车辆工程毕业设计论文-基于威驰轿车的自动关窗器设计(编辑修改稿)

车辆工程毕业设计论文-基于威驰轿车的自动关窗器设计(编辑修改稿)内容摘要：

20ms 后 到 到 共同输出高电平 6S 程序结束 15 信号仿真、 PLD 设计。 Protel 还具有如下特色功能： 强大的全局编辑功能； 在原理图中选择一级器件， PCB 中同样的器件也将被选中； 同时运行原理图和 PCB，在打开的原理图和 PCB 图间允许双向交叉查找元器件、引脚、网络 既可以进行正向注释元器件标号（由原理图到 PCB），也可以进行反向注释（由 PCB 到原理图），以保持电气原理图和 PCB在设计上的一致性； 支持用 CUPL 语言和原理图设计 PLD，生成标准的 JED 下载文件； * PCB 可设计 32 个信号层， 16 个电源 地层和 16 个机加 工层； 强大的 “ 规则驱动 ” 设计环境，符合在线的和 批处理 的设计规则检查； 提供大量的工业化标准电路板做为设计模版； 放置汉字功能； 可以输入和输出 DXF、 DWG 格式文件，实现和 AutoCAD 等软件的数据交换； 智能封装导航（对于建立复杂的 PGA、 BGA 封装很有用）； 方便的打印预览功能，不用修改 PCB 文件就可以直接控制打印结果； 独特的 3D 显示可以在制板之前看到装配事物的效果； 强大的 CAM 处理使您轻松实现输出光绘文件、材料清单、钻孔文件、贴片机文件、测试点报告等； 虽然 protel 具有如此强大的功能但是本次设计中我们只是应用了很小的一部分也就是原理图的设计，对于该软件我还需要进一步学习。 keil 的基本使用 在本次设计中还应用到了编程软件 Keil 该软件 是 51 系列兼容单片机 C语言软件开发系统，与汇编相比 ， C 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。 Keil 提供了包括 C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境将这些部分组合在一起。 运行 Keil 软件需要 WIN9 NT、 WIN20 WINXP等操作系统。 通过使用该软件对 C 语言也有了一定的了解。 本章小结 本章主要是对于自动关窗器进行设计 并且提出多种方案，以及最终选定的设计方案还对 相关软件进行简单介绍 ，对于自动关窗器的程序进行编写。 对于单 16 片机的选择与单片机的结构和基本参数进行叙述。 通过对比 以及对单片机的介绍和了解 最后选定用 AT89C51 单片机作为控制单片机 17 第四章 电子元器件的选择 与电路的连接 三极管的选择 本设计中的三极管应用非常广泛，主要是对继电器的 驱动作用。 以保证继电器的正常运 行。 本设计中所采用的都是 NPN 型晶体管，当基极加正偏压时，发射极引导电流流至集电极，但晶体管不能导通除非加到基极的电压超出发射极电压大约 ，晶体管导通时，基极和集电极相对于发射极都必须是正的。 如果加到基极的电压与发射极 电压相比小于 ，晶体管的作用如同打开的开关：如果大于 ，作用就像和上的开关如图 所示 图 三极管的状态 本次设计中主要用的就是开关作用，当开关打开时集电极的电流就会流进发射极，我们把继电器的线圈引脚一端接在集电极上一端接在蓄电池上这样一旦三 18 极管导通，就会有电流 通过继电器的线圈使继电器闭合电路导通或者断开 [4]。 本设计选用 9013 型三极管 其参数为 ： 耗散功率： P= 集电极 最大 电流： ICM= 集电极 — 基极击穿电压： BVCBO 45V 集电极 — 发射极击穿电压： BVCEO 25V 特征频频率 ft 最小 150MHZ 该三极管是常用的小功率三极管，其特点是 耗散功率比较低，驱动电流比较小， 适用于一般低压电路主要用于驱动或开关作用，一般经常用 于驱动继电器等小功率元器件。 二极管的选择 与调试 二极管又称 晶体二极管 ,简称二极管。 