基於微控制器的汽車實驗台電路控制系統設計

2021-10-09 19:24:44 字數 3200 閱讀 6115

隨著我國汽車產業的迅猛發展,汽車的擁有量急劇增加,最新統計顯示我國汽車保有量已超過5300萬輛,汽車進入家庭也已成為一種時尚。21世紀對汽車市場人才的需求將越來越大,特別是對掌握汽車新技術的應用維修人才的需要更為迫切,教育部、勞動和社會保障部等六部委聯合公布的《緊缺人才報告》顯示,目前國內汽車維修人才的需求量至少存在80萬的缺口,汽車維修技術人員已成為我國四大緊缺的應用型人才之一。汽車維修技術人員的培養特別強調實踐動手能力,而這就必須依靠充足的實踐教學裝置的支援,但是現有汽車電控類教學設施發展相對滯後,功能單一,更不具備多**功能,已無法滿足現代汽車人才培養的要求,為解決這種矛盾,急需增加一批技術含量高,與生產結合緊密的新技術裝置。我校作為職業院校的領頭羊,在汽車維修專業的建設上同樣處於領先地位,利用我係的教學資源,開發研製的汽車類教學裝置更具有代表性、更能體現出汽車的先進技術、更能貼近的實際使用需求。

3 數模轉換晶元tlc5618

3.1 tlc5618功能特性

tlc561*系列轉換器是美國 texas instrument公司生產的序列可程式設計d/a轉換器,包括tlc5615、tlc5617和 tlc5618三種。tlc5615為10位單路d/a轉換器,tlc5617為10位雙路d/a轉換器,tlc5618為12位雙路d/a轉換器。它們均採用3線序列方式輸入,輸出帶有緩衝放大器,直接輸出所轉換的電壓,採用8腳封裝,單一5v電源工作,此外,還有可程式設計的建立時間和軟體斷電、內部上電復位功能。高精度雙通道d/a轉 換器tlc5618和微處理器之間採用序列介面,其介面電路和外圍電路簡單,占用口線少,加之它具有較高的效能**比,因此,在微型控制器、智慧型儀表、控制面板和家用電器等領域中日益獲得廣泛的應用。

din(1腳)為序列資料輸入端sclk(2腳)為序列時鐘輸入端;cs(3腳)為晶元選擇端,低電平有效,當cs為低電平時,允許sclk將din資料輸入內部移位暫存器,而cs的上公升沿把資料送到 dac暫存器,cs為高電平時,sclk禁止,為低電平;outa(4腳)為daca模擬輸出端,其輸出電壓極性與基準輸入相同,其滿度輸出為基準電壓輸出的兩倍,且小於(電源電壓-0.4v)。agnd(5腳)為模擬地;refin(6腳)為基準電壓輸入端,其內部為一高阻(10mq)的輸入緩衝器,refin的輸入電壓範圍為1~ vdd-1.1v,典型值為2.048v;outb(7腳)為dacb模擬輸出,同outa;vdd(s腳)為電源電壓端,典型值為5v,工作電流為0.6~2.5ma,掉電方式時為1a。上電時,內部電路將dac暫存器的值復位到0。另外,為提高精度,在vdd與agnd之間應接0.1uf的濾波電容。

3.2 tlc5618晶元結構

lc5618的功能方框圖如圖3-2所示,tcl5618主要由16位序列接收暫存器、12位dac鎖存器a、鎖存器b、權電阻網路a、網路b、輸出緩衝放大器、基準源輸入緩衝器、雙緩衝鎖存器、上電復位電路及控制邏輯電路等部分組成。16位序列接收暫存器中接收的資料報括12位資料位和4位程式設計位。12位資料位將根據編 程命令的不同而被寫入鎖存器b或雙緩衝鎖存器,而4位可程式設計位則用以實現包括上述功能在內的各種控制功能,資料的傳送順序及時序關係如圖3-3所示,而可程式設計位的功能如表3-1所示。

5 繼電器驅動晶元uln2084

5.1 功能特性

uln2084驅動晶元內部有八路驅動電路,每路都自帶乙個續流二極體,它可以有效地解決因為電感線圈而產生的反向電動勢,有效地避免了反向電勢對電路的影響,這款晶元採用+12v電壓驅動,初級採用數碼訊號控制,使用起來不僅方便而且電路穩定係數高。本系統採用串轉並晶元74hc595對uin2084進行驅動,通過微控制器傳送相應的資料,其後面的繼電器就會有相應的動作。

5.2 uln2084的內部結構圖

6 微控制器串列埠電路

6.1 串列埠通訊簡介

rs-232已經成為pc機與通訊工業中應用最廣泛的序列通訊介面之一,儘管近年來隨著usb技術的成熟與發展,rs-232串列埠的地位將逐步被usb介面協議取代,但是在工業控制與嵌入式系統中,rs-232串列埠通訊以其低廉的實現**,較長的通訊距離,優異的抗干擾能力,仍然占有十分大的應用比例。

rs-232是一種在低速率序列通訊中增加通訊距離的單端標準,其採用了不平衡的傳輸方式,典型的rs-232訊號在正負電平之間擺動,資料傳輸時,傳送端驅動器的輸出正電平範圍在+5~+15v之間,負電平範圍在-5~-15v之間,與ttl電平相對應時,邏輯1對應rs-232通訊的負電平,邏輯0對應rs-232通訊的正電平。max232採用單5v供電,內部有兩個電荷幫浦,通過充電電容的作用將+5v電壓轉換為+10v的電壓,第乙個電荷幫浦利用充電電容c1將+5v電壓加倍提公升到+10v,第二個電荷幫浦利用充電電容c2和c4將+10v電壓變換為-10v的電壓,為rs-232通訊提供工作電平。

6.2 max232電路連線圖

max232產品是由美國maxim公司推出的一款相容rs-232標準的晶元,該器件包含兩個驅動器、兩個接收器和乙個電壓發生器電路提供tia/eia-232-f電平,該器件符合tia/eia-232-f標準,每乙個接收器將tia/eia-232-f電平轉換成5-v ttl/cmos電平,每乙個傳送器將ttl/cmos電平轉換成tia/eia-232-f電平,有從貼片到直插等不同的封裝型別供選擇。max232採用單5v供電,內部有兩個電荷幫浦,通過充電電容的作用將+5v電壓轉換為+10v的電壓,第乙個電荷幫浦利用充電電容c1將+5v電壓加倍提公升到+10v,第二個電荷幫浦利用充電電容c2和c4將+10v電壓變換為-10v的電壓,為rs-232通訊提供工作電平。對於max232來說,推薦採用1.0uf的充電電容

8 電路分析

8.1 驅動電路分析

由於該系統設定的故障點比較多,微控制器僅有32個i/o口,因此經過長時間的方案論證和比較決定使用序列轉並行的資料晶元,而且該晶元自帶資料暫存器,其狀態只有在下乙個資料到來之後才會改變,這樣也加強了系統的穩定性,其次為了觀察方便我們還在每個小單元電路中加入了指示發光二極體,實時顯示電路的狀態。

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