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黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 目 錄 摘 要 Abstract 第 1 章 緒 論 1 1.1 自 動 關 窗 器 現(xiàn) 狀 的 分 析 1 1.2 選 題 的 目 的 和 意 義 2 1.3 設 計 的 基 本 內 容 、 擬 解 決 的 主 要 問 題 2 1.4 技 術 路 線 （ 研 究 方 法 ） 3 第 2 章 威 馳 轎 車 關 窗 系 統(tǒng) 的 工 作 原 理 4 2.1 車 窗 的 開 關 及 控 制 4 2.2 車 窗 關 閉 與 打 開 的 工 作 方 式 4 2.3 威 馳 轎 車 車 窗 電 路 的 特 點 5 2.4 本 章 小 結 6 第 3 章 基于威馳轎車自動關窗器的設計及控制程序的設計7 3.1 基 于 單 片 機 控 制 威 馳 轎 車 自 動 關 窗 的 基 本 設 計 7 3.2 基 本 設 計 方 案 及 方 案 的 選 擇 7 3.2.1 方 案 的 設 計 7 3.2.2 方 案 的 選 擇 8 3.3 單 片 機 的 型 號 選 擇 及 控 制 特 點 8 3.3.1 89C51 的 特 點 9 3.3.2 單 片 機 具 體 型 號 的 選 擇 9 3.3.3 AT89C51 的 基 本 性 能 及 管 腳 功 能 9 3.3.4 振 蕩 器 的 特 性 12 3.4 單 片 機 程 序 的 設 定 12 3.5 PROTEL 的 應 用 13 3.6 KEIL 的 基 本 使 用 14 3.7 本 章 小 結 14 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 第 4 章 各 種 元 器 件 的 選 擇 與 連 接 14 4.1 三 極 管 的 選 擇 16 4.2 二 極 管 的 選 擇 與 調 試 17 4.3 電 阻 的 選 擇 與 三 極 管 的 接 法 18 4.4 斷 電 器 的 原 理 及 選 擇 19 4.5 選 擇 合 適 的 繼 電 器 20 4.5.1 選 擇 合 適 的 繼 電 器 21 4.5.2 繼 電 器 主 要 產 品 技 術 參 數(shù) 22 4.6 穩(wěn) 壓 電 路 的 選 擇 與 調 試 23 4.7 單 片 機 控 制 電 路 的 連 接 24 4.7.1 晶 振 的 連 接 24 4.7.2 復 位 的 連 接 25 4.7.3 單 片 機 輸 出 控 制 電 動 機 方 式 25 4.7.4 單 片 機 驅 動 繼 電 器 斷 開 回 路 27 4.7.5 整 體 電 路 的 連 接 27 4.8 本 章 小 結 27 第 5 章 自 動 關 窗 器 的 殼 體 設 計 28 5.1 尺 寸 的 確 定 28 5.2 外 觀 的 設 計 28 5.3 本 章 小 結 29 結 論 .30 參 考 文 獻 31 致 謝 32 附 錄 33 附 錄 A 外 文 文 獻 34 附 錄 B 外 文 文 獻 中 文 翻 譯 36 附 錄 C 單 片 機 程 序 37SY-025-BY-1 畢業(yè)設計（論文）題目審定表 指導教師姓名 鮑宇 職稱 高級實驗師 從事 專業(yè) 汽車運用 是否外聘 □是√否 題目名稱 基于威馳轎車的自動關窗器的設計 課題適用專業(yè) 車輛工程 課題類型 Z 課題簡介：（主要內容、意義、現(xiàn)有條件、預期成果及表現(xiàn)形式。） 一、設計目的、意義 目前，隨著車輛的普及以及轎車家庭化的發(fā)展趨勢，對于一般乘用車輛，當駕駛員鎖車后出現(xiàn)忘記關閉車窗的現(xiàn)象，容易導致隨車物品的丟失，給車主帶來損失。設計出一套具有自動關窗功能的裝置，并且方便車上安裝，對于充分發(fā)揮學生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)創(chuàng)新思維及科學分析方法十分有益。 1）目的（1）防止由于車窗未關好，造成汽車室內物品被盜竊；（2）防止車窗在冬天下雪化成冰時，車窗上升遇到冰塊時，電機超負荷工作而損壞。 2）意義 本次設計的自動關窗器原有玻璃升降系統(tǒng)的不足,當您的汽車熄火后,鎖下門鎖時, 智能窗會感應到門窗關閉程序,自動為您關好開著的所有玻璃窗。當您汽車再次起動時,會恢復原有車輛升降系統(tǒng)工作程序。還擁有防負荷過載的功能，本自動關窗器安裝方便、使用更安全。 二、預期成果以及表現(xiàn)形式 預期成果（1）結合汽車電路特點設計出自動關窗器電路，主要解決正負極控制；（2）設計出具有車窗自動升降控制功能的裝置，主要解決車輛落鎖時車窗自動關閉；（3）設計出針對威馳轎車的控制電路 表現(xiàn)形式：制作出相應的電路板。 指導教師簽字： 年 月 日 教 研 室 意 見 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合度 □好 □較好 □一般 □較差 2 對學生能力培養(yǎng)及全面訓練的程度 □好 □較好 □一般 □較差 3 選題與生產、科研、實驗室建設等實際的結合程度 □好 □較好 □一般 □較差 4 論文選題的理論意義或實際價值 □好 □較好 □一般 □較差 5 課題預計工作量 □較大 □適中 □較小 6 課題預計難易程度 □較難 □一般 □較易 教研室主任簽字： 年 月 日 系（部）教學指導委員會意見： 負責人簽字： 年 月 日 注：課題類型填寫 W.科研項目；X.生產（社會）實際；Y.實驗室建設；Z.其它。 SY-025-BY-5 畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 填表日期 2011年4月 12 日 迄今已進行 8 周剩余 8 周 學生姓名 孔俊潔 院系 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛07-6 指導教師姓名 鮑宇 職稱 高級實驗師 從事 專業(yè) 汽車運用 是否外聘 □是□否 題目名稱 基于威馳轎車的自動關窗器設計 學 生 填 寫 畢業(yè)設計（論文）工作進度 已完成主要內容 待完成主要內容 　已完成，相關資料的查閱，電路的基本設計，控制方法的選擇。以及相關元器件的選擇，以及草圖的繪制。 　程序的編制與調試，說明書的撰寫工作，相應的零件圖與電路圖的繪制。 存在問題及努力方向 　 進一步改進設計方案，使其更具有實用性。 學生簽字： 指導教師 意 見 指導教師簽字： 年 月 日 教研室 意 見 教研室主任簽字： 年 月 日 SY-025-BY-2 畢業(yè)設計（論文）任務書 學生姓名 孔俊潔 系部 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程B06-7班 指導教師姓名 鮑 宇 職稱 高級實驗師 從事 專業(yè) 汽車運用 是否外聘 □是□否 題目名稱 威馳自動關窗器的設計 一、設計（論文）目的、意義 目前，隨著車輛的普及以及轎車家庭化的發(fā)展趨勢，對于一般乘用車輛，當駕駛員鎖車后出現(xiàn)忘記關閉車窗的現(xiàn)象，容易導致隨車物品的丟失，給車主帶來損失。設計出一套具有自動關窗功能的裝置，并且方便車上安裝，對于充分發(fā)揮學生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)創(chuàng)新思維及科學分析方法十分有益。 1）目的（1）防止由于車窗未關好，造成汽車室內物品被盜竊；（2）防止車窗在冬天下雪化成冰時，車窗上升遇到冰塊時，電機超負荷工作而損壞。 2）意義 本次設計的自動關窗器原有玻璃升降系統(tǒng)的不足,當您的汽車熄火后,鎖下門鎖時, 智能窗會感應到門窗關閉程序,自動為您關好開著的所有玻璃窗。當您汽車再次起動時,會恢復原有車輛升降系統(tǒng)工作程序。還擁有防負荷過載的功能，本自動關窗器安裝方便、使用更安全。 二、設計（論文）內容、技術要求（研究方法） 設計內容: （1）結合汽車電路特點設計出自動關窗器電路，主要解決正負極控制； （2）設計出具有車窗自動升降控制功能的裝置，主要解決車輛落鎖時車窗自動關閉； （3）設計出針對威馳轎車的控制電路； 研究方法: 通過對收集到得各種有關分時分動器的參考資料的查閱，首先要掌握分動器的功用、主要 結構形式和工作原理等。然后根據(jù)所給參數(shù)設計分動器的結構和主要參數(shù)并根據(jù)實際情況對其進行檢測。 三、設計（論文）完成后應提交的成果： 1、設計說明部分： （1）畢業(yè)設計計算說明書（15000字） 2、設計圖紙： CAD圖紙折合零號三張 若圖紙不夠，用實物代替 四、設計（論文）進度安排： （1） 第1周( 2月28日~3月6日)：查閱參考資料，收集相關技術資料，了解自動升窗器的結構原理及控制功能。 （2） 第2周( 3月7日~3月13日)：結合任務書制定設計方案，撰寫開題報告。 （3） 第3周(3月14日~3月20日)：查找相關設計資料或手冊，確定設計方案，選擇合理的控制方式（正負極控制），進行初步設計。 （4） 第4周( 3月22日~3月28日)：查找不同電子元件型號規(guī)格，搭建控制電路，學習單片機知識。了解威馳轎車電動車窗控制電路。 （5） 第5周(3月29日~4月4日)：去實驗室熟悉威馳車結構，設計電路，確定裝置安裝定位方式。學習單片機知識 （6） 第6周(4月5日~4月11日)：學習單片機知識繪制部分零件圖，部件圖。再次確定設計方案。 （7） 第7周(4月12日~4月18日)：編制控制程序，簡單調試。繪制電路圖（車身電路） （8） 第8周(4月19日~4月25日)：接受中期檢查。繼續(xù)完善設計，撰寫設計說明書。 （9） 第9周(4月26日~5月2日)：對中期檢查的不足之處進行修改。繼續(xù)完善設計，撰寫設計說明書。 （10）第10周(5月3日~5月9日)：繪制設計圖紙（裝配圖）繪制電路圖（單片機控制）部分零件圖（定位件、原件） （11）第11周(5月10日~5月16日)：完善設計說明書及圖紙，程序編制。 （12）第12周( 5月17日~5月23日)：完成設計圖紙及說明書初稿。 （13）第13周( 5月24日~5月30日)：說明書及圖紙送審，根據(jù)審閱老師意見進行修改。 （14）第14周( 5月31日~6月6日)：預答辯。 （15）第15周( 6月7日~6月13日)：修改預答辯中發(fā)現(xiàn)的問題準備答辯。 （16）第16周( 6月14日~6月20日)：修改預答辯中發(fā)現(xiàn)的問題準備答辯。 （17）第17周( 6月21日~6月27日)：答辯。 