Разработка устройства идентификации близлежащих объектов для автомобиля (стр. 1 из 8)
Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования Гомельский государственный дорожно-строительный колледж имени Ленинского комсомола Белоруссии
Пояснительная записка дипломного проекта:
Разработка устройства идентификации близлежащих объектов для автомобиля
Выполнил:
Учащийся-дипломник
группы ЭВС-41: Котлярчук Ю.А.
Руководитель: Аксёнова А.В.
Консультант по экономическому: Исакович О.В.
Специальность 2-400202: Электронные вычислительные средства
Гомель 2008
Содержание
Введение
1 Расчетно-проектировочный раздел
1.1 Назначение и область применения
1.2 Разработка структурной схемы
1.3 Разработка принципиальной схемы
1.3.1 Расчет узлов и блоков
1.3.2 Выбор элементной базы
1.3.3 Описание принципа действия
1.3.4 Расчет потребляемой мощности
1.4 Разработка блока (системы) электропитания
2 Конструкторско-технологический раздел
2.1 Разработка печатной платы
2.2 Компоновка устройства
2.3 Поиск и устранение неисправностей
3 Экономический раздел
4 Охрана труда
5 Охрана окружающей среды
Заключение
Литература
Введение
Дипломное проектирование – заключительный этап обучения учащихся технических специальностей в учреждении образования «Гомельский государственный дорожно-строительный колледж имени Ленинского комсомола Белоруссии», который имеет своей целью:
1. Систематизацию, закрепление, расширение теоретических знаний и практических навыков и применение их для решения конкретных профессиональных задач;
2. Овладение методикой проектирования, формирование навыков самостоятельной проектно-конструкторской работы;
3. Приобретение навыков обобщения и анализа результатов, полученных другими рахраюотчиками или исследователями;
4. Выявление уровня подготовленности учащихся для самостоятельной работы на производстве, в проектных организациях и учреждениях.
В соответствии с заданием на дипломный проект мне необходимо разработать устройство идентификации близлежащих объектов для автомобиля. Устройство должно идентифицировать наличие определённых предметов около автомобиля и выводить на ЖКИ полученную информацию, для чего используется микропроцессор MSP430F413.
1. Расчетно-проектировочный раздел
1.1 Назначение и области применения
Тема моего дипломного проекта - «Разработка устройства идентификации близлежащих объектов для автомобиля ». Двигаясь задним ходом, водитель автомобиля не может видеть определённую зону дорожного пространства, это может создавать определённую опасность дорожного движения. Такая зона имеет протяжённость до двух метров, и в ней могут оказаться животные или люди, а также предметы, представляющие собой помеху для движения. Достижения современной техники позволяют создавать специальные устройства для обзора указанного пространства и информирования водителя в случае, если на пути автомобиля встречаются какие-либо объекты. Наиболее оптимально такая задача решается с помощью импульсной акустической локации.
Устройство идентифицирует наличие объектов в зоне покрытия ультразвукового датчика, вычисляет расстояние до ближайшего из них и передаёт полученную информацию водителю автомобиля. Это в свою очередь позволяет водителю принять оптимально необходимые действия для разрешения сложившейся ситуации.
Применяются данные устройства в автомобилях, хотя при соответствующей доработке программы и конструкции его можно использовать в качестве незаменимого помощника для слепых, устройств охраны помещений, портативного эхолота рыболова-любителя, бесконтактного индикатора уровня жидкости и т.п.
1.2 Разработка структурной схемы
Проектирование сложного электронного устройства начинается с разработки его структурной схемы.
Структурной называется схема, которая определяет основные функциональные части изделия и связи между ними. Структурная схема должна показывать, из каких функциональных блоков состоит электронное устройство и каким образом эти блоки взаимодействуют между собой.
