（汽车行业）汽车测速及倒车实训
第壹章《汽车测速及倒车提示》电路
第二章《汽车测速及倒车提示》介绍及电路原理
微动按钮功能
K5，复位键：按壹下，电路复位，电路处于待机状态。
K4，正转键：按壹下，电机 DJ1 正转，汽车前进。
K3，加速键：正转时，按壹下。电机 DJ1 加速。
K2，减速键：正转时，按壹下，电机 DJ1 减速。
Kl，倒转键：按壹下，电机 DJ1 反转，汽车后退。
产品功能介绍
1．电路正确连接后，接通电源，按壹下微动按钮 K5，数码显示管 DS1 显示 0000。
2．按壹下微动按钮 K4，电机 DJ1 转动且带动转盘(遮断器)转动，数码显
示管 DS1 显示数字，再按壹下 K4，电机 DJl 停转，电路复位。
3．在按壹下微动按钮 K4，按壹下微动按钮 K3，电机 DJ1 转动加快且带动转盘(遮断器)转
动，数码显示管 DS1 显示数字，此时显示的数字增大。可按微动按钮 K3 三次（三档），第
四次按动 K3 时，电机 DJ1 停转，电路复位。
4．在按壹下微动按钮 K4 后，按壹下微动按钮 K2，电机 DJ1 转速减慢且带动转盘(遮断器)
转动减慢，数码显示管 DS1 示数字减少。再按壹下微动按钮 K2，电机 DJ1 停转，电路复位。
5．按壹下微动按钮 Kl，电机 DJ1 倒转且带动转盘(遮断器)转动，此时为汽车倒车。用障碍
物放在离开超声接收器 LS1 和超声发生器 LS2 壹定距离的位置上，数码显示管 DS1 显示数
字，此时显示的数字为障碍物和 LS1 和 LS2 的距离(相当于汽车和障碍物的距离，单位为厘
米)，如果障碍物距离变动，数码显示管 DS1，显示数字也随之变化。当距离等于 20 厘米时，
电机 DJ1，自动停转。或在大于 20 厘米时再按壹下微动按钮 K1，电机 DJ1 停转，电路复位。
电路原理
该产品是由下面几部分电路组成：超声波发射电路、超声波接收电路、提示音发生器、直流
电机控制电路、转速检测电路、单片机电路、显示电路和电源电路。
1．超声波发射电路
发射电路主要由 U1(74LS04/CD4069)和超声波发生换能器组成，单片机端口 输出
40KHz 方波信号壹路经壹级反向器后送超声波发生换能器 T 的壹个电极，另壹路经俩级反
向器后送超声波发生换能器 T 的另壹个电极。用这种推挽形式将方波信号加到超声波发生换
能器 T 的俩端，能够提高超声波发射强度。输出端采用俩个反向器且联，用以提高驱动能力。
2．超声波接收电路
集成电路 CX2016A 是壹款红外线检波接收专用芯片，考虑到红外遥控常用的载波频率
38KHz 和测距的超声波频率 40KHz 较为接近，用其制作超声波检测接收电路。
3．超声波测距的算法
距离计算公式：
4．倒车电路原理
倒车电路包括超声波发射电路、超声波接收电路、提示音发生器、单片机电路、显示电路和
电源电路。
按下微动按钮 K1，由单片机 U2 的“”脚输出壹串信号，该信号送到的输入端，改变的输出电
阻，使原来由 Q9、Q13、Q15、Q16 组成的直流电机 DJ1 桥式驱动电路在直流电机 DJ1 俩
端产生电位差，电机 DJ1 被驱动为反转。也即汽车在倒车。
在按下微动按钮 Kl 时，由单片机 U2 产生 40kHz 的方波信号从 U2 的“14”（T0）脚送出，
经开关 Sl、到 U1 的“3”脚后在 U1 内进行推挽放大，由 LS1 超声波发生器产生 40kHz 的超
声波发射出去。经障碍物反射后的超声波，由 LS2 超声波接收器接收，送入集成块 U3 的
“1”脚，该信号为正弦波信号。由于倒车的距离不断变化，所以 U3 内部设置了自动增益控制
AGC，以保持信号不会因倒车距离变化而出现强弱变化，正弦波信号在 U3 内部进行整形后，
由 U3 的“7”脚输出，经延时(信号由发射→障碍物→接收的时间)后的信号，经电阻 R5 和开
