汽车音响设计毕业论文

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关于智能传感器与汽车电子的分析摘要：现代汽车电子从所应用的电子元器件到车内电子系统的架构均已进入了一个有本质性提高的新阶段。其中最有代表性的核心器件之一就是智能传感器。关键词：智能传感器1 汽车电子操控和安全系统谈起近几年来我国汽车工业增长迅速，发展势头很猛。因此评论界出现了一些专家的预测：汽车工业有可能超过IT产业，成为中国国民经济最重要的支柱产业之一。其实，汽车工业的增长必将包含与汽车产业相关的IT 产业的增长。例如，虽然目前在我国一汽的产品中电子产品和技术的价值含量只占10%—15%左右，但国外汽车中电子产品和技术的价值含量平均约为22%，中、高档轿车中汽车电子已占30%以上，而且这个比例还在不断地快速增长，预期很快将达到50%。电子信息技术已经成为新一代汽车发展方向的主导因素，汽车（机动车）的动力性能、操控性能、安全性能和舒适性能等各个方面的改进和提高，都将依赖于机械系统及结构和电子产品、信息技术间的完美结合。汽车工程界专家指出：电子技术的发展已使汽车产品的概念发生了深刻的变化。这也是最近电子信息产业界对汽车电子空前关注的原因之一。但是，必须指出的是，除了一些车内音响、视频装备，车用通信、导航系统，以及车载办公系统、网络系统等车内电子设备的本质改变较少外，现代汽车电子从所应用的电子元器件（包括传感器、执行器、微电路等）到车内电子系统的架构均已进入了一个有本质性提高的新阶段。其中最有代表性的核心器件之一就是智能传感器（智能执行器、智能变送器）。实际上，汽车电子已经经历了几个发展阶段：从分立电子元器件搭建的电路监测控制，经过了电子元器件或组件加微处理器构筑的各自独立的、专用的、半自动和自动的操控系统，现在已经进入了采用高速总线（目前至少有5种以上总线已开发使用），统一交换汽车运行中的各种电子装备和系统的数据，实现综合、智能调控的新阶段。新的汽车电子系统由各个电子控制单元（ECU）组成，可以独立操控，同时又能协调到整体运行的最佳状态。还可以举一个安全驾驶方面的例子，出于平稳、安全驾驶的需要，仅只针对四个轮子的操控上，除了应用大量压力传感器并普遍安装了刹车防抱死装置（ABS）外，许多轿车，包括国产车，已增设了电子动力分配系统（EBD），ABS+EBD可以最大限度的保障雨雪天气驾驶时的稳定性。现在，国内外的一些汽车进一步加装了紧急刹车辅助系统（EBA），该系统在发生紧急情况时，自动检测驾驶者踩制动踏板时的速度和力度，并判断紧急制动的力度是否足够，如果需要，就会自动增大制动力。EBA的自控动作必须在极短时间（例如百万分之一秒级）内完成。这个系统能使200km/h高速行驶车辆的制动滑行距离缩短极其宝贵的20多米。针对车轮的还有分别监测各个车轮相对于车速的转速，进而为每个车轮平衡分配动力，保证在恶劣路面条件下各轮间具有良好的均衡抓地能力的“电子牵引力控制”（ETC）系统等。从以上列举的两个例子可以清楚看到，汽车发展对汽车电子的一些基本要求： 电子操控系统的动作必须快速、正确、可靠。传感器（+调理电路）+微处理器，然后再通过微处理器（+功率放大电路）+执行器的技术途径已经不再能满足现代汽车的要求，需要通过硬件集成、直接交换数据和简化电路，并提高智能化程度来确保控制单元动作的正确性、可靠性和适时性。 现在几乎所有的汽车的机械结构部件都已受电子装置控制，但汽车车体内的空间有限，构件系统的空间更是极其有限。理想的情况当然是，电子控制单元应与受控制部件紧密结合，形成一个整体。因此器件和电路的微型化、集成化是不可回避的道路。 电子控制单元必须具有足够的智能化程度。