【正文】 圖 412 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器輸入檢測電路的仿真波形圖 專科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 由圖 412 可知，圖中形象的表達(dá)出來： 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器輸出的正弦信號經(jīng)比較器 LM339 轉(zhuǎn)換為方波信號 。 圖 413 電源電路 電路的分析 如圖 413 所示， 整體上看電路有兩個重要的部件 LM2903 三極管和 HA7355穩(wěn)壓管組成，三極管 LM2903 實(shí)現(xiàn)了電壓轉(zhuǎn)換的功能，經(jīng)過它流出的電流在通過HA7355 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓濾波后輸出到單片機(jī)的。電路的電容起到了穩(wěn)壓濾波的作用，電路剛輸入的電壓是尖形的三角波，波動很大對電路的刺激，影響 很大 。 RZ1 是個壓敏電阻，在電路中起到了防止誤操作損壞電池的作用，下面簡單介紹下壓敏電阻。壓敏電阻器的伏安特性曲線 如圖 414 所示 ： 圖 414 壓敏電阻器的伏安特性曲線 從圖中可 以看出，壓敏電阻器的阻抗 Zv 與電路總阻抗 (包括浪涌阻抗 Zs) 構(gòu)成了分壓器，因此壓敏電阻器的限制電壓可由下式確定 : Vc = VsZv/(Zs+ Zv) 式中 : Vc 限制電壓 。 從上式可見， Zv 在瞬間流過很大電流時，瞬間過電壓大部分降落在 Zs 上，而用電被保護(hù)電器得到的電壓在其耐壓之下，因而能起到保護(hù)作用。它與國家半導(dǎo)體的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)器件 LM317 有相同的管腳排列。電路包含 1 個齊納調(diào)節(jié)的帶隙參考電壓以確保輸出電壓的精度 ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 。另外還有 5 個固定電壓輸出（ 、 、 、 和 5V）的型號。 LM1117 是一 個低壓差電壓調(diào)節(jié)器系列。 Zv壓敏電阻器的阻抗，它可以從正常值的幾兆歐降到幾歐，甚至小于 1Ω 。 當(dāng)外加電壓較低時，流過電阻的電流很小，壓敏電阻器呈高阻狀態(tài) 。當(dāng) HA7355 輸出的 電壓經(jīng)過 C3 和 C4 整形后就變得更穩(wěn)了。而 二極管 VD1 防止電源的極性接反，導(dǎo)致電路無法正常運(yùn)行。 但是由于電路的設(shè)計(jì)原因，輸出的脈沖信號不是怎么理想，但是足以表示了各元件的功能，把輸出的波形形象的展示在我們面前。原理圖中的電阻和電容均取自 protel 的仿真原理圖的仿真庫中。再接通起動繼電器，起動機(jī)起動，當(dāng)起動機(jī)帶動發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速大于 300 r／ min 后，或者鑰匙開關(guān)由 START 檔回到 ON 檔時，控制器控制起動繼電器斷開，起動機(jī)斷電，延時 s，再接通車身電器負(fù)載電源，起動過程完成。 此 電路的參考電壓為 12V，經(jīng)過 R15 和 R10 分壓后， U上的電壓為 U=12*10/(10+47)=2V,它 就是電壓比較器的實(shí)際參考電壓 ，把它輸入比較器作為比較器的實(shí)際參考電壓 。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器輸出的正弦信號經(jīng)比較器 LM2903 轉(zhuǎn)換為方波信號接人單片機(jī)的P12 引腳，即 P89LPC901 的計(jì)數(shù)器輸入引腳，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速 傳感器輸出的信號大于 2 V 時為高電平；低于 2 V 時為低電平。由于 R1， R2 及 VBB 值的刻意設(shè)計(jì)，只要 Vin 在高值的范圍內(nèi)，基極仍將有足夠的電壓值可使三極管導(dǎo)通，不致受到輔助 截止電阻的影響 。 