賽馬轎車智能電動后視鏡開關及控制線路優(yōu)化設計(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過)

下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 本科學生畢業(yè)設計 賽馬轎車智能電動后視鏡開關 及控制線路優(yōu)化設計 院系名稱 ： 汽車與交通工程學院 專業(yè)班級 ： 車輛工程 07-11 班 學生姓名 ： 閆 涵 指導教師 ： 鮑 宇 職 稱 ： 高級實驗師 黑 龍 江 工 程 學 院 二一一年月 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 The Graduation Design for Bachelors Degree The Optimization Design of Saima Intelligent Electric Rear-view Mirror Control Switch and Circuit Candidate: Yan Han Specialty: Vehicle Engineering Class: B07-11 Supervisor: Senior Laboratory. Bao Yu Heilongjiang Institute of Technology 2011-06 Harbin 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 I 摘 要 汽車后視鏡反映汽車后方、側方和下方的情況，使駕駛者可以間接看清楚這些位置的情況，擴大了駕駛者的視野范圍。汽車后視鏡的控制應簡單可靠，并且可以依據駕駛員的要求隨時進行調節(jié)。 此次 設計針對機械觸點式電動后視鏡開關存在缺點，依據賽馬轎車電動后視鏡的結構進行必要的技術改進。分析其觸點燒蝕的原因，進行電路設計，實現對電動后視鏡的控 制 。結合單片機的發(fā)展及其在汽車上的應用，提出利用單片機控制電動后視鏡轉動的設計方案。取消機械觸點，并對控制電路進行優(yōu)化設計以及部分改裝 ，使控制線路簡化，從而在保證實現電動后視鏡控制 ， 同時減少了原車電路復雜的控制線束。在不破壞原車結構的同時，便于拆卸與安裝，使用控制簡單可靠。具有很好的互換性。 關鍵詞： 電動后視鏡 ； 單片機 ； 控制電路 ； 直流電動機 ； 優(yōu)化設計 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 II ABSTRACT Motor vehicle rear-view mirror to reflect the rear, side and the bottom of the situation, so that drivers can see clearly the location of the indirect, expanded the scope of the vision of motorist. The rear-view mirror control of the car should be simple and reliable, and the driver can be based on the request at any time to regulate by the driver. The contact is designed according to the shortcomings of the mechanical-electrical switch mirrors, based on the structure of the the race cars rear-view mirrors and complete necessary technical improvements. Analysis of the reason for the erosion of their contacts and take the designation of the circuit, so that finish the implementation of the manipulation of electric rearview mirror. Then joined the development of SCM and co nsider its application in the automobile, and