以安全气囊为例，它在关键时刻必须要能及时、正确地瞬时打开，但在极大多数时间内气囊是处在待命状态，因此安全气囊的ECU 必须具有自检、自维护能力，不断确认气囊系统的可正常运作的可靠性，确保动作的“万无一失”。 汽车的各种功能部件都有各自的运动、操控特性，并且，对电子产品而言，大多处于非常恶劣的运行环境中，而且各不相同。诸如工作状态时的高温，静止待命时的低温，高浓度的油蒸汽和活性（毒性）气体，以及高速运动和高强度的冲击和振动等。因此，电子元器件和电路必须要有高稳定、抗环境和自适应、自补偿调整的能力。 与上述要求同样重要，甚至有时是关键性的条件是，汽车电子控制单元用的电子元器件、模块必须要能大规模工业生产，并能将成本降低到可接受的程度。一些微传感器和智能传感器就是这方面的典范。例如智能加速度传感器，它不仅能较好地满足现代汽车的各项需要，而且因为可以在集成电路标准硅工艺线上批量生产，生产成本较低（几美元至十几或几十美元），所以在汽车工业中找到了自己最大的应用市场，反过来也有力地促进了汽车工业的电子信息化。2 智能传感器：微传感器与集成电路融合的新一代电子器件微传感器、智能传感器是近几年才开始迅速发展起来的新兴技术。在我国的报刊杂志上目前所使用的技术名称还比较含混，仍然笼统地称之为传感器，或者含糊地归纳为汽车半导体器件，也有将智能传感器（或智能执行器、智能变送器）与微系统、MEMS等都归入了MEMS （微机电系统）名称下的。这里介绍当前一些欧美专著中常用的技术名词的定义和技术内涵。首先必须说明的是，在绝大多数情况下，本文大小标题及全文中所说的传感器其实是泛指了三大类器件：将非电学输入参量转换成电磁学信号输出的传感器；将电学信号转换成非电学参量输出的执行器；以及既能用作传感器又能用作执行器，其中较多的是将一种电磁学参量形式转变成另一种电磁学参量形态输出的变送器。就是说，关于微传感器、智能传感器的技术特性可以扩大类推到微执行器、微变送器-传感器（或执行器、或变送器）的物理尺度中至少有一个物理尺寸等于或小于亚毫米量级的。微传感器不是传统传感器简单的物理缩小的产物，而是基于半导体工艺技术的新一代器件：应用新的工作机制和物化效应，采用与标准半导体工艺兼容的材料，用微细加工技术制备的。因此有时也称为硅传感器。可以用类似的定义和技术特征类推描述微执行器和微变送器。 它由两块芯片组成，一是具有自检测能力的加速度计单元（微加速度传感器），另一块则是微传感器与微处理器（MCU）间的接口电路和MCU。这是一种较早期（1996年前后）的，但已相当实用的器件，可用于汽车的自动制动和悬挂系统中，并且因微加速度计具有自检能力，还可用于安全气囊。从此例中可以清楚看到，微传感器的优势不仅是体积的缩小，更在于能方便地与集成电路组合和规模生产。应该指出的是，采用这种两片的解决方案可以缩短设计周期、降低开发前期小批量试产的成本。但对实际应用和市场来说，单芯片的解决方案显然更可取，生产成本更低，应用价值更高。智能传感器（Smart Sensor）、智能执行器和智能变送器-微传感器（或微执行器，或微变送器）和它的部分或全部处理器件、处理电路集成在一个芯片上的器件（例如上述的微加速度计的单芯片解决方案）。因此智能传感器具有一定的仿生能力，如模糊逻辑运算、主动鉴别环境，自动调整和补偿适应环境的能力，自诊断、自维护等。显然，出于规模生产和降低生产成本的要求，智能传感器的设计思想、材料选择和生产工艺必须要尽可能地和集成电路的标准硅平面工艺一致。可以在正常工艺流程的投片前，或流程中，或工艺完成后增加一些特殊需要的工序，但也不应太多。在一个封装中，把一只微机械压力传感器与模拟用户接口、8位模-数转换器（SAR）、微处理器（摩托罗拉69HC08）、存储器和串行接口 （SPI）等集成在一个芯片上。