五、主要參考資料 [1] 自己查找（含外文文獻） 六、備注 指導教師簽字： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 優(yōu)秀畢業(yè)設計（論文）推薦表 題 目 基于威馳轎車的自動關窗器設計 類別 S 學生姓名 孔俊潔 院（系）、專業(yè)、班級 汽車與交通工程學院 車輛工程B07-6 指導教師 鮑宇 職 稱 高級實驗師 設計成果明細： 答辯委員會評語： 答辯委員會主任簽字（蓋章）： 院、系公章： 年 月 日 備 注： 注：“類別”欄填寫畢業(yè)論文、畢業(yè)設計、其它 畢業(yè)設計（論文）過程管理材料 題 目 基于威馳轎車的自動關窗器 設計 學生姓名 孔俊潔 系部名稱 車輛工程 專業(yè)班級 B07-6 指導教師 鮑宇 職 稱 高級實驗師 教研室 車輛工程 起止時間 2011年2月28日-2011年6月24日 教 務 處 制 SY-025-BY-3 畢業(yè)設計開題報告 學生姓名 孔俊潔 系部 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程B07-6班 指導教師姓名 鮑 宇 職稱 高級實驗師 從事 專業(yè) 汽車運用 是否外聘 □是■否 題目名稱 威馳轎車自動關窗器的設計 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 1、課題研究現(xiàn)狀 自動關窗器產生于歐洲。在上世紀80年代僅僅應用于一些進口豪華車上。在90年代末期才在我國進行生產的車上看見自動關窗器的身影。直到2005年才得到廣泛應用經過近30年的發(fā)展這一技術已經相當成熟。現(xiàn)在我國市場上的大部分高中檔車都已經安裝了這一系統(tǒng)。但是由于各種原因使得有些車并沒有安裝這一方便實用的系統(tǒng)。電腦程式型關窗器 目前，隨著車輛的普及以及轎車家庭化的發(fā)展趨勢，人們對于汽車不僅僅是動力性，安全性，舒適性的要求，對于汽車的一些輔助系統(tǒng)也是有著極高的要求。一些高端車已經安裝了許都自動化裝置。例如座椅角度調節(jié)器；GPS導航儀；城市車速測試提醒儀等一系列的輔助系統(tǒng) 同時隨著電子技術的不斷發(fā)展越來越多的與汽車相關的電子廠品不斷問世。汽車電子已經是現(xiàn)代汽車發(fā)展的一個重要方向。在不斷完善汽車動力的同時，汽車的內飾汽車的輔助功能也是不斷發(fā)展。對于在高端汽車上已經完善并且應用了的自動關窗系統(tǒng)一般乘用車輛還是沒有安裝，當駕駛員鎖車后出現(xiàn)忘記關閉車窗的現(xiàn)象，容易導致隨車物品的丟失，給車主帶來損失。設計出一套具有自動關窗功能的裝置，并且方便車上安裝，對于充分發(fā)揮學生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)創(chuàng)新思維及科學分析方法十分有益。 這種智能關窗系統(tǒng)的工作原理是主要通過電子模塊加認組合，利用主機上的芯片里面設定的程序完成檢測功能，使關窗步驟順利完成?？梢栽O定時間，當車窗關閉時，它使電源中斷，保護電動窗馬達免受破壞，也使得蓄電池不會因此輕易耗盡智能關窗器，只有在車鑰匙熄火后，才會生效的，關窗也只生效一次。,它的設計原理是根據(jù)汽車電動窗在正常工作和關閉時讀入的模擬信號轉換成數(shù)字信號 ,儲存于一塊記憶體內ROM,再通過一塊專CPU芯片關窗時,比對平時使用的正常工作信號, 以程序方式來控制和處理電機的轉動。由于是依次動作 ,保證了電瓶在無充電狀態(tài)下 ,正常放電,使電瓶和電動機都能正常、安全的工作。 如今越來越多的轎車上安裝了電動車窗,同時也隨著電子技術在汽車中的廣泛應用 ,出現(xiàn)了自動關閉功能的智能型電動車窗。這些裝備不僅方便了駕乘人員,減輕了他們的疲勞強度 ,更有利于行車安全 電動車窗主要由車窗玻璃升降器、電動機、繼電器、開關等裝置組成。電動車窗除了要實現(xiàn)車窗的開啟與關閉外 ,更為重要的是要保證車窗在不同的環(huán)境下均能正常工作。如在北方的冬季 ,車窗的移動軌道出現(xiàn)冰雪時,車窗在移動時遇到的阻力很大 ,如何保證車窗的正常開啟和關閉,這就是電動車窗要解決的主要問題。 汽車是現(xiàn)代生活中不可缺少的交通工具,隨著人們生活水平的提高,中央門鎖和電動車窗給駕駛員和乘客帶來了很大的方便。駕駛員通過它可以方便的對所有車門的開閉進行控制。電動車窗使得駕駛員也可通過設在駕駛員旁邊的控制開關對各車窗實現(xiàn)集中控制。但是在有些時候也會出現(xiàn)一些其他的麻煩。比如:當汽車停車熄火 ,鎖好門后 ,有時會忘記將車窗玻璃升到位 ,及時發(fā)現(xiàn)的,要重新打開車門,按動開關將其升到位;而一旦疏忽 ,不但會造成重要文件物品丟失,甚至會導致車輛失竊、雨天駕駛室進水等給用戶帶來不必要的經濟損失和精神負擔。鑒于以上情況 ,設計了在中央門鎖和電動車窗的基礎上加裝的汽車自動關窗控制器。其工作情況是:當汽車熄火后 ,鎖上門鎖時,汽車自動關窗控制器會自動關好開著的所有車窗玻璃。如果汽車附有遙控裝置 ,下車后只需輕輕一按遙控器就可以放心地離開了,再不用擔心物品丟失、車輛失竊、雨天駕駛室進水等問題了。 2、選題的目的和意義 （1）目的：（1）防止由于車窗未關好，造成汽車室內物品被盜竊；（2）防止車窗在冬天下雪化成冰時，車窗上升遇到冰塊時，電機超負荷工作而損壞。 （2）意義： 本次設計的自動關窗器原有玻璃升降系統(tǒng)的不足,當您的汽車熄火后,鎖下門鎖時, 智能窗會感應到門窗關閉程序,自動為您關好開著的所有玻璃窗。當您汽車再次起動時,會恢復原有車輛升降系統(tǒng)工作程序。還擁有防負荷過載的功能，本自動關窗器安裝方便、使用更安全。 二、設計的基本內容、擬解決的主要問題 1、本設計的主要內容: （1）結合汽車電路特點設計出自動關窗器電路，主要解決正負極控制； （2）設計出具有車窗自動升降控制功能的裝置，主要解決車輛落鎖時車窗自動關閉； （3）設計出針對威馳轎車的控制電路； （4）具體制作出模具并安裝進行調試。 2、擬解決的主要問題: （1）了解自動關窗器的結構，進行初步設計。 （2）選擇合理控制方式（正負極控制）。 （3）搭建合適的電路，確定控制算法。 （4）確定安裝定位方式。 （5）了解威馳汽車電路并進行初步連接。 （6）安裝并進行調試。 三、技術路線（研究方法） 收集相關資料 ↓ 撰寫開題報告 ↓ ↓ 了解基本電路 繪制基本電路圖 ↓ ↓ 搭建控制電路 編寫關窗程序 自動關窗器 完善 四、進度安排 （1） 第1周( 2月28日~3月6日)：查閱參考資料，收集相關技術資料，了解自動升窗器的結構原理及控制功能。 （2） 第2周( 3月7日~3月13日)：結合任務書制定設計方案，撰寫開題報告。 （3） 第3周(3月14日~3月20日)：查找相關設計資料或手冊，確定設計方案，選擇合理的控制方式（正負極控制），進行初步設計。 （4） 第4周( 3月21日~3月27日)：查找不同電子元件型號規(guī)格，搭建控制電路，確定控制算法，學習單片機知識。了解威馳轎車電動車窗控制電路。。 （5） 第5周(3月28日~4月3日)：去實驗室熟悉威馳車結構，設計電路，確定裝置安裝定位方式。學習單片機知識 （6） 第6周(4月4日~4月10日)：學習單片機知識繪制部分零件圖，部件圖。再次確定設計方案。 （7） 第7周(4月11日~4月17日)：編制控制程序，簡單調試。繪制電路圖（車身電路） （8） 第8周(4月18日~4月24日)：接受中期檢查。繼續(xù)完善設計，撰寫設計說明書。 （9） 第9周(4月25日~5月1日)：對中期檢查的不足之處進行修改。繼續(xù)完善設計，撰寫設計說明書。 （10）第10周(5月2日~5月8日)：繪制設計圖紙（裝配圖）繪制電路圖（單片機控制）部分零件圖（定位件、原件） （11）第11周(5月9日~5月15日)：完善設計說明書及圖紙，程序編制。 （12）第12周( 5月16日~5月22日)：完成設計圖紙及說明書初稿。 （13）第13周( 5月23日~5月29日)：說明書及圖紙送審，根據(jù)審閱老師意見進行修改。 （14）第14周( 5月30日~6月5日)：預答辯。 （15）第15周( 6月6日~6月12日)：修改預答辯中發(fā)現(xiàn)的問題準備答辯。 （16）第16周( 6月13日~6月19日)：修改預答辯中發(fā)現(xiàn)的問題準備答辯。 （17）第17周( 6月20日~6月26日)：答辯。 五、參考文獻 [1]李朝青．單片機原理及接口技術[M]． 2005． [2] 陳強.機械系統(tǒng)的微機控制[M].清華大學出版社，1999 [3]孫仁云 付百學.汽車電器與電子技術[M].機械工業(yè)出版社，2006 [4]王天曦.電子技術工藝基礎[M].清華大學出版社，2001 [5]王遂雙.汽車電子控制系統(tǒng)的原理與檢修[M].北京理工大學出版社，1997 [6]戴冠軍．豐田轎車電控系統(tǒng)維修手冊[M]．機械工業(yè)出版社，2002 [7]李涵武，趙雨旸。汽車電器與電子技術[M]。哈爾濱工業(yè)大學出版社2003 [8]秦增煌。電工學電工技術。高等教育出版社[M] 2003 [9]秦增煌。電工學電子技術。高等教育出版社[M] 2003 [10] 劉志國. 單片機在汽車上的應用[J]. 世界汽車 , 1999, (12) [11]周泳敏等主編. 汽車電路圖識讀指南[M] . 北京:機械工業(yè)出版社,2004 [12] 李春明主編. 汽車電器與電路[M] . 北京:高等教育出版社,2003. [13] 邊煥鶴主編. 汽車電氣與電子設備[M] . 北京:人民交通出版社, [14] 孫志春, 李言, 周志立. 電子控制自動變速器現(xiàn)狀及發(fā)展研究[J]. 新技術新工藝 , 2005, (12) [15]卞清, 宋勇, 李忠富. 嵌入式汽車車窗控制器設計[J]. 自動化技術與應用 , 2009, (12) [16]機械設計手冊委員會編.機械設計手冊第3卷.北京：機械工業(yè)出版社，2004 [17]機械設計手冊委員會編. 機械設計手冊第2卷.北京：機械工業(yè)出版社，2004 [18]Philips Semiconductors.P89LPC920/921/922 UserManual[DB/OL].,2004. 