关 S2 送回单片机 U2 的“12”（）脚，由单片机 U2 内部和原送出的信号进行比较计算，且把
计算的结果送到显示电路显示出汽车在倒车时和障碍物之间的距离。当倒车和障碍物的距离
等于 20 厘米时，单片机 U2 发出指令，让汽车停止倒车，电路复位。
由于电路采用节电措施，只有在倒车时，由单片机 U2 的“6”（）脚输出壹信号，经 R17
给复合管 Q1 和 Q2 提供导通信号，使继电器 JKl 吸合，才给超声波接收电路、提示音发生
器提供 VCC 电源。所以在倒车开始，提示音发生器的集成块 U4 和外围元器件组成的振荡电
路起振，产生信号供三极管 Q7 放大，由蜂呜器 LS3 发出提示音，提醒驾车人士。调节可调
电阻 RP2 可改变提示音的声音大小。
5．测速(前进)电路原理
测速电路包括直流电机控制电路、转速检测电路、单片机、显示电路和电源电路。
按下微动开关 K4，由单机 U2 的“5”（）脚输出壹信号，经 R60 使三极管 Q18 导通，
使继电器 JK2 吸合，电源+12V 经继电器 JK2 触点作 VDD 输出，同时给直流电机控制电路
提供 VDD 和 VCC 电源；单片机 U2 的“”脚输出壹串信号，该信号送到的输入端，改变的输
出电阻，使原来由 Q9、Q13、Q15、Q16 组成的直流电机 DJ1 桥式驱动电路在直流电机 DJ1
俩端产生电位差，电机 DJ1 被驱动为正转。电机 DJ1 带动安装在电机上的转盘转动，由于转
盘装在光电开关器 U7 槽中，且转盘中带有孔，转盘在转动过程中，U7 壹端发出的光线穿过
孔，光线间歇通过且送到 U7 的另壹端，使光电开关器 U7 输出壹串脉冲且送回单片机 U2
的“13”（）脚，由单片机 U2 进行计数，且由数码显示管 DS1 直接显示数字为电机 DJ1 的转
速。
如果此时按壹下微动开关 K3 改变了由 U2“”脚输出信号的，也改变了的输出电阻，使电机 DJ1
俩端的电位差更大，电机 DJ1 转速加快，数码显示管 DS1 显示的数字增大。如果再按壹下
K3，根据之上所说原理，电机 DJ1 转速更快，数码显示管 DS1 显示的数字更大。
如果按壹下微动开关 K2，改变了由 U2 的“”脚输出的壹串信号的，也改变了的输出电阻，但
使电机 DJ1 俩端的电位差变小，电机 DJ1 转速减慢，数码显示管 DS1 显示的数字减小。
按 K4、K3、K2 何壹个微动开关，由单片机 U2 发出指令，使电机 DJ1 停转，电路复位。
6．单片机电路、显示电路和电源电路原理
单片机电路是由芯片 U2 为核心及相关元器件组成，构成了《汽车测速及倒车提示》电路的
中央控制电路，根据电路功能需要，赋予芯片 U2 相应程序。显示电路由单片机 U2、数码显
示管 DS1 及外围相关元器件组成，对微动按钮 K1～K5 的按动发出相应的指令，通过相关
程序，让各电路按程序进行工作。另外也把相关指令送达数码显示管 DS1，让数码显示管 DS1
显示数字。
外接+12V 电源，经过 U8 后，输出+5V 的 VCC 电源提供给单片机，U2 获得+5V 后待命
所需电源。只有在进行倒车或测速(前进)时，通过单片机 U2 的“5”（）脚输出壹信号，
经 R60 使三极管 Q18 导通，使继电器 JK2 吸合，发光二极管 LED2 点亮，电源+12V 经继
电器 JK2 触点做 VDD 输出，给直流电机控制电路提 VDD 电源。而且只有在倒车时，由单片
机 U2 的“6”（）脚输出壹信号，经 R17 给复合管 Q1 和 Q2 提供导通信号，使继电器 JKl
吸合，才给超声波接收电路、提示音发生器提供 VCC 电源，发光二极管 LED1 点亮。
第三章《汽车测速及倒车提示》任务书
说明：本次工作任务共有 4 项目内容，共 100 分；由在规定的时间内独立完成，完成的时
