毕业设计（论文）-简易多功能充电器设计.doc

多功能充电器设计 多功能充电器设计 摘 要 电子技术的快速发展使得各种各样的电子产品都朝着便携式和小型轻量化的 方向发展，也使得更多的电气化产品采用基于电池的供电系统。目前，较多使用 的电池有镍镉、镍氢、铅蓄电池和锂电池。它们的各自特点决定了它们将在相当 长的时期内共存发展。由于不同类型电池的充电特性不同，通常对不同类型，甚 至不同电压、容量等级的电池使用不同的充电器，但这在实际使用中有诸多不便。 本文介绍一种基于单片机的智能充电器的设计方法。该充电器可以实时采集电 池的电压和电流，并对充电过程进行智能控制。它可以自动计算电池的已充电量 和剩余的充电时间，也可以改变参数来适应各种不同电池的充电。系统中的管理 电路还具有保护功能，可防止电池的过充和过放对电池造成损坏。 关键词： 科技/电子产品/充电器/多功能 多功能充电器设计 目 录 中文摘要. 英文摘要. 一、电子技术的发展对人们生活的影响.1 二、进出门自动问候装置.1 2.1 进出门自动问候装置第一种方案.2 2.1.1 工作原理.2 2.1.2 电路原理图.4 2.1.3 元器件选择.4 2.2 进出门自动问候装置第二种方案.5 2.2.1 工作原理.5 2.2.2 电路原理图.8 2.2.3 元器件选择.10 三、进出门自动装置的应用.10 致谢.11 参考文献.12 （附录）.13 多功能充电器设计 1 多功能充电器设计 一、多功能充电器对人们生活的影响 随着数码相机、 MP 3 和 CD 碟机等电器逐步进入爱好者手中。 充电电池 的使用也更加普及。 对充电器的要求也愈来愈高了。充电器应以实用方便为主， 原则要求：可以对常用的 1 4 节镍镉、镍氢和锂电池进行单独或同时充电。 互不影响；可以选用多种电流进行充电。以满足不同种类、不同容量电池充电的 需要。充电器应具有保护措施。防止过充电；为消除镍镉电池的记忆效应和恢复 电池的容量。 二、多功能充电器 本文介绍一种基于单片机的智能充电器的设计方法。该充电器可以实时采集 电池的电压和电流，并对充电过程进行智能控制。充电器采用单片机 GMS97C2051 作编程控制器，其内部的比较器用作电池最高温度检测，用 1 片 LM324 和 1 支 TL431 以及若干分立元件构成恒压恒流电路、电压检测电路、基准电压源（兼 作单片机电源）电路。它可以自动计算电池的已充电量和剩余的充电时间，也可 以改变参数来适应各种不同电池的充电。系统中的管理电路还具有保护功能，可 防止电池的过充和过放对电池造成损坏。 2.1 工作原理 充电器采用单片机 GMS97C2051 作编程控制器，其内部的比较器用作电池最 高温度检测，用 1 片 LM324 和 1 支 TL431 以及若干分立元件构成恒压恒流电路、 电压检测电路、基准电压源（兼作单片机电源）电路。 多功能充电器设计 2 2.1.1 基准电压源 作为电池电压检测基准，同时作单片机电源。电路由 TL431、T3、R18、R19、R20、C5 组成。由电路可知，当 R19=R20 时，晶体管 T3 的发射极（e 极）电压等于 TL431 内部基准电压（UR=2.5V）的两倍，即 2UR=5V。 2.1.2 恒压恒流电路 如图 1 中由 U1A 和 U1B 及其周围元器件所组成的一个典型的双环反馈控制 电路。其中 U1A 为电压控制的运放，U1B 为电流控制的运放。由电路分析知：电 压控制的输出电压 U0 控制着电流控制的电流设定值，因此电压控制先于电流控 制，这时电流控制电路是恒压控制的组成部分。 电路工作原理如下： 多功能充电器设计 3 恒压控制电路由运放 U1A、电阻 R1R10、电位器 W1、电容 C1、二极管 D1、以及开关 SW 等组成。其作用是锂离子电池充电时，控制电池电压不超过设 定值。恒压设定值 US 由 R1、R2 和 W1 对基准电压 5V 分压确定，当 SW 联接电池 的正极后，反馈电压 UC 由 R8、R9 对 Ub+分压引入，加上 R6、R7、C1 形成电流控 制电路.由电路可知，设误差电压 E=Ua 一 Uc，则有 U1=Ua + E(P + Idt)， 式中比例系数 P=R6/R7，常数 I=1/ (R7C1)。当反馈电压 UC 较小即 E0 时，U1 会不断增大直到消除误差（E=0），否则 U1 会达到最大值，但由于二极管 D1 的 钳位作用使 UO5.6V，从而使电流控制电路的设定电压 Ud=UOR12/(R11+ R12）不变，相应地电池以恒流方式充电。反之，当反馈电压 UC 较大即 E0 时，U1 会不断减小直到消除误差（E=0），否则 U1 会达到最小值 U1=0，从而使电流控制电路的设定电压 Ud 逐渐减小直到零，相应电池以恒压方 式充电。 