车距报警器的课程设计(共31页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上成绩 课 程 设 计 说 明 书 程设计名称: 电子技术课程设计 题 目: 车距报警器 学 生 姓 名: 邓家东 专 业: 测控技术与仪器 学 号: 1126 指 导 教师: 龙驹 日期:2010年 7 月 2 日车距报警器摘 要:近年来,随着电子计算机、无线通信、人工智能控制等技术的不断发展,各种智能自动化设备已经进入了生产和生活的各个领域之中。在汽车制造工业中,为了提高汽车的安全性能,各种新技术不断地被应用于实际之中,如防抱死刹车技术(ABS),防侧滑技术(ASR),只能多方位安全气囊技术等都已成功地安装在各种档次的汽车之上.与之相比,汽车车距报警的发展却略显缓慢
2、,目前声音提示技术仍是使用较广泛的方法.驾驶员则主要是通过目测来估测车距,因此,人们亟需一种低成本,智能车距报警 装置,本论文设计了一个可调红外车距报警系统。 关键词:红外传感器;车距报警Abstract:in recent years, along with the electronic computer, wireless communication, artificial intelligence control technology unceasing development, all kinds of intelligent automation equipment has ente
3、red production and life in all areas. In the automotive industry, in order to improve the safety performance of the car, all sorts of new technologies applied consistently, such as anti-lock brake technology (ABS), lateral spreads technology (ASR), only many-side airbag technology has successfully i
4、nstalled in various grades of auto. Compared with automobile reverse security equipment development, but slightly slower voice tips technique is still widely used methods are mainly through. Drivers lens to get to the distance, therefore, is a kind of people, low cost, high intelligence reverse safe
5、ty device, this paper designs an adjustable infrared cars alarm system.Keywords:infrared sensors, Police cars目 录 专心-专注-专业1 前言随着电子计算机、无线通信、人工智能控制等技术的不断发展,各种智能自动化设备已经进入了生产和生活的各个领域之中。在汽车制造工业中,为了提高汽车的安全性能,各种新技术不断地被应用于实际之中,如防抱死刹车技术(ABS),防侧滑技术(ASR),只能多方位安全气囊技术等都已成功地安装在各种档次的汽车之上.与之相比,汽车车距报警安全保障设备的发展却略显缓慢,目
6、前声音提示技术仍是使用较广泛的方法.驾驶员则主要是通过目测来得到车距。1.1 设计背景近年来,随着电子计算机、无线通信、人工智能控制等技术的不断发展,各种智能自动化设备已经进入了生产和生活的各个领域之中。在汽车制造工业中,为了提高汽车的安全性能,各种新技术不断地被应用于实际之中,如防抱死刹车技术(ABS),防侧滑技术(ASR),只能多方位安全气囊技术等都已成功地安装在各种档次的汽车之上.与之相比,汽车车距报警安全保障设备的发展却略显缓慢,目前声音提示技术仍是使用较广泛的方法.驾驶员则主要是通过目测来得到车距离因此,人们亟需一种低成本,高智能倒车安全 装置。电子信息技术发展的主要目标是实现高度智