六、備注 指導教師意見： 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計指導教師評分表 學生姓名 孔俊潔 院系 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程07-6 指導教師姓名 鮑宇 職稱 高級實驗師 從事 專業(yè) 汽車運用 是否外聘 □是■否 題目名稱 威馳轎車的自動關窗器設計 序號 評 價 項 目 滿分 得分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合程度，綜合訓練情況；題目難易度 10 2 題目工作量；題目與工程實踐、社會實際、科研與實驗室建設等的結合程度 10 3 綜合運用知識能力（設計涉及學科范圍，內容深廣度及問題難易度）；應用文獻資料能力 15 4 設計（實驗）能力；計算能力（數(shù)據(jù)運算與處理能力）；外文應用能力 20 5 計算機應用能力；對實驗結果的分析能力（或綜合分析能力、技術經濟分析能力） 10 6 插圖（圖紙）質量；設計說明書撰寫水平；設計的實用性與科學性；創(chuàng)新性 20 7 設計規(guī)范化程度（設計欄目齊全合理、SI制的使用等） 5 8 科學素養(yǎng)、學習態(tài)度、紀律表現(xiàn)；畢業(yè)論文進度 10 得 分 X= 評 語：（參照上述評價項目給出評語，注意反映該論文的特點） 工作態(tài)度： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 研究能力或設計能力：強□ 較強□ 一般□ 較弱□ 很弱□ 工作量： 大□ 較大□ 適中□ 較少□ 很少□ 說明書規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 圖紙規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 成果質量（設計方案、設計方法、正確性） 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 其他： 指導教師簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）成績評定表 學生姓名 孔俊潔 性別 男 院系 汽車與交通工程學院 專業(yè) 車輛工程 班級 07-6 設計（論文）題目 威馳轎車的自動關窗器設計 平時成績評分（開題、中檢、出勤） 指導教師姓名 鮑宇 職稱 高級實驗師 指導教師 評分（X） 評閱教師姓名 職稱 評閱教師 評分（Y） 答辯組組長 職稱 答辯組 評分（Z） 畢業(yè)設計（論文）成績 百分制 五級分制 答辯委員會評語： 答辯委員會主任簽字（蓋章）： 院系公章： 年 月 日 注：1、平時成績（開題、中檢、出勤）評分按十分制填寫，指導教師、評閱教師、答辯組評分按百分制填寫，畢業(yè)設計（論文）成績百分制=W+0.2X+0.2Y+0.5Z 2、評語中應當包括學生畢業(yè)設計（論文）選題質量、能力水平、設計（論文）水平、設計（論文）撰寫質量、學生在畢業(yè)設計（論文）實施或寫作過程中的學習態(tài)度及學生答辯情況等內容的評價。 畢業(yè)設計答辯評分表 學生 姓名 孔俊潔 專業(yè) 班級 車輛工程07-6 指導 教師 鮑宇 職 稱 高級實驗師 題目 威馳轎車的自動關窗器設計 答辯 時間 月 日 時 答辯組 成員姓名 出席 人數(shù) 序號 評 審 指 標 滿 分 得 分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合程度，綜合訓練情況，題目難易度、工作量、與實際的結合程度 10 2 設計（實驗）能力、對實驗結果的分析能力、計算能力、綜合運用知識能力 10 3 應用文獻資料、計算機、外文的能力 10 4 設計說明書撰寫水平、圖紙質量，設計的規(guī)范化程度（設計欄目齊全合理、SI制的使用等）、實用性、科學性和創(chuàng)新性 15 5 畢業(yè)設計答辯準備情況 5 6 畢業(yè)設計自述情況 20 7 畢業(yè)設計答辯回答問題情況 30 總 分 Z= 答辯過程記錄、評語： 自述思路與表達能力：好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 回答問題： 正確□ 基本正確□ 基本不正確□ 不能回答所提問題□ 研究能力或設計能力：強□ 較強□ 一般□ 較弱□ 很弱□ 工作量： 大□ 較大□ 適中□ 較少□ 很少□ 說明書規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 圖紙規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 成果質量（設計方案、設計方法、正確性） 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 其他： 　 答辯組長簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計評閱人評分表 學生 姓名 孔俊潔 專業(yè) 班級 汽車與交通工程學院 指導教 師姓名 鮑宇 職稱 高級實驗師 題目 威馳轎車的自動關窗器設計 評閱組或預答辯組成員姓名 出席 人數(shù) 序號 評 價 項 目 滿分 得分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合程度，綜合訓練情況；題目難易度 10 2 題目工作量；題目與工程實踐、社會實際、科研與實驗室建設等的結合程度 10 3 綜合運用知識能力（設計涉及學科范圍，內容深廣度及問題難易度）；應用文獻資料能力 15 4 設計（實驗）能力；計算能力（數(shù)據(jù)運算與處理能力）；外文應用能力 25 5 計算機應用能力；對實驗結果的分析能力（或綜合分析能力、技術經濟分析能力） 15 6 插圖（圖紙）質量；設計說明書撰寫水平；設計的實用性與科學性；創(chuàng)新性 20 7 設計規(guī)范化程度（設計欄目齊全合理、SI制的使用等） 5 得 分 Y= 評 語：（參照上述評價項目給出評語，注意反映該論文的特點） 回答問題： 正確□ 基本正確□ 基本不正確□ 不能回答所提問題□ 研究能力或設計能力：強□ 較強□ 一般□ 較弱□ 很弱□ 工作量： 大□ 較大□ 適中□ 較少□ 很少□ 說明書規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 圖紙規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 成果質量（設計方案、設計方法、正確性） 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 其他： 　 評閱人或預答辯組長簽字： 年 月 日 注：畢業(yè)設計（論文）評閱可以采用2名評閱教師評閱或集體評閱或預答辯等形式。 本科學生畢業(yè)設計 基于威馳轎車自動關窗器的設計 院系名稱： 汽車與交通工程學院 專業(yè)班級： 車輛工程 B07-6班 學生姓名： 孔俊潔 指導教師： 鮑宇 職 稱： 高級實驗師 黑 龍 江 工 程 學 院 二○一一年六月 The Graduation Design for Bachelor's Degree The automatic doors and Windows vios editor Candidate：Kong Jun Jie Specialty：Vehicle Engineering Class：B07-6 Supervisor： BaoYu Heilongjiang Institute of Technology 2011-06·Harbin 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 摘 要 自動關窗器是針對現(xiàn)代轎車中沒有安裝自動關窗系統(tǒng)的車而設計的。本設計是為了預防車主在熄火停車后忘記關窗，造車車內物品丟失，或者因為雨天或者其他天氣原因而造車車內進水或進入其它異物而造車不必要的損失。 本次設計主要是針對威馳轎車的電路進行設計。一開始闡述了威馳轎車自動關窗器的設計目的及意義、及應用。接著分析了設計的基本內容及要解決的相關的問題。本方案通過對威馳轎車的原有電路進行分析，在原電路基礎上進行設計通過添加一些相應的電子元件。進行對威馳轎車的熄火停車后的關窗系統(tǒng)進行控制控制。還對怎樣選擇合適的三極管，繼電器以及電路保護裝置做了簡單的介紹。 本設計基于AT89c51單片機進行程序設計。對于單片機的原理，各個引腳的作用以及控制方式等做出了簡單的介紹。最后搭建具體電路來驗證該設計方案的可行性。 關鍵詞：單片機；繼電器；威馳轎車；自動關窗器；電動車窗 ABSTRACT The automatic window controller is designed for the modern car which didn’t intall the system for self-closing the window. This design is for a preventive against missing items in the car or other reasons like raining into the car cause unnecessary losses as the owner forget to close the window afer parking. The design is based on the circuit of vios. At first elaborate the significance purpose and application for the automatic window controller. Next analysis the substance of this design and associated problems need to solve. This scheme analysis of the circuit of vios and add other electronic components to original circuit aim at controlling the system for self-closing the window after parking the car. It also make a simple introduction for how to choose a proper transistor relay and protecting device of circuit. This design based on the AT89c51 SCM（Single Chip Micyoco）,make a introduction for the principle of SCM the effect and control about each pin. At last set up a specific circuit to verification the feasibility of the design. Keywords: SCM; Relays; vios; ,the automatic window controller; Electric Windows 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 1 第 1 章 緒 論 1.1 自 動 關 窗 器 的 現(xiàn) 狀 分 析 自 動 關 窗 器 產 生 于 歐 洲 。 