Составные части проектируемого устройства изображаются упрощенно в виде прямоугольников произвольной формы, т. е. с применением условно-графических обозначений. Внутри каждого прямоугольника, функционального узла устройства, указаны наименования, которые очень кратко описывают предназначение конкретного блока. Структурная схема разрабатываемого устройства показана на рисунке 1.2.1.
Рис.1.2.1 - Структурная схема разрабатываемого устройства
Структурная схема разрабатываемого устройства состоит из следующих блоков:
- микропроцессор(МК);
- жидкокристаллический индикатор(ЖКИ);
- генератор частоты(ГЧ);
- согласующий каскад;
- выходной драйвер раскачки;
- ультразвуковой излучатель(УЗ-излучатель);
- ультразвуковой приёмник(УЗ-приёмник);
- усилитель;
- интерфейс JTAG.
- Блок «МП» предназначен для программного управления функциональными блоками, осуществляет отправку двенадцати 40-килогерцовых импульсов на «УЗ-излучатель», принимает полученный от «УЗ-приёмника» сигнал, обрабатывает его, вычисляя расстояние до объекта, и также выводит информацию на «ЖКИ» благодаря имеющемуся встроенному драйверу жк-индикаторов на 96 сегментов.
- «ЖКИ» является 2-х цифровым LCD индикатором, выводящим данные от «МП» к водителю в салон.
- «ГЧ» задаёт частоту работы «МП» (40 кГц).
- «Согласующий каскад» является преобразователем уровня сигнала между блоками «МП» и «Выходной драйвер раскачки».
- «Выходной драйвер раскачки» обеспечивает размах сигнала в 18 В, необходимые для работы «УЗ-излучателя».
- «УЗ-излучатель» осуществляет посылку сигнала в среду.
- «УЗ-приёмник» принимает отражённый от объекта сигнал.
- «Усилитель» обеспечивает усиление и фильтрацию по 40 кГц полученного от «УЗ-приёмника» сигнала.
- Через блок «JTAG» осуществляется программирование «МК».
1.3 Разработка принципиальной схемы
1.3.1 Расчет узлов и блоков
Структурная схема разрабатываемого устройства
Главным элементом схемы является микропроцессор MSP430F413. Средний ток, потребляемый им, составляет 2,1 мкА, а рабочее напряжение – 3,6 В.
В качестве светодиода я выбираю АЛ307А, который имеет ток во включенном состоянии Iпр= 20 мА и прямое напряжение Uпр= 2 В, выполню расчет токоограничивающего резистора R7:
В схеме транзистор КТ315Д согласует работу микроконтроллера MSP430F413 и микросхемы К561ЛН2. Транзистор включен по схеме транзисторного ключа:
12В  |
R8 R10  |
 |
VT  |
 |
R9
Рисунок 1.3.1.1 – Транзисторная схеме
Определяем сопротивление R9:
Определяем напряжение в базовой цепи:
Выбираем R8 из условия обеспечения запертого состояния транзистора при максимальной рабочей температуре:
Сопротивление R7 выбираем из условия насыщенности транзистора:
R5 и R6 создают смещение на неинвертирующем входе ОУ для корректной работы с однополярным источником питания. Величина тока, протекающего через них, составляет примерно 40 мкА. Произведём расчет величины сопротивления этих резисторов:
Резистор R3 задаёт напряжение в цепи обратной связи для операционного усилителя TLV2771, резистор R2 регулирует величину смещения на неинвертирующем входе операционного усилителя. Величина резисторов R6, R5 и R4, а также конденсаторов C4, C2 и С1 выбирается по типовой схеме подключения операционного усилителя TLV2771.
Величина резисторов R3, R2 равна 100 кОм, а величина резистора R1равна 1,8 кВ, конденсаторатора С2 – в 22 пФ, конденсатора С7 – в 0,1 мФ.
R4 является «подтягивающим» резистором для вывода Reset. Ток, протекающий через него примерно равен 35 мкА. Рассчитаем величину данного сопротивления: