北京交通大学海滨学院
课程设计报告
课程名称： 电子电路系统设计 实践项目： 车距报警器课程设计
姓 名： 雷婉晴 学 号： ******** 学 院：电子与电气工程学院 专 业：自动化 班 级： 1502班 完成时间： 2018.10.22
课程设计任务书
车距报警器设计任务书
1、设计时间: 2018.10.8-2018.10.24 2、设计题目：车距报警器设计
3、设计任务：设计并仿真实现一个车距报警器，当探测到汽车之间小于一定距离时自动报警，系统框图如下图所示。
车距报警器系统框示意图
4．设计要求
1) 基本要求
（1） 车距探头可采用红外或超声波探头。 （2）报警车距可调范围1～10m。 （3） 报警音量可调。 （4）电源电压为DC12V。
2) 发挥部分
（1） 报警器不受日光的影响。 （2） 报警车距的设置可数控。 （3） 探测角度大于90。 5、备注
（1）设计内容包括：系统方案设计、电原理图设计、PCB版图设计和仿真电路设计；
（2）完成基本要求和仿真得70分； （3）每完成扩展部分一项并仿真加10分。
内容摘要：
近年来，随着电子计算机、无线通信、人工智能控制等技术的不断发展，各种智能自动化设备已经进入了生产和生活的各个领域之中。在汽车制造工业中，为了提高汽车的安全性能，各种新技术不断地被应用于实际之中，如防抱死刹车技术（ABS）,防侧滑技术(ASR),只能多方位安全气囊技术等都已成功地安装在各种档次的汽车之上.与之相比,汽车车距报警的发展却略显缓慢,目前声音提示技术仍是使用较广泛的方法.驾驶员则主要是通过目测来估测车距，因此,人们亟需一种低成本，智能车距报警 装置，本论文设计了一个车距报警系统。
关键词：红外传感器、车距报警、测量车距、模拟仿真、
目录
内容摘要：....................................................................................................................................... 3 1概述 ............................................................................................................................................... 5 2方案设计与论证 ............................................................................................................................ 5
2.1方案一 .............................................................................................................................. 5 2.2方案二 .............................................................................................................................. 5 2.3方案论证 .......................................................................................................................... 6 2.4方案选择 .......................................................................................................................... 6
3 单元电路与分析 ........................................................................................................................... 7
3.1红外车距模拟电路 .......................................................................................................... 7 3.2 车距判断电路 ................................................................................................................. 7 3.3 555振荡电路 ................................................................................................................... 8 3.4 报警器电路 ..................................................................................................................... 8
4 总原理图及元件清单 ................................................................................................................... 9