其前端的硅压力传感器是采用体硅微细加工技术制作的。制备硅压力传感器的工序既可安排在集成 CMOS 电路工艺流程之前，亦可在后。这种智能压力传感器的技术和市场都已成熟，已广泛用于汽车（机动车）所需的各式各样的压力测量和控制单元中，诸如各种气压计、喷嘴前集流腔压力、废气排气管、燃油、轮胎、液压传动装置等。智能压力传感器的应用很广，不局限于汽车工业。目前，生产智能压力传感器的厂商已不少，市售商品的品种也很多，已经出现激烈的竞争。结果是智能压力传感器体积越来越小，随之控制单元所需的外围接插件和分立元件越来越少，但功能和性能却越来越强，而且生产成本降低很快。顺便需要说说的是，在一些中文资料中，尤其是一些产品宣传性材料中，笼统地将Smart Sensor(或device)和Intelligent sensor（或device）都称之为智能传感器，但在欧美文献中是有所差别的。西方专家和公众通常认为，Smart（智能型）传感器比Intelligent(知识型)的智慧层次和能力更高。当然，知识型的内涵也在不断进化，但那些只能简单响应环境变化，作一些相应补偿、调整工作状态的，特别是不需要集成处理器的器件，其知识等级太低，一般不应归入智能器件范畴。相信大多数读者能经常接触到的，最贴近生活的智能传感器可能要算是用于摄像头、数码相机、摄像机、手机摄像中的CCD图像传感器了。这是一种非智能型传感器莫属的情况，因为CCD 阵列中每个硅单元由光转换成的电信号极弱，必须直接和及时移位寄存、并处理转换成标准的图像格式信号。还有更复杂一些的，在中、高档长焦距（IOX）光学放大数码相机和摄像机上装备的电子和光学防抖系统，特别是高端产品中的真正光学防抖系统。它的核心是双轴向或3轴向的微加速度计或微陀螺仪，通过它监测机身的抖动，并换算成镜头的各轴向位移量，进而驱动镜头中可变角度透镜的移动，使光学系统的折射光路保持稳定。微系统（Microsystem）和MEMS（微机电系统）-由微传感器、微电子学电路（信号处理、控制电路、通信接品等）和微执行器构成一个三级级联系统、集成在一个芯片上的器件称之为微系统。如果其中拥有机械联动或机械执行机构等微机械部件的器械则称之为MEMS。MEMS芯片的左侧给出的是制备MEMS芯片需要的基本工艺技术。它的右侧则为主要应用领域列举。很明显，MEMS 的最好解决方案也是选用与硅工艺兼容的材料及物理效应、设计理念和工艺流程，也即采用常规标准的CMOS 工艺与二维、三维微细加工技术相结合的方法，其中也包括微机械结构件的制作。微传感器合乎逻辑的发展延伸是智能传感器，智能传感器自然延伸则是微系统和MEMS，MEMS 的进一步发展则是能够自主接收、分辨外界信号和指令，进而能独立、正确动作的微机械（Micromachines）。现在，开发成功、并已有商业产品的MEMS品种已不少，涵盖各大领域。其中包括全光光通信和全光计算机的关键部件之一的二维、三维MEMS光开关。通过控制芯片上的微反射镜阵列，实现光输入/输出的交叉互联。这是目前全光交换技术的成熟的最佳方案。市场上可买到的MEMS光开关已达1296路，开关转换时间约为20ms。微机械（也称为纳米机械）则尚处于开发试验阶段，但已有许多很重要的实验室产品涌现，如著名的纳米电机、微昆虫、微直升机和潜水艇等。技术产业界普遍认为，它们的开发成功和投入实际应用将对工业技术和生活质量产生深远的影响。