在 上 世 紀 80 年 代 僅 僅 應 用 于 一 些 進 口 豪 華 車 上 。 在 90 年 代 末 期 才 在 我 國 進 行 生 產 的 車 上 看 見 自 動 關 窗 器 的 身 影 。 直 到 2005 年 才 得 到 廣 泛 應 用 經 過 近 30 年 的 發(fā) 展 這 一 技 術 已 經 相 當 成 熟 。 現(xiàn) 在 我 國 市 場 上 的 大 部 分 高 中 檔 車 都 已 經 安 裝 了 這 一 系 統(tǒng) 。 但 是 由 于 各 種 原 因 使 得 有 些 車 并 沒 有 安 裝 這 一 方 便 實 用 的 系 統(tǒng) 。 目前，隨著車輛的普及以及轎車家庭化的發(fā)展趨勢，人們對于汽車不僅僅是動 力性，安全性，舒適性的要求，對于汽車的一些輔助系統(tǒng)也是有著極高的要求。 一些高端車已經安裝了許都自動化裝置。例如座椅角度調節(jié)器；GPS 導航儀； 城市車速測試提醒儀等一系列的輔助系統(tǒng) 同時隨著電子技術的不斷發(fā)展越來越多的與汽車相關的電子廠品不斷問世。 汽車電子已經是現(xiàn)代汽車發(fā)展的一個重要方向。在不斷完善汽車動力的同時， 汽車的內飾汽車的輔助功能也是不斷發(fā)展。對于在高端汽車上已經完善并且應 用了的自動關窗系統(tǒng)一般乘用車輛還是沒有安裝，當駕駛員鎖車后出現(xiàn)忘記關 閉車窗的現(xiàn)象，容易導致隨車物品的丟失，給車主帶來損失。設計出一套具有 自動關窗功能的裝置，并且方便車上安裝，對于充分發(fā)揮學生的創(chuàng)新思維，培 養(yǎng)創(chuàng)新思維及科學分析方法十分有益。 這 種 智 能 關 窗 系 統(tǒng) 的 工 作 原 理 是 主 要 通 過 電 子 模 塊 加 認 組 合 ， 利 用 主 機 上 的 芯 片 里 面 設 定 的 程 序 完 成 檢 測 功 能 ， 使 關 窗 步 驟 順 利 完 成 。 可 以 設 定 時 間 ， 當 車 窗 關 閉 時 ， 它 使 電 源 中 斷 ， 保 護 電 動 窗 馬 達 免 受 破 壞 ， 也 使 得 蓄 電 池 不 會 因 此 輕 易 耗 盡 智 能 關 窗 器 ， 只 有 在 車 鑰 匙 熄 火 后 ， 才 會 生 效 的 ， 關 窗 也 只 生 效 一 次 。 ,它 的 設 計 原 理 是 根 據(jù) 汽 車 電 動 窗 在 正 常 工 作 和 關 閉 時 讀 入 的 模 擬 信 號 轉 換 成 數(shù) 字 信 號 ,儲 存 于 一 塊 記 憶 體 內 ROM,再 通 過 一 塊 專 CPU 芯 片 關 窗 時 ,比 對 平 時 使 用 的 正 常 工 作 信 號 , 以 程 序 方 式 來 控 制 和 處 理 電 機 的 轉 動 。 由 于 是 依 次 動 作 ,保 證 了 電 瓶 在 無 充 電 狀 態(tài) 下 ,正 常 放 電 ,使 電 瓶 和 電 動 機 都 能 正 常 、 安 全 的 工 作 。 如今越來越多的轎車上安裝了電動車窗,同時也隨著電子技術在汽車中的廣 泛應用 ,出現(xiàn)了自動關閉功能的智能型電動車窗。這些裝備不僅方便了駕乘人 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 2 員,減輕了他們的疲勞強度 ,更有利于行車安全 電動車窗主要由車窗玻璃升降器、電動機、繼電器、開關等裝置組成。電 動車窗除了要實現(xiàn)車窗的開啟與關閉外 ,更為重要的是要保證車窗在不同的環(huán) 境下均能正常工作。如在北方的冬季 ,車窗的移動軌道出現(xiàn)冰雪時 ,車窗在移動 時遇到的阻力很大 ,如何保證車窗的正常開啟和關閉 ,這就是電動車窗要解決的 主要問題。 汽車是現(xiàn)代生活中不可缺少的交通工具,隨著人們生活水平的提高,中央門 鎖和電動車窗給駕駛員和乘客帶來了很大的方便。駕駛員通過它可以方便的對 所有車門的開閉進行控制。電動車窗使得駕駛員也可通過設在駕駛員旁邊的控 制開關對各車窗實現(xiàn)集中控制。但是在有些時候也會出現(xiàn)一些其他的麻煩。比 如:當汽車停車熄火 ,鎖好門后 ,有時會忘記將車窗玻璃升到位 ,及時發(fā)現(xiàn)的, 要重新打開車門,按動開關將其升到位;而一旦疏忽 ,不但會造成重要文件物品 丟失,甚至會導致車輛失竊、雨天駕駛室進水等給用戶帶來不必要的經濟損失和 精神負擔。鑒于以上情況 ,設計了在中央門鎖和電動車窗的基礎上加裝的汽車 自動關窗控制器。其工作情況是:當汽車熄火后 ,鎖上門鎖時,汽車自動關窗控 制器會自動關好開著的所有車窗玻璃。如果汽車附有遙控裝置 ,下車后只需輕 輕一按遙控器就可以放心地離開了,再不用擔心物品丟失、車輛失竊、雨天駕駛 室進水等問題了。 1.2 選題的目的和意義 目的：（1）防止由于車窗未關好，造成汽車室內物品被盜竊；(2)防止在 雨 天因忘記關窗而造成車內進水（3）防止車在冬天下雪化成冰時，車窗上升遇到 冰塊時，電機超負荷工作而損壞。 意義：本次設計的自動關窗器彌補原有玻璃升降系統(tǒng)的不足,當您的汽車 熄火時，智能窗會感應到門窗關閉程序,自動為您關好開著的所有玻璃窗。當您 汽車再次起動時,會恢復原有車輛升降系統(tǒng)工作程序。還擁有防負荷過載的功能， 本自動關窗器安裝方便、使用更安全。 1.3 設計的基本內容、擬解決的主要問題 1.本設計的主要內容: （1）結合汽車電路特點設計出自動關窗器電路，主要解決正負極控制； （2）設計出具有車窗自動升降控制功能的裝置，主要解決車輛落鎖時車窗 自動關閉； 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 3 （3）設計出針對威馳轎車的控制電路； 2、擬解決的主要問題: （1）了解自動關窗器的結構，進行初步設計。 （2）選擇合理控制方式（正負極控制） 。 （3）搭建合適的電路，確定控制算法。 （4）確定安裝定位方式。 1.4 技術路線（研究方法） 收集相關資料 撰寫開題報告 了解基本電路 繪制基本電路圖 搭建控制電路 編寫關窗程序 自動關窗器 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 4 第 2 章 威馳轎車電動車窗的結構 2.1 車窗的開關及控制 電動車窗系統(tǒng)都裝有兩套控制開關。一套安裝在駕駛員邊門車窗或儀表板 上，由駕駛員控制每個車窗的升降，是總開關。另一套分別裝在每個車窗中不， 由乘客進行操縱，為分開關。每個車窗的電動機都要通過總開關搭鐵，所以電 流不但通過每個車窗上的開關，還要通過總開關上的相應開關 1。 威馳汽車的自身車窗電路是一個簡單的并聯(lián)電路 一 總開關的控制 （1）當調節(jié)器主開關總成的每個車窗開關按上時車窗玻璃應向上運動：當 調節(jié)器主開關總成中每個車窗開關按下時，車窗玻璃應向下運動。這是車窗控 制總開關的調節(jié) （2）當車窗門鎖所上時，除駕駛員側門玻璃外其他的門玻璃均不能移動。 二 檢查自動操作功能（只有駕駛員側玻璃）接通點火開關（on） 。 （1）檢查自動上升功能，調節(jié)器主開關總成中的每個開關（up）下時，所 有玻璃充分關閉。 （2）檢查自動下降功能；調節(jié)器主開關總成中的每個開關（down ）下時， 左右玻璃充分打開。 （3）當開關由自動下降切換到向上時，窗玻璃應先停止運動。 2.2 車窗關閉與打開的工作方式 早期的汽車車窗普遍采用首要曲柄控制其上下移動，但隨著汽車工業(yè)的不 斷發(fā)展，電動車窗已被廣泛應用。電動車窗系統(tǒng)是通過電動機驅動車窗升降器 使車窗上下移動，有些汽車上的自動車窗由電機直接作用域升降器，而有些則 是通過驅動機構作用于升降器，從而把電動機的轉動轉換成車窗的上下移動， 威馳轎車采用的是通過驅動機構作用于升降器。 電動車窗系統(tǒng)采用永磁式電機來操作每個車窗。電機的工作可以有單位的 主開關控制，也可以有單個車窗開關組成的組合開關來控制。車窗的升高和降 低取決于供給車窗電動機的電流方向。 車窗的運動方式是用舉升器的升降來完成的。汽車的車窗的舉升器都采用 非常靈活的連桿來舉升車窗玻璃，同時保持器處于水平狀態(tài)。將小型電動機連 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 5 接單一個渦輪和幾個其他直齒圓柱之論，以產生較大的齒輪減速比。從而提供 足以升起車窗的扭矩。電動車窗的一個重要功能是電動車窗不能強制打開 傳動結果中的渦輪直齒這一功能。由于蝸桿和齒輪之間存在接觸角度，因此很 多渦輪都具有自鎖功能。蝸桿可旋轉齒輪，但齒輪不能旋轉蝸桿，齒之間的摩 擦致使齒輪結合。 連桿帶有一個長臂，此長臂與支撐車窗底部的桿相連。臂的末端在車窗升 高時可以劃入干的凹槽中。在干的另一端是一個大盤，盤上刻有輪齒，電機可 轉動與這些齒接合的齒輪。而維持轎車采用的是交臂是車窗玻璃升降器。主要 有扇形赤坂，玻璃導軌及調節(jié)器等組成。它的工作原理（如圖 2.1 所示）扇形 齒板利用驅動電機的棘輪進行轉動，從而帶動 X 臂運動，而使車窗玻璃作上下 移動威馳轎車的電動機是一個永磁的，兩級直流電動機，電動機內部都裝有減 速裝置。車窗電動機內部一般都裝有抑制無線電干擾裝置。車窗電動機一般設 計成正反旋轉，具有較高輸出轉矩低噪聲，小體積，扁平外形和短時間工作制， 并對塵埃及洗滌劑具有密封保護性能。為了與不同升降機構相匹配，電動機輸 出部分的結構也有所不同。對于交臂式結構，電動機的輸出部分也是一個小齒 輪，通過與軟軸上的齒相嚙合，驅動軟軸卷繞，帶動玻璃沿導軌作上下反復運 動 2。 圖 2.1 關窗系統(tǒng)舉升結構 2.3 威馳轎車車窗電路的特點 威馳轎車電動車窗僅僅需要按鈕操作，即可由電動機驅動車窗上下移動， 使車窗開啟或關閉十分方便。在威馳電動車窗電路中，設有駕駛員操作的主控 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 6 開關和每一個車窗的獨立操作開關。每個車窗的操作開關可由乘客自己操作， 駕駛員可以控制四個車窗。有些汽車的主控開關還備有只能由駕駛員一人控制 的鎖止開關，已切斷其他各個車窗的電源，威馳轎車也有此功能。