显然，恒压控制是通过调节电流控制电路的设定电压，即改变电池充电流 完成的。电路主要参数由下面方程计算： Ubt=Ub+Ub- (1) (UsUa)/R3=Ua/R4+(UaUb-)/R5 (2) 当恒压控制电路处于平衡状态时，电容 C1 无电流，则有： Uc=R8Ub+/(R8+R9) (3) Uc = Ua (4) 式中: Ub+ 电池正极对地电压；Ub- 电池负极对地电压； Ubt 电池端电压； US 设定控制电压。 多功能充电器设计 4 恒压控制的目标是电池端电压等于设定电压，即 Ubt=Us （5） 另外，还隐含了一个约束条件就是恒压控制与 Ub-的取值无关，这就是在方程组 中消去 Ub- 必须满足： R3=R5 (6) 这里，Us 为确定量；其余 Ubt，Ub+，Ub，Ua，Uc，R3，R4，R5，R8，R9 等 10 个参变量应满足上述方程（1）（6）。由于变量数比方程数多 4 个，因 此需要确定的参数 R3，R4，R5，R8，R9 有无穷多组解。为了求解只需要增加四 个约束方程，不妨设：R3= R4=R5=R8=R（R 取标称电阻值）将其代入上述方程组， 不难解得：R9 =2R。取 R=12k，则有：R3= R4=R5=R8=12k，R9=24k。 当电压反馈开关 SW 接地(即充镍镉电池时)或者电池端电压小于设定电压 (即 UbtU8)时运放 U1A 饱和输出，但由于二极管 D1 的钳位作用使 U0=5.6 V，这 时电流控制的设定值为常数(由电阻 R11，和 R12 对 U0 分压确定)，相应地电池以 恒流方式充电 电流控制电路由运放 U1B、三极管 T1、T2、功率三极管 TP、电阻 R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、RF、电容 C2、C3 等组成，其中 R11、R12 对电压 U0 进行分压得 Ud 作为设定值；R13、R14、C2 构成比例积分电路，运放 U1B 的输出通过 T1 和 TP 控制充电电流，RF 作为电流一电压反馈电阻，电压 Ub 一为反馈电压由于电流控制电路能消除静差，因此当调节平衡时 Ub 一=Ud,充 电电流为 UdRF 由以上分析可知：当 UbtR24，放电比充电缓慢 得多，且放电过程不受开关三极管 T4 的影响，因此，利用放电过程来检测电池 电压可保证较高的精度。 多功能充电器设计 6 运放 U1D 输出电压从 5V 降到 2.5V，即电容 C6 的端电压因放电下降 U=5- 2.5=2.5V 时，所需时间 T 可由下式导出： 由 C6= dq/dU （dq电容电荷增量，dU电容电压增量）得 dq=C6dU （9） 流经电容 C6 的电流 ：Id= dq/dt =C6dU/dt 也就是 Iddt=C6dU （10） 对两边定积分得 IDT=C6U 即 T = C6U/ ID=C62.5(R23+R24)/(0.5Ubt)将 R23=470k，R24= 5.1k，C6=0.1F 代入上式可得 T = 237.55ms/Ubt（Ubt 单 位为伏时，T 单位为 ms）可见放电时间 T 仅与电池电压成反比，1/T 与 Ubt 是线 性关系。当 Ubt=8V 时，可得 T8=29.69ms，这对于采用 6MHz 晶振的单片机而言， 因其计时可精确到 2s，故可以做到很高的精度，很容易使电压检测电路的分辨 率达到 5mV。由于是积分检测，故对电池电压的高频干扰完全可以消除，因此工 作稳定可靠。 触发，Q2 端输出高电平，又将发声电路 IC5 触发，使其发出“谢谢光临”的问 候语。同时 Q2 端的高电平通过 R11 向 C7 充电，使甲端高电平延时。 在 Q2 端为高电平时，币 2 端为低电平，这一低电平加至 IC3a 的 DI 端，将 IC3a 封锁，使其不得翻转，IC4 也不会发声。 模拟声发声电路由 KD5603“欢迎光临”发声集成电路和 KD5604“谢谢光临”发声集 成电路组成。当它们的 2 脚受到高电平触发时就会发声。其中，在电路中附加的晶体管 VT4 和 VT5 为功率放大晶体管，它将发声电路发出的语言声放大，使扬声器发出足够大的声音。 图所示为 JS1 和 JS2 的实际电路 CX20106 的实用连接图，JS 的 1、2,3 脚分别与 CX20106 的 多功能充电器设计 7 1、2, 3 脚对应。 2.1.3 元器件选择 ICl 选用 LM7905 三端集成稳压器；ICZ 选用 NE555、VA555 或 SI555 等时 基集成电路；IC3 选用 CD4013 数字集成电路；IC4 选用 KD5603 语言集成电路； IC5 选用 KD5604 语言集成电路；IC 选用 CX20106 红外线接收解调专用集成电路。 