7、能化,在减少以至不需要人为干预下使机器能独立处理各种工作。智能化照明电路也是如此,如我们所熟知的走道照明电路其智能化实现方法是利用了声学光学电子学原理的综合;而马路上的路灯是应用了光学的原理;另一个我们所知的交通系统红绿灯则是采用了电子学中计数器的原理。可见原理不同电路所实现的功能也不尽相同。当今世界在以电子信息技术为前提下推动了社会跨跃式的进步,科学技术的飞速发展日新月异带动了各国生产力的大规模提高。由此可见科技已成为各国竞争的核心,尤其是电子信息技术更显得尤为重要,在国民生产各部门电子信息技术得到了广泛的应用。曾经不被人们所重用的如声音,光等如今在电子信息技术方面都得到了广泛的应用,尤其是
8、光能更是人们有待开发的具大的能源宝库。1.1.1 设计相关技术简介整个电路由红外车距测量模拟装置,车距判断,555振荡器,蜂鸣器和电源五个部分组成。电路由红外车距测量模拟装置产生一个车距模拟信号,通过与车距比较器的一个设定值进行比较得到一个脉冲使555产生振荡,从而驱动报警器发出警报。1.1.2 该技术的特点本电路通过车距比较器可以实现车距报警距离的手动可调,通过对比较器的比较电压进行设定,人们可以调节报警器的报警距离。1.2 设计概述本电路是车距报警电路,设定一个距离,当车距小于设定车距时报警器报警,当车距大于设定距离时报警器停止报警,并实现车距报警距离的手动可调。1.2.1 设计目标通过5
9、55电路设计一个自动车距报警器 ,当车距小于设定距离时报警器报警,当车距大于报警距离时停止报警,同时实现报警距离的手动可调,并且可以调节音量。1.2.2 技术路线要实现该设计,就应把整个电路分为几大模块。它们分别是红外车距模拟模块、车距判断模块、555振荡器模块、报警模块以及电源模块。1.2.3 实施计划首先就是要理清实现设计的框图,在总体框图的指导下,参考模板作出具体的电路图,由要设计实现的功能,计算出各个电路元件的值,并逐一对各个元件进行选择。最后用仿真软件对设计进行仿真操作,调试软件,并对照出的设计有误的地方进行必要的修正,确保设计的正确。1.2.4 必备条件要实现该电路的设计,首要的就
10、是要制定出设计的实现框图,并在老师的指导和参照资料的条件下作出具体电路图,选定实现实现该设计的各种元器件。另外,还应由必要的软件帮助设计的完成。2 总体方案设计2.1 方案比较 对同一种目的的实现,可以用不同的方案,下面就着重介绍以下两种方案对同一目的的实现方法。并比较两种方案的优劣。2.1.1 方案一原理图如图2.1:超声波车距模拟电路555振荡电路报警电路车距判断电路电源图2.1 方案一得原理框图方案一的原理简述:该方案的各部分电源均由总电源供电,通过超声波车距模拟电路产生一个电压信号通过555振荡电路来驱动扬声器工作,车距判断电路直接控制超声波的发射强度来控制报警距离。方案二原理图如图2
11、.2红外车距模拟电路车距判断电路555振荡电路报警电路电源 图2.2 方案二原理框图 方案二的原理简述:该方案的各部分均由总电源供电, 通过红外车距模拟电路产生一个车距电压信号,在经过车距判断电路时同原来设定的距离信号进行比较,当车距小于设定距离时有信号进入555振荡电路产生一个信号来驱动扬声器发出警报(报警距离在车距比较电路中实现)。方案论证方案可行性分析:对于方案一不可行,因为方案一的车距信号直接进入555振荡电路无法实现报警距离的设定,通过改变超声波的强弱来改变报警距离是不容易实现的,同时,超声波有它的局限性,容易受到外界的干扰,可靠性受到了很大的影响。所以方案一 不可行的。对于方案二十
12、可行的,因为在方案二中, 通过红外车距模拟电路产生一个车距电压信号,在经过车距判断电路时同原来设定的距离信号进行比较,当车距小于设定距离时有信号进入555振荡电路产生一个信号来驱动扬声器发出警报(报警距离在车距比较电路中实现)。理论上方案二是可以实现的。方案的特点、优缺点分析:方案一的特点是设计简单。它的缺点是不容易实现车距报警距离的可调(调节电路过于复杂,难于实现),同时在用超声波进行车距测量时容易受到外界的干扰,可靠性低,不易实现。方案二的特点是设计思路简单,可行性强。它的优点是车距判断电路放在红外车距模拟电路和555振荡电路之间,便于车距报警距离的调节和显示,同时车距探头采用红外探头,它
13、的抗干扰能力强不容易受到外界干扰,容易控制。基于方案二,可以实现设计要求。方案选择经过上面两个方案的分析,第二个方案的可行性高,所以我选择第二个方案做为设计方案。因为对于第二个方案,在经过车距判断电路时同原来设定的距离信号进行比较,当车距小于设定距离时有信号进入555振荡电路产生一个信号来驱动扬声器发出警报(报警距离在车距比较电路中实现),当车距大于设定距离时报警器停止报警。这种电路符合设计要求,在理论上来说,这种方案是可行的。基于方案二,可以实现设计要求,该设计方案不仅能在车距小于报警距离时报警,还能根据需要改变报警距离并用数字的方式直观的显示出来。所以选择方案二。元模块设计本节主要介绍系统