第一部分 摘要：随着电子技术在汽车上的普遍应用，汽车电路图已成为汽车维修人员必备的技术资料。目前，大部分汽车都装备有较多的电子控制装置，其技术含量高，电路复杂，让人难以掌握。正确识读汽车电路图，也需要一定的技巧。电路图是了解汽车上种类电气系统工作时使用的重要资料，了解汽车电路的类型及特点，各车系的电路特点及表达方式，各系统电路图的识读方法、规律与技巧，指导读者如何正确识读、使用电路图有很重要的作用。 汽车电路实行单线制的并联电路，这是从总体上看的，在局部电路仍然有串联、并联与混联电路。全车电路其实都是由各种电路叠加而成的，每种电路都可以独立分列出来，化复杂为简单。全车电路按照基本用途可以划分为灯光、信号、仪表、启动、点火、充电、辅助等电路。每条电路有自己的负载导线与控制开关或保险丝盒相连接。 关键词：电路 单行线制 系统 导线 各种车灯 目录：（1）全车线路的连接原则 （2）识读电路图的基本要求 （3）以东风EQ1090型载货汽车线路为例全车线路的认读 a.电源系统线b.起动系统线路c.点火系统线路 d.仪表系统线路e.照明与信号系统线路 (4)全车电路的导线 (5)识读图注意事项 论汽车电路的识读方法 在汽车上，往往一条线束包裹着十几支甚至几十支电线，密密麻麻令人难以分清它们的走向，加上电是看不见摸不着，因此汽车电路对于许多人来说，是很复杂的东西。但是任何事物都有它的规律性，汽车电路也不例外。 一般家庭用电是用交流电，实行双线制的并联电路，用电器起码有两根外接电源线。从汽车电路上看，从负载（用电器）引出的负极线（返回线路）都要直接连接到蓄电池负极接线柱上，如果都采用这样的接线方法，那么与蓄电池负极接线柱相连的导线会多达上百根。为了避免这种情况，设计者采用了车体的金属构架作为电路的负极，例如大梁等。因此，汽车电路与一般家庭用电则有明显不同：汽车电路全部是直流电，实行单线制的并联电路，用电器只要有一根外接电源线即可。 蓄电池负极和负载负极都连接到金属构架上，也就是称为“接地”。这样做就使负载引出的负极线能够就近连接，电流通过金属构架回流到蓄电池负极接线。随着塑料件等非金属材料在汽车上应用越来越多，现在很多汽车都采用公共接地网络线束来保证接地的可靠性，即将负载的负极线接到接地网络线束上，接地网络线束与蓄电池负极相连。 汽车电路实行单线制的并联电路，这是从总体上看的，在局部电路仍然有串联、并联与混联电路。全车电路其实都是由各种电路叠加而成的，每种电路都可以独立分列出来，化复杂为简单。全车电路按照基本用途可以划分为灯光、信号、仪表、启动、点火、充电、辅助等电路。每条电路有自己的负载导线与控制开关或保险丝盒相连接。 灯光照明电路是指控制组合开关、前大灯和小灯的电路系统；信号电路是指控制组合开关、转弯灯和报警灯的电路系统；仪表电路是指点火开关、仪表板和传感器电路系统；启动电路是指点火开关、继电器、起动机电路系统；充电电路是指调节器、发电机和蓄电池电路系统。以上电路系统是必不可少的，构成全车电路的基本部分。辅助电路是指控制雨刮器、音响等电路系统。随着汽车用电装备的增加，例如电动座椅、电动门窗、电动天窗等，各种辅助电路将越来越多。 旧式汽车电路比较简单，一般情况下，它们的正极线(俗称火线)分别与保险丝盒相接，负极线(俗称地线)共用，重要节点有三个，保险丝盒、继电器和组合开关，绝大部分电路系统的一端接保险丝或开关，另一端联接继电器或用电设备。但在现代汽车的用电装置越来越多的情况下，线束将会越来越多，布线将会越来越复杂。随着汽车电子技术的发展，现代汽车电路已经与电子技术相结合，采用共用多路控制装置，而不是象旧式汽车那样通过单独的导线来传送。 使用多路控制装置，各用电负载发送的输入信号通过电控单元（ECU）转换成数字信号，数字信号从发送装置传输到接收装置，在接收装置转换成所需信号对有关元件进行控制。这样就需在保险丝、开关和用电设备之间的电路上添加一个多路控制装置（参阅广州雅阁后雾灯线路简图）。采用多路控制线路系统可。 