4.1 总原理图 ......................................................................................................................... 9 4.2 电路参数的计算及元器件的选择 ................................................................................. 9
5 系统仿真..................................................................................................................................... 10
5.1 电源电路的仿真 ........................................................................................................... 10 5.2 声控电路的调试 ............................................................................. 错误!未定义书签。
6 结论 ............................................................................................................................................ 12 7总结与体会.................................................................................................................................. 13 8参考文献...................................................................................................................................... 13
1概述
本电路是车距报警电路，设定一个距离，当车距小于设定车距时报警器报警，当车距大于设定距离时报警器停止报警，并实现车距报警距离的手动可调。
2方案设计与论证
2.1方案一
原理图如图2.1：
超声波车距模拟电路 555振荡电路 报警电路 电源 车距判断电路
图2.1 方案一原理框图
方案一的原理简述：该方案的各部分电源均由总电源供电，通过超声波车距模拟电路产生一个电压信号通过555振荡电路来驱动扬声器工作，车距判断电路直接控制超声波的发射强度来控制报警距离。
2.2方案二
原理图如图2.2
红外车距模拟电路 车距判断电路 555振荡电路 报警电路 电源
图2.2 方案二原理框图
方案二的原理简述：该方案的各部分均由总电源供电， 通过红外车距模拟电路产生一个车距电压信号，在经过车距判断电路时同原来设定的距离信号进行比较，当车距小于设定距离时有信号进入555振荡电路产生一个信号来驱动扬声器发出警报（报警距离在车距比较电路中实现）。
2.3方案论证
方案可行性分析：
对于方案一不可行，因为方案一的车距信号直接进入555振荡电路无法实现报警距离的设定，通过改变超声波的强弱来改变报警距离是不容易实现的，同时，超声波有它的局限性，容易受到外界的干扰，可靠性受到了很大的影响。所以方案一 不可行的。
对于方案二十可行的，因为在方案二中， 通过红外车距模拟电路产生一个车距电压信号，在经过车距判断电路时同原来设定的距离信号进行比较，当车距小于设定距离时有信号进入555振荡电路产生一个信号来驱动扬声器发出警报（报警距离在车距比较电路中实现）。理论上方案二是可以实现的。
方案的特点、优缺点分析：
方案一的特点是设计简单。它的缺点是不容易实现车距报警距离的可调(调节电路过于复杂,难于实现)，同时在用超声波进行车距测量时容易受到外界的干扰，可靠性低，不易实现。
方案二的特点是设计思路简单，可行性强。它的优点是车距判断电路放在红外车距模拟电路和555振荡电路之间，便于车距报警距离的调节和显示，同时车距探头采用红外探头，它的抗干扰能力强不容易受到外界干扰，容易控制。基于方案二，可以实现设计要求。
2.4方案选择
经过上面两个方案的分析，第二个方案的可行性高，所以我选择第二个方案做为设计方案。因为对于第二个方案，在经过车距判断电路时同原来设定的距离信号进行比较，当车距小于设定距离时有信号进入555振荡电路产生一个信号来驱动扬声器发出警报（报警距离在车距比较电路中实现），当车距大于设定距离时报警器停止报警。这种电路符合设计要求，在理论上来说，这种方案是可行的。
基于方案二，可以实现设计要求，该设计方案不仅能在车距小于报警距离时报警，还能根据需要改变报警距离并用数字的方式直观的显示出来。所以选择方案二。
3 单元电路与分析
3.1红外车距模拟电路
红外探头输出的是一个电压信号，可以采用很多电路来实现，具体采用什么电路合适，则根据主体电路及执行机构不同和可靠、价廉、有效益等要求进行选用。本电路采用的是由555电路组成的多谐电路来模拟车距信号，红外车距模拟电路的设计结构如下：
信号源 555组成的多谐电路 车距模拟调节电路
图3.1红外车距模拟电路框图
电路中，由信号源触发555组成的多谐电路电路产生一个电压信号，再通过滑动变阻器RV2来改变电压达到模拟车距改变的目的。如下图所示。
图3.2红外车距模拟电路 图3.3车距比较电路
3.2 车距判断电路
该电路是由一个电压比较器来实现的。当模拟车距的电压信号（U1）用过电压比较器的负端输入时，它与电压比较器的电压（U2）正端进行比较，如果U1>U2电压比器1端输出为低电平,当U1比较器的工作原理：比较器是由运算放大器发展而来的，比较器电路可以看作是运算放大器的一种应用电路。由于比较器电路应用较为广泛，所以开发出了专门的比较器集成电路。
3.3 555振荡电路
555振荡电路的主要原理:是由一个555组成的单稳电路和一个功放电路组成电压信号从A端输入经过单稳电路产生一个方波信号，再通过功放电路对信号进行放大用来驱动扬声器发出警报。
图3.4 ５５５振荡器电路连线图 图3.5报警电路
3.4 报警器电路
该部分主要由一个扬声器和一个电容组成。电容主要起滤波作用防止波形失真。从前端输入以一个方波信号来驱动扬声器发出警报
4 总原理图及元件清单
4.1 总原理图
4.1原理图
4.2 电路参数的计算及元器件的选择
红外车距模拟电路：正弦信号Ｕ4经过555组成的多谐电路，电阻R4, R5的阻值分别为2.4k，0.61k；电容C6, C7分别为0.01uf, 0.22uf；滑动变阻器选用1k的。
车距比较电路:电压比较器选用LM224，滑动变阻器选用100k的。 555振荡电路:电路中R1, R3, R6, R7, R11分别为910k，10k，15k，15k，15k滑动变阻器选用20k的；功放选用LM324;电容C1, C2,C12分别为0.01uf,10uf,0.01uf
报警电路:电路选用speaker,C4为0.1uf。
特殊器件的介绍:本系统中主要使用了如下功能器件：光敏二极管。下面就光敏二极管的功能特点、主要参数和使用方法作相应说明。
光敏二极管介绍:扬声器在音响设备中是一个最薄弱的器件，而对于音响效
果而言，它又是一个最重要的部件。扬声器的种类繁多，而且价格相差很大。音频电能通过电磁，压电或静电效应，使其纸盆或膜片振动并与周围的空气产生共振（共鸣）而发出声音。按换能机理和结构分动圈式（电动式）、电容式（静电式）、压电式（晶体或陶瓷）、电磁式（压簧式）、电离子式和气动式扬声器等，电动式扬声器具有电声性能好、结构牢固、成本低等优点，应用广泛；按声辐射材料分纸盆式、号筒式、膜片式；按纸盆形状分圆形、椭圆形、双纸盆和橡皮折环；按工作频率分低音、中音、高音，有的还分成录音机专用、电视机专用、普通和高保真扬声器等；按音圈阻抗分低阻抗和高阻抗；按效果分直辐和环境声等。
扬声器分为内置扬声器和外置扬声器，而外置扬声器即一般所指的音箱。内置扬声器是指MP4播放器具有内置的喇叭，这样用户不仅可以通过耳机插孔还可以通过内置扬声器来收听MP4播放器发出的声音。具有内置扬声器的MP4播放器，可以不用外接音箱，也可以避免了长时间配带耳机所带来的不便。
扬声器特征:（1）扬声器有两个接线柱（两根引线），当单只扬声器使用时两根引脚不分正负极性，多只扬声器同时使用时两个引脚有极性之分。 （2）扬声器有一个纸盆，它的颜色通常为黑色，也有白色。 （3）扬声器的外形有圆形、方形和椭圆形等几大类。 （4）扬声器纸盆背面是磁铁，外磁式扬声器用金属螺丝刀去接触磁铁时会感觉到磁性的存在；内磁式扬声器中没有这种感觉，但是外壳内部确有磁铁。 （5）扬声器装在机器面板上或音箱内。
5 系统仿真
5.1 电源电路的仿真
仿真目的:
测试电源电路的输出是否满足设计要求，输出恒定的＋12V的直流电压。 仿真电路:
在proteus中按电源电路画出的电路如图所示： 电路说明如下：
1.在电源两端加入220V，50HZ正弦交流信号
2.运行proteus仿真。
图5.1 仿真电路
仿真结果:
开启仿真按钮以后，可观察到如下结果：
1.仿真开启，输出的两折现分别表示测试两端波形。 2.仿真出来的波形如下图所示
图5.2 仿真结果
6 结论
车距报警器是一个实用的器件，在行车安全中有很重要的作用，可以提高行车的安全性。通过这次课程设计，我收获颇多。首先，这次设计过程中我查阅了很多资料，通过查阅各种资料，加深了我对更多理论知识的理解，尤其是对很多元器件、模拟电路和数字电路的理解。、。更重要的是通过这次课程设计，我的自学能力、解决问题的能力得到了深化以及怎样用最有效率的方法让陌生的东西变得熟悉。
不过，这个设计还是有它的不足之处。首先就是电路设计有些复杂，元器件种类有点多，它们会耗费掉一定的电力，另外就是电路导通后的延时时长不是很容易控制，这些不足之处仍有待解决。
7总结与体会
在这两周的电子设计实习中，我做的设计课题是“车距报警器”。这是一种车距报警，它可以车辆上。当车距小于报警距离时报警器报警，当车距大于报警距离时报警器停止报警,并实现报警车距的可调（用数字的方式显示出来）。
本次的车距报警器的设计实践将我学到的知识应用到了实践，深化了我对数字电路设计和模拟电路的设计，让我在设计的实践中获得了更多的知识，同时锻炼了我的动手能力。学习了理论知识和实践操作，我不仅仅得到的事课本上的东西，更重要的是我通过自己的亲自动手，还有老师和同学的耐心指导，让我知道了分析电路、设计电路的步骤以及计算机软件辅助作图等。在实验中用到了三极管、光敏二极管电容等的使用，加深了我对模拟电路，数字电路的理解，同时加深了我对几种元件的使用的认识。
8参考文献
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[3] 电子技术基础—模拟部分（第5版）[M]．北京：清华大学出版社，2006 [4] 电子技术基础—数字部分（第5版）[M]．北京：清华大学出版社，2006 [5] 华成英.电子技术北京.广播电视大学出版社，2006
[6］赵淑范等.电子技术实验与课程设计.北京：清华大学出版社，2006，08 [7］贾更新.电子技术基础实验设计与仿真.郑州：郑州大学出版社，2006，10 [8］杨旭东等.实用电子电路精选.北京：化学工业出版社，2007
[9］朱清慧等．Proteus教程—电子线路设计、制版与仿真[M]．北京：清华大学出版社，2008
教师评语及报告成绩
教 师 评 语 报 告 成 绩