此時，只能 由駕駛員控制車窗的操作，每個車窗的獨立操作開關不再起作用 同時但由于有些人的汽車停車熄火關好門后，有時會忘記將玻璃窗升到位，如 果想啟動的話要重新啟動電源，還要按玻璃窗開關將其升到位，操作比較麻煩。 威馳轎車的的升窗系統(tǒng)是通過四個車門各有一個電機，通過電機的正反轉 來控制車窗的升降。 電動機正常工作時，電動機是一段搭鐵，當電動機停止工作是時，電動機 是兩端搭鐵。具體電路如圖 2.2 所示 1 2 3 4 5 6 A B C D 654321 D C B A FUSE 主主主 主主 FUSE 主主 主主主主 主主主主 主主主主 主主主主 主主 主主主主主主主主主主主主 主主主主 主主主主主主主主主 F?FUSE 圖 2.2 威馳轎車原車關窗電路圖 2.4 本章小結 本章主要介紹了豐田威馳轎車的關窗系統(tǒng)，其中包括其控制方式，控制步 驟，及其主控與分控。還介紹了該轎車的關窗系統(tǒng)的運行方式。其機械原理為 交臂式的舉升結構，扇形齒板及玻璃導軌等組成來控制玻璃的上升與下降。為 自動關窗器的設計打下理論基礎。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 7 第 3 章 基于威馳轎車的自動關窗器的設計及控制程 序的設計 3.1 基于單片機控制威馳車自動關窗的基本設計 首先本設計的基本思路是用單片機對關窗系統(tǒng)進行控制并完成最后的關窗 任務，其工作原理為汽車熄火后，單片機預先編寫好的程序開始工作。由該程 序來控制車窗自動關閉。 根據(jù)任務要求我們要解決的主要有兩個問題，首先是保證轎車在關火后所 有車窗在沒有閉合情況下自動上升至閉合位置，其次要解決有時關窗過程有異 物阻擋住車窗上升，從而使車窗電動機損壞的問題。 解決第一個問題我們就需要了解威馳轎車關窗的時間為多少，在正常情況 下車窗由最低位置到完全閉合需要 4 秒時間，但是由于受天氣，溫度，等一系 類外界環(huán)境影響，威馳轎車關窗的時間為 4 到 6 秒。我們設定的時間按照最大 值來進行設定，其設定其自動關閉的時間為 6 秒。六秒鐘之后程序自動結束， 另外還有第二個設計還要求；如果在北方的冬天有冰雪或異物阻擋玻璃上升這 樣會使發(fā)動機發(fā)生損壞，這樣就要求我們還要在威馳汽車原有的電路中加入電 路保護裝置，這樣就不會損壞關窗系統(tǒng)和電動機的原件以及當玻璃夾到手指或 者其他身體部位能夠及時停下來。 3.2 整體設計方案及方案的選擇 3.2.1 方案的設計 本次設計共有兩個方案： 方案一：要想實現(xiàn)自動關窗就應該讓單片機在轎車熄火之后進行工作，我 們首先確定如何控制單片機，首先我們在點火開關處連接一個繼電器，這個繼 電器連接在點火開關熄火的位置，這樣在威馳轎車熄火后，該繼電器便與蓄電 池接通使繼電器閉合，我們將單片機的電源連接在繼電器的常開引腳上，這樣 在威馳轎車熄火后單片機就開始工作。 單片機需要相應的程序程序才能進行工作，我們分析整個電路在威馳轎車 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 8 的原車關窗電路中負極是一直搭鐵的，我們通過控制開關使電路與正極相連這 樣電動機開始工作。而本設計只要求單片機熄火后對電路進行控制，我們應將 升窗一側的回路斷開這樣就避免了短路現(xiàn)象的發(fā)生。我們一共要控制四個車窗， 所以用到單片機的 8 個端口進行輸出 P2.0 到 P2.3 分別連接一個常閉的繼電器 來控制熄火后的回路斷開，P0.0 到 P0.3 分別連接一個常開的繼電器來控制四 個車窗電動機使車窗上升。那么單片機的程序就如下（當威馳轎車熄火后便開 始至此那個程序并且該程序只執(zhí)行一次）單片機引腳 P2.0、P2.1 、P2.2、P2.3 輸出高電平，使用于控制關窗系統(tǒng)回路的繼電器閉合開關斷開，以免自動關窗 系統(tǒng)在工作時發(fā)生短路而損壞電路中的元器件。該命令在延遲 20ms 以后，同 時 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 也同時輸出高電平 6 秒。6 秒后所有程序結束。整 個關窗工作完成。當遇到異物或者玻璃窗沒有開到最大程度就進行自動關窗時。 為了避免電流過大造成單片機或者電動機及其他元件，我們在電路中加入了斷 電器對電路加以保護。這樣一旦電流過大電路斷路器就會斷開回路從而保護電 路的安全。 方案二：方案二也是采取單片機控制，且原理與方案一大體相同，不同的 是此方案只用單片機的一個端口作為輸出端，整個工作過程就是威馳轎車熄火 后單片機 P2.0 口輸出高電平 6s 之后結束任務。本方案主要是通過 P2.0 口輸出 的高電平驅動三極管來控制總繼電器，總繼電器在通過控制八個分繼電器來完 成整個工作過程。八個繼電器其中四個用來斷開回路以免造成短路，四個用來 連接電動機使其運轉工作。當 P2.0 口輸出高電平 6 秒鐘結束后，關窗程序也完 成。電路保護同方案一。 3.2.2 方案的選擇 以上我們一共提出兩個基本設計方案， 方案一采用的是利用單片機八個端口進行輸出分別控制回路的斷開和關窗 程序的進行。其優(yōu)點是程序的執(zhí)行時間準確；控制誤差小。其缺點是程序編寫 相對復雜；各元器件連接較復雜；相比之下難度較大。 方案二采用的是單片機的一個端口輸出進行控制，通過繼電器之間的配合 來完成整個關窗過程，該方案的優(yōu)點是，控制過程簡單：程序設定上較為容易； 元器件連接比較簡單。其缺點是，控制過程較容易出現(xiàn)短暫的短路過程；整個 控制過程不精確。 通過對兩個方案的對比我們選擇方案一近行設計，因為方案一更符合任務 的要求。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 9 3.3 單片機的型號選擇及控制特點 本次設計確定的方案是通過單片機控制整個關窗系統(tǒng)來完成的，所以單片 機的選擇非常重要的。經過對單片機種類型號的對比與分析本次設計確定采用 89c51 單片機，因為其低功率耗。高性能，有更豐富的硬件資源，特別是其內 部增加的閃速可電改寫的存儲器 Flash Rom 給單片機的開發(fā)及應用帶來了很大 的方便。 3.3.1 89c51 的特點 1.一個 8 位的 80C51 微處理器（CPU ） 2.片內 256 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器 RAM/SFR,用以存放可以讀寫的數(shù)據(jù)，如運算的 中間結果，最終結果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等。 3.片內 4KB 程序儲存器 Flash/ROM ，可以存放程序，一些原始數(shù)據(jù)和表 格。 4. 4 個 8 位并行 I/O 端口 P0P3，每個端口既可以用作輸入，也可以用作輸 出。 5.兩個 16 位的定時器/計數(shù)器，每個定時器/計數(shù)器都可以設置成技術方式， 用以對外部事件進行計數(shù)，也可以設置成定時方式，并可以根據(jù)計數(shù)或定時的 結果實現(xiàn)計算機控制。 6.具有 5 個終端源、兩個中斷優(yōu)先級的中斷控制系統(tǒng)。 7.一個全雙工 UART 的串行 I/O 口，用于實現(xiàn)單片機之間或單片機與 PC 機 之間的串行通信。 8.片內振蕩器和時鐘產生電路，但石英晶體的微調電容需要外接，最高潤 徐振蕩頻率為 24MHz. 3。 3.3.2 單片機具體型號的選擇 經過比較我們選擇比較常用的市面上比較常見的美國 ATMEL 公司生產的 AT89C51 單片機，該單片機價格低廉性能較高，能夠滿足設計中的要求。 3.3.3 AT89C51 的基本性能特點及各管腳功能 AT89C51 是 一 種 帶 4K 字 節(jié) FLAS 存 儲 器 的 低 電 壓 、 高 性 能 CMOS 8 位 微 處 理 器 ， 俗 稱 單 片 機 。 AT89C2051 是 一 種 帶 2K 字 節(jié) 閃 存 可 編 程 并 且 可 擦 除 ， 只 讀 儲 存 器 的 單 片 機 。 單 片 機 的 可 擦 除 只 讀 存 儲 器 可 以 反 復 擦 除 1000 次 。 該 器 件 采 用 ATMEL 高 密 度 非 易 失 存 儲 器 制 造 技 術 制 造 ， 與 工 業(yè) 標 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 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 10 存 儲 器 組 合 在 單 個 芯 片 中 ， ATMEL 的 AT89C51 是 一 種 高 效 微 控 制 器 ， AT89C2051 是 它 的 一 種 精 簡 版 本 。 AT89C 單 片 機 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 。 外 形 及 引 腳 排 列 如 圖 3.1 所 示 圖 3.1 AT89C51 的 引 腳 排 列 其 特 點 如 下 ： 與 MCS-51 兼 容 4K 字 節(jié) 可 編 程 FLASH 存 儲 器 壽 命 ： 1000 寫 /擦 循 環(huán) 數(shù) 據(jù) 保 留 時 間 ： 10 年 全 靜 態(tài) 工 作 ： 0Hz-24MHz 三 級 程 序 存 儲 器 鎖 定 1288 位 內 部 RAM 32 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 振 蕩 器 和 時 鐘 電 路 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 11 各 個 管 腳 的 作 用 ： VCC： 供 電 電 壓 。 GND： 接 地 。 P0 口 ： P0 口 為 一 個 8 位 漏 級 開 路 雙 向 I/O 口 ， 每 腳 可 吸 收 8TTL 門 電 流 。 當 P0 口 的 管 腳 第 一 次 寫 1 時 ， 被 定 義 為 高 阻 輸 入 。 P0 能 夠 用 于 外 部 程 序 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 ， 它 可 以 被 定 義 為 數(shù) 據(jù) /地 址 的 第 八 位 。 在 FIASH 編 程 時 ， P0 口 作 為 原 碼 輸 入 口 ， 當 FIASH 進 行 校 驗 時 ， P0 輸 出 原 碼 ， 此 時 P0 外 部 必 須 被 拉 高 。 