VTl 一 VT3 选用 9012 或 3CGI2 型硅 PNP 中功率晶体管，要求电流放大系 数 100；VT4 一 VT5 选用 9013、3DG12 或 3DK4 型硅 NPN 中功率晶体管， 要求电流放大系数 100。 VLI、VL2 选用红外发射二极管，如 SE303 型； VD1 一 VD4、VD 爪 VD6 均选用 1N4004 型硅整流二极管。 T 用 220V/7.5V、5W 优质电源变压器，要求长时间运行不过热。 其他元器件均无特殊要求，可按图所标型号及参数进行选择。 2.2 第二种电路方案 2.2.1 工作原理 电子礼仪语音器电路由电源、红外线发射、红外线接收、语言、触发器和 控制等部分电路组成，如图所示。 多功能充电器设计 8 与 VT2 组成；红外线发射电路由红外发射寻极管 VL3 和限流电阻器 R9 组成； 触发器电路由六非门集成电路 IC1 内部的非门 D1D4 和电阻器 R5R8 组成；控制 电路由三极管 VT3VT6、二极管 VD1 一 VD6 等组成；语言电落由语言集成电路 IC2、IC3 和扬声器 BI、B2 等组成。 接通电源，220V 交流电压经 T 降压、QD 整流及 C6 滤波后，产生约 8V 的直 流电压并分为两路：一路经 IC4 稳压、C8 滤波产生 6V 直流电压，供给红外线接 收电路和触发器电路；另一路经 IC5 稳压和 VD7 降压后，产生 4.5V 直流电压， 作为语言电路的工作电源。平时，红外发射二极管 VU 发出的红外光使 VLI 和 VL2 导通，VTl 和 VT2 因基极为低电平也处于导通状态，VTI 和 VT2 集电极输出的高 多功能充电器设计 9 电平经非门集成电路反相后，使非门 D2 和 D4 的输出端也变为高电平，VD3、VD4 和 VT3VT6 均截止，语言电路 IC2 和 IC3 均不工作。当有顾客进门并将 VU 发出 的红外线挡住时，使 VLl 和 VT2 截止，非门 D2 的输出端由高电平变为低电平， 此低电平脉冲经 C1、VD3 加至 VT5 的基极，使 VT5 瞬间导通，IC2 受触发而工作， 驱动扬声器 B1 发出“欢迎光临户欢迎语。 同时 IC2 输出的语言信号的一部分经 VD5 整流后使 VT4 导通，IC3 无法工作， 扬声器 B2 不发声。当有顾客出门并将 VU 发出的红外线挡住时，会使 VL2 和 VT2 均截止，非门 D4 的输出端由高电平变为低电平，此低电平脉冲经 C2 和 VD4 加至 VT6 的基极，使 VT6 瞬间导通，IC3 受触发而工作，驱动扬声器 B2 发出， “谢谢 光临”欢送语。同时 IC3 输出的语言信号的一部分经 VD6 整流后使 VT3 导通， IC2 无法工作，扬声器 B1 不发声。 2.2.3 元器件选择 IC1 选用 CD4069 六非门集成电路；IC2 选用 KD5603 语言集成电路：IC3 选 用 KD5604 语言集成电路；IC4 选用 LM7906 三端集成稳压器；IC5 选用 LM7905 三 端集成稳压器。 IC1 选用 CD4069 六非门集成电路；IC2 选用 KD5603 语言集成电路：IC3 选用 KD5604 语言集成电路；IC4 选用 LM7906 三端集成稳压器；IC5 选用 LM7905 三端 集成稳压器。 VTlVT6 选用 9014 或 9011、3DG8 型硅 NPN 小功率三极管，要求电流放大系 数 100。VLl 和 VL2 选用普通红外光敏二极管，如 2CU1 或 2CU2 型；VI3 选用 红外发射二极管，如 SE303 型。VD1 VD6 均选用 1N4148 型硅开关二极管：VD7 选用 1N4007 型硅整流二极管。QD 选用 QLLa/50V 型硅全桥。 R1R9 均选用 RTX 一 1/4W 型碳膜电阻器或 RJ 一 1/4W 型金属膜电阻器。 多功能充电器设计 10 Cl 一 C4 和 C7 均选用 CT4D 型独石电容器；C5、C6 和 C8 选用 CD11 一 16V 型电解电容器。B1、B2 均选用 YD57 一 2 型等 8、0.5W 小型动圈式扬声器。 T 用 220V/7.5 一 9V、5W 优质电源变压器，要求长时间运行不过热。 将焊接好的电路板连同电源变压器 T、扬声器等一起装人体积合适的塑料盒 内，在盒面为扬声器开释音孔，红外发射管 VU 与接收管 VLl、VL3 应安装大门的 两侧，应使发射管与接收两管中心线相对，以保证发射光能被人体挡住。