趙顯偉

(太原理工大學(xué)輕紡工程與美術(shù)學(xué)院，山西晉中030600)

作者本人在(《山西電子技術(shù)》2011第6期)刊發(fā)的《汽車(chē)輔助照明隨動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)》一文的基礎(chǔ)上，購(gòu)買(mǎi)了單片機(jī)AT892051芯片、步進(jìn)電機(jī)、霍爾開(kāi)關(guān)等電子元件，并用Protel99 SE軟件設(shè)計(jì)了PCB板，經(jīng)PCB板制作、焊接裝配作出系統(tǒng)硬件。又在原理圖和流程圖的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)硬件和軟件(程序)的調(diào)試，最終完成了汽車(chē)輔助照明隨動(dòng)系統(tǒng)，在制作過(guò)程中對(duì)原設(shè)計(jì)電路作了進(jìn)一步的優(yōu)化和改進(jìn)。

1 系統(tǒng)硬件電路的改進(jìn)

系統(tǒng)的硬件電路原理如圖1，(圖中與7腳相連的霍爾開(kāi)關(guān)備用)對(duì)原電路原理圖作了以下優(yōu)化和改進(jìn)。

圖1 系統(tǒng)的硬件電路原理圖

1.1 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的改進(jìn)

制作中步進(jìn)電機(jī)選用4806－A型。該電機(jī)為4相(分別為A、B、C、D相)，步長(zhǎng)為10度，電源電壓12 V、繞組直流電阻34 Ω。單片機(jī)AT89C2051芯片的電源為5 V，輸出高電平的最小值為3.6 V，所以原電路中，選用的9012PNP型三極管驅(qū)動(dòng)電路，在工作中關(guān)閉不嚴(yán)(不能可靠截止)。又由于AT89C2051 芯片的最大拉電流僅為 80 μA［2］，所以改選用BU806NPN型達(dá)林頓管，或復(fù)合管，這樣優(yōu)化電路后使得驅(qū)動(dòng)三極管可以可靠的飽和、可靠的截止，驅(qū)動(dòng)正常。

1.2 霍爾開(kāi)關(guān)電源改進(jìn)

霍爾開(kāi)關(guān)是該系統(tǒng)采樣的重要元件，汽車(chē)的轉(zhuǎn)向信號(hào)就是由它來(lái)采集。AT89C2051芯片的輸入開(kāi)關(guān)量為低電平UIL≤0.3 V，高電平3.6 V≤UIH≤5 V。霍爾開(kāi)關(guān)元件的電源電壓范圍是3～30 V［3］，為了和AT89C2051芯片的輸入電平配合(匹配)所以霍爾開(kāi)關(guān)元件的電源接在7805穩(wěn)壓器穩(wěn)壓之后的5 V電源上，這樣就省掉了原電路的三個(gè)分壓電路，使電路更加簡(jiǎn)化。

2 系統(tǒng)硬件裝配與制作

2.1 元件清單

2.2 PCB板設(shè)計(jì)制作

PCB板的設(shè)計(jì)主要用Protel99 SE軟件完成。首先用元件封裝庫(kù)編輯器制作新元件，隨后入庫(kù)，再用Protel99 SE的自動(dòng)方式［1］，將電路原理圖生成PCB板(印制電路)圖，再經(jīng)手動(dòng)調(diào)整元件位置及線寬。PCB板圖滿意后，設(shè)計(jì)完成。PCB板制作:先用打印機(jī)將PCB板圖打印在硫酸紙上，經(jīng)曝光沖洗把電路印在附銅板上，再經(jīng)腐蝕沖洗打孔加助焊劑等工序，PCB板的制作完成。設(shè)計(jì)完成的PCB板如圖2。

表1 元件清單

圖2 設(shè)計(jì)好的PCB板圖

2.3 焊接裝配

焊接裝配的前期工作是檢測(cè)所購(gòu)置電子元件的好壞，判別各個(gè)元件的電極。將電子元件和集成電路芯片正確地插入PCB板的孔中，焊好即可。焊接裝配好的系統(tǒng)電路板實(shí)物如圖3。

圖3 電路板實(shí)物圖

2.4 組裝

組裝過(guò)程比較簡(jiǎn)單。焊接裝配好的51單片機(jī)系統(tǒng)電路板裝在備好的小機(jī)盒內(nèi)，把LED燈組和步進(jìn)電機(jī)裝在燈罩和燈座內(nèi)。完成后實(shí)物效果如圖4。

3 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)是根據(jù)電路原理圖和程序流程圖而編寫(xiě)出程序清單。本系統(tǒng)采用51系列單片機(jī)匯編語(yǔ)言編寫(xiě)。程序的功能是對(duì)左、中、右三個(gè)方向的位置信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)分析判斷后，控制P1接口輸出脈沖，從而控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)方向處于中間位置時(shí)不做任何操作;當(dāng)方向盤(pán)向左旋轉(zhuǎn)時(shí)，控制步進(jìn)電機(jī)向左旋轉(zhuǎn)30度;當(dāng)方向盤(pán)向右旋轉(zhuǎn)時(shí)，控制步進(jìn)電機(jī)向右旋轉(zhuǎn)30度;當(dāng)方向盤(pán)回到中間位置時(shí)，步進(jìn)電機(jī)也轉(zhuǎn)回起點(diǎn);當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到倒車(chē)信號(hào)時(shí)，控制步進(jìn)電機(jī)向左旋轉(zhuǎn)180度。倒車(chē)信號(hào)消失，控制步進(jìn)電機(jī)向右旋轉(zhuǎn)180度，回到起點(diǎn)。編寫(xiě)完成的程序清單如下:

圖4 完成后實(shí)物效果圖

結(jié)束語(yǔ)

以上是作者動(dòng)手設(shè)計(jì)制作的汽車(chē)輔助照明隨動(dòng)系統(tǒng)。由于條件所限，外形作的不夠理想。再加本人水平有限，不妥之處。請(qǐng)各位同行(仁)不吝指正。

［1］王衛(wèi)兵.Protel99 SE基礎(chǔ)教程［M］.北京:北京郵電大學(xué)出版社，2008.

［2］AT89系列單片機(jī)技術(shù)手冊(cè)［Z］.北京威立姆電子技術(shù)有限公司，1996.

［3］劉篤仁.傳感器原理與應(yīng)用技術(shù)［M］.西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2003.