汽车电子毕业论文大专

一种数字指示式发动机转速表的电路分析【摘要】首先，简要介绍了发动机转速表的分类；其次，对一种数字指示式发动机转速表的电路进行了分析。在简要介绍组成电路各主要元件的基础上对电路的组成部分：显示控制电路、脉冲信号计数电路、显示电路和电源电路的结构和工作原理进行了初步的分析。最后，给出了整个电路的电路图。1前言 发动机转速表的形式多样，其主要分类如表1所示[1]。图1是参考文献[2]中给出的一种数字指示式发动机转速表的电路简图。下面对这种电路的结构和工作原理进行简单的分析。 表1：发动机转速表的分类 图1：一种数字指示式转速表的电路简图2元器件简介MCT MOS控制晶闸管（MOS CONTROLLED THYRISTOR） MCT是一种功率器件由于其输入阻抗高、开关速度快、高电压和大电流的特性主要应用于功率开关[6]。MCT2是TEXAS公司生产，其等效电路由发光二极管和光控三极管组成（参见电路图），输入输出电压差可以达到，正向输入电流可以达到恒流60mA和峰值3A[12]。MCT2在数字电路中可以用来将高压脉冲信号转换为低压方波信号。4060 带振荡器的14位异步二进制串行计数器（14-STAGE ASYNCHRONOUS BINARY COUNTERS AND OSCILLATORS）4060由两部分电路构成：T触发器组成的14位二进制串行计数器/分频器，其分频系数为16~16348（Q4~Q14）；振荡器部分需外接RC或晶体振荡也可直接接外部时钟。用4060可以为数字电路提供标准时间信号等。[3][5][12]4518 双十进制（BCD码）同步计数器（DUAL DECADE COUTER） 4518是由两个独立的计数器单元构成。4518可以通过简单串接成多位计数器。用4518在数字电路中可以作为二进制至BCD码的转换器。[3][12]4511 BCD-七段锁存译码器/驱动器（BCD TO 7 SEGMENT LATCH/DECODER DRIVER） 4511可直接驱动LED。在数字电路中主要和显示器件一起构成计数器的终端显示。[3][4][12]7414 六反相施密特触发器7414是一种特殊的反向器，具有滞后的特性，所以抗干扰能力强。在数字电路中多用于信号整形、震荡电路中。[4]3电路总体思路分析通过对电路的初步分析可以看出电路的总体设计思路是：显示控制电路：由4060和7414等组成。用于控制4518的计数时间、4511对数据的锁存时间，及两者时间上的配合。脉冲信号计数电路：由MCT2、7414和4518组成。用于对点火脉冲信号进行隔离、整形和计数。数字显示电路：由4511、7414和LED组成。用于显示发动机转速，控制数码管的亮度。电源电路：由7805组成。用于为个各电子器件提供稳定电源。由总体设计思路中看出图1所示电路存在的问题：显示数据必须及时反映发动机转速的变化，其显示数据的刷新应在秒左右；在这段时间内仅仅通过对发动机点火脉冲计数是不能反映发动机的转速的，需要对输入脉冲进行倍频[11]。不同汽缸数的发动机单位时间内的点火脉冲数是不同的，即为正确显示发动机转速，脉冲计数时间、气缸数和倍频数应该有一定的折算关系。通过进一步分析我可以得到： （3-1）ne发动机转速，ne*仪表的读数，nc发动机气缸数，nf倍频数，tc脉冲计数时间因为计数时间为秒左右，所以选倍频数为100，则：4缸计数时间为秒；6缸计数时间为秒；8缸计数时间为秒。当然也可以选择固定计数时间改变倍频的方法[11]。图1电路中并没有给出倍频电路，所以是不完整的，不能正确显示发动机的转速。4 电路分析4 1 显示控制电路根据TEXAS公司4060元件手册给出的经验公式（4-1）[12]，和图1给出的电阻和电容参数，用Matlab计算得图2（脉冲计数时间和可调电阻值的关系）。由图2可以看出4缸机需要256分频，8缸机需要128分频，6缸机则两者皆可。由4060的分频系数得4缸应选择第14引脚（QH）,8缸应选择第6引脚（QG）,6缸则两引脚皆可。 （4-1） 图2：4060分频系数的选择对4518计数和4511数据锁存的协调控制。