接通电 源后，在发射管与接收管的对面放置一块反射挡板，改变发射电路的 R9 的阻值， 使接收电路非门 D2 或 D4 的输出端由高电平变为低电平即可。 2.3 第三种方案 2.3.1 工作原理 采用 tx05d 的红外线控制电子礼仪语音器电路由进出门检测、语言发声、 进出发声互锁控制、功率放大和电源等部分电路组成，如图 8 一 30 所示。 多功能充电器设计 11 进出门检测电路由两组 tx05d 组成，分别作进出门检测电路。当有人进门 时，进门检测电路 icl 输出高电平；有人出门时，出门检测电路 ic2 输出高电平。 ic1 输出的高电平加至语言发声电路 ic3 的触发端 tg1，ic2 输出的高电平加至 ic3 的另一触发端 tg4。 语言发声电路由一只 hfc5218 五合一语音集成电路组成，该电路内存储有 “您好，欢迎光临” 、 “您好，谢谢光临” 、 “欢迎光临” 、 “谢谢光临”和“您好” 五段礼貌用语，可分别通过其外设的五个触发端进行触发。触发信号可以是高电 平，也可以是正脉冲。本电路使用其中两段问候语，即“您好，欢迎光临”和 “您好，谢谢光临” ，分别通过触发端 tgl 和 tg4 进行触发。当有人进门时，进 门检测电路 ic1 输出的高电平通过 tg1 一将其触发，使电路发出“您好，欢迎光 多功能充电器设计 12 临”的问候语。当有人出门时，出门检测电路 ic2 输出的高电平通过 tg4 将其触 发，使电路发出“您好，谢谢光临”的问候语。 语言发生电路的工作电压和触发电压均为 3v，所以通过稳压管 vs1、vs2 和 vs3 分别将电源电压和触发电压调整为 3v，供电路使用。r6 为发声电路振荡 器的外接电阻器，用来调节发声电路发声的速度和音调。 由语言发声电路直接发出的声音功率较小，在噪声较大的公共场所，人有 可能听不清楚。因此需通过功率放大电路将其放大，使扬声器发出洪亮清晰的问 候声。本电路采用 lm386 小功率集成功率放大电路，它的最大输出功率为 660mw。 由于进出门检测电路具有相同的检测功能。通常，当人们进门时，在通过 进门检测器后紧接着又要通过出门检测器，这就有可能使语言发声电路在发出 “欢迎光临”之后又会发出“谢谢光临” 。因此必须设置互锁电路，以防电路发 出错误的问候语。 互锁电路由晶体管 vtl 和 vt2 组成的开关电路组成，它们分别设置在语言 电路 hfc5218 的触发端元 1 和 tc4o 当有人进门时，icl 输出的检测信号通过 tgl 将语言电路触发，使其发声，这时由功放电路输出端输出的语言信号一方面涌讨 杨声器发出“您好欢迎光临”的问候语；另一方面又通过 vd1 整流、电容器 c1 滤波将语言信号变为直流电压。这一直流电压菇。经 r4 使 vt1,vt2 导通，将两 个触发端 tgl、tg4 对地短接。对于 tg1 来说，这时已完成了它的触发任务，它 的工作已不受影响。但对于 tg4 来说，这时恰好处在行人通过出门检测电路的时 刻并使 ic2 输出高电平，由于 vt2 的导通，将加至 tc4 的高电平对地短路，无法 实现对语言发声电路的触发。这就使语言发声电路不会再发出“您好，谢谢光临” 多功能充电器设计 13 的声音。 语言发声电路 hfc5218 也可由两片单独的发声电路来代替，它们是 kd5603（内储欢迎光临）和 kd5604（内储谢谢光临） 。代用时，将 ic1 的输出端 接 kd5603 的触发端，将 ic2 的输出端接 kd5604 的触发端。vtl, vt2 分别接 kd5603 和 kd5604 的触发端。由于该电路工作电压为 3v，所以稳压管 vs1 一 vs3 是不可少的。互锁控制电路与 icl、ic2、ic4 采用交流供电、全波整流、三端集 成稳压器稳压后供电，工作电压为 12v。 2.3.3 元器件选择 ic 1, ic2 选用 tx05d 低功率消耗红外线反射开关，它内部采用了低功率消 耗器件和抗外界干扰的电路，其详细介绍参见例 259。ic3 选用 hfc5218 五合一 语音集成电路；ic4 选用 lm386 小功率集成功率放大电路；ic5 选用 lm7812 三端 集成稳压器。 vsl 一 vs3 选用 3v、0 5w 稳压二极管，如 2cw51-3v、i n5987 或 2cw5225 等型号。t 用 220v/15v x 2 或 5w 优质电源变压器，要求长时间运行不 过热。fu 用 bgxp-015a 型普通熔丝管，并配套使用机装管座。 其他元器件均无特殊要求，可按图 8 一 30 所标型号及参数进行选择。 三、进出门自动装置的应用 纵观上述几种方案都是各有其特点，它们都完全适合宾馆、饭店、商场等公 共场所的门口，它将成为一个无人值守的自动迎宾礼仪小姐，有兴趣的话家庭也 可使用。