汽車尾燈控制電路-電子技術(shù)課程設(shè)計

1、<p>　　《電子技術(shù)課程設(shè)計》</p><p><b>　　說明書</b></p><p>　　題目 汽車尾燈控制電路 </p><p>　　學(xué) 院 電氣與自動化工程學(xué)院 </p><p>　　年 級 13 專 業(yè) 電氣工程

2、 </p><p>　　班 級 電氣131 學(xué) 號 </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職 稱 講師 </p><p>　　提交日期 2015-7-10

3、 </p><p>　　電子技術(shù)課程設(shè)計評分表</p><p>　　指導(dǎo)老師： </p><p>　　年 月 日</p><p>　　《電子技術(shù)課程設(shè)計》任務(wù)書</p><p><b>　　一、課題名稱</b></p>

4、<p><b>　　汽車尾燈控制電路。</b></p><p><b>　　二、設(shè)計目的 </b></p><p>　　根據(jù)常用的電子技術(shù)知識，以及可獲得技術(shù)書籍與電子文檔，初步形成電子設(shè)計過程中收集、閱讀及應(yīng)用技術(shù)資料的能力；熟悉電子系統(tǒng)設(shè)計的一般流程；掌握分析電路原理、工程計算及對主要技術(shù)性能進行測試的常見方法；使學(xué)生學(xué)會使用電路仿

5、真分析軟件（Multisim）在計算機上進行電路設(shè)計與分析的方法。要求學(xué)生所選課題必須在計算機上通過虛擬設(shè)計確定設(shè)計方案，通過虛擬仿真建立系統(tǒng)，完成以下設(shè)計要求：</p><p>　　1．了解常用數(shù)字邏輯集成電路的使用；</p><p>　　2．了解發(fā)光二極管的工作原理；</p><p>　　3．掌握利用數(shù)字邏輯集成芯片設(shè)計汽車尾燈控制電路的原理和Multisim調(diào)

6、試的方法。</p><p><b>　　三、設(shè)計任務(wù)與要求</b></p><p>　　1．利用發(fā)光二極管、3/8線譯碼器、計數(shù)器74LS190、寄存器74LS194設(shè)計一個汽車尾燈控制電路；</p><p>　　2．用6個發(fā)光二級管模擬汽車的尾燈，左尾燈L1～L3，右尾燈R1～R3。用兩個開關(guān)分別控制左尾燈和有尾燈顯示。當(dāng)左轉(zhuǎn)彎變化開關(guān)KL打

7、開時，左轉(zhuǎn)彎尾燈顯示3個發(fā)光二極管，呈3-2-1-0規(guī)律亮滅顯示。右轉(zhuǎn)彎同理；</p><p>　　3．用Multisim畫出電路，進行仿真調(diào)試，得到直觀的運行效果；</p><p>　　4．總體方案參考如圖1所示。</p><p>　　圖1汽車尾燈控制電路總體方案</p><p>　　四、課程設(shè)計說明書要求</p><p

8、><b>　　1．任務(wù)說明</b></p><p><b>　　2．目錄</b></p><p><b>　　3．正文</b></p><p>　?。?）總體方案框圖設(shè)計</p><p>　　（2）單元電路具體設(shè)計</p><p>　?。?）

9、計算器件參數(shù)值</p><p>　　（4）選擇相關(guān)元器件</p><p>　?。?）畫出總體設(shè)計電路圖</p><p>　　（6）利用Multisim軟件調(diào)試，對調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題給出定性的的分析，最終能實現(xiàn)預(yù)計的效果。</p><p>　　4．課程設(shè)計的收獲及體會</p><p><b>　　5．參

10、考文獻</b></p><p>　　五、課程設(shè)計時間安排</p><p><b>　　六、所需調(diào)試工具</b></p><p>　　Multisim軟件。</p><p><b>　　指導(dǎo)教師：孟翔飛</b></p><p><b>　　2015-7-6

11、</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文首先對數(shù)控加工動態(tài)仿真技術(shù)的定義、意義、研究重點、研究狀況進行了介紹；并介紹了可用于開發(fā)數(shù)控仿真系統(tǒng)的實體造型平臺——ACIS，包括ACIS的開發(fā)接口、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、主要功能與特色以及在數(shù)控仿真系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用；然后通過簡要介紹數(shù)控加工的一些相關(guān)知識，引出了數(shù)控仿真系統(tǒng)加工環(huán)境的定