4511第5引脚（LE）用与数据的锁存，当引脚电位为1时锁存数据，当电位为0时刷新。4518第7、15引脚（RST）用于重新计数。设计思想：在上一周期结束时刻先用4511刷新并锁存4518计数数据，然后4518进行重新计数。锁存和计数的周期由4060脉冲周期决定。电路中由三个74C14反向器、电阻和电容组成的“控制脉冲生成和延时电路”实现了此功能。用Protel对电路的仿真见图3，为清楚表示表示信号之间的关系将脉冲时间缩短为3ms。 图3：数据计数和锁存的控制4 2 脉冲信号计数电路点火信号的隔离与整形：发动机点火次极电压约有200~400V，需要用电力器件MCT2进行隔离。图1中信号引入端管脚号为1，接地端管脚号应为2。隔离后的信号反向，所以用反向器校正并整形。MCT2输入和输出端接有电容和二极管，这主要用于对MCT2的保护。[6]100倍频电路的实现：参考文献[3]直接得100倍频电路如图3。4046是锁相环集成电路，常用于频率调制、频率合成等。 图3：100倍频电路的实现4518的多位级连（BE CASCADED IN THE RIPPLE MODE）：首级4518的ENABLE端子接高电平；上一级4518的Q4输出接下一级的ENABLE端子；下一级的CLOCK端子接地。[12]4 3 数字显示电路限流电阻的选择：LED为非线性器件其段电压约为2V，工作电流约为200mA。4511输出电压为电源电压（5V），所以限流电阻选150是合适的。数字显示亮度的控制：4511的/BI端电位为0时7段输出都是0（LED熄灭）。本电路采用7414构成多谐振荡器[9]，通过改变电阻和电容值获得不同频率的脉冲信号控制LED发光时间进而控制数字显示的亮度。4 4 电源电路电容的选择：三端稳压器的标准接法可以参考相关文献[10]，由于电源电路的输入取自发动机蓄电池，所以无需1000u的滤波电容（电解电容）。5 电路总图6 结束语 上面简要分析了电路的结构和工作原理。若要进一步分析和实现该电路，主要的工作有（初步设想）：对电路误差进行估算，最终确定元器件的选用和电路形式；局部电路的搭接试验；布线、制版、制作；电路的静态调试、动态调试、标定等。参考文献1. 汽车工程手册 设计篇 北京：人民交通出版社 20012. 李东江 宋良玉 现代汽车电子控制技术 北京：科学技术文献出版社 1998 3. 魏立群 韩华琦 CMOS 4000系列60种常用集成电路的应用 北京：人民邮电出版社 1993 4. 中国集成电路大全 高速CMOS集成电路 北京：国防工业出版社 1995 5. 标准集成电路数据手册 CMOS 4000系列电路 北京：电子工业出版社 1995 6. 中国集成电路大全 电力电子技术与运动控制系统 北京：国防工业出版社 1995 7. 梁延贵 现代集成电路实用手册 数字单元电路转换电路分册 北京：科学技术文献出版社 20028. 夏路易 石宗义 电路原理图与电路板设计教程 北京：北京希望电子出版社 20029. 康华光 邹寿彬 电子技术基础 数字部分（第四版） 北京：高等教育出版社 200010. 康华光 陈大钦 电子技术基础 模拟部分（第四版） 北京：高等教育出版社 199911. 金长星 汽油机专用转速表 测控技术 2000年19卷7期12. 各电子元器件手册 中国电子网 附录1．Matlab计算程序（4060分频系数的选择）C=*10^-6;R=*10^3;Rj=0:10:20*10^3;R2=10*10^3;t=(2*(R+Rj)*C).*(((*R2)./((R+Rj)+R2))+);t1=t.*64;t2=t.*128;t3=t.*256;t4=;t6=;t8=;plot(Rj,t1,':k',Rj,t2,'--k',Rj,t3,'-k',Rj,t4,Rj,t6,Rj,t8);2．Protel仿真电路（控制脉冲生成和延时电路）我没到2级发不了图片，嘿嘿，要图就给个邮箱！！

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

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