市面上可供选择的产品亦非常有限，这些因素或多或少地影响了这些技 朮在国内各个领域的进一步普及和应用。 多功能充电器设计 14 致 谢 在做毕业设计过程中黄敬华老师对我十分的关心，在我有疑问时总是耐心的 给我讲解，让我从开始的对毕业设计模模糊糊到思路的逐渐清晰，从对原理的一 知半解到把原理完全搞懂。在这期间黄敬华老师给了我很大的支持，给了我很大 的帮助，正是黄敬华老师的支持和帮助我的毕业设计才得以顺利的完成。在这里 我对黄敬华老师表示衷心的感谢。祝黄敬华老师在以后的生活和工作过程中一帆 风顺万事如意。 多功能充电器设计 15 参考文献 1 单片机原理与接口技术 马淑华等著 北京邮电大学出版社 2 单片机原理与应用 唐俊翟等著 冶金工业出版社 3 单片机原理及应用 李建忠 西安电子科技大学出版社 4单片微型计算机原理及应用 张毅坤 西安电子科技大学出版社 5单片机微型机原理及应用 徐淑华等著 哈尔滨工业大学出版社 6单片机原理及应用技术 李全利 高等教育出版社 7单片机应用程序设计技术 周航慈 北京航空航天大学出版社 8智能仪器原理及应用 赵茂泰 电子工业出版社 多功能充电器设计 16 附 录 NE555 多谐振荡器 KD5603 模拟发声器 CD4069 六非门集成电路 KD5603 语言集成电路 KD5604 语言集成电路 LM7906 三端集成稳压器； LM7905 三端集成稳压器。 hfc5218 五合一语音集成电路 tx05d 低功率消耗红外线反射开关 2cw51-3v、in5987、2cw5225 稳压二极管 参考：参考： 毕业论文（设计）工作记录及成绩评定册毕业论文（设计）工作记录及成绩评定册 题 目： 学生姓名： 学 号： 专 业： 班 级： 指 导 教 师： 职称： 助理指导教师： 多功能充电器设计 17 职称： 年 月 日 实验中心制 使使 用用 说说 明明 一、此册中各项内容为对学生毕业论文（设计）的工作和成绩评定记录， 请各环节记录人用黑色或蓝色钢笔（签字笔）认真填写（建议填写前先写出相 应草稿，以避免填错） ，并妥善保存。 二、此册于学院组织对各专业题目审查完成后，各教研室汇编选题指南， 经学生自由选题后，由实验中心组织发给学生。 三、学生如实填好本册封面上的各项内容和选题审批表的相应内容，经指 导教师和学院领导小组批准后，交指导教师；指导老师填好毕业论文（设计） 任务书的各项内容，经教研室审核后交学生签名确认其毕业论文（设计）工 作任务。 四、学生在指导老师的指导下填好毕业论文（设计）开题报告各项内 容，由指导教师和教研室审核通过后，确定其开题，并将此册交指导老师保存。 五、指导老师原则上每周至少保证一次对学生的指导，如实按时填好毕 业论文（设计）指导教师工作记录 ，并请学生签字确认。 六、中期检查时，指导老师将此册交学生填写前期工作小结，指导教师对 其任务完成情况进行评价，学院中期检查领导小组对师生中期工作进行核查， 并对未完成者提出整改意见，后将此册交指导老师保存。 七、毕业论文（设计）定稿后，根据学院工作安排，学生把论文（打印件） 交指导老师评阅。指导老师应认真按毕业论文（设计）指导教师成绩评审表 对学生的论文进行评审并写出评语，然后把论文和此册一同交教研室。 八、教研室将学生的论文和此册分别交两位评阅人评阅后交回教研室保存。 多功能充电器设计 18 九、学院答辩委员会审核学生答辩资格，确定答辩学生名单，把具有答辩 资格学生的论文连同此册交各答辩小组。 十、学生答辩后由答辩小组记录人填好毕业论文（设计）答辩记录表 中各项内容，然后把学生的论文和此册一同交所在答辩小组，答辩小组对其答 辩进行评审并填写评语后交教研室。 十一、学院答辩委员会进行成绩总评定，填好毕业论文（设计）成绩评 定表中各项内容，然后把论文（印刷版和电子版（另传） ）和此册等资料装入 专用档案袋中，教教研室后由实验中心统一保存。 目目 录录 1毕业论文（设计）选题审批表 2. 毕业论文（设计）任务书 3毕业论文（设计）开题报告 4. 学生毕业论文（设计）题目更改申请表 5毕业论文（设计）指导老师工作记录 6毕业论文（设计）中期检查记录 7毕业论文（设计）指导教师成绩评审表 8毕业论文（设计）评阅人成绩评审表 9. 毕业论文（设计）答辩申请表 10毕业论文（设计）答辩记录表 11毕业论文（设计）答辩成绩评审表 多功能充电器设计 19 12毕业论文（设计）成绩评定表 多功能充电器设计 20 毕业设计（论文）选题审批表毕业设计（论文）选题审批表 题目名称题目名称 基于单片机的超声波测距 题目性质题目性质 工程设计 理论研究 实验研究 计算机软件 综合论文 其它 题目来源题目来源 科研题目 生产现场 教学 其它 自拟题目 选题理由：选题理由：由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波 经常用于距离的测量。