proclaim the designation by using SCM to control rotating electric mirror. However this design canceled the mechanical contact and optimize the control circuit design and make some new modifications, in order to simplify the control lines. In order to ensure that the realizations of electrical control of the rear-view mirror of the original car at the same time it can reduce the complexity of the control circuit wiring harness. While the car does not destroy the original structure. For demolition and installation, the use of simple and reliable control.And it has a wonderful interchangeability. Key words： Electric Rear-view Mirrors； Single-Chip Microcomputer； Control Circuits；Delect Current Motor； The Optimization Design 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 目 錄 摘要 I Abstract II 第 1 章 緒論 1 1.1 引言 3 1.2 研究的目的和意義 3 1.3 電動后視鏡控制發(fā)展趨勢 4 1.4 設計的流程 4 1.5 設計的主要內容 5 第 2 章 賽馬轎車電動后視鏡及工作原理 7 2.1 電動后視鏡結構 7 2.2 后視鏡功能介紹及其種類 7 2.3 后視鏡發(fā)展趨勢 9 2.4 賽馬轎車電動后視鏡 10 2.4.1 賽馬轎車電動后視鏡結構及工作原理 10 2.4.2 賽馬轎車電動后視鏡控制線路及工作原理 10 2.5 賽馬轎車電動后視鏡開關特點 12 2.6 后視鏡折疊及加熱除霧功能 12 2.7 本章小結 13 第 3 章 線路優(yōu)化及開關設計 14 3.1 設計原則 14 3.2 控制線路優(yōu)化方案 14 3.2.1 觸點燒蝕原因的分析 14 3.2.2 控制線路優(yōu)化設計方案一 14 3.2.3 控制線路優(yōu)化設計方案二 15 3.2.4 控制線路優(yōu)化設計方案三 17 3.3 方案分析選擇 18 3.4 優(yōu)化后的控制電路及其工作原理 18 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 3.5 控制電路元件選擇及參數確定 19 3.5.1 電路組成 19 3.5.2 元件選擇參數確定 19 3.6 試驗分析 17 3.7 本章小結 17 第 4 章 賽馬轎車后視鏡控制程序編制 22 4.1 單片機介紹 22 4.2 單片機選擇 23 4.3 控制程序流程圖的編寫 23 4.4 本章小結 24 第 5 章 賽馬轎車 后視鏡開關設計 25 5.1 設計原則 25 5.2 安裝位置確定 25 5.3 原車控制開關實際尺寸測量 27 5.4 外觀及按鍵設計 28 5.4.1 開關外型設計 28 5.4.2 按鍵設計 30 5.4.3 外觀確定 30 5.5 本章小結 30 結論 31 參考文獻 32 致謝 33 附錄 34 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 1 買文檔送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 2 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 3 第 1 章 緒 論 1.1 引言 后視鏡是汽車必備的安全裝置之一 , 可以分為內后視鏡 、外后視鏡和下后視鏡等 , 本文特指的是位于車門附近的左右后視鏡 , 這兩個后視鏡主要用來觀察道路兩側后方的情況 , 要求能進行獨立調節(jié)以滿足不同視角的需要。