總而言之，三極管接成圖 1 的電路之后，它的作用就和一只與負(fù)載相串聯(lián)的機(jī)械式開關(guān)一樣，而其啟閉開關(guān)的方式，則可以直接利用輸入電壓方便的控制，而 不須采用機(jī)械式開關(guān)所常用的機(jī)械引動 (mechanical actuator)﹑螺管柱塞(solenoid plunger)或電驛電樞 (relay armature)等控制方式。欲如此就必須使 Vin 達(dá)到夠高的準(zhǔn)位，以驅(qū)動三極管使其進(jìn)入飽和工作區(qū)工作，三極管呈飽和狀態(tài)時，集電極電流相當(dāng)大，幾乎使得整個電源電壓 Vcc 均跨在負(fù)載電阻上，如此則 VcE 便接近于 0，而使三極管的集電極和射極幾乎呈短路。 三極管開關(guān)電路的分析設(shè)計(jì) 由于對硅三極管而言，其基射極接面之正向偏壓值約為 伏特，因此欲使三極管截止， Vin 必須低于 伏特，以使三極管的基極電流為零。 由 圖 48 可知，負(fù)載電阻被直接跨接于三極管的集電極與電源之間，而位居三極管主電流的回路上 圖 48 基本的三極管開關(guān) 輸入電壓 Vin 則控制三極管開關(guān)的開啟 (open) 與閉合 (closed) 動作，當(dāng)三極管呈開啟狀態(tài)時，負(fù)載電流便被阻斷，反之，當(dāng)三極管呈閉合狀態(tài)時，電流便可以流通。 因?yàn)?2N5551 是個三極管，下面我們來分析下三極管做開關(guān)的電路。因?yàn)殚_關(guān)信號就是個脈沖信號，當(dāng)開關(guān)閉合發(fā)出個高電平信號，當(dāng)開關(guān)斷開時發(fā)出個低電平信號，如圖 47 中的Vin 的波形所示： ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 圖 46 脈沖信號源參數(shù)設(shè)置 圖 47 仿真波形圖 如圖 47 所示，由 Vin 輸入電路的脈沖信號是不穩(wěn)定的，但是 Vout 輸出的信號時穩(wěn)定的規(guī)則的脈沖信號，因?yàn)檩斎胄盘柫鬟^電容的時，電容對波形整形使之變得規(guī)則 。 （ 3） Protel99se 還允許用戶使用數(shù)字運(yùn)算符，創(chuàng)建仿真波形函數(shù)，以便能直接觀察達(dá)到更復(fù)雜的電路參數(shù)。 二、 空檔開關(guān) 狀態(tài)檢測電路仿真 仿真電路原理圖 ?II CB? 專科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 下面采用 protel99se 仿真軟件畫的仿真原理圖， protel99se 的使用在下一章節(jié)介紹，本章只是介紹仿真的結(jié)果，以及和預(yù)期要達(dá)到的目標(biāo)的差距。 在某些使用頻率高于 12MHz 的振蕩器的應(yīng)用中，當(dāng) VDD 降至低于指定的最低工作電壓時， 需要一個外部掉電檢測電路使器件保持復(fù)位狀態(tài)。作為復(fù)位管腳時，輸入的低電平會使芯片復(fù)位， I/O 口和外圍功能進(jìn)入默認(rèn)狀態(tài)，處理器從地址 0 開始執(zhí)行。 當(dāng) 空檔開關(guān) NULLSW 接合 時 ， R R19 串聯(lián)接入電路中，起到了分壓的作用， 24V 電壓經(jīng)過 R R19 分壓后 把輸入的 24V 轉(zhuǎn)換成適合三極管 2N5551 導(dǎo)通的 電壓，之后 把轉(zhuǎn)變后的電壓 經(jīng)過 R7 傳遞給三極管 2n5551 ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 的基極， R7 的作用 是 防止波動 電壓為達(dá)到 致使三極管導(dǎo)通的作用，而 C7 電容 在這里 是給經(jīng)分壓后的 電壓穩(wěn)壓，防止跳變導(dǎo)致三極管誤導(dǎo)通。 起動機(jī)起動控制通過繼電器 RLY2, 使負(fù)載接入常開觸點(diǎn)。 當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速大于 300r/min 后 , 完成起動時?？諜n開關(guān) NULLSW 信號經(jīng)晶 體管轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為單片機(jī)要求的電平信號 , 接入單片機(jī)的 P15 引腳 , 當(dāng)空檔開關(guān)接通時 , 單片機(jī)的 P15 引腳為高電平 。