12、義與該模塊的實現(xiàn)方法；最后講述了幫助文件的制作以及該系統(tǒng)幫助文件的結(jié)構(gòu)。（換上自己的內(nèi)容）</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)控加工 數(shù)控仿真 加工環(huán)境 幫助文件</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p><b>　　

13、目 錄II</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 步進電機工作原理1</p><p>　　1.2 步進電機的一些基本參數(shù)2</p><p>　　1.3 步進電機的控制方法3</p><p>　　1.4 步進電機的細分驅(qū)動技術(shù)3

14、</p><p>　　1.5 本章小結(jié)4</p><p>　　2 硬件電路設(shè)計5</p><p>　　2.1 系統(tǒng)方案設(shè)計5</p><p>　　2.2 單片機最小系統(tǒng)5</p><p>　　2.2.1 單片機的引腳功能6</p><p>　　2.2.2 主要特性7</p>

15、;<p>　　2.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖7</p><p>　　2.3.1 功能7</p><p>　　2.4 系統(tǒng)硬件電氣原理圖7</p><p>　　2.5 本章小結(jié)7</p><p>　　3 軟件程序設(shè)計8</p><p>　　3.1 系統(tǒng)軟件主流程圖8</p><p>

16、;　　3.2 各子程序設(shè)計8</p><p>　　3.2.1 系統(tǒng)初始化8</p><p>　　3.3 本章小結(jié)8</p><p><b>　　4 系統(tǒng)調(diào)試9</b></p><p>　　4.1 調(diào)試結(jié)果及問題9</p><p>　　4.2 本章小結(jié)9</p><p

17、><b>　　5 實訓(xùn)總結(jié)10</b></p><p><b>　　6 參考文獻11</b></p><p><b>　　7 附 錄12</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　在計算機控制系統(tǒng)中，步進電機是一

18、種非常重要的自動化執(zhí)行元件，它能將電脈沖轉(zhuǎn)化為電動機軸的角位移。當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”。當(dāng)步進驅(qū)動器一個一個地接收到若干個脈沖時，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。因此，可以通過控制進給脈沖的個數(shù)來控制電動機的角位移量，從而達到準確定位的目的；與此同時，還可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。</p><p&g

19、t;　　步進電機具有快速啟停能力。如果負荷不超過步進電機所提供的動態(tài)轉(zhuǎn)矩值，采用給不給脈沖的方式就能夠在“一剎那”使步進電機啟動或停轉(zhuǎn)。步進電機的步進速率一般為200~1000步/秒，如果步進電機從最低速度逐漸加速到最高轉(zhuǎn)速，然后再逐漸減速到0，其間，雖步進速率變化1-2倍，仍不會失掉一步。因此步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差（精度為100%）的特點， 可廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制系統(tǒng)之中。</p>&

20、lt;p>　　現(xiàn)在比較常用的步進電機有：反應(yīng)式步進電機（ VR）、永磁式步進電機（PM）、混合式步進電機（HB）和單相式步進電機等。</p><p>　　1.1 步進電機工作原理</p><p>　　現(xiàn)在以磁阻式步進電機為例，介紹步進電機的工作原理。圖1.1所示是磁阻式步進電機工作原理示意圖。</p><p>　　圖示步進電動機的定子上有六個極，轉(zhuǎn)子有四個極。

21、定子磁極上繞有三組繞組，每組繞組由相互串聯(lián)的兩個線圈構(gòu)成。一組繞組叫做一相。因此，圖1- 1所示的電機為三相步進電機。直流電源通過開關(guān)I、Ⅱ和Ⅲ與三相繞組聯(lián)接，當(dāng)某相開關(guān)閉合時，就有驅(qū)動電流流過繞在相應(yīng)定子上的繞組。狀態(tài)（1），開關(guān)I閉合，A相通電。由于A相繞組受到激磁，空氣隙里出現(xiàn)如箭頭所示的磁場。A相上的兩個定子磁極和兩個轉(zhuǎn)子齒對準，轉(zhuǎn)子處于平衡狀態(tài)。若再閉合開關(guān)Ⅱ激勵B相，如狀態(tài)（2）所示，B相的定子磁極以同樣的方式產(chǎn)生磁場。在磁