它只往一个方向传送 电流 的电子零件。 它是一种具有 1 个零件号接合的 2 个端子的 器件 ，具有按照外加 电压 的方向，使电流流动或不流动的性质。 晶体二极管为一个由 p 型半导体和 n 型半导体形成的pn 结，在其界面处两侧形成 空间电荷 层，并建有自建 电场。 当不存在外加电压时，由于 pn 结两边 载流子 浓度差引起的 扩散电流 和自建电场引起的 漂移电流 相等而处于电 平衡状态。 在选择二极管的时候主要注意不要形成 反向击 穿 按机理分为齐纳击穿和雪崩击穿两种情况。 在高掺杂浓度的情况下，因势垒区宽度很小，反向电压较大时，破坏了势垒区内共价键结构，使价电子脱离共价键束缚，产生 电子 空穴对，致使电流急剧增大，这种击穿称为齐纳击穿。 如果掺杂浓度较低，势垒区宽度较宽，不容易产生齐纳击穿。 另一种击穿为 雪崩 击穿。 当反向电压增加到较大数值时，外加电场使少子漂移速度加快，从而与共价键中的价电子相碰撞，把价电子撞出共价键，产生新的电子 空穴对。 新产生的电子 空穴被电场加速后又撞出其它价电子，载流子雪崩式地增加，致使电流急剧增加，这种击穿称为雪崩击穿。 无论哪种击穿，若对其电流不加限制，都可能造成 PN结永久性损坏。 在本次设计中 因为 继电器线圈是一个电感性质的 线圈 ，电感有一个特性，流经电感 线圈的电流不能突变，如果突然切断电感线圈的电流，电感本身就会产生一个很强的电动势，来试图维持电流不变，这个电动势往往非常强，它会击穿试 19 图阻断电流开关，无论是空气开关，还是半导体开关。 如果是空气开关，就会击穿空气，造成不能断电，如果是半导体开关，就会烧毁这个开关。 二极管就是为这个电动势提供一个泄放的通路，由于电动势的方向与电源的方向相反，所以叫做反向电动势，二极管也是反向接入的。 有了它，电动势就不会太高了，保护了开关和其他元器件不至于损坏 [5]。 在选择上选择低压电路中比较常用的 IN4001 即可 其连接方式如 图 所示。 选择型号为 ： IN4001 的二极管 最大反向峰值电压 （ PRV）： 50V 最大半 波 整流电流（ Fsm）： 1A 最大正向峰值电流： 30A 最大反向电流（常温下） （ IR） :5uA 最大正向电压（常温下） (VFm)： 1V 图 连接 调试方法：将电路按照正确方式连接，将继电器直接供予 12v 电压，在继电器的常开端连接一个负载电动机，连接之后接通电源，继电器应该闭合，负载电动机应正常工作。 反复测试多次证明继电器连接无误。 电阻的选择与三极管的接法 电阻器是电路中不可缺少 的部分，应用非常广泛。 它在电路中可以起到电压 20 调整和负载的作用。 9013 是 NPN 型 三极管 ，当 51 单片机一个 I/O 端口（例如 ）输出是高电平时，继电器线圈被驱动与三极管之间串有电阻 R，一般该电阻 R 取 都可以。 但是一般都要通过计算来获得一个理论上允许的 电阻的范围再加以验证从而得到可行的具体阻值。 要 从理论上讲，应该查一下继电器线圈的阻值 （继电器线圈的阻值为 400 欧） ，即保证继电器可靠吸合时 所需要的电流 ，该电流就是三极管作开关作用时的集电极饱和电流 Ics， 那 Ics 除以 β 就是必须的基极电流Ib 也就 是基极所需要的最小电流 ， 如果 R 的取值如过大 ， 不能满足 三极管的导通要是所需要的电流 ， 继电器就无法正常工作。 选 用 型号 为 9013 的三极管 ， 高电平约 5V，则 R 小于 （ ） /Ib。 是三极管的 BE 导通电压。 继电器的线圈电阻为 400 欧姆设为 Rc:Ics=Ucc/Rc=12/400=30mA 9013 三极管  为 64 到 90 取最小值 60 Ib=Ics/ =30/60= 高电平约 5V，则 R 小于 （ ） /Ib。 是三极管的 BE 导通电压。 则 R 小于。 我们所计算得到的理论值为小于 所示 图 断电器的原理及选择 有一种被称为电热调节器的电子元件断电器，也称为固态断路器。 