在起動機(jī)起動時 , 電流很大 , 可達(dá)上百安培 , 可能會造成電瓶虧電 , 電壓降低。其供電電源采用 +24 V 的汽車電瓶電源 , 經(jīng)壓敏電阻和防止電源極性接反的保護(hù)二極管 VD1 后 , 得到 +12 V 電壓 , 該電壓為比較器 LM2903 電源 ,同時將該電壓濾波限流后 , 再經(jīng) HA7355 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓和濾波然后向 P89LPC901 提供 + V 電壓。 重復(fù)起動保護(hù) 若發(fā)動機(jī)已處于工作狀態(tài)，而且轉(zhuǎn)速大于 300 r／ min，當(dāng)鑰匙開關(guān)從 ON 檔打到 START 檔時，則控制器保證起動機(jī)不再起動。 非空檔起動保護(hù) 起動保護(hù)器要求變速箱只有在空檔位置時，才能起動發(fā)動機(jī)。當(dāng)起動開關(guān)斷開或者發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到 300 r／ min 后，控制器釋放起動控制繼電器，起動機(jī)斷電停止工作，延時 s 后。當(dāng)電動機(jī)開關(guān) 30 和 C 接通時，拉動線圈被短路，只靠保持線圈的磁力，足以能夠保持引鐵在吸入后的位置。 吸引線圈和保持線圈通過電流后，由于電流方向相同，磁場相加，將引鐵吸入。 ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 第 4章 汽車起動保護(hù)控制器的控制和檢測電路 汽車起動保護(hù)控制器 原理 一、 起動機(jī)的起動過程 圖 41 起動機(jī)起動過程示意圖 當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)未扭到起動時，電動機(jī)開 關(guān)未接通，起動齒輪與飛輪處于分離狀態(tài)。但其工作原理還是一樣的。根據(jù)左手定則可以判定，線圈 I 邊向上運(yùn)動， Ⅱ 邊向下運(yùn)動，電樞線圈仍向順時針方向轉(zhuǎn)動。 當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到如圖（ c）的位置時，換向器片不與電刷接觸，線圈中無電流通過，此時，電樞線圈在慣性作用下轉(zhuǎn)過這個位置。 磁場原理圖如圖 11 所示： 圖 37 磁場原理圖 直流電動機(jī)工作原理： ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 上圖是最簡單的直流電動機(jī)，它由磁場、電樞線圈、換向器和電刷等機(jī)件組成。 圖 36 磁場和磁路 電刷組件 用銅粉和碳粉（或石墨）壓制而成。外殼內(nèi)壁裝有四個磁極（有些是二個磁極），在其上面裝有磁場線圈，相對的是同極，相鄰的是異極。組成： 電樞：產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 ， 磁極：產(chǎn)生磁場 ， 換向器：改變引入電流方向 ， 電刷組件：引入電流 ， ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 殼體 ：安裝磁極，固定機(jī)件 。 （ 2）起動電路的電阻影響 起動機(jī)內(nèi)部電阻和起動線路電阻越大，起動機(jī)得輸出功率、轉(zhuǎn)速、制動力矩均會降低。 （ 2）起動機(jī)傳給發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速要大于發(fā)動機(jī)的最低轉(zhuǎn)速： 若低于這個轉(zhuǎn)速，汽油泵供油不足，氣流速度過低，可燃混合 氣形成不充分，還會使壓縮行程的散熱損失和漏氣損失增加，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)不能起動。9－ 8~KW （ 4）設(shè)計(jì)序號 （ 5）變型代號：拼音大寫字母表示，多表示電氣參數(shù)的變化 ， QD1225－－ 12V，1~2KW，第 25 次設(shè)計(jì)，普通式起動機(jī) 發(fā)動機(jī) 的起動性能和工作特性 一、 發(fā)動機(jī)的起動性能評價指標(biāo)有：（ 1）起動轉(zhuǎn)矩（ 2）最低起動轉(zhuǎn)速（ 3）起動功率（ 4）起動極限溫度 。