22、力線的張力作用下，產(chǎn)生逆時針方向的轉(zhuǎn)矩。于是，轉(zhuǎn)子沿逆時針方向轉(zhuǎn)過一個固定的角度，到達狀態(tài)（3）。圖中，轉(zhuǎn)過的角度為15°。如果現(xiàn)在打開開關(guān)I，去掉A相的激磁， 轉(zhuǎn)子將再轉(zhuǎn)15°，到達狀態(tài)（4）。因此，轉(zhuǎn)子的角位置可以用這種開關(guān)方式進行控制。若開關(guān)以某種時序轉(zhuǎn)換，則轉(zhuǎn)子就能以步進運動的方式連續(xù)旋轉(zhuǎn);若進一步使時序轉(zhuǎn)換的速度可調(diào)，則平均速度也能用這種開關(guān)方式進行控制。</p><p>　　圖1.

23、1 磁阻式步進電機工作原理示意圖</p><p>　　1.2 步進電機的一些基本參數(shù)</p><p>　?。?）電機固有步距角</p><p>　　它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進脈沖信號， 電機所轉(zhuǎn)動的角度。電機出廠時給出了一個步距角的值， 如57BYG46403 型電機給出的值為0.9°/1.8°（ 表示半步工作時為0.9°、整步工作時為

24、1.8°），這個步距角可以稱之為“電機固有步距角”，它不一定是電機實際工作時的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動器有關(guān)。</p><p>　?。?）步進電機的相數(shù)</p><p>　　是指電機內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進電機。電機相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5

25、76;、五相的為0.36°/0.72°。在沒有細分驅(qū)動器時， 用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進電機來滿足自己步距角的要求。如果使用細分驅(qū)動器，則“相數(shù)”將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動器上改變細分數(shù)，就可以改變步距角。</p><p>　　（3）保持轉(zhuǎn)矩（HOLDING TORQUE）</p><p>　　是指步進電機通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進電機最重要的

26、參數(shù)之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進電機最重要的參數(shù)之一。比如，當(dāng)人們說2N.m的步進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進電機。</p><p><b>　?。?）啟動頻率（）</b></p><p>　　空載時，步進電動機由靜止突

27、然啟動，并進入不丟步的正常運行所允許的最高頻率，稱為啟動頻率或突跳頻率，用表示。若啟動時頻率大于突跳頻率，步進電動機就不能正常啟動。與負載慣量有關(guān)，一般說來隨著負載慣量的增長而下降?？蛰d起動時，步進電動機定子繞組通電狀態(tài)變化的頻率不能高于該突跳頻率。</p><p>　　1.3 步進電機的控制方法</p><p>　　采用計算機控制步進電機的典型原理框圖如圖1.2所示。</p>

28、<p>　　圖1.2 計算機控制步進電機的原理框圖</p><p>　　計算機通過輸出接口，按一定的規(guī)則輸出脈沖控制信號，經(jīng)驅(qū)動電路放大后，分別作用在步進電機的每一相上，步進電機就會按預(yù)定的方向和步進速度工作。</p><p>　　常用的步進電機有三相、四相、五相、六相 4種。本次實訓(xùn)所用的步進電機是兩相步進電機。</p><p>　　1.4 步進電機

29、的細分驅(qū)動技術(shù)</p><p>　　步進電機的運行需要各相電流滿足一定的時序要求，而電磁力的大小與繞組通電電流的大小有關(guān)，如果繞組中電流不再是方波，而是一個分成個臺階的近似階梯波， 電機每運行一個階梯即轉(zhuǎn)動一步。當(dāng)轉(zhuǎn)動小步時，實際上相當(dāng)于轉(zhuǎn)過一個步距角， 這就是所謂的細分。以二相步進電機為例式（1）、式（2）為A、B相電流公式，式（3）、式（4）則為分別的力矩。</p><p>　　這里是