后視鏡的動作是通過直流電動機控制 , 每個后視鏡內裝有 2個直流電動機來分別控制其水平方向和垂直方向的旋轉。其調節(jié)的功能包括 : 左后視鏡水平方向旋轉、左后視鏡垂直方向旋轉、右后視鏡水平方向旋轉、右后視鏡垂直方向旋轉 1。 還有一個直流電動機是控制折疊和展開的旋轉。 1.2 研究的目的和意義 目前，賽馬轎車電動后視鏡開關采用即觸點控制方式，在操縱電動后視鏡時，經常出 現觸點燒蝕的現象，給駕駛員帶來很多不便，為了解決上述問題，同時實現對汽車電動后視鏡的方便控制，設計基于單片機控制技術控制開關。 采用單片機控控制開關后，降低了電動后視鏡的故障率，從而降低行車安全事故的發(fā)生率，保障了人身安全，通過本次課程設計還能充分發(fā)揮我的創(chuàng)新思維，對培養(yǎng)創(chuàng)新思維及科學分析方法也十分有益。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 4 1.3 電動后視鏡控制發(fā)展趨勢 隨著現代科學技術的發(fā)展，越來越多的電子科學技術在汽車上應用。普通的電動后視鏡已經不能滿足用戶的需求，人們需要電動后視鏡具有更多的功能，如自動調節(jié)、記憶等。于是更多的廠 家將目光轉投向電動后視鏡的控制部分，使其具有自動調節(jié)、自動回位、記憶等功能。電動后視鏡控制將走向智慧化、人性化。 早期的電動后視鏡大多采用機械觸點開關，由于接觸不良而導致燒蝕的現象經常發(fā)生，并且控制反應慢，不準確?，F在，大多數都采用電子芯片進行控制，不僅可以更穩(wěn)定、可靠的工作，還具有記憶功能。駕駛員預先調整好適合自己的后視鏡位置并存儲在相應的控制單元，開車時只需調出即可，免去了反復調節(jié)的麻煩。因此這種具有記憶功能的電動后視鏡適合于多個駕駛員不定期的開同一輛車 2。 1.4 設計 的流程 現在，大多數 駕駛員都不具備專業(yè)的汽車維修知識，對于汽車電器的維修知識更是匱乏。因此，本次設計主要對原有電動后視鏡的控制線路進行優(yōu)化并根據原車位置對開關外型進行設計，使其便于接線、安裝。駕駛員購買后，不必到專門的汽車維修店，只需在家按照說明自己更換。這樣進一步降低了更換后視鏡開關的成本。 此次設計的主要原則為依據理論分析進行試驗分析，最終方案結果以試驗數據為準。設計思路見如下流程圖。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 5 圖 1.1 設計思路流程圖 1.5 設計的主要內容 設計出基于單片機控制技術的 智能電動后視鏡開關。以解決賽馬轎車電動后視鏡觸點燒蝕現象。通過對原車控制線路的優(yōu)化設計，簡化控制線路。并進行后視鏡開關外型的設計 。 通過多方面查找數據，并結合其它典型電動機控制電路特點，完成如下工作： 首先學習 單片機知識 ，進行知識 儲備 ，掌握 電動后視鏡工作原理 。 整理設計思路，確定設計路線，擬出多種設計方案，并對設計方案進行比較、分析。確定出最終方案并進行電路設計，進行實驗分析。確定出最終控制電路 并給出電子元器件參數。 查找賽馬轎車及其它車型電動后視鏡控制電路圖 確定設計方案 繪制電路圖 對設計方案進行試驗分析 設計電路并進行試驗分析 比較分析各車型電動后視鏡工作原理及觸點燒蝕原因 提出解決思路及可行方案并進行比較分析 N N Y Y 對控制開關進行設計 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 6 然后 按照設計方案工作原理進行單片機編程 。 最后 實際測量賽馬轎車電動后視鏡控制開關安裝位置及安 裝尺寸，在不改變原車結構的同時 進行 開關外形設計， 利用 CAD 繪制工程圖 ， 利用 Protel軟件繪制電路圖 。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 7 第 2 章 賽馬轎車電動后視鏡及工作原理 2.1 電動后視鏡結構 電動后視鏡的背部都裝有兩套電動機和驅動器。可控制其上下及左右運動。通常垂直方向的運動由一個電動機控制，水平方向傾斜運動由另一個電動機操控。并且均為永磁型電動機。 如 圖 2.1 所示為電動后視鏡結構圖，它由后視鏡、后視鏡調整器構成 3。 圖 2.1 電動后視鏡結構圖 2.2 后視鏡 功能 介紹 及其種 類 汽車后視鏡屬于重要安全件，它的鏡面、外形和操縱 都頗講究。后視鏡的質量及安裝都有相應的行業(yè)標準，不能隨意。 后視鏡以安裝位置劃分，分為外后視鏡、下后視鏡和內后視鏡。