大學(xué)生科技創(chuàng)新大賽項(xiàng)目

1、項(xiàng)目項(xiàng)目2項(xiàng)目名稱：一種電動(dòng)汽車用漏電保護(hù)器簡(jiǎn)介：電動(dòng)汽車動(dòng)力電池電壓，尤其大型電動(dòng)汽車動(dòng)力電池電壓在200V以上，正常時(shí)，用電電器（負(fù)載）與車體保持絕緣。發(fā)明本產(chǎn)品的目的在于提供一種簡(jiǎn)單實(shí)用的電動(dòng)汽車漏電保護(hù)回路。在用電電器（負(fù)載）對(duì)車體電氣地發(fā)生漏電時(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏電，立即切斷動(dòng)力電池與用電電器（負(fù)載）的連接。其包括動(dòng)力電池，斷路器，分壓電阻，空心線圈，干簧管，繼電器，控制電源，指示燈。本產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠。成本低，實(shí)用價(jià)值高。詳

2、細(xì)介紹：本產(chǎn)品為一種電動(dòng)汽車漏電保護(hù)回路能及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏電，并切斷動(dòng)力電池電源。一旦用電電器（負(fù)載）對(duì)車體電氣地漏電，且漏電點(diǎn)電位高于a點(diǎn)，漏電電流由漏電點(diǎn)車體電氣地空心線圈(L)分壓電阻（R）動(dòng)力電池（E11）及（E12）之間的a點(diǎn)。流回動(dòng)力電池（E11）負(fù)極。如果漏電點(diǎn)電位低于a點(diǎn)，則漏電電流方向相反，漏電電流由a點(diǎn)分壓電阻（R）空心線圈(L)車體電氣地漏電點(diǎn)流回動(dòng)力電池（E12）負(fù)極。由于干簧管(Q)安裝在空心線圈(L)內(nèi)，漏電電流產(chǎn)

3、生的電磁場(chǎng)使干簧管(Q)內(nèi)的觸點(diǎn)閉合而繼電器（K2）線圈得電，其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。因而繼電器（K1）線圈失電，觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷動(dòng)力電池與用電電器（負(fù)載）的連接。同時(shí)由于繼電器（K2）常開(kāi)觸點(diǎn)接合，指示燈（D1）得電發(fā)光。開(kāi)關(guān)（S）用于是否向用電電器（負(fù)載）供電。設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池電壓，尤其大型電動(dòng)汽車動(dòng)力電池電壓在200V以上，正常時(shí)，用電電器（負(fù)載）與車體保持絕緣。一旦因各種原因，用電

4、電器（負(fù)載）向車體電氣地發(fā)生漏電，將可能造成用電電器（負(fù)載）損壞、燒毀或至人電擊。發(fā)明本產(chǎn)品的目的在于提供一種簡(jiǎn)單實(shí)用的電動(dòng)汽車漏電保護(hù)回路。在用電電器（負(fù)載）對(duì)車體電氣地發(fā)生漏電時(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏電，立即切斷動(dòng)力電池與用電電器（負(fù)載）的連接。一種電動(dòng)汽車漏電保護(hù)回路，其包括動(dòng)力電池，斷路器，分壓電阻，空心線圈，干簧管，繼電器，控制電源，指示燈。一旦電動(dòng)汽車上有漏電發(fā)生，干簧管、繼電器、斷路器等將進(jìn)行一系列動(dòng)作，從而切斷動(dòng)力電池電源，達(dá)到漏

5、電保護(hù)作用。本產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠。成本低，實(shí)用價(jià)值高。能適應(yīng)電動(dòng)汽車，尤其是大型電動(dòng)汽車的漏電保護(hù)。科學(xué)性、先進(jìn)性1、本產(chǎn)品科學(xué)先進(jìn)，采用一種磁敏的特殊開(kāi)關(guān)，即干簧管，最大特點(diǎn)是不受外界環(huán)境影響，工作可靠，非常穩(wěn)定；2、本產(chǎn)品體積小，方便安裝和調(diào)試；3、成本低，各個(gè)部件均價(jià)格低廉，容易買(mǎi)到和更換；4、觸點(diǎn)通斷時(shí)間短，比一般產(chǎn)品反應(yīng)時(shí)間快35倍；5、實(shí)用價(jià)值高，能適應(yīng)電動(dòng)汽車，尤其是大型電動(dòng)汽車的漏電保護(hù)。項(xiàng)目項(xiàng)目3項(xiàng)目名稱：計(jì)；8.

6、制作電路板，硬件組裝，軟件編程。1.2電源模塊的設(shè)計(jì)電源由7.2V的鎳鎘電池供電，其供電原理圖如圖2所示，并經(jīng)過(guò)以下途徑分別對(duì)弱電和強(qiáng)電進(jìn)行供電：1.2.1經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓芯片LM7805穩(wěn)壓后，輸出5V電壓，分別給單片機(jī)、傳感器、液晶接口電路和驅(qū)動(dòng)邏輯部分供電。1.2.2經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓芯片MIC29302穩(wěn)壓成5V給L298和電機(jī)供電（MIC29302是低電壓將高電流驅(qū)動(dòng)的穩(wěn)壓芯片最大峰值電流達(dá)3A）1.2.3備用電池部分以供調(diào)試之需1.3主控制器