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，精度也 能达到使用要求，超声波测距应用于各种工业领域，如工业自动控制，建筑工程测量和机 器人视觉识别等方面。超声波作为一种检测技术，采用的是非接触式测量，由于它具有不 受外界因素影响，对环境有一定的适应能力，且操作简单、测量精度高等优点而被广泛应 用。这些特点可使测量仪器不受被测介质的影响，大大解决了传统测量仪器存在的问题， 比如，在粉尘多情况下对人引起的身体接触伤害，腐蚀性质的被测物对测量仪器腐蚀，触 电接触不良造成的误测等。此外该技术对被测元件无磨损，使测量仪器牢固耐用，使用寿 命加长，而且还降低了能量耗损，节省人力和劳动的强度。因此，利用超声波检测既迅速、 方便、计算简单，又易于实时控制，在测量精度方面能达到工业实用的要求。 多功能充电器设计 21 指导教师意见：指导教师意见： 签名： 年 月 日 院（系）领导小组意见：院（系）领导小组意见： 签名： 年 月 日 注：此表由学生填写 多功能充电器设计 22 毕业论文（设计）任务书毕业论文（设计）任务书 1、毕业论文（设计）应达到的目的：、毕业论文（设计）应达到的目的： （1）能对学生在学期间所学知识的检验与总结，培养和提高学生独立分析问题和解 决问题的能力，使学生受到科学研究、工程设计和撰写技术报告等方面的基本训练。 （2）提高学生对工作认真负责、一丝不苟，对事物能潜心观察、用于开拓、用于实 践的基本素质； （3）培养学生综合运用所学知识，结合实际独立完成课题的工作能力。 （4）对学生的知识面、掌握知识的深度、运用理论结合实际去处理问题的能力、实 践能力、计算机运用水平、书面及口头表达能力进行考核。 2、毕业论文（设计）的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：、毕业论文（设计）的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 以单片机为核心设计了基于激光测距的防撞预警系统，采用 TDC-GP2 芯片作为激光飞 行计时单元,给出激光发射及回波接收放大电路，基于模块化思想设计、完成系统软件设 计流程；最后通过实验测试，系统要能很好测出前方车辆距离及运行状态，并能及时发出 报警，利用 Matlab 对其测试结果进行验证，修正。 3、对毕业论文（设计）成果的要求、对毕业论文（设计）成果的要求包括图表、实物等硬件要求包括图表、实物等硬件要求： 设计完成后，要提供电路图，实验电路版，控制原始程序，实验要保存大量的原始数 据。完成设计论文。 多功能充电器设计 23 4、毕业论文（设计）工作进度计划：、毕业论文（设计）工作进度计划： 序号论文（设计）工作进度 日期（起止 周数） 1 根据所出题目，结合自身所学知识，选择合适课题，确定毕业设计论文题 目。 13-14-1 第16周止 2 根据所定题目，全面搜集素材，列出各种设计方案，并一一比较，选择出 最好的设计方案。 13-14-1 第18周止 3 联系指导老师，将自己的设计方案与老师沟通、交流，得到指导老师的认 同与指点，开始设计。 13-14-1 第19周止 4 根据方案，确定所要用的器材。设计总体框架结构，分出各大的模块，并 将其展开，以得到比较细的设计模式。 13-14-2 第1周止 5 根据所列框图，结合自己所学知识，开始各分支电路模块的设计。13-14-2 第2周止 6 完成初稿，将所做的模块给指导老师查阅，看是否有不当之处，再进行改 进。并将大电路的设计方案告之老师，得到老师更好的建议。 13-14-2 第3周止 7 大胆进行设计，将每一个小的电路，大的模块，都精心设计好，完成整个 硬件和软件部分的设计过程。 13-14-2 第6周止 8 将所有设计整理结合，形成设计论文，交与指导老师检查，并经老师指点， 做进一步的改进工作。 13-14-2 第7周止 9 改进毕业设计论文，得到自己及老师认为满意的论文。 13-14-2 第 10 周止 指导教师指导教师日期日期年 月 日 教研室审查意见：教研室审查意见： 签字： 年 月 日 学院负责人意见：学院负责人意见： 签字： 年 月 日 学生签字：学生签字： 接受任务时间： 年 月 日 注：注：任务书由指导教师填写。 