以用途劃分，外后視鏡反映汽車后側方，下后視鏡反映汽車前下方，內后視鏡反映汽車后方及車內情況。用途不一樣，鏡面結構也會有所不同。一般后視鏡鏡面主要有兩種，一種是平面鏡，顧名思義鏡面是平的，用術語表述就是 “ 表面曲率半徑 R 無窮大 ” ，這與一般家庭用鏡一樣，可得到與目視大小相同的映像，這種平面鏡常用做內后視鏡。另一種是凸面鏡，鏡面呈球面狀，具有大小不同的曲率半徑，它的映像比目視小，但視野范圍大，好像相機 “ 廣角鏡 ” 的作用，這種凸面鏡常用做外后視鏡和下后視鏡。 轎車及其它輕型乘用車一般裝配外后視鏡和內后視鏡，大型商用汽車（大客車和黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 8 大貨車）一般裝配外后視鏡、下后視鏡和內后視鏡。 后視鏡有一個視界的問題，也就是指鏡面所能夠反映到的范圍。業(yè)界有視界三要素的提法，即駕駛者眼睛與后視鏡的距離；后視鏡的尺寸大小和后視鏡的曲率半徑。這三要素之間具有一定的關系，當后視鏡的距離和尺寸相同時，鏡面的曲率半徑越小，鏡面反映的視界越大。當鏡面的曲率半徑相同時，鏡面的尺寸越大，鏡面反映的視界越大。但是，事物總有兩重性，雖然鏡面的曲率半 徑越小視野范圍越大，但同時鏡面反映的物體變形程度也越大，這有些像 “哈哈鏡 ”，往往會造成駕駛者的錯覺。從行車安全的角度出發(fā)，有一個映像失真率的問題。行業(yè)標準規(guī)定，平面鏡的失真率不得大于 3%，凸面鏡的失真率不得大于 7%，要求不能反映有歪曲變形的實物圖像。因此，鏡面的曲率半徑就有一個限制范圍，行業(yè)標準規(guī)定外后視鏡的曲率半徑為 R1200，內后視鏡的曲率半徑為無限大（平面鏡）。 同時，后視鏡也有一個反射率指標。反射率越大鏡面反映的圖像越清晰。反射率的大小與鏡內表面反射膜材料有關。汽車后視鏡反射膜一般用銀和鋁為材料，它 們的最小反射率為 80%。高反射率在一些場合會有副作用，例如夜間行車在后面汽車前大燈的照射下，經內后視鏡的反射會使駕駛者產生眩目感，影響行車安全。因此內后視鏡一般采用棱形鏡，雖然鏡面也是平的，但其截面形狀是棱形，它利用棱形鏡的表面反射率與里面反射率不一樣的特點，達到無眩目要求。白天采用反射率為 80%的銀質或鋁質里面反射膜，晚上則用反射率只有 4%左右的表面玻璃。為此，晚上只需略為將白天位置的內后視鏡轉動一下角度就行了。目前有一種自動變色的內后視鏡，它的電子感光檢測器能自動分辨外界的自然光和強加光源，通過電流變化 在幾秒鐘內調節(jié)鏡內的變色材料，從無色變到有色以調節(jié)內后視鏡的反射率，從而解決眩目問題。 駕駛者眼睛與后視鏡的距離，也就是后視鏡的安裝位置，直接影響到后視鏡的視界、清晰程度和汽車輪廓尺寸，對行車安全很重要。因此，后視鏡的安裝位置要求達到行業(yè)標準的視界要求；后視鏡應盡可能靠近駕駛者的眼睛，應方便駕駛者觀察，頭部及眼球轉動盡量小 ； 后視鏡應安裝在車身上下振動最小的位置上。以現在的轎車為例，外后視鏡主要裝配在前車門上，控制方式有電動式和手動式。電動式外后視鏡的鏡片后面裝有驅動機構，它由小型可逆式直流電動機、減速齒輪、 電磁離合器組成，駕駛者在車內控制開關對外后視鏡進行上下左右調整，調整范圍 30 度以內，并可以折疊。手動式外后視鏡多采用杠桿式，駕駛者在駕駛座上擺動車門上相應的小手柄，即可上下左右調整鏡面角度，這種手動后視鏡的結構比較簡單，一般裝配在經濟型轎車上。 外后視鏡外形輪廓不但影響到車身的外觀，也影響到車身尺寸，行業(yè)標準有轎車黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 9 外后視鏡的安裝位置不得超出汽車最外側 250 毫米的規(guī)定。同時，由于一般轎車的速度提高，風阻和噪聲是設計者要考慮的重要問題，因此外后視鏡外形輪廓要符合空氣動力學，用圓滑的線條盡量減少風阻及風噪。 后視鏡還有一些其他的分類方法，如： 按后視鏡的鏡面形狀可分為平面鏡、球面鏡和雙曲率鏡面三大系列。另外還有一種棱形鏡，棱形鏡的鏡表面平坦，但其橫截面為棱形，通常用作防眩目的內后視鏡。 按制鏡時涂用的反射膜材料可分為鋁鏡、鉻鏡、銀鏡，蘭鏡等 4 種。 按后視鏡的調節(jié)方式可分為車外調節(jié)和車內調節(jié) 2 種。 (1)車外調節(jié)式 ； 這種方式式在停車狀態(tài)下，通過用手直接調節(jié)境況或鏡面的位置的方式來完成視角的調節(jié)，該方式費時費力，和難方便地一次性完成，駕駛員需要在座位上用手伸出車窗外調節(jié)，在行車，雨 天等情況下很不方便。