油量检测系统报告

一、概述

随着电子技术的发展，电子电路在我们的日常生活中无处不在。手机里的信号板，收音机电视里的各种集成电路都是我们研究的领域，一些报警器、信号发生器、传感器已经应用在家庭、工业和农业各个领域。

这次我的课题是汽车油量检测报警器，一个简易功能的检测电路。当汽车的油少于一定值的时候汽车的蜂鸣器发出响声三秒后自动停止，同时指示灯亮直到油加到制定位置的时候灯才灭。这个检测器有助于提醒司机油量的多少以免在出行的时候因为油量不够耽误行程。该监测报警器由油量采集、阈值控制、电压比较、单稳态电路、驱动电路组成。为实现油量的监测，本设计将油箱内油量变化转换为电阻阻值的变化，首先通过电桥电路来转换电压信号实现油量采集，再通过比较器设置的比较电压进行比较，判别是否低油量，再确定报不报警。同时还得遵循结构简单，成本低使用寿命长的原则，将理论和实际结合起来来设计这个电路。

二、方案设计

设计一个汽车油量监测报警器，能够采集汽车油量信号，并在油量不足时发出声、光两路报警信号，提示驾驶员注意。

原理框图如图1所示。

图1 汽车油量检测报警器电路的原理框图

三、电路设计

1.阈值控制

阈值控制电路如图2所示。

图2 阈值电路

2．油量采集电路

通过电位器进行油量采集，此图表示油量还剩5%，油量的多少是通过电位器来确定的。

油量采集电路如图3所示。

图3油量采集电路

3.电压比较器电路

电路中所采用的比较器是一般单限比较器，比较的是2管脚和3管脚的电压，由电源VCC的大小和滑动变阻器R11的阻值来控制阈值电压的大小和极性。R11的作用是设定油量的多少，设定的油量与油量的采集进行比较。

阈值电压的求值方法：令Un=Up=0，求出的值为阈值电压。

电压比较器电路如图4所示。

图4 电压比较器电路

4.单稳态电路与报警电路

单稳态电路与报警电路如图5所示。

图5 单稳态电路与报警电路

单稳态电路是由LM555CM实现的，其功能是是计时3秒，由单稳态公式：暂稳态时间为1.1RC，选定R值与C值，即R为10千欧姆，C为280微法。蜂鸣器只要接上电源就响，让其延时3秒，说明蜂鸣器响3秒后自动停止响声。

报警功能是由U3实现的，因为当缺油时灯是一直亮着的，因此灯必须接在电压与地之间。直到油加满时，电压减小达不到灯两端的电压，灯才熄灭。

5.驱动电路

驱动电路是由6个小灯来完成的，其第一支三极管的基极应接到滑动变阻器的滑动端上，其余5支依次连接。小灯的正端连到电压端，作用是使小灯一直有压降。三极管的导通条件是：Uc>Ub>Ue，即集电极电压大于基极电压大于发射极电压。

驱动电路的功能是当油量减少一点时亮一个灯，当油量减为零时，六个灯全亮。

驱动电路的原理是当滑动变阻器R1的滑动端达到一定位置时，给三极管的基极电压满足三极管的导通条件，此时LED1亮，当电压再次增大时通过发射极与基极的连接可以使第二支路的三极管基极有压降，因此第二之路导通，LED2亮，依此类推当油减为接近零时六个小灯全部点亮。

驱动电路的作用是提醒司机所剩油量的多少，当油量不足时及时加油以免发生危险或一些麻烦。

驱动电路如图6所示。

图6 驱动电路

四、性能的测试

1.电压比较器测试

带电压表的仿真电路如图7所示。

图7 带电压表的仿真电路用电压表测试输入输出电压值，如图8所示。

图8 输入输出电压值的测量2.整体电路性能的测试

报警测试：报警功能是由U3完成的。

测量报警小灯两端的电压如图9所示。

图9 小灯两端的电压

驱动电路中LED两端的电压测试，如图10所示。

图10 驱动电路LED两端的电压带示波器的仿真电路如图11所示

图11 带示波器的仿真电路

当油量不足时，用示波器测试单稳态触发器波形，如图12所示。

图12 油量不足时输出波形

当油量足够时，用示波器测试单稳态触发波形，如图13所示。

图13 油量足够时输出波形

当油量足够时，输出为低电平。当油量不足时，开始报警，小灯亮，此时输出为高电平。

蜂鸣器电压的测试，如图14所示。

图14 蜂蜜器电压的测试

五、结论

在本次课程设计中我用到了比较器，555时基电路等理论知识，并且能够独立调节单稳态电路，了解了更多芯片的作用。

我设计出的电路能达到预期的要求，基本上能满足汽车油量报警功能，而且测试的结果可以满足任务书中的各项要求。

六、性价比

1.试验中设计电路简单清楚，方便检验与维修。

2.所用器件基本上可以在基础元件中找到，属于实验室常用器件。

3.在实验中避免出现过于复杂的电路，遵循了使用元器件最少的原则。

七、课设体会及合理化建议

本学期的课程设计让我把数电和模电很好的结合在了一起，上学期我所学的模电知识已经忘了差不多了，正好借着这次课设的机会让我重新翻起模电书捡起了学习过的知识。在我设计的电路中放大器一块属于模电所学内容，在没有做课设前我甚至忘记了每个管脚的作用，单稳态电路属于数电范畴，刚刚参加完期末考试的我对于数电知识，数电实验并不陌生。

Multisim软件在平时的实验中也用过，只顾不过是没有这么严格的使用。在本次课设中，我更加熟练的掌握了Multisim仿真软件。在刚开始课设的时候，我不太明白我的电路，对于我的课设我也是没有头绪的，再设计出的电路中总是不能满足要求。后来我去找了老师，在老师的帮助下我明白了我的思路在哪里出的问题，按照老师的思路我有重新改了一下电路图。这次是有了点眉目，可是在调试的过程中还是达不到我想要的结果。理论算出的数据是对的，可是在仿真的时候偏偏出了点差错，因此我学会了用示波器万用表慢慢的去测试去改我的电路图。在本次课设中，我是真正的学会了理论和实际相结合，从中我也明白了一个道理，理论学的在好没有实际的练习也是不可能出产品的。另外我也非常庆幸有这次机会，让我能够独立的完成一个课题，在这次课设中培养了我动手的能力，提高了我的思考能力。

经过两周的课程设计，我最终设计出的电路满足了任务书上要求，也让我明白了我们实际的生活中离不开电子的道理，今后我要好好学习专业课的知识，这样才不会浪费我的时间。

合理化建议：我们平时在学习理论知识中，很少能获得动手的操作，建议以后要多给我们动手的机会。在课设中，我们用到的理论知识较少，希望以后再做课设中给我们较长的时间去研究用到更多的理论知识。

参考文献

[1] 阎石主编. 数字电子技术. [M]北京：高等教育出版社，2006年

[2] 陈振官等编著. 新颖高效声光报警器. [M]北京：国防工业出版社，2005年

[3] 华成英童诗白主编.模拟电子技术基础.[M]北京：高等教育出版社，2006年

[4] 赵淑范王宪伟主编.电子技术实验与课程设计.[M]北京：清华大学出版社，2006年

[5] 孙肖子、邓建国等主编.电子设计指南. [M]北京：高等教育出版社，2006年