多功能充电器设计 24 毕业论文（设计）开题报告毕业论文（设计）开题报告 题题 目目基于单片机的超声波测距 1、本课题的研究意义，国内外研究现状、水平和发展趋势、本课题的研究意义，国内外研究现状、水平和发展趋势 近年来，随着电子测量技术的发展，运用超声波作出精确测量已成可能。随着经济发 展，电子测量技术应用越来越广泛，而超声波测量精确高，成本低，性能稳定则备受青睐。 超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的范畴。超声波也遵循一般机械波在 弹性介质中的传播规律，如在介质的分界面处发生反射和折射现象，在进入介质后被介质 吸收而发生衰减等。正是因为具有这些性质，使得超声波可以用于距离的测量中。随着科 技水平的不断提高，超声波测距技术被广泛应用于人们日常工作和生活之中。一般的超声 波测距仪可用于固定物位或液位的测量，适用于建筑物内部、液位高度的测量等。 随着科学技术的快速发展，超声波将在测距仪中的应用越来越广。但就目 前技术水平来说，人们可以具体利用的测距技术还十分有限，因此，这是一个正在 蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。展望未来，超声波测距仪作为一种新 型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高 精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求，如声纳的发展趋势基本为：研制具 有更高定位精度的被动测距声纳，以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要；继续发 展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳，实现超远程的被动探测和识别；研制 更适合于浅海工作的潜艇声纳，特别是解决浅海水中目标识别问题；大力降低潜艇 自噪声，改善潜艇声纳的工作环境。无庸置疑，未来的超声波测距仪将与自动化智 能化接轨，与其他的测距仪集成和融合，形成多测距仪。随着测距仪的技术进步， 测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力。在新 的世纪里，面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。 多功能充电器设计 25 2、本课题的基本内容，预计可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施、本课题的基本内容，预计可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施 利用单片机控制超声波测距，发射器发出的超声波以速度在空气中传播，在到达被测 物体时被反射返回，由接收器接收，其往返时间为t,由即可算出被测物体的距离。2/vts 预计可能遇到的问题是受温度的影响，测量精度不高，则应通过温度补偿的方法加以校正。 报告人签名： 2015 年 3 月 20 日 3、本课题拟采用的研究手段（途径）和可行性分析、本课题拟采用的研究手段（途径）和可行性分析 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波 经常用于距离的测量。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单， 并且在测量精度方面也能达到农业生产等自动化的使用要求。 超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方 式产生超声波。电气方式包括压电型、电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气 流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率、和声波特性各不相同，因而用途也 各不相同。目前在近距离测量方面常用的是压电式超声波换能器。根据设计要求并 综合各方面因素，本文采用AT89C51 单片机作为控制器，用动态扫描法实现LED 数 多功能充电器设计 26 字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器。 4、进度计划、进度计划 序号日期进度安排 1 13-14-1 第 16 周止 根据所出题目，结合自身所学知识，选择合适课题，确定毕业设 计论文题目。 2 13-14-1 第 18 周止 联系指导老师，将自己的设计方案与老师沟通、交流，得到指导 老师的认同与指点，开始设计。 