P1 口 ： P1 口 是 一 個 內 部 提 供 上 拉 電 阻 的 8 位 雙 向 I/O 口 ， P1 口 緩 沖 器 能 接 收 輸 出 4TTL 門 電 流 。 P1 口 管 腳 寫 入 1 后 ， 被 內 部 上 拉 為 高 ， 可 用 作 輸 入 ， P1 口 被 外 部 下 拉 為 低 電 平 時 ， 將 輸 出 電 流 ， 這 是 由 于 內 部 上 拉 的 緣 故 。 在 FLASH 編 程 和 校 驗 時 ， P1 口 作 為 第 八 位 地 址 接 收 。 P2 口 ： P2 口 為 一 個 內 部 上 拉 電 阻 的 8 位 雙 向 I/O 口 ， P2 口 緩 沖 器 可 接 收 ， 輸 出 4 個 TTL 門 電 流 ， 當 P2 口 被 寫 “1”時 ， 其 管 腳 被 內 部 上 拉 電 阻 拉 高 ， 且 作 為 輸 入 。 并 因 此 作 為 輸 入 時 ， P2 口 的 管 腳 被 外 部 拉 低 ， 將 輸 出 電 流 。 這 是 由 于 內 部 上 拉 的 緣 故 。 P2 口 當 用 于 外 部 程 序 存 儲 器 或 16 位 地 址 外 部 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 進 行 存 取 時 ， P2 口 輸 出 地 址 的 高 八 位 。 在 給 出 地 址 “1”時 ， 它 利 用 內 部 上 拉 優(yōu) 勢 ， 當 對 外 部 八 位 地 址 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 進 行 讀 寫 時 ， P2 口 輸 出 其 特 殊 功 能 寄 存 器 的 內 容 。 P2 口 在 FLASH 編 程 和 校 驗 時 接 收 高 八 位 地 址 信 號 和 控 制 信 號 。 P3 口 ： P3 口 管 腳 是 8 個 帶 內 部 上 拉 電 阻 的 雙 向 I/O 口 ， 可 接 收 輸 出 4 個 TTL 門 電 流 。 當 P3 口 寫 入 “1”后 ， 它 們 被 內 部 上 拉 為 高 電 平 ， 并 用 作 輸 入 。 作 為 輸 入 ， 由 于 外 部 下 拉 為 低 電 平 ， P3 口 將 輸 出 電 流 （ ILL） 這 是 由 于 上 拉 的 緣 故 。 P3 口 也 可 作 為 AT89C51 的 一 些 特 殊 功 能 口 ， 如 下 表 所 示 ： 口 管 腳 備 選 功 能 P3.0 RXD（ 串 行 輸 入 口 ） P3.1 TXD（ 串 行 輸 出 口 ） P3.2 /INT0（ 外 部 中 斷 0） P3.3 /INT1（ 外 部 中 斷 1） P3.4 T0（ 記 時 器 0 外 部 輸 入 ） P3.5 T1（ 記 時 器 1 外 部 輸 入 ） 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 12 P3.6 /WR（ 外 部 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 寫 選 通 ） P3.7 /RD（ 外 部 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 讀 選 通 ） P3 口 同 時 為 閃 爍 編 程 和 編 程 校 驗 接 收 一 些 控 制 信 號 。 RST： 復 位 輸 入 。 當 振 蕩 器 復 位 器 件 時 ， 要 保 持 RST 腳 兩 個 機 器 周 期 的 高 電 平 時 間 。 ALE/PROG： 當 訪 問 外 部 存 儲 器 時 ， 地 址 鎖 存 允 許 的 輸 出 電 平 用 于 鎖 存 地 址 的 地 位 字 節(jié) 。 在 FLASH 編 程 期 間 ， 此 引 腳 用 于 輸 入 編 程 脈 沖 。 在 平 時 ， ALE 端 以 不 變 的 頻 率 周 期 輸 出 正 脈 沖 信 號 ， 此 頻 率 為 振 蕩 器 頻 率 的 1/6。 因 此 它 可 用 作 對 外 部 輸 出 的 脈 沖 或 用 于 定 時 目 的 。 然 而 要 注 意 的 是 ： 每 當 用 作 外 部 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 時 ， 將 跳 過 一 個 ALE 脈 沖 。 如 想 禁 止 ALE 的 輸 出 可 在 SFR8EH 地 址 上 置 0。 此 時 ， ALE 只 有 在 執(zhí) 行 MOVX， MOVC 指 令 是 ALE 才 起 作 用 。 另 外 ， 該 引 腳 被 略 微 拉 高 。 如 果 微 處 理 器 在 外 部 執(zhí) 行 狀 態(tài) ALE 禁 止 ， 置 位 無 效 。 PSEN： 外 部 程 序 存 儲 器 的 選 通 信 號 。 在 由 外 部 程 序 存 儲 器 取 指 期 間 ， 每 個 機 器 周 期 兩 次 /PSEN 有 效 。 但 在 訪 問 外 部 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 時 ， 這 兩 次 有 效 的 /PSEN 信 號 將 不 出 現(xiàn) 。 EA/VPP： 當 /EA 保 持 低 電 平 時 ， 則 在 此 期 間 為 外 部 程 序 存 儲 器 ， 不 管 是 否 有 內 部 程 序 存 儲 器 。 注 意 加 密 方 式 1 時 ， /EA 將 內 部 鎖 定 為 RESET； 當 /EA 端 保 持 高 電 平 時 ， 此 間 內 部 程 序 存 儲 器 。 在 FLASH 編 程 期 間 ， 此 引 腳 也 用 于 施 加 12V 編 程 電 源 （ VPP） 。 XTAL1： 反 向 振 蕩 放 大 器 的 輸 入 及 內 部 時 鐘 工 作 電 路 的 輸 入 。 XTAL2： 來 自 反 向 振 蕩 器 的 輸 出 3。 3.3.4 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 振 蕩 器 。 石 英 振 蕩 和 陶 瓷 振 蕩 均 可 采 用 。 如 采 用 外 部 時 鐘 源 驅 動 器 件 ， XTAL2 應 不 接 。 有 余 輸 入 至 內 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 脈 沖 的 高 低 電 平 要 求 的 寬 度 。 3.4 單片機控制程序的的設定 首先根據(jù)設計要求，在單片機通電時開始工作，執(zhí)行編寫好的程序，并且 每次通電只執(zhí)行一次。 編寫程序要求：當單片機與電源接通時，單片機開始工作，首先 P2.0 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 13 P2.1 P2.2 P2.3 四個端口首先輸出 20ms 的高電平，使原電路的回路斷開這樣 就可以避免發(fā)生短路現(xiàn)象。在 20ms 之后 P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 PO.0 P0.1 P0.2 P0.3 共同輸出高電平 6S，這時車窗上升，6S 之后車窗上升完畢，程序結 束。程序編寫見附錄，流程圖如圖 3.2 所示 開始 駕駛員熄火后，主繼電器閉合 單片機電源接通，P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 先輸出高電 平 20ms，控制繼電器將回路斷開，以免形成短路。 20ms 后 P2.0 到 P2.3 P0.0 到 P0.3 共同輸出高電平 6S 程序結束 圖 3.2 程序流程圖 3.5 protel 的應用 PROTEL 是 PORTEL 公司在 80 年代末推出的 EDA 軟件，在電子行業(yè)的 CAD 軟件中，它當之無愧地排在眾多 EDA 軟件的前面，是電子設計者的首選 軟件。 在 設 計 數(shù) 據(jù) 庫 內 組 織 按 分 層 結 構 文 件 夾 建 立 的 文 件 顯 示 在 右 邊 的 個 人 安 全 系 統(tǒng) 設 計 數(shù) 據(jù) 庫 有 一 文 件 夾 叫 設 計 文 件 ， 這 個 文 件 夾 中 是 主 設 計 文 件 (原 理 圖 和 PCB)， 還 有 許 多 的 子 文 件 夾 ， 包 括 了 PCB 裝 配 文 件 、 報 告 和 仿 真 分 析 。 這 里 對 在 設 計 數(shù) 據(jù) 庫 中 創(chuàng) 建 文 件 夾 的 分 層 深 度 沒 有 限 制 。 設 計 數(shù) 據(jù) 庫 對 存 儲 Protel 設 計 文 件 沒 有 限 制 你 能 輸 入 任 何 類 型 的 設 計 文 件 進 入 數(shù) 據(jù) 庫 ， 如 在 MS Word 書 寫 的 報 告 、 在 MS Excel 準 備 的 費 用 清 單 和 AutoCAD 中 制 的 機 械 圖 。 簡 單 雙 擊 設 計 數(shù) 據(jù) 庫 里 的 文 件 圖 標 ， 在 適 當 的 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 14 編 輯 器 打 開 文 件 ， 被 更 新 的 文 件 自 動 地 保 存 到 設 計 數(shù) 據(jù) 庫 。 MS Word 和 Excel 文 件 可 以 在 設 計 管 理 器 中 直 接 編 輯 。 在本次設計中我們所有的電路繪制也是使用 protel 來完成的。P rotel99 SE 共 分 5 個 模 塊 ， 分 別 是 原 理 圖 設 計 、 PCB 設 計 、 自 動 布 線 器 、 原 理 圖 混 合 信 號 仿 真 、 PLD 設 計 。 