有滾柱式、彈簧式、摩擦式三種。直流串激式 ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 電動機(jī)由磁極、電樞、端蓋、機(jī)殼、電刷及電刷架等組成。為了保證汽車發(fā)動機(jī)能正常起動，通常在發(fā)動機(jī)起動時，要求切斷汽車燈光等車身電器電源，只保證為汽車起動機(jī)提供電源。汽車上用的是 6 個鉛蓄電池串聯(lián)成 12V 的電池組。電池在用直流電充電時，兩極分別生成鉛和二氧化鉛。市場上的免維護(hù)蓄電池也有兩種：第一種在購買時一次性加電解液以后使用中不需要維護(hù) (添加補(bǔ)充液 )；另一種是電池本身出廠時就已經(jīng)加好電解液并封死，用戶根本就不能加補(bǔ)充液。 (2)、 干荷蓄電池 它的全稱是干式荷電鉛酸蓄電池，它的主要特點(diǎn)是負(fù)極板有較高的儲電能力，在完全干燥狀態(tài)下，能在兩年內(nèi)保存所得到的電量，使用時，只需加入電解液，等過 20— 30 分鐘就可使用。 通常，人們所說的電瓶是指 鉛酸蓄電池。 注意器具的容積?？刂齐娐窇?yīng)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。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。電感式轉(zhuǎn)速傳感器是以轉(zhuǎn)動軸帶動磁通量變化而產(chǎn)生感應(yīng)電勢，再通過電勢大小的測量得出旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速值。轉(zhuǎn)速傳感器以信號輸出方式不同，能分為模擬式轉(zhuǎn)速傳感器和數(shù)字式轉(zhuǎn)速傳感器，前者直接輸出線性函數(shù)，后者輸出頻率信號。 轉(zhuǎn)速 傳感器 轉(zhuǎn)速傳感器是用于將旋轉(zhuǎn)物體轉(zhuǎn)速狀態(tài)轉(zhuǎn)換為電信號的一種傳感器。 但是所有口的輸出電流總和不能超過規(guī)定的最大電流。 ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 附加端口特性 上電后所有的管腳都僅為輸入模式，請注意這與 LPC76x 系列器件不同。 P0 口模擬功能 P89LPC901/902/903 集成了 1 個模擬比較器。它帶有一個施密特觸發(fā)輸入口以及一個干擾抑制電路。 開漏輸出配置 當(dāng)口線鎖存器為‘ 0’時， 開漏輸出關(guān)閉所有的上拉晶體管而僅驅(qū)動下拉晶體管。 P89LPC901 為 3V 器件，但管腳可承受 5V 電壓（除 XTAL1 和 XTAL2 外）。 準(zhǔn)雙向口輸出配置 準(zhǔn)雙向口輸出類型可用作輸出和輸入 功能而不需重新配置口線輸出狀態(tài)。 表 2 可用的 I/O 口數(shù)目 I/O 口配置 ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 除了 1 個口以外， P89LPC901 其他所有的 I/O 口均可由軟件配置成 4 種輸出類型之一。當(dāng)系統(tǒng)功耗是一個重要的指標(biāo)時，就必須將比較器的功耗考慮在內(nèi)。 專科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 當(dāng)比較器中斷使能時（完全掉電模式除外） ，比較器輸出發(fā)生改變時將會產(chǎn)生一個中斷并將處理器喚醒。 比較器中斷 比較器配置寄存器中有一個比較器中斷標(biāo)志位。另外，比較器被禁止后，應(yīng)將比較器標(biāo)志 CMFx 清除。 比較器禁能時比較器輸出 COx 變?yōu)楦唠娖健? 比較器總的連接方式如圖 5 所 示。當(dāng)系統(tǒng)電源被移走時， VDD 將降至低于指定的最低工作電壓。 頻率可從 0Hz到 18MHz。如果 CCLK 運(yùn)行在 8MHz 或更低的頻率時，該位可以在軟件當(dāng)中置位。%。該時鐘輸出的頻率為 CCLK/2。當(dāng)不使用晶振時，可從XTAL2/CLKOUT 輸出時鐘。如果 CCLK 是 8MHz 或更低，