3 13-14-1 第 19 周止 联系指导老师，将自己的设计方案与老师沟通、交流，得到指导 老师的认同与指点，开始设计。 4 13-14-2 第 1 周止 根据方案，确定所要用的器材。设计总体框架结构，分出各模块， 并将其展开，以得到比较细的设计模式。 5 13-14-2 第 2 周止 根据所列框图，结合自己所学知识，开始各分支电路模块的设计。 6 13-14-2 第 3 周止 完成初稿，将所做的模块给指导老师查阅，看是否有不当之处， 再进行改进。并将大电路的设计方案告之老师，得到老师更好的 建议。 7 13-14-2 第 6 周止 大胆进行设计，将每一个小的电路，大的模块，都精心设计好， 完成整个硬件和软件部分的设计过程。 8 13-14-2 第 7 周止 将所有设计整理结合，形成设计论文，交与指导老师检查，并经 老师指点，做进一步的改进工作。 9 13-14-2 第 10 周止 改进毕业设计论文，得到自己及老师认为满意的论文。 10 11 多功能充电器设计 27 5、指导教师意见、指导教师意见（对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计结果的预测） 指导教师(签字)： 年 月 日 6、教研室意、教研室意见见 教研室主任(签字)： 年 月 日 说明：开题报告应根据教师下发的毕业设计（论文）任务书，在教师的指导下由学生独立撰写， 在毕业设计开始后两周内完成。 多功能充电器设计 28 学生毕业论文（设计）题目更改申请表学生毕业论文（设计）题目更改申请表 原毕业论文（设计）题目基于单片机的激光测距 现毕业论文（设计）题目基于单片机的超声波测距 更 改 原 因 理 由 首先激光测距仪成本较高，且制作的难度大，测量距离较短，需要注意人体 安全，光学系统需要保持干净，否则影响测量精度。而且单片机与激光测距仪 的连接很复杂，我主要是利用单片机控制测距仪器，目的是对单片机的知识进 行巩固和进一步学习，从而完成毕业设计。 学生签名： 日期：2015.3.2 指 导 教 师 意 见 指导教师签名： 日期： 教 研 室 意 见 教研室主任签名： 日期： 多功能充电器设计 29 院 系 意 见 论文负责人签名： 日期： 多功能充电器设计 1 毕业论文（设计）指导教师工作记录毕业论文（设计）指导教师工作记录 (由指导老师填写与学生见面、电话、网上指导的主要内容，原则上一周填写一次。) 指导记录：指导记录： 到中国知网和西南财经大学图书馆查阅资料，学习关于超声波的知识，弄清楚超声波测距的原理， 然后搞懂各个模块的电路。 填写时间：2015 年 2 月 28 日教师签名学生签名 指导记录：指导记录： 大概弄懂各个模块的电路图及工作原理， 选出一个最好的方案进行设计，有问题赶快问，不能等， 在毕业设计中学到知识。 填写时间： 2015 年 3 月 8 日教师签名学生签名 指导记录：指导记录： 根据自己设计的方案，完成毕业论文的初稿。 填写时间： 2015 年 3 月 18 日教师签名学生签名 指导记录：指导记录： 多功能充电器设计 2 填写时间： 年 月 日教师签名学生签名 毕业论文（设计）指导教师工作记录毕业论文（设计）指导教师工作记录 (由指导老师填写与学生见面、电话、网上指导的主要内容，原则上一周填写一次。) 指导记录：指导记录： 填写时间： 年 月 日教师签名学生签名 指导记录：指导记录： 填写时间： 年 月 日教师签名学生签名 指导记录：指导记录： 填写时间： 年 月 日教师签名学生签名 指导记录：指导记录： 多功能充电器设计 3 填写时间： 年 月 日教师签名学生签名 毕业论文（设计）指导教师工作记录毕业论文（设计）指导教师工作记录 (由指导老师填写与学生见面、电话、网上指导的主要内容，原则上一周填写一次。) 指导记录：指导记录： 填写时间： 年 月 日教师签名学生签名 指导记录：指导记录： 填写时间： 年 月 日教师签名学生签名 指导记录：指导记录： 填写时间： 年 月 日教师签名学生签名 指导记录：指导记录： 多功能充电器设计 4 填写时间： 年 月 日教师签名学生签名 毕业论文（设计）指导教师工作记录毕业论文（设计）指导教师工作记录 (由指导老师填写与学生见面、电话、网上指导的主要内容，原则上一周填写一次。) 指导记录：指导记录： 填写时间： 年 月 日教师签名学生签名 指导记录：指导记录： 填写时间： 年 月 日教师签名学生签名 指导记录：指导记录： 填写时间： 年 月 日教师签名学生签名 指导记录：指导记录： 多功能充电器设计 5 填写时间： 年 月 日教师签名学生签名 毕业论文（设计）中期检查记录毕业论文（设计）中期检查记录 前期 工作 小结 完成的主要工作及