Protel 還 具 有 如 下 特 色 功 能 ： 強 大 的 全 局 編 輯 功 能 ； 在 原 理 圖 中 選 擇 一 級 器 件 ， PCB 中 同 樣 的 器 件 也 將 被 選 中 ； 同 時 運 行 原 理 圖 和 PCB， 在 打 開 的 原 理 圖 和 PCB 圖 間 允 許 雙 向 交 叉 查 找 元 器 件 、 引 腳 、 網 絡 既 可 以 進 行 正 向 注 釋 元 器 件 標 號 （ 由 原 理 圖 到 PCB） ， 也 可 以 進 行 反 向 注 釋 （ 由 PCB 到 原 理 圖 ） ， 以 保 持 電 氣 原 理 圖 和 PCB 在 設 計 上 的 一 致 性 ； 支 持 用 CUPL 語 言 和 原 理 圖 設 計 PLD， 生 成 標 準 的 JED 下 載 文 件 ； * PCB 可 設 計 32 個 信 號 層 ， 16 個 電 源 -地 層 和 16 個 機 加 工 層 ； 強 大 的 “規(guī) 則 驅 動 ”設 計 環(huán) 境 ， 符 合 在 線 的 和 批 處 理 的 設 計 規(guī) 則 檢 查 ； 提 供 大 量 的 工 業(yè) 化 標 準 電 路 板 做 為 設 計 模 版 ； 放 置 漢 字 功 能 ； 可 以 輸 入 和 輸 出 DXF、 DWG 格 式 文 件 ， 實 現(xiàn) 和 AutoCAD 等 軟 件 的 數(shù) 據(jù) 交 換 ； 智 能 封 裝 導 航 （ 對 于 建 立 復 雜 的 PGA、 BGA 封 裝 很 有 用 ） ； 方 便 的 打 印 預 覽 功 能 ， 不 用 修 改 PCB 文 件 就 可 以 直 接 控 制 打 印 結 果 ； 獨 特 的 3D 顯 示 可 以 在 制 板 之 前 看 到 裝 配 事 物 的 效 果 ； 強 大 的 CAM 處 理 使 您 輕 松 實 現(xiàn) 輸 出 光 繪 文 件 、 材 料 清 單 、 鉆 孔 文 件 、 貼 片 機 文 件 、 測 試 點 報 告 等 ； 雖 然 protel 具 有 如 此 強 大 的 功 能 但 是 本 次 設 計 中 我 們 只 是 應 用 了 很 小 的 一 部 分 也 就 是 原 理 圖 的 設 計 ， 對 于 該 軟 件 我 還 需 要 進 一 步 學 習 。 3.6 keil 的 基 本 使 用 在 本 次 設 計 中 還 應 用 到 了 編 程 軟 件 Keil 該軟件是 51 系列兼容單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C 語言在功能上、結構性、可讀性、可維護 性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接 器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發(fā)方案，通過一個集 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 15 成開發(fā)環(huán)境將這些部分組合在一起。運行 Keil 軟件需要 WIN98、NT、WIN2000、WINXP 等操作系統(tǒng)。 通過使用該軟件對 C 語言也有了一定的了解。 3.7 本章小結 本章主要是對于自動關窗器進行設計并且提出多種方案，以及最終選定的 設計方案還對相關軟件進行簡單介紹，對于自動關窗器的程序進行編寫。對于 單片機的選擇與單片機的結構和基本參數(shù)進行敘述。 通過對比以及對單片機的介紹和了解最后選定用 AT89C51 單片機作為控制 單片機 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 16 第四章 電子元器件的選擇與電路的連接 4.1 三極管的選擇 本設計中的三極管應用非常廣泛，主要是對繼電器的驅動作用。以保證繼 電器的正常運行。 本設計中所采用的都是 NPN 型晶體管，當基極加正偏壓時，發(fā)射極引導電 流流至集電極，但晶體管不能導通除非加到基極的電壓超出發(fā)射極電壓大約 0.7V，晶體管導通時，基極和集電極相對于發(fā)射極都必須是正的。如果加到基 極的電壓與發(fā)射極電壓相比小于 0.7V，晶體管的作用如同打開的開關：如果大 于 0.7V，作用就像和上的開關如圖 4.1 所示 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 17 圖 4.1 三極管的狀態(tài) 本次設計中主要用的就是開關作用，當開關打開時集電極的電流就會流進 發(fā)射極，我們把繼電器的線圈引腳一端接在集電極上一端接在蓄電池上這樣一 旦三極管導通，就會有電流通過繼電器的線圈使繼電器閉合電路導通或者斷開 4。 本設計選用 9013 型三極管 其參數(shù)為： 耗散功率：P=0.625W 集電極最大電流：ICM=0.5A 集電極基極擊穿電壓：BVCBO 45V 集電極發(fā)射極擊穿電壓：BVCEO 25V 特征頻頻率 ft 最小 150MHZ 該三極管是常用的小功率三極管，其特點是耗散功率比較低，驅動電流比 較小，適用于一般低壓電路主要用于驅動或開關作用，一般經常用于驅動繼電 器等小功率元器件。 4.2 二極管的選擇與調試 二極管又稱晶體二極管,簡稱二極管;它只往一個方向傳送電流的電子零件。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 18 它是一種具有 1 個零件號接合的 2 個端子的器件，具有按照外加電壓的方向， 使電流流動或不流動的性質。晶體二極管為一個由 p 型半導體和 n 型半導體形 成的 p-n 結，在其界面處兩側形成空間電荷層，并建有自建電場。當不存在外 加電壓時，由于 p-n 結兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂 移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。 在選擇二極管的時候主要注意不要形成反向擊穿按機理分為齊納擊穿和雪 崩擊穿兩種情況。在高摻雜濃度的情況下，因勢壘區(qū)寬度很小，反向電壓較大 時，破壞了勢壘區(qū)內共價鍵結構，使價電子脫離共價鍵束縛，產生電子-空穴對， 致使電流急劇增大，這種擊穿稱為齊納擊穿。如果摻雜濃度較低，勢壘區(qū)寬度 較寬，不容易產生齊納擊穿。 另 一 種 擊 穿 為 雪 崩 擊 穿 。 當 反 向 電 壓 增 加 到 較 大 數(shù) 值 時 ， 外 加 電 場 使 少 子 漂 移 速 度 加 快 ， 從 而 與 共 價 鍵 中 的 價 電 子 相 碰 撞 ， 把 價 電 子 撞 出 共 價 鍵 ， 產 生 新 的 電 子 -空 穴 對 。 新 產 生 的 電 子 -空 穴 被 電 場 加 速 后 又 撞 出 其 它 價 電 子 ， 載 流 子 雪 崩 式 地 增 加 ， 致 使 電 流 急 劇 增 加 ， 這 種 擊 穿 稱 為 雪 崩 擊 穿 。 無 論 哪 種 擊 穿 ， 若 對 其 電 流 不 加 限 制 ， 都 可 能 造 成 PN 結 永 久 性 損 壞 。 在本次設計中因為繼電器線圈是一個電感性質的線圈，電感有一個特性， 流經電感線圈的電流不能突變，如果突然切斷電感線圈的電流，電感本身就會 產生一個很強的電動勢，來試圖維持電流不變，這個電動勢往往非常強，它會 擊穿試圖阻斷電流開關，無論是空氣開關，還是半導體開關。如果是空氣開關， 就會擊穿空氣，造成不能斷電，如果是半導體開關，就會燒毀這個開關。 二極管就是為這個電動勢提供一個泄放的通路，由于電動勢的方向與電源 的方向相反，所以叫做反向電動勢，二極管也是反向接入的。有了它，電動勢 就不會太高了，保護了開關和其他元器件不至于損壞 5。在選擇上選擇低壓電 路中比較常用的 IN4001 即可其連接方式如圖 4.2 所示。 選擇型號為： IN4001 的二極管 最大反向峰值電壓（PRV）：50V 最大半波整流電流（Fsm）：1A 最大正向峰值電流：30A 最大反向電流（常溫下） （IR）:5uA 最大正向電壓（常溫下）(VFm)：1V 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 19 圖 4.2 二極管與繼電器的連接 調試方法：將電路按照正確方式連接，將繼電器直接供予 12v 電壓，在繼 電器的常開端連接一個負載電動機，連接之后接通電源，繼電器應該閉合，負 載電動機應正常工作。反復測試多次證明繼電器連接無誤。 4.3 電阻的選擇與三極管的接法 電阻器是電路中不可缺少的部分，應用非常廣泛。它在電路中可以起到電 壓調整和負載的作用。 9013 是 NPN 型三極管，當 51 單片機一個 I/O 端口（例如 P2.0）輸出是高 電平時，繼電器線圈被驅動與三極管之間串有電阻 R，一般該電阻 R 取 5.1K- 10K 都可以。但是一般都要通過計算來獲得一個理論上允許的電阻的范圍再加 以驗證從而得到可行的具體阻值。要從理論上講，應該查一下繼電器線圈的阻 值（繼電器線圈的阻值為 400 歐） ，即保證繼電器可靠吸合時所需要的電流，該 電流就是三極管作開關作用時的集電極飽和電流 Ics，那 Ics 除以 就是必須的 基極電流 Ib 也就是基極所需要的最小電流，如果 R 的取值如過大，不能滿足三 極管的導通要是所需要的電流，繼電器就無法正常工作。 選用型號為 9013 的三極管，P2.0 高電平約 5V，則 R 小于（5-0.7） /Ib。0.7V 是三極管的 B-E 導通電壓。 繼電器的線圈電阻為 400 歐姆設為 Rc:Ics=Ucc/Rc=12/400=30mA 9013 三極管 為 64 到 90 取最小值 60 Ib=Ics/ =30/60=0.5mA 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 20 P2.0 高電平約 5V，則 R 小于（5-0.7）/Ib。0.7V 是三極管的 B-E 導通電壓。 則 R 小于 8.6K。 我們所計算得到的理論值為小于 8.6K.連接方法如圖 4.3 所示 圖 4.3 三極管與電阻的連接 4.4 斷電器的原理及選擇 有一種被稱為電熱調節(jié)器的電子元件斷電器，也稱為固態(tài)斷路器。這種斷 路器的電阻隨著溫度的升高而增大，它沒有機械部件，以聚合體（彈和晶體） 做成。聚合體內有一定密度的碳和晶體。碳是可以導電的，所以當斷路電器兩 端有電壓時，電流就通過碳導通。當斷電器中有電流通過時，其中的晶體膨脹， 從而導致聚合體中碳的密度減小，是聚合體的電阻變大。當溫度達到一定值， 碳的密度太小，電阻過大，就會形成短路狀態(tài)。聚合體中沒有電流通過時，就 會開始降溫，晶體收縮，碳的密度又會增加，電路又會重新導通。這樣反復循 環(huán)。這種斷電器在電動折床和電動門鎖電路中都有使用。我們在本次威馳轎車 電路完善中就加入了，此類斷電器。以保證汽車關窗系統(tǒng)的安全性，避免電流 過大時燒毀電動機或者升窗過程中，夾道手指或者人體其他部位，而造成傷害。 4.5 繼電器的選擇和使用 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制 系統(tǒng)（又稱輸出回路） ，通常應用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流 去控制較大電流的一種“自動開關” 。故在電路中起著自動調節(jié)、安全保護、轉 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 21 換電路等作用。 