间为 240 分钟。
安全文明生产要求：
仪器、工具正确放置，按正确的操作规程进行操作，操作过程中爱护仪器设备、工具、工作
台，防止出现触电事故。
壹、电子产品装配(本大项分 3 项，第 1 项 5 分，第 2 项 15 分，第 3 项 10 分，共 30 分)
1．元器件选择(本项目 5 分)
要求：根据给出的附图 1《汽车倒车提示及测速电路原理图》，在印制电路板焊接和产品安装
过程中，正确无误地从赛场提供的元器件中选取所需的元、器件及功能部件。
2．印制电路板焊接(本项目分 2 小项，第(1)项 6 分，第(2)项 9 分，共 15 分)
根据给出的附图 1《汽车倒车提示及测速电路原理图》，选择所需要的元器件，把它们准确地
焊接在赛场提供的印制电路板上。其中包括：
(1)贴片焊接
(2)非贴片焊接
要求：在印制电路板上所焊接的元器件的焊点大小适中，无漏、假、虚、连焊，焊点光滑、
圆润、干净、无毛刺；引脚加工尺寸及成形符合工艺要求；导线长度、剥线头长度符合工艺
要求，芯线完好，捻线头镀锡。
3．电子产品安装(本项目 10 分)
根据给出的附图 l《汽车倒车提示及测速电路原理图》，把选取的电子元器件及功能部件正确
地装配在赛场提供的印制电路板上。
要求：元器件焊接安装无错漏，元器件、导线安装及元器件上字符标示方向均应符合工艺要
求；电路板上插件位置正确，接插件、紧固件安装可靠牢固；线路板和元器件无烫伤和划伤
处，整机清洁无污物。
U7 和转盘的安装可参考《安装说明》
二、电子产品功能调试(本大项分 3 项，第 l 项 19 分，第 2 项 6 分，第 3 项 5 分，共 30 分)
1．《汽车倒车提示及测速》电路板电路工作正常(本项目分 4 小项，第(1)项 2 分，第(2)项 3
分，第(3)项 9 分，第(4)项 5 分，共 19 分)
要求：将已经焊接好的《汽车倒车提示及测速》电路板，进行调试且实现电路工作正常。
(1)电源电路工作正常。
正确连接+12V 电源，测得 U8 的 3 脚电压为+5V；按壹下 K1、K4 壹个微动开关后，测得
VDD 电压为+12V，发光二极管 LED2 亮，则表示电源电路工作正常。
(2)数码显示电路(含单片机电路和显示电路)工作正常。
连接+12V 电源，按下微动按钮 K5，数码管 DSl 显示数字为 0000，则表示数码显示电路工
作正常。
(3)超声波发射电路、超声波接收电路、提示音发生器电路工作正常。
连接+12V 电源，把开关 Sl 和 S2 均置于“上”位置，按下微动按钮 K5，再按下微动按钮 Kl，
用障碍物放在超声波发射器 LS1 及超声波接收器 LS2 前方大于 20cm 位置，数码管 DS1 显
示俩者间距离，改变障碍物和 LS2、LSl 之间距离，数码管 DS1 显示距离变化，且且蜂呜器
LS3 发出提示音，发光二极管 LED1 亮，则表示超声波发射电路、超声波接收电路、提示音
发生器工作常。
(4)直流电机控制电路、转速检测电路工作正常。
连接+12V 电源，在确认电源电路、显示电路正常时，按下微动按钮 K5，再按下微动按钮
K4，可见直流电机 DJ1 带动转盘转动，同时数码管 DS1 显示转速，则直流电机控制电路、
转速检测电路工作正常。
2．电路知识(本项目分 3 小项，第(1)项 3 分，第(2)项 2 分，第(3)项 1 分，共 6 分)
根据给出的附图 1《汽车倒车提示及测速电路原理图》及已经焊接好的《汽车倒车提示及测
速》电路板，回答下面的问题。
(1)在电源电路中，P14 提供给 Q18 的基极壹个什么信号，电源电路的 VDD 输出电压多少
伏?在《汽车倒车提示及测速》电路中，仍有哪壹部分电路具有相同的工作状
答．
(2)在《汽车倒车提示及测速》电路板中，在显示电路部分采用什么方法把数码显示管 DS1
每个数字后面的小数点隐匿?