14、各单元模块的具体功能、电路结构、工作原理、以及各个单元模块之间的联接关系;同时本节也会对相关电路中的参数计算、元器件选择、以及核心器件进行必要说明。2.2 各单元模块功能介绍及电路设计2.2.1 红外车距模拟电路红外探头输出的是一个电压信号,可以采用很多电路来实现,具体采用什么电路合适,则根据主体电路及执行机构不同和可靠、价廉、有效益等要求进行选用。本电路采用的是由555电路组成的多谐电路来模拟车距信号,红外车距模拟电路的设计结构如下:信号源555组成的多谐电路车距模拟调节电路图3.1红外车距模拟电路框图图2-66a是由555组件组成的多谐振荡器,R1、R2和C系外接元件。其工作原理如下:接通
15、电源后,VCC经R1 R2给电容C充电。由于电容上电压不能突变,电源刚接通时C当C上升到大于Vcc3时,RD=1,SD=1,基本RS触发器状况不变,即输出端Q仍为高电平,当VC上升到略大于2VCC3时,Rn=0,SD=1,基本RS触发器置0,输出端Q为低电平。这时Q=1,使内部放电管饱合导通。于是电容C经R2和内部放电管放电,c按指数规律减小。当C下降略小于Vcc3时,内部比较器A1输出高电平,A2输出低电平,基本RS触发器置1,输出高电平。这时,Q=0,内部放电管截止。于是C结束放电并重新开始充电。如此循环不止,输出端就得到一系列矩形脉冲,如图2-66b所示。图3.1红外车距模拟电路电路中,
16、由信号源触发555组成的多谐电路电路产生一个电压信号,再通过滑动变阻器RV2来改变电压达到模拟车距改变的目的。如上图所示。2.2.2 车距判断电路该电路是由一个电压比较器来实现的。当模拟车距的电压信号(U1)用过电压比较器的负端输入时,它与电压比较器的电压(U2)正端进行比较,如果U1U2电压比器1端输出为低电平,当U1VB;在t1t2时,VBVA;在t2t3时,VAVB。在这种情况下,Vout的输出如图1(c)所示:VAVB时,Vout输出高电平(饱和输出);VBVA时,Vout输出低电平。根据输出电平的高低便可知道哪个电压大。 如果把VA输入到反相端,VB输入到同相端,VA及VB的电压变化
17、仍然如图1(b)所示,则Vout输出如图1(d)所示。与图1(c)比较,其输出电平倒了一下。输出电平变化与VA、VB的输入端有关。图2(a)是双电源(正负电源)供电的比较器。如果它的VA、VB输入电压如图1(b)那样,它的输出特性如图2(b)所示。VBVA时,Vout输出饱和负电压。如果输入电压VA与某一个固定不变的电压VB相比较,如图3(a)所示。此VB称为参考电压、基准电压或阈值电压。如果这参考电压是0V(地电平),如图3(b)所示,它一般用作过零检测。比较器的工作原理比较器是由运算放大器发展而来的,比较器电路可以看作是运算放大器的一种应用电路。由于比较器电路应用较为广泛,所以开发出了专门
18、的比较器集成电路。图3.1车距比较电路2.2.3 555振荡电路555振荡电路的主要原理:是由一个555组成的单稳电路和一个功放电路组成电压信号从A端输入经过单稳电路产生一个方波信号,再通过功放电路对信号进行放大用来驱动扬声器发出警报。 555单稳态触发器电路图555时基电路(IC)接成单稳态触发器形式,电动机M接在IC输出端3脚与地之间,2脚为触发信号输入端。平时3脚输出信号V=0,电动机不转。当有一负触发脉冲Vi作用于2脚时,单稳态触发器翻转为暂稳态,3脚输出信号Vo=VCC,电动机M转动。经过一定时间后,单稳态触发器回复稳态,Vo=O,电动机M停转。单稳态触发器驱动电路的特点是每触发一次
19、555时基电路便驱动负载工作一个固定的时间,该工作时间等于单稳态触发器的输出脉宽丁(T=1.1RC)。图3.1 振荡器电路连线图2.2.4 报警器电路该部分主要由一个扬声器和一个电容组成。电容主要起滤波作用防止波形失真。从前端输入以一个方波信号来驱动扬声器发出警报。大多数的喇叭(speaker)都是用锥盆式单体前后振动发声的,这些喇叭叫电动式(Electrokinetic Dynamic)或动圈式 (Moving Coil)喇叭。在1877年德国西门子(Siemen) 的Erenst Vemer获得了动圈式喇叭的专利,不过真空管迟至1907年才正式运用,而爱迪生最早的唱机是唱针直接带动振膜而后
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