一般的大型汽車，載貨汽車和搭檔客車都采用外調節(jié)方式，以降低成本。 (2)車內調節(jié)式 ； 這種方式可為駕駛員在行駛過程中調節(jié)后視鏡，觀察后視野提供較為方便的條件。中、高檔轎車大都采用內調節(jié)方式，該方式又分為手動調節(jié)式 （ 鋼絲索傳動調節(jié)或手柄調節(jié) ） 和電動調節(jié) 2 種。 電動后視鏡為駕駛員提供更便捷、更舒適的操作條件。它式目前中、高檔轎車普遍采用的標準裝備。 2.3 后視鏡發(fā)展趨勢 目前一些汽車的外后視鏡還具有除霜除霧功能和洗滌功能。由于外后視鏡最外端面也就是汽車最寬的位置，所以有些車上外后 視鏡前端還增加了側面轉向燈，可以醒目提示汽車轉彎方向。至于內后視鏡的附加功能就更加多了，在內后視鏡后面裝置集成芯片，利用液晶顯示可將倒車雷達、來電顯示、內外溫度、汽車速度、胎壓、 CD及 GPS 顯示等等信息在內后視鏡上反映出來。 隨著科技的發(fā)展，用攝像系統(tǒng)取替后視鏡已經成為一些廠家今后的新目標。它通過車輛兩側和車尾的攝像裝置及紅外線裝置，將攝到的圖像在后視顯示屏上顯示出來。例如第七屆北京國際車展上日產 ideo 概念車沒有傳統(tǒng)的后視鏡，四周一共安裝了 14個攝像機（ 8 個平面視圖攝像機和 6 個環(huán)視攝像機），其作用 除了能夠幫助駕駛員確保行駛安全外，還能用來擴展信息和收集圖像。整個儀表板是一個顯示屏，顯示了汽車后面及兩側的圖像，取替了后視鏡的作用 3。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 10 2.4 賽馬轎車電動后視鏡 眾所周知，要對某一個部件進行設計，首先要了解其工作原理，工作環(huán)境及工作特點。因此，本節(jié)主要針對賽馬轎車電動后視鏡的結構，控制線路，端子接口情況進行介紹。 2.4.1 賽馬轎車電動后視鏡結構及工作原理 目前賽馬轎車電動后視鏡采用和大多數車型一樣的結構，其背后裝有兩套電動機和驅動器，可操縱反射鏡上下及左右轉動。通常上下方向的轉動用一個電機控制，左右 方向的轉動由另一個電機控制。通過改變電機的電流方向，即可完成后視鏡的上下及左右調整。有的車型電動后視鏡還帶有伸縮功能，有伸縮開關控制伸縮電機工作，使整個后視鏡回轉伸出或縮回。 2.4.2 賽馬轎車電動后視鏡控制線路及工作原理 如圖 2.2 所示為賽馬轎車伸縮式電動后視鏡控制系統(tǒng)電路圖。在進行調整時，首先通過左右調整開關選擇好要調整的后視鏡，如圖調整左后視鏡時，開關打向左側， 圖 2.2 賽馬轎車電動后視鏡控制電路 此時開關分別與 7、 8 接點接通，再通過控制開關即可進行該后視鏡的上下或左右調整。 如圖 2.2 所示為 賽馬轎車電動后視鏡端子結構圖，在開關后面共有 11 各端子。其黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 11 工作原理如表 3.1 所示，當調節(jié)左側后視鏡向上轉動時，將端子 1 與端子 6 相連，端子 9 與端子 10 相連。當需要其向下轉動時，則將端子 6 與端子 9 相連，端子 6 與端子11 相連。 圖 2.3 賽馬轎車電動后視鏡開關端子 圖 2.4 開關位置與端子連接情況邏輯關系 圖 圖 2.4 所示為控制一側電動后視鏡運動的邏輯關系。我們都知道，汽車車身大部分是金屬，所以汽車電氣采用單線制，多數為負極搭鐵。但是為了控制電動后視鏡的兩個電動機正反轉，后視鏡的電動機為雙線。 為了減少導線的數量，兩個電動機有一個公共端（即表中導線端口 1），及只需要三根導線，導線 1、 3 控制一個電動機運動，當埠 1 接負極，埠 3 接正極時，電動機正轉，后視鏡向上轉動，反之則相反。同理， 1、2 控制電動機左右運動。 進行向上調整時可將控制開關推向上策，此時控制開關分別與向上接點、左上接點結合，電路為蓄電池 熔斷器 點火開關 控制開關向上接點 左右調整開關 接點 7 左側電動機 接點 1 電動鏡開關接點 2 控制開關左上接點 電動鏡開關接點 3 蓄電池負極，左側后視鏡電動機運轉，完成調整過程。其它調整過程與向上 調黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 12 整過程類似，通過接通不同的開關即可完成。其他后視鏡動作關系見 圖 2.54。 圖 2.5 連接件連接及后視鏡動作邏輯關系 圖 2.5 賽馬轎車電動后視鏡開關特點 和大多數車型一樣，目前賽馬轎車的電動后視鏡依舊采用普通的觸點開關，它具有結構簡單、成本低、容易實現兩組電動機的正反轉，因此成為眾多汽車廠家的首選。 