7、設(shè)計(jì)該部分是邏輯電路的核心，也是最小系統(tǒng)部分。其中包括晶振電路，采用了12M的外部晶振頻率；復(fù)位電路部分，在系統(tǒng)上電時(shí)能夠自動(dòng)復(fù)位，當(dāng)程序跑飛時(shí)能將系統(tǒng)復(fù)位到初始狀態(tài)。.4步進(jìn)電機(jī)的工作原理與技術(shù)參數(shù)1.4.1工作原理步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行原理如圖2所示，當(dāng)A相繞組通電時(shí)，轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定平衡位置如圖4（a）所示。若使轉(zhuǎn)子偏離這一位置，如轉(zhuǎn)子向右偏離了一個(gè)角度，則定轉(zhuǎn)子齒的相對(duì)位置及作用轉(zhuǎn)矩的方向1.4.2技術(shù)參數(shù)1.4.2.1小車行程近似計(jì)算公式：

8、步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)=counts小車輪子的直徑3.141.4.2.2小車速度近似計(jì)算公式：速度=行程時(shí)間1.4.2.3步進(jìn)電機(jī)步矩角：=360（2mZ）(m為相數(shù)，Z為轉(zhuǎn)子齒數(shù))1.4.2.4矩頻特性步進(jìn)電機(jī)作單步運(yùn)行時(shí)的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩為，但當(dāng)控制脈沖的頻率逐漸增加，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速逐漸升高時(shí)，步進(jìn)電機(jī)所能帶的負(fù)載轉(zhuǎn)矩值將逐步下降。1.4.2.5步進(jìn)電機(jī)電氣技術(shù)參數(shù)如表一所示：表一步進(jìn)電機(jī)電氣技術(shù)參數(shù)產(chǎn)品型號(hào)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電壓步矩角每相電

9、阻每相電感轉(zhuǎn)子齒數(shù)相數(shù)SST420D1070達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)5.0（VDC）1.87.6Ω6.8（mH)5021.4.2.6步進(jìn)電機(jī)機(jī)械技術(shù)參數(shù)如表二所示：表二步進(jìn)電機(jī)機(jī)械技術(shù)參數(shù)電機(jī)身長(zhǎng)電機(jī)身寬螺絲口徑軸徑軸長(zhǎng)質(zhì)量保持轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng)慣量31mm31mm0.5mm0.6mm55mm180（g）186（mnm）27（gcm)1.5步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用了L298作為驅(qū)動(dòng)芯片，其供電范圍可從3—24供電，最大驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)3A，因此可以滿足設(shè)

10、計(jì)要求。STC89C52通過(guò)P1口產(chǎn)生的八路PWM信號(hào)通過(guò)L298引腳L0—L3和R0—R3輸入，以調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)對(duì)應(yīng)相的電流。當(dāng)單片機(jī)P1口對(duì)應(yīng)的位輸出低電平時(shí)，步進(jìn)電機(jī)對(duì)應(yīng)相VS與地導(dǎo)通，電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)步進(jìn)角。只要P1口按照單雙八扒的觸發(fā)方式觸發(fā)，步進(jìn)電機(jī)便能旋轉(zhuǎn)起來(lái)，將觸發(fā)方式翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)就能實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的反轉(zhuǎn)。P1口全給高電平就能實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的制動(dòng)。MCU通過(guò)改變對(duì)應(yīng)IO口PWM的占空比就可以調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速。1.6傳感器電路設(shè)計(jì)我們

11、選擇光電傳感器作為循跡傳感器。其工作原理如圖6所示一個(gè)發(fā)光二極管作為發(fā)送管，一個(gè)光敏三極管作為接收管，分別有一個(gè)精調(diào)電阻，來(lái)調(diào)節(jié)距離和靈敏度。循跡模塊是用來(lái)識(shí)別黑白線的，黑線輸出高電平，白線輸出高電平。循跡模塊一般識(shí)別距離為03cm。PRE0PRE1PRE2為E18D80NK紅外避障傳感器，該傳感器是一種集發(fā)射與接收于一體的光電傳感器，主要用于障礙物的檢測(cè)。P_GD0，和P_GD1為T(mén)K黑白線檢測(cè)傳感器。這五個(gè)傳感器通過(guò)分別通過(guò)各自的輸

12、出信號(hào)線與單片機(jī)端口相連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)障礙物的判別和對(duì)黑白線的檢測(cè)。1.7串行通信接口電路的設(shè)計(jì)串行通信接口電路的作用是使STC89C52可以和PC機(jī)的RS—232串行接口連接并進(jìn)行通信二.、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)2.1避障部分軟件的設(shè)計(jì)系統(tǒng)上電后，先對(duì)STC89C52單片機(jī)端口、相關(guān)寄存器等進(jìn)行初始化，避障傳感器正常工作，液晶顯示屏準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)，主控制芯片將小車行駛路程、時(shí)間和速度數(shù)字化處理后，以字符形式顯示在1602液晶顯示屏上。隨后MCU對(duì)P3

13、.2、P3.3、P3.4口進(jìn)行循環(huán)掃描，以判斷外部傳感器的工作狀況，實(shí)時(shí)反映路面狀況。其工作原理如下所敘。左邊紅外傳感器與單片機(jī)的P3.2口相連，中間紅外傳感器與P3.3口連，右邊紅外傳感器與P3.4口相連。當(dāng)前面無(wú)障礙物時(shí)，P3.3口返回高電平時(shí)，小車往前走。當(dāng)小車前面與左邊有障礙物時(shí)，單片機(jī)P3.3和P3.4端口返回低電平，小車向右轉(zhuǎn)90度；當(dāng)小車前方和右方有障礙物時(shí)，單片機(jī)P3.3和P3.2端口返回低電平，小車向左轉(zhuǎn)90度；當(dāng)小車