第二部分 第二部分简要介绍了全车线路识读的原则、要求与方法以及电路用线的规格。主要针对其在东风EQ1090车型 汽车电路与电器系统应用情况作了概括性的阐述。其包括了电源系统、启动系统、点火系统、照明与信号系统、仪表系统以及辅助电器系统等主要部分进行了说明。通过对东风EQ1090车型的系统学习，为以后接触到各类不同车型打下个坚实的基础。 一、全车线路的连接原则 全车线路按车辆结构形式、电器设备数量、安装位置、接线方法不同而各有不同，但其线路一般都以下几条原则： （1）汽车上各种电器设备的连接大多数都采用单线制； （2）汽车上装备的两个电源（发电机与蓄电池）必须并联连接； （3）各种用电设备采用并联连接，并由各自的开关控制； （4）电流表必须能够检测蓄电池充、放电电流的大小。因此，凡是蓄电池供电时，电流都要经过电流表与蓄电池构成的回路。但是，对于用电量大且工作时间较短的起动机电流则例外，即启动电流不经过电流表； （5）各型汽车均陪装保险装置，用以防止发生短路而烧坏用电设备。 了解上面的原则，对分析研究各种车型的电器线路以及正确判断电器故障很有帮助。 二、基本要求 一般来讲全车电路有三种形式，即：线路图、原理图、线束图。 (一)、识读电路图的基本要求 了解全车电路，首先要识读该车的线路图，因为线路图上的电器是用图形符号以及外形表示的，容易识别。此外，线路图上的电器设备的位置与实际车上的位置是对应的，容易认清主要设备在车上的实际位置，同时，也可对设备的功能获得感性认识。 识读电路图时，应按照用电设备的功用，识别主要用电设备的相对分布位置；识别用电设备的连接关系，初步了解单元回路的构成；了解导线的类型以及电流的走向。 （二）、识读原理图的基本要求 原理图是一图形符号方式，把全车用电设备、控制器、电源等按照一定顺序连接而成的。它的特点是将各单元回路依次排列，便于从原理上分析和认识汽车电路。 识读原理图时，应了解全车电路的组成，找出各单元回路的电流通路，分析回路的工作过程。 （三）、识读线束图的基本要求 线束图是用来说明导线在车辆上安装的指导图。图上每根导线所注名的颜色与标号就是实际车上导线的颜色和到端子的所印数字。按次数字将导线接在指定的相关电器设备的接线柱上，就完成了连接任务。即使不懂原理，也可以按次接线。 总上所述，掌握汽车全车线路（总线路），应按以下步骤进行： （1）对该车所使用的电气设备结构、原理有一定了解，知道他的规格。 （2）认真识读电路图，达到了解全车所使用电气设备的名称、数量和实际安排位置；设备所用的接线柱数量、名称等。 （3）识读原理图应了解主要电气设备的各接线柱和那些电器设备的接线柱相连；该设备分线走向；分线上开关、熔断器、继电器的作用；控制方式与过程。 （4）识读线束图应了解该车有多少线束，各线束名称及在车上的安装位置；每一束的分支同向哪个电器设备，每分支又有几根导线及他们的颜色与标号，连接在那些接线柱上；该车有那些插接器以及他们之间的连接情况。 （5）抓住典型电路，触类旁通。汽车电路中有许多部分是类似的，都是性质相同的基本回路，不同的只是个别情形。 三、全车线路的认读 下面以东风EQ1090型载货汽车线路为例，分析说明各电子系统电路的特点。东风EQ1090型载货汽车全车线路主要由电源系统、启动系统、点火系统、照明与信号系统、仪表系统以及辅助电器系统等组成。 （一）电源系统线路 电源系统包括蓄电池、交流发电机以及调节器，东风EQ1090汽车配装电子式电压调节器，电源线路如图。其特点如下： （1）发电机与蓄电池并联，蓄电池的充放电电流由电流表指示。接线时应注意电流表的-端接蓄电池正极，电流表的+端与交流发电机‘电枢’接线柱A或B连接，用电设备的电流也由电流表+端引出，这样电流表才能正确指示蓄电池的充、放电电流值。 （2）蓄电池的负极经电源总开关控制。当发电机转速很低，输出电压没有达到规定电压时，由蓄电池向发电机供给磁场电流。 （二）起动系统线路 启动系统由蓄电池、启动机、启动机继电器（部分东风EQ1090型汽车配装复合继电器）组成，系统线路如图。 启动发动机时，将点火开关置于“启动”档位，启动继电器（或复合继电器）工作，接通起动机电磁开关电路，从而接通起动机与蓄电池之间得电路，蓄电池便向起动机供给400~600A大电流，起动机产生驱动转矩将发动机起动。 发动机起动后，如果驾驶员没有及时松开点火开关，那么由于交流发电机电压升高，其中性点电压达5V时，在复合继电器的作用下，起动机的电磁开关将自动释放，切断蓄电池与起动电动机之间的电路，起动机便会自动停止工作。 根据国家标准GB9420--88的规定，汽车用起动电动机电路的电压降（每百安的培的电压差）12V电器系统不得超过，24V电器系统不的超过。因此，连接启动电动机与蓄电池之间的电缆必须使用具有足够横截面积的专用电缆并连接牢固，防止出现接触不良现象。 （三）点火系统线路 点火系统包括点火线圈、分电器、点火开关与电源。系统线路如图，其特点： （1）在低压电路中串有点火开关，用来接通与切断初级绕组电流； （2）点火线圈有两个低压接线端子，其中‘-’或‘1’端子应当连接分电器低压接线端子，“+”或“15”端子上连接有两根导线，其中来自起动机电磁开关的蓝色导线，（注：个别车型因出厂年代不同其导线颜色有可能不同）应当连接电磁开关的附加电阻短路开关端子“15a”；白色导线来自点火开关，该导线为附加电阻（电阻值为欧姆左右）所以不能用普通导线代替。起动发动机时，初级电流并不经过白色导线，而是由蓄电池经起动电磁开关与蓝色导线直接流入点火线圈，使附加电阻线被短路，从而减小低压电路电阻，增大低压电流，保证发动机能顺利起动。 （3）在高压电路中，由分电器至各火花塞的导线称为高压导线，连接时必须按照气缸点火顺序依次连接。 （四）仪表系统线路 仪表系统包括电流表、油压表、水温表、燃油表与之匹配的传感器，系统线路如图所示。其特点如下： （1）电流表串联在电源电路里，用来指示蓄电池充、放电电流的大小。其他几种仪表相互并联，并由点火开关控制。 （2）水温表与燃油表共用一只电源稳压器，其目的是当电源电压波动时起到稳压仪表电源的作用，保证水温表与燃油表读数准确。电源稳压器的输出电压为。 报警装置有油压过低报警灯和气压过低蜂鸣器，分别由各自的报警开关控制。当机油压力低于50~90kpa时，油压过低报警开关触电闭合，油压过低指示灯电路接通而发亮，指示发动机主油道机油压力过低，应及时停车维修。东风EQ1090型汽车采用气压制动系统，当制动系统的气压下降到340~370kpa时，气压过低蜂鸣器鸣叫，以示警告。 （五）照明与信号系统线路 照明与信号系统包括全车所有照明灯、灯光信号与音响信号，系统线路如图所示。其特点如下： （1）前照灯为两灯制，并采用双丝灯泡； （2）前照灯外侧为前侧灯，采用单灯丝，其光轴与牵照灯光轴成20度夹角，即分别向左右偏斜20度。因此，在夜间行车时，如果前照灯与前侧灯同时点亮，那么汽车正前方与左右两侧的较大范围内都有较好的照明，即使在汽车急转弯时，也能照亮前方的路面，从而大大改善了汽车在弯道多、转弯急的道路上行驶时的照明条件； （3）前照灯、前下灯、前侧灯及尾灯均由手柄式车灯开关控制； （4）设有灯光保护线路； （5）制动信号灯不受车灯总开关控制，直接经熔断丝与电源连接，只要踩下制动踏板，制动邓开关就会接通制动灯电路使制动灯发亮； （6）转向信号灯受转向灯开关控制； （7）电喇叭由喇叭按钮和喇叭继电器控制