但是，由于普通觸點開關具有反應延緩，容易出現虛接等現象，所以經常出現觸點燒蝕的現象，給廣大司機帶來很多不必要麻煩，造成安全隱患。通常，在汽車的正常使用期限內，需要多次更換，從而提高了維修成本，造成不必 要的浪費。 另外，我們知道，汽車駕駛控制面板的面積十分寶貴，所以，在滿足人機工程學原理的基礎上，應大大減少各部件的使用空間。但是，由于普通機械觸點開關觸電有很大的電流通過，所以，觸點橫截面積不能過小。因此，整個開關需要占用很大的空間。 因此，重新調整控制原理，控制線路，控制開關的結構時十分必要的。 2.6 后視鏡折疊及加熱除霧功能 在生活中，在泊車時，經常會遇到空間不足， 冰雪、多霧天氣下，后視鏡面覆蓋冰雪霧水，擦來擦去無法清潔干凈 ，影響行車安全，為此本設計對后視鏡進行折疊及加熱除霧等功能控制的設計， 以實現方便安全的使用。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 13 圖 2.4 陶瓷加熱片 圖 2.4 為為實現加熱除霧功能所選用的陶瓷加熱片。 2.7 本章小結 本章在一開始介紹了賽馬轎車電動后視鏡結構及其工作原理，并結合其控制電路對電動后視鏡的調節(jié)過程進行了介紹，通過對原有電路的解析，了解了其分別實現四個電動機正反轉工作的控制原理。并且，詳細介紹了賽馬轎車電動后視鏡開關的端子接口情況。通過對其控制原理的分析，初步確定了線路控制部分改進的主題思路，對下一章線路優(yōu)化設計工作做 了鋪墊。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 14 第 3 章 線路優(yōu)化及開關設計 3.1 設計原則 1、接線布局合理，線路連接可靠。 2、盡可能不破壞原有電路接線，便于安裝調試 3、電路中增加必要過載保護裝置。 依據上述設計原則，結合賽馬轎車控制線路特點，制定設計方案。 3.2 控制線路優(yōu)化 方案 汽車時當代交通必不可少的交通工具，對于短途運輸，旅行都是最佳選擇。隨著人們精神生活的不斷提高，就需要汽車有更多的功能以滿足乘客和駕駛員的需求。然而，這樣的代價就是汽車復雜的結構和本身的體重，為此，使汽車在滿足人們精神需求的同 時最簡化成為當代大多汽車設計師追求的目標。 對于汽車而言，我們始終追求的都是以最簡單的結構實現最復雜的功能。因此在汽車電氣中，引用了總線技術，這樣，大大減少了布線的麻煩。雖然如此，各個部分的線路還是很難盡如人意。因此，線路優(yōu)化是必不可少的一項重要任務。 由上一章可以知道，控制電動后視鏡工作，其實就是分別控制安裝在左右兩個后視鏡的四個直流電動機正反轉。因此，就要求控制電路能夠實現電流的雙向導通，在以往的電動機控制電路中，經常用到的有雙電源法，橋式電路法等。 盡管單片機本身具有一定的驅動能力，但其 輸 出電流較小， 不足以直接驅動電動機這類負載較大的器件，所以必須設計電動機驅動電路，即電動機和單片機之間的接口電路來驅動電動機工作?？傊?，無論用什么辦法來控制，控制直流電動機正反轉的基本方法就是改變電動機兩端的電勢差。 3.2.1 觸點燒蝕原因的分析 原來的賽馬轎車電動后視鏡采用普通機械觸點開關進行控制，其通過的電流較大，并且，由于機械觸點的結合過程中，兩個金屬觸點的接觸面積是一個從少到多的過程，因此，在最開始，容易出現虛接的現象；另外，金屬觸點由于長時間使用導致磨損，也會出現接觸不良的現象。 3.2.2 控制線路優(yōu)化 設計方案一 如圖 3.1 所示為控制線路優(yōu)化方案一，其主要控制原理是，控制電路給控制程序一個控制信號，經控制程序判斷四個電動機運動狀態(tài)，然后分別向 1、 2、 3、 4、 5 等黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 15 接口輸出相應信號，邏輯關系見表格。由于控制程序輸出的信號較小，不能夠直接驅動電動機轉動，故在五個接口和電動機之間接有放大電路。表 3.1 所示為本方案控制邏輯關系，當需要電機 A 正轉時，控制程序向幾口 1 輸出高電平信號，向其它接口輸出低電平信號，并經放大電路放大，這樣，在電動機兩端就會出現電勢差，因此電流由 1 接口流經電動機 A 回到界面 5，從而實現電動機 A 的正 向運轉。反之若要電動機A 反轉，則控制程序向幾口 5 輸出高電平信號，向其它接口輸出低電平信號，并經放大電路放大，這樣，在電動機兩端就會出現電勢差，因此電流由 1 接口流經電動機 A回到界面 5，從而實現電動機 A 的反向運轉。 