30、轉(zhuǎn)矩的常量， 矢量合成式（3）、式（4）得到 </p><p>　　可見，細分前后合成力矩并沒有變化，但是電機運行的平穩(wěn)性卻增加了。圖1.3的上半部分為整步運行下的A、B兩相的電流圖?？梢钥闯?、2、3、4點的合成力矩相等， 但是連續(xù)性不好，尤其在低頻運行時會有明顯的振動。而經(jīng)過細分的則不同，如圖下半部分所示，將整步的一拍分成了四步來完成， 即四細分。每一微步的電流合成大小都一樣， 這樣使得每一步過渡更加平穩(wěn)，有

31、效抑制了振動，并減少了失步。</p><p>　　圖1.3 步進電機細分技術(shù)</p><p>　　由此可見，細分驅(qū)動能極大地改善步進電機運行的平穩(wěn)性，近幾年來由于微處理機技術(shù)的發(fā)展，細分技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。</p><p><b>　　1.5 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要首先介紹了步進電機的基本原理、步

32、進電機的一些基本參數(shù)，其次對步進電機的計算機控制方法及步進電機的細分驅(qū)動技術(shù)進行了介紹，最后對本課題研究的內(nèi)容進行了詳細介紹，課題的目的就是設(shè)計一套硬件系統(tǒng)較簡單、經(jīng)濟，但功能較為齊全，適應(yīng)性強，操作方便，交互性強，可靠性高的步進電機控制系統(tǒng)</p><p><b>　　2 硬件電路設(shè)計</b></p><p>　　2.1 系統(tǒng)方案設(shè)計</p><

33、p>　　本設(shè)計采用單片機AT89C51來作為整個步進電機控制系統(tǒng)的運動控制核心部件，步進電機采用實驗用的兩相步進電動機，控制器硬件采用按鍵控制，設(shè)計的主要工作是軟件、硬件設(shè)計和系統(tǒng)調(diào)試，系統(tǒng)的具體功能和要求如下：</p><p>　　1、利用MCS-51系列的AT89C51、兩相式步進電機及對應(yīng)的步進電機驅(qū)動器構(gòu)成一個完整的單片機控制步進電機運動的應(yīng)用系統(tǒng)，如圖2.1所示；</p><p

34、>　　圖2.1 單片機控制步進電機運動原理框圖</p><p>　　2、采用按鍵控制步進電機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止、加速及減速運動，并根據(jù)原理框圖設(shè)計單片機運動控制系統(tǒng)的硬件電路原理圖；</p><p>　　3、根據(jù)硬件電路原理圖及控制要求，設(shè)計系統(tǒng)軟件流程圖并編寫相應(yīng)的軟件程序，要求該系統(tǒng)軟件具有較好的通用性；</p><p>　　4、設(shè)計的軟件程序利用Keil

35、 C語言編寫，要求定義若干功能鍵，用于實現(xiàn)步進電機能以下列三種方式工作：</p><p>　　（1）正向轉(zhuǎn)動、反向轉(zhuǎn)動及停止；</p><p>　　（2）恒速步進、加速步進及減速步進；</p><p>　?。?）以限位開關(guān)限定步進的最大距離。</p><p>　　5、系統(tǒng)調(diào)試。利用實驗室開發(fā)系統(tǒng)進行程序的調(diào)試及整個應(yīng)用系統(tǒng)進行實時仿真，最后將

36、調(diào)試好的程序固化在AT89C51單片機中，應(yīng)用系統(tǒng)能正常工作。</p><p>　　2.2 單片機最小系統(tǒng)</p><p>　　本次設(shè)計選用89C5l作為步進電機的控制芯片。89C51的結(jié)構(gòu)簡單并可以在編程器上實現(xiàn)閃爍式的電擦寫達幾萬次以上。使用方便等優(yōu)點，而且完全兼容MCS5l系列單片機的所有功能。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理

37、器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案</p><p>　　2.2.1 單片機的引腳功能</p><p>　　1）VCC（40）：電源+5V。2）VSS（20）：接