當 輸 入 量 (如 電 壓 、 電 流 、 溫 度 等 )達 到 規(guī) 定 值 時 ， 使 被 控 制 的 輸 出 電 路 導 通 或 斷 開 的 電 器 。 可 分 為 電 氣 量 (如 電 流 、 電 壓 、 頻 率 、 功 率 等 )繼 電 器 及 非 電 氣 量 (如 溫 度 、 壓 力 、 速 度 等 )繼 電 器 兩 大 類 。 具 有 動 作 快 、 工 作 穩(wěn) 定 、 使 用 壽 命 長 、 體 積 小 等 優(yōu) 點 。 廣 泛 應 用 于 電 力 保 護 、 自 動 化 、 運 動 、 遙 控 、 測 量 和 通 信 等 裝 置 中 。 繼電器的種類非常多有：電磁繼電器。熱敏干簧繼電器、固態(tài)繼電器、光 電繼電器等多種類型。本次設計采用的是電磁繼電器。 電磁繼電器的工作原理: 電 磁 式 繼 電 器 一 般 由 鐵 芯 、 線 圈 、 銜 鐵 、 觸 點 簧 片 等 組 成 的 。 只 要 在 線 圈 兩 端 加 上 一 定 的 電 壓 ， 線 圈 中 就 會 流 過 一 定 的 電 流 ， 從 而 產 生 電 磁 效 應 ， 銜 鐵 就 會 在 電 磁 力 吸 引 的 作 用 下 克 服 返 回 彈 簧 的 拉 力 吸 向 鐵 芯 ， 從 而 帶 動 銜 鐵 的 動 觸 點 與 靜 觸 點 （ 常 開 點 ） 吸 合 。 當 線 圈 斷 電 后 ， 電 磁 的 吸 力 也 隨 之 消 失 ， 銜 鐵 就 會 在 彈 簧 的 反 作 用 力 返 回 原 來 的 位 置 ， 使 動 觸 點 與 原 來 的 靜 觸 點 （ 常 閉 觸 點 ） 釋 放 。 這 樣 吸 合 、 釋 放 ， 從 而 達 到 了 在 電 路 中 的 導 通 、 切 斷 的 目 的 。 對 于 繼 電 器 的 “常 開 、 常 閉 ”觸 點 ， 可 以 這 樣 來 區(qū) 分 ： 繼 電 器 線 圈 未 通 電 時 處 于 斷 開 狀 態(tài) 的 靜 觸 點 ， 稱 為 “常 開 觸 點 ”如 圖 4.4 所 示 ； 處 于 接 通 狀 態(tài) 的 靜 觸 點 稱 為 “常 閉 觸 點 ”如 圖 4.5 所 示 。 繼 電 器 一 般 有 兩 股 電 路 ， 為 低 壓 控 制 電 路 和 高 壓 工 作 電 路 。 低 壓 電 路 為 繼 電 器 的 線 圈 電 路 ， 高 壓 電 路 為 觸 點 電 路 。 這 樣 就 能 使 較 小 的 電 壓 與 電 流 來 控 制 較 大 的 電 壓 與 電 流 了 。 圖 4.4 常開式繼電器示意圖 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 22 圖 4.5 常閉式繼電器示意圖 4.5.1 選 擇 合 適 的 繼 電 器 先 了 解 必 要 的 條 件 ： （ 1） 控 制 電 路 的 電 源 電 壓 ， 能 提 供 的 最 大 電 流 ； （ 2） 被 控 制 電 路 中 的 電 壓 和 電 流 ； （ 3） 被 控 電 路 需 要 幾 組 、 什 么 形 式 的 觸 點 。 選 用 繼 電 器 時 ， 一 般 控 制 電 路 的 電 源 電 壓 可 作 為 選 用 的 依 據(jù) 。 控 制 電 路 應 能 給 繼 電 器 提 供 足 夠 的 工 作 電 流 ， 否 則 繼 電 器 吸 合 是 不 穩(wěn) 定 的 。 查 閱 有 關 資 料 確 定 使 用 條 件 后 ， 可 查 找 相 關 資 料 ， 找 出 需 要 的 繼 電 器 的 型 號 和 規(guī) 格 號 。 若 手 頭 已 有 繼 電 器 ， 可 依 據(jù) 資 料 核 對 是 否 可 以 利 用 。 最 后 考 慮 尺 寸 是 否 合 適 。 注 意 器 具 的 容 積 。 若 是 用 于 一 般 用 電 器 ， 除 考 慮 機 箱 容 積 外 ， 小 型 繼 電 器 主 要 考 慮 電 路 板 安 裝 布 局 。 威馳汽車的車窗控制電動機為 12v 直流電動機，蓄電池電壓為 12V ，工作 時通過繼電器的電流不大于 7A，根據(jù)此我們選用了型號為 HJR3FF_ SHF(TBF-1)/12VDC 的繼電器 4.5.2 繼電器主要產品技術參數(shù) 1.額定工作電壓 是指繼電器正常工作時線圈所需要的電壓。根據(jù)繼電器的型號不同，可以 是交流電壓，也可以是直流電壓。 2.直流電阻 是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過萬能表測量。 3.吸合電流 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 23 是指繼電器能夠產生吸合動作的最小電流。在正常使用時，給定的電流必 須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。而對于線圈所加的工作電壓， 一般不要超過額定工作電壓的 1.5 倍，否則會產生較大的電流而把線圈燒毀。 4.釋放電流 是指繼電器產生釋放動作的最大電流。當繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一 定程度時，繼電器就會恢復到未通電的釋放狀態(tài)。這時的電流遠遠小于吸合電 流。 5.觸點切換電壓和電流 是指繼電器允許加載的電壓和電流。它決定了繼電器能控制電壓和電流的 大小，使用時不能超過此值，否則很容易損壞繼電器的觸點。下面就是繼電器 的基本參數(shù)。 繼電器線圈的基本參數(shù) 額定電壓：12v 線圈阻值：400 額定電流：30Ma 最大過載電壓：常溫時為額定電壓的的 170% 繼電器觸點基本參數(shù)： 觸點形式：1H/1Z 觸點負載：10A 240VAC 最小負載：100mA 5VCD 接觸電阻：100m MAX （6V 1A） 機械壽命：1000000 繼電器的性能參數(shù): 絕緣阻值：100M （500V） 吸合時間：10ms 釋放時間：5ms 4.6 穩(wěn)壓電路的選擇及調試 在整個電路中我們所有的輸入都是由蓄電池提供的。蓄電池的電壓為 12V 而單片機的工作電壓為 5v 所以我們需要一個穩(wěn)壓裝置，來保證輸入單片機的電 壓為 5v。而 78/79 系列三端穩(wěn)壓 IC 來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電 路內部還有過流、過熱及調整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 24 便宜。該系列集成穩(wěn)壓 IC 型號中的 78 或 79 后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電 路的輸出電壓，如 7806 表示輸出電壓為正 6V，7909 表示輸出電壓為負 9V。 因為三端固定集成穩(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經常采用。那么本次設計 中就選取 7805 穩(wěn)壓集成電路來控制電壓。電子產品中，三端 IC 是指穩(wěn)壓用的 集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。 在使用過程中應注意在 實 際 應 用 中 ， 應 在 三 端 集 成 穩(wěn) 壓 電 路 上 安 裝 足 夠 大 的 散 熱 器 （ 當 然 小 功 率 的 條 件 下 不 用 ） 。 當 穩(wěn) 壓 管 溫 度 過 高 時 ， 穩(wěn) 壓 性 能 將 變 差 ， 甚 至 損 壞 。 7805 具體參數(shù)如下所示： 輸 出 電 壓 25時： 最小值：4.8V 典型值：5.0V 最大值：5.2V 靜 態(tài) 電 流 25時： 典型值：5.0mA 最大值：8.0mA 峰值電流 25時： 最大值：2.2A 理論上正常工作最高電壓可以 30 多 V,大約 33-36V，1.5A 輸出電流，真實 使用輸入電壓不要超過 25V，因為輸入電壓越高發(fā)熱程度就越大，如果溫度過 高可能引起元件的實效或者損害。7805 還自帶 1.5A 負載過熱保護。如果制作 中需要一個能輸出 1.5A 以上電流的穩(wěn)壓電源，通常采用幾塊三端穩(wěn)壓電路并聯(lián) 起來，使其最大輸出電流為 N 個 1.5A，但應用時需注意：并聯(lián)使用的集成穩(wěn)壓 電路應采用同一廠家、同一批號的產品，以保證參數(shù)的一致。另外在輸出電流 上留有一定的余量，以避免個別集成穩(wěn)壓電路失效時導致其他電路的連鎖燒毀。 在設計中已經選用了 7805 三端固定集成穩(wěn)壓電路來進行電壓的轉換。為了 使 7805 的穩(wěn)壓作用更好更穩(wěn)定，以及給 7805 一個保護，我們將給 7805 連接一 個標準電路如圖 4.6 所示。 調試方法：將電路如上圖所示進行連接，正確連接后用萬用表測量其輸出 端電壓，若為 5v 則該局部電路連接方法正確。 測試電壓的穩(wěn)定性：在輸出端多次連接不同負載，然后在測量其輸出電壓 值，該測量值應該在 4.8v 至 5.2v 之間。則證明該穩(wěn)壓電路有效可用。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 25 圖 4.6 7805 的標準電路 4.7 單片機控制電路的連接 單片機系統(tǒng)里都有晶振和復位，在單片機系統(tǒng)里晶振的作用，全程叫晶體 振蕩器，他結合單片機內部電路產生單片機所需的時鐘頻率.他結合單片機內部 電路產生單片機所需的時鐘頻率，單片機晶振提供的時鐘頻率越高，那么單片 機運行速度就越快，單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機晶振提供的時 鐘頻率。 4.7.1 晶振的連接 在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達百萬分之五十。高級的 精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內調整頻率，稱為壓控振蕩 器。晶振用一種能把電能和機械能相互轉化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提 供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。單片機晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。 通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射 頻使用不同的