表 3.1 方案一邏輯關系 電機狀態(tài) 1 界面 2 界面 3 界面 4 界面 5 界面 A 正轉 1 0 0 0 0 B 正轉 0 1 0 0 0 C 正轉 0 0 1 0 0 D 正轉 0 0 0 1 0 A 反轉 0 0 0 0 1 B 反轉 1 0 1 1 1 C 反轉 1 1 0 1 1 D 反轉 1 1 1 0 1 3.2.3 控制線路優(yōu)化設計方案二 在電工電子中，經常用到很多的控制開關，有普通的觸點開關，有電磁開關，還有用電子元器件的，如三極管，晶閘管等，還有各種類型的繼電器。 考慮到普觸電開關的動作時靠人為控制，經常出現接觸不牢靠的現象，所以用繼電器來代替普通觸點開關。如圖 3.2 所示為控制線路優(yōu)化方案二。這樣，控制開關的控制電流就很小，只需使繼電器閉合即可，當駕駛員需要對電動后視鏡進行調整時，及需要對某個電動機進行控制，例如若要控制如圖所示電動機 A 正轉時，只需讓控制程序控制繼電器 1、 4 閉合時，電流 流經繼電器 A,經過電動機，經繼電器 B 回到電源負極。若需要控制電動機 A 反轉時，只需讓控制程序控制繼電器 3、 2 閉合時，電流流經繼電器 A,經過電動機，經繼電器 B 回到電源負極 這種方法簡單易懂，但是我們大家都自動，繼電器的體積大多未電磁繼電器，因此，其體積相對較大，因此不便于安裝和布置。在汽車上，往往將大多數繼電器裝在一起，制作成繼電器盒，安裝在特定的位置。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 16 圖 3.1 方案一工作原理圖 圖 3.2 方案二工作原理圖 如上面所述，普通觸電開關需要流過很大的電流，這樣，當接觸不牢靠時就會容易出現燒蝕，造成危 害。而繼電器體積又相對較大，不便于安裝，所以，可以考慮用其它的元器件來代替繼電器，如三極管，晶閘管等。但由于晶閘管不能通過人為控制黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 17 來斷電，因此考慮到可斷晶閘管。但由于其價格較高，不益于市場競爭。因此選用相對較便宜的三極管。其原理如圖 3.3 所示，當需要電動機 A 正向運轉時，只需控制三極管 Q1 和 Q4 導通即可。這樣，電流經電源正極流經三極管 Q1，進入電動機 A，然后經三極管 Q4 回到電源負極。當需要電動機 A 反向轉動時，只需控制三極管 Q2 和Q3 導通即可。這樣，電流經電源正極流經三極管 Q3，進入電動機 A，然后經三極管Q2 回 到電源負極 5。 3.2.4 控制線路優(yōu)化設計方案三 圖 3.3 方案三工作原理圖 考慮到單片機的工作電流較小，此次設計采用橋式電路來驅動后視鏡電動機進行運動 視鏡的一個電機正反轉的原理圖。在圖 3.3中 , 每個電動電動機由 2個 NPN和 2個PNP構成橋式電路 , 給各個電阻適當的選值 ,使 NPN和 PNP均工作在飽和狀態(tài) , 即作開關來使用 6。 當 Q1 和 Q4 導通時 , S 電動機 A 正轉 , 當 Q2 和 Q3 導通時 , 電機 A 反轉 , 從而實現了電機的正反轉。而 Q1、 Q2、 Q3、 Q4 的導通和截止是由控制程序輸出電平決定的 ,黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 18 即單片 機通過這個引腳實現對電機正反轉的控制。 3.3 方案分析選擇 通過上一節(jié)。列出了三種主要設計方案。其中方案一原理簡單，明了。控制程序只需根據駕駛員的意愿，調用邏輯關系表中相應的信息即可控制輸出不同高低電平，來控制電動機正反轉。但是，由于控制程序輸出的信號較小，不能夠驅動電動機轉動，需要串聯一個放大電路，使電流電壓放大。由于汽車上的電源多為直流，因此，放大電路選擇較為困難。且放大電路體積較大，需占用較大空間。 方案二的主要思路是用繼電器來代替原有出點開關，主要原因時繼電器閉合時間較短，且較人為閉合到位，所以不容 易出現燒蝕現象。但繼電器多數體積較大，連接困難，故很難布置。 方案三的設計思路和方案二基本相同，所不同的是，方案二由繼電器充當開關，而方案三則由三極管代替，不僅體積小，便于安裝，而且價格較便宜。表 3.2 對三種方案進行了比較分析。 表 3.2 方案比較分析 方案一 方案二 方案三 簡化后線路 簡單 簡單 簡單 線路布置 簡單 較復雜 復雜 元器件體積 過大 較大 較小 成本 高 高 低 工作可靠性 不好 較好 好 印制出電路板面積 大 大 小 綜上所述，此次設計采用方案三所示方法。 