内司机易于看见的地方，起到提醒司机 的作用；A4为固定式三端集成稳压器，它主要向A1 提供平稳的工作电压，其外接电容器C3，其主要作用是防止A4 产生自激振荡，电路中VD3 串入总电流回路，主要在外接电源极性不慎接反时，保护电路元件不因反压而损坏，VD3 的输入端与正极电源接线相连接。若倒车灯是闪亮的，则应将电源接线接在闪光灯之前，否则告警器不能正常工作。图3.1单元电路的主要功能有： (1) 发射电路：供应电能的脉冲发生器；(2) 前置放大电路：接收放大器，可以使微弱的回声放大到一定幅度，并使回声激发记录设备； (3) 检测电路：检测电路要求保证每次接收信号都能被准确地鉴别出来，通常利用比较器将输入信号与某一固定电平进行比较，输出不同的电平来产生上升或下降沿触发，转换成数字脉冲去触发单片机的外中断引脚；(4) 语音提示电路：实现报警。3.2发射电路TX05D它是一种一体化的红外线发射，接收器件，它内部包含红外线发射，接收及信号放大与处理电路，能够以非接触形式检测出前方一定范围内的人体或物体，并转换成高电平信号输出。由于TX05D内部采用了低功耗器件和抗干扰电路，所以工作稳定可靠，性能优良，可广泛应用于各种自动检测，自动报警和自动控制等装置中。如：光电计数器，接近式照明开关，自动干手器，自控水龙头，感应门铃，倒车告警电路。3.3前置放大电路前置放大电路的作用是对有用信号的进行放大，对噪声和干扰有一定的抑制，从而提高信噪比。放大倍数为200倍。如图3.3图3.33.4检测电路检测电路要求保证每次接收信号都能被准确地鉴别出来，通常利用比较器将输入信号与某一固定电平进行比较，输出不同的电平来产生上升或下降沿触发，转换成数字脉冲去触发单片机的外中断引脚。如图3.4：由于LM393是开漏输出，所以在输出端加上拉电阻，上拉电阻起限流作用，对器件注入电流，将不确定信号通过一个电阻嵌位在高电平，C起到滤波的作用，R11和R12起到分压作用。图3.43.5语音提示电路语音提醒是由HFC5212语音芯片组成，工作电压在36V，语言集成电路 HFC5212，它内存有“嘟嘟，请注意”的语言信号，采用电平、不保持触发方式。它的最高工作电压不高于5V，为此，电路中由单片机IO口提供5V的电压。R8为其振荡电阻，改变它的阻值大小，可改变语音的音调。HFC5212的触发端为II脚接在单片机IO口上，这样一来，一旦单片机输出高电位，即迅速被触发而发声，如果单片机一直输出高电位，HFC5212一直被触发发声。它输出的语音信号经Q1放大，驱动喇叭发出“嘟嘟，请注意”的提醒语音，从而提高防范意识。倒车语音提醒电路如图3.5所示。图3.5第4章 安装与调试本电路采用逐步调试的方法。在调试之前，对照原理图，检查装置中的各个元件和它们相互的连接关系是否正确，并确保装置中无漏焊或虚焊等错误现象。首先，调试发射电路。将9v的直流电源连接到装置的两极(注意：极性不可接反)，使用示波器测试555定时器的输出端(3脚),应该在显示屏上看到频率约为100Hz的方波信号。同时，用万用表测试红外发射管两端是否有电压输出，以检测二极管是否接反。其次，调试接收电路。用示波器测试几个特殊点的波形，看其是否正确。并且在无光照时，输出为低电平。最后，进行整体调试。接通电源后，需先检查发光二极管是否发光。如果不亮则检查二极管的好坏，若二极管正常，则检查开关电路，是否出现了虚焊等现象。排除障碍后，二极管就亮了，然后按下开关，此时发光二极管应该是熄灭的。如果仍亮着，则需进一步检测电路的连接是否出错。若二极管能正常地熄灭，就用物体遮挡红外光发光管，理论上讲此时发光二极管应该发亮，即开始报警，但是如果没有报警，则需要检测振荡电路，可以用示波器观察其波形是否正确，然后用万用表检查连接的导线有无出现各种焊接问题，确定没有问题后，可以缓慢调节滑动变阻器，使之位于一个较为合适的阻值，并再次检查电路运行是否正常。安装之前要运用大二时的电工知识对所要用的元件逐个检查，以确保焊接上的元器件都是管用的，焊接过程中，可把接地和接电源的接线用适当的脱皮金属细丝直接连接在焊接板的两条边缘的铜线上，这样既节省了导线，又美观而且易于后期的调试和检查。所有电路焊完后，接通电源，首先观察有无异常现象，包括有无冒烟，是否闻到异常气味，手摸元件是否发烫。须特别注意接收二极管的正负极连接情况，因为元器件发热有可能是接收二极管接反了而没有起到作用，从而造成电路中电流过大。若有异常现象应立即断开电源，用万用表检查各个器件，直至发现错误。还有一点需要注意的：在电源线密集的地方可以接个电容，起到滤波作用。如果没有无异常现象，但发光二极管不能正常发光，则可能是接触不良，可检查各接点是否接触良好。当发光二极管正常发光后，按下开关，此时发光二极管熄灭。用一较厚的纸片挡住接收二极管（一定要用厚一点的纸片，因为红外线可能穿过薄的纸片），此时可以看到报警电路的发光二极管亮了，而且拿走纸片后仍亮。在调试过程中我们可把电路分为三个部分逐部分调试，这样以便于快速查找出错的地方，可采用先断开其中两部分电源来测其中一部分，当然也可以先在实验箱上模拟完成。第5章 结论我国的汽车行业迅速崛起，城乡各交通路面环境复杂多变，本文针对目前较为普通的汽车倒车防撞装置进行了探索并提出改进设计，以期和大家交流。参考文献1郭陪源等.光电检测技术与应用M.北京航空航天大学.2006. 2钟丽云.光电检测技术的发展与应用J.激光杂志.2000. 3刘燕德.无损光电检测技术原理及应用J.华东交通大学学报.2010.4吴英才，林华清.热释红外传感器在防盗系统中的应用J.传感技术.2002.5康华光，陈大钦.模拟电子技术基础M.北京.高等教育出版社.2002.东北石油大学课程设计成绩评价表课程名称光电检测技术题目名称汽车倒车防撞告警电路设计学生姓名学号指导教师姓名职称序号评价项目指 标满分评分1工作量、工作态度和出勤率按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。202课程设计质量课程设计选题合理，计算过程简练准确，分析问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。453创新工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或有一定应用价值。54答辩能正确回答指导教师所提出的问题。30总分评语：指导教师： 年 月 日