38、地，也就是GND。3）XTL1（19）和XTL2（18）：振蕩電路。4）PSEN（29）：片外ROM選通信號，低電平有效。5）ALE/PROG（30）：地址鎖存信號輸出端/EPROM編程脈沖輸入端。6）RST/VPD（9）：復(fù)位信號輸入端/備用電源輸入端。 7）EA/VPP（31）：內(nèi)/外部ROM選擇 端 8）P0口（39-32）：雙向I/O口。9。P1口（1-8）

39、：準雙向通用I/0口。9）P2口（21-28）：準雙向I/0口。原理圖如2.2所示：</p><p>　　圖2.2 AT89C51的引腳圖</p><p>　　2.2.2 主要特性</p><p>　　與MCS-51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz三級程序存儲器鎖定、128*8位內(nèi)部RAM、32

40、可編程I/O線、兩個16位定時器/計數(shù)器、5個中斷源 、可編程串行通道、低功耗的閑置和掉電模式、片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 </p><p>　　1) 振蕩器特性： XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證

41、脈沖的高低電平要求的寬度。</p><p>　　2) 芯片擦除： 整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM定時器，計

42、數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。</p><p>　　2.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p><b>　　2.3.1 功能</b></p><p>　　2.4 系統(tǒng)硬件電氣原理圖</p><p><b>　　2.5 本章小結(jié)

43、</b></p><p><b>　　本章主要介紹了</b></p><p><b>　　3 軟件程序設(shè)計</b></p><p>　　本系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要分為系統(tǒng)初始化、延時子程序、按鍵響應(yīng)程序及控制脈沖輸出幾部分，事實上每一部分都是緊密相關(guān)的，每個功能模塊對于整體設(shè)計都是非常重要，單片機AT89C51通過軟

44、件編程才能使系統(tǒng)真正的運行起來，軟件設(shè)計的好壞也直接決定了系統(tǒng)的運行質(zhì)量。程序流程圖的設(shè)計遵循自頂向下的原則，即從主體遂逐步細分到每一個模塊的流程。</p><p>　　3.1 系統(tǒng)軟件主流程圖</p><p>　　當(dāng)給系統(tǒng)供電以后，通過單片機復(fù)位電路對系統(tǒng)進行上電復(fù)位系統(tǒng)經(jīng)過初始化以后，便開始執(zhí)行按鍵查詢等待相應(yīng)的操作，當(dāng)有按鍵按下的時候程序便調(diào)用并執(zhí)行相應(yīng)的子程序，其具體的主流程圖3.

45、1如下所示：</p><p><b>　　3.1 主流程圖</b></p><p>　　3.2 各子程序設(shè)計</p><p>　　3.2.1 系統(tǒng)初始化</p><p><b>　　3.2.2 </b></p><p><b>　　3.3 本章小結(jié)</b>

46、;</p><p><b>　　本章主要介紹了</b></p><p><b>　　4 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p><b>　　正文</b></p><p>　　4.1 調(diào)試結(jié)果及問題</p><p>　　設(shè)計的步進電機基本能實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，經(jīng)過調(diào)試

47、和修改，但還是存在問題，比如按開關(guān)的時候會出現(xiàn)不穩(wěn)定情況，轉(zhuǎn)速有時比較亂，顯示有時也有些不理想，后面的工作就是在軟件和硬件等方面進行修改，以完全達到預(yù)期目標(biāo)。</p><p><b>　　4.2 本章小結(jié)</b></p><p><b>　　本章主要介紹了</b></p><p><b>　　5 實訓(xùn)總結(jié)<

48、/b></p><p>　　小四字體，1.5倍行距</p><p><b>　　6 參考文獻</b></p><p>　　[1] 歐陽平凱，朱華杰. 矩形截面氣升式環(huán)流反應(yīng)器中非牛頓流體的氣含率與傳質(zhì)系數(shù)的研究. [J].化工學(xué)報， 1992，卷號（10）: 627-632。 </p><p>　　[2] Ou

49、yang P K，Chisti M Y， Moo-Young M. Heat Transfer in Airlift Reactors [J]. Chem Eng Res Des . 1989，卷號（9）:451～456。</p><p>　　[3] 竺可楨. 物理學(xué)[M]. 北京：科學(xué)出版社，1973，125-145.</p><p><b>　　7 附 錄</b>