这种断路器的电阻随着温度的升高而增大，它没有机械部件，以聚合体（弹和晶体）做成。 聚合体内有一定密度的碳和晶体。 碳是可以导电的，所以当断路电器两端有电压 21 时，电流就通过碳导通。 当断电器中有电流通过时，其中的晶 体膨胀，从而导致聚合体中碳的密度减小，是聚合体的电阻变大。 当温度达到一定值，碳的密度太小，电阻过大，就会形成短路状态。 聚合体中没有电流通过时，就会开始降温，晶体收缩，碳的密度又会增加，电路又会重新导通。 这样反复循环。 这种断电器在电动折床和电动门锁电路中都有使用。 我们在本次威驰轿车电路完善中就加入了，此类断电器。 以保证汽车关窗系统的安全性，避免电流过大时烧毁电动机或者升窗过程中，夹道手指或者人体其他部位，而造成伤害。 继电器的选择和使用 继电器是一种电子控制 器件 ，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制 电路 中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种 “ 自动开关 ”。 故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 当输入量 (如 电压、电流、温度 等 )达到规定值时，使被控制的输出 电路导通或断开的电器。 可分为电气量 (如电流、电压、频率、功率等 )继电器及非电气量 (如温度、压力、速度等 )继电器两大类。 具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。 广泛应用于 电力 保护、 自动化 、运动、 遥控 、测量和通信等装置中。 继电器 的种类非常多有：电磁继 电器。 热敏干簧继电器、固态继电器、光电继电器等多种类型。 本次设计采用的是电磁继电器。 电磁继电器 的工作原理 : 电磁 式继电器一般由铁芯、 线圈 、 衔铁 、触点簧片等组成的。 只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在 电磁力 吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（ 常开点 ）吸合。 当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（ 常闭触点 ）释放。 这样吸合、 释放 ，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。 对于 继电器的 “ 常开、常闭 ” 触点，可以这样来区分：继电器线圈 未通电时处于断开 状态 的静触点，称为 “ 常开触点 ” 如图 所示 ；处于接通状态的静触点称为 “ 常闭触点 ” 如图 所示。 继电器一般有两股电路，为低压控制电路和高压工作电路。 低压电路为继电器的线圈电路，高压电路为触点电路。 这样就能使较小的电压与电流来控制较大的电压与电流了。 22 图 常开式继电器示意图 图 常闭式继电器示意图 选择合适的继电器 先了解必要的条件 ： （ 1） 控制电路的电源电压，能提供的最大电流； （ 2） 被控制电路中 的电压和电流； （ 3） 被控电路需要几组、什么形式的触点。 选用继电器时，一般控制电路的电源电压可作为选用的依据。 控制电路应能给继电器提供足够的工作电流，否则继电器吸合是不稳定的。 查阅有关资料确定使用条件后，可查找相关资料，找出需要的继电器的型号和规格号。 若手头已有继电器，可依据资料核对是否可以利用。 最后考虑尺寸是否合适。 注意器具的容积。 若是用于一般用电器，除考虑机箱容积外，小型继电器主要考虑电路板安装布局。 威驰汽车的车窗控制电 动 机为 12v 直流电动机， 蓄电池电压为 12V ， 工作时 通 过 继 电 器 的 电 流 不 大 于 7A ， 根 据 此 我们 选用 了 型号为HJR— 3FF_— SHF(TBF1)/12VD。