3.4 優(yōu)化 后的控制電路及其工作原理 方案三控制電路通過 DC1205 與單片機 Vcc 引腳相連，為單片機提供 5V 電壓，單片機控制信號通過安裝在駕駛室的電動后視鏡調節(jié)開關控制。當需要調節(jié)左側后視鏡時， 后視鏡只需左右后視鏡選擇開關的 ”L”檔按下然后根據需要控制左側后視鏡按住上下左右按鈕，以控制左側后視鏡上下左右旋轉。 當需要調節(jié)左側電動后視鏡上旋轉時，只需將選擇開關的 “L”檔按下，然后按住向上按鈕即可，當達到所需位置時松開即可。其控制過程為： “L”按下后給單片機 P0.5 引腳一個高電平， “左 ”按鈕按下后，給 P0.3 引腳一個高電 平，通過單片機控制，使 P1.0 和P2.1 輸出高電平，分別控制三極管 T2 和 T3 導通。電流流向為：電源正極 Fuse 熔斷器黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 19 點火開關 熔斷絲 繼電器 T3 直流電動機 T2 搭鐵。反之，當需要左側電動后視鏡下旋轉時，只需將選擇開關的 “L”檔按下，然后按住向下按鈕即可，當達到所需位置時松開即可。其控制過程為： “L”按下后給單片機 P0.5 引腳一個高電平， “左 ”按鈕按下后，給 P0.2 引腳一個高電平，通過單片機控制，使 P1.1 和 P2.0 輸出高電平，分別控制三極管 T2 和 T3 導通。電流流向為：電源正極 Fuse 熔斷器 點火開關 熔斷絲 繼電器 T3 直流電動機 T2 搭鐵。 3.5 控制電路元件選擇及參數確定 3.5.1 電路組成 通過上述方案分析，電動后視鏡控制線路所應用到的元器件有： 89C52 單片機及相應外部電路、開關三極管、電阻、 光電隔離器 等。 3.5.2 元件選擇參數確定 根據電動機參數可知，賽馬轎車電動機后視鏡采用額定電壓為 12V，額定電流為100mA 的電動機驅動。因此通過各個三極管集電極和發(fā)射極的電流為 100mA。但是由于電動機會出現賭轉現象。需要對其賭轉電流進行確定，表 3.3 為賽馬轎車電動后視鏡驅動電機空載、正常 工作及賭轉時的電流。 在電路中所使用的光電隔離器亦稱光電耦合器， 簡稱光耦。光耦合器以光為媒介傳輸電信號。它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應用。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅動發(fā)光二極管（ LED），使之發(fā)出一定波長的光，被光探測器接收而產生光電流，再經過進一步放大后輸出。這就完成了電 光 電的轉換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點， 因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強的共模抑制能力。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計算機數字通信及實時控制中作為信號隔離的接口器件，可以大大增加計算機工作的可靠性。 光耦合器的主要優(yōu)點是：信號單向傳輸，輸入端與輸出端完全實現了電氣隔離，輸出信號對輸入端無影響，抗干擾能力強，工作穩(wěn)定，無觸點，使用壽命長，傳輸效率高。光耦合器是 70 年代發(fā)展起來產新型器件，現已廣泛用于電氣絕緣、電平轉換、級間耦合、驅動電路、開關電路、斬 波器、多諧振蕩器、信號隔離、級間隔離 、脈沖放大電路、數字儀表、遠距離信號傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器 (SSR)、儀器儀表、通信設備及微機接口中。在單片開關電源中，利用線性光耦合器可構成光耦反饋電路，黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 20 通過調節(jié)控制端電流來改變占空比，達到精密穩(wěn)壓目的。 表 3.3 電動機工作電流 （ 單位 ： mA） 組次 電動機狀態(tài) 電流 平均電流 1.1 空載 89.9 87 1.2 空載 81.0 1.3 空載 90.3 1.4 空載 86.7 2.1 正常負荷 100.3 100.1 2.2 正常負荷 103.1 2.3 正常負荷 101.4 2.4 正常負荷 99.7 3.1 賭轉 697.5 690.8 3.2 賭轉 680.0 3.3 賭轉 694.1 3.4