答：
(3)在附图 1《汽车倒车提示及测速电路原理图》中，PR1 有什么作用?
答：
3．焊接信号发生电路(本项目 5 分)
根据提供的原理图(附图 1)，且接入-12V 电源，使它成为能够正常工作。
附图 2
要求：示波器测量 J1 和 J3 均有波形出现，调节电位器 RP3，波形频率变化。
三、参数测试(本大项分 2 项，第 1 项 19 分，第 2 项 6 分，共 25 分)
要求：使用给出的仪器仪表，对相关电路进行测量，把测量的结果填到相应的表格及空格中。
1.根据给出的附图 1《汽车倒车提示及测速电路原理图》即已经焊好的《汽车倒车提示及测
速》电路板，在正确完成电路的调试后，对相关电路进行测量，把测量后的结果填在相关的
表格及空格中。（本项目分 5 小项，第（1）项 3 分，第（2）项 分，第（3）项 分，
第（4）项 6 分，第（5）小项 2 分，共 19 分）
（1）接上电源，把开关 S1 和 S2 均置于“上”位置，按下微动按钮 K5，再按下微动按钮 K1
测量 U4 的 3 脚。
波形(1 分) 周期( 分) 幅度( 分)
量程范围( 分) 量程范围(0．5 分)
(2)按下微动按钮 K5，再按下微动按钮 K4，数码管 DS1 显示的数字为__________( 分)，
测量 lNTl 位置的脉冲频率为__________( 分 )脉冲频率数是数码管 DS1 显示数字的
_____________整数倍( 分)。
如果按下微动按钮 K4 后，再按下微动按钮 K3，数码管 DSl 显示的数字为__________(0．5
分)，测量 INTl 位置的脉冲频率为_______________(0．5 分)，脉冲频率数是数码管 DSl 显
示的数字的____________整数倍(0．5 分)。
按第二下微动按钮 K3，数码管 DSl 显示的数字为____________( 分)，测量 INTl 位置的
脉冲频率为____________( 分)，脉冲频率数是数码管 DS1 显示数字的_____________整数
倍(0．5 分)。
根据之上关于“脉冲频率数是数码管 DS1 显示数字的倍数关系”，从电路硬件上找出这种关系
的原因_____________________________________(2 分)。
(3)按下微动按钮 K5，再按下微动按钮 Kl，单片机 U2 的________________（ 分）脚送
去控制信号到直流电机控制电路的_____________位置(0．5 分)。电机 DJl 俩端的电位差
UMN_____________V( 分)。
(4)按下微动按钮 K5，再按下微动按钮 K4(正转)，在附图 3(A)中画出 U6 的 1 脚的波形(量
程 范 围 ： 5ms／ DIV， 1V／ DIV)(1 分 )， 测 量 直 流 电 机 DJl 俩 端 的 电 位 差 UMN 是
_______________________V( 分)。
按壹下微动按钮 K3(加速 1)，在附图 3(B)中画出 U6 的 1 脚的波形（量程范围：5ms/DIV,lV
／ DIV)(1 分 )， 测 量 直 流 电 机 DJl 俩 端 的 电 位 差
UMN__________________________________________V( 分)。
如果再按壹下微动按钮 K3(加速 2)，在附图 3(C)中画出 U6 的 1 脚的波形(量程范围：5ms／
DIV， lV／ DIV)(1 分 )， 测 量 直 流 电 机 DJ1 俩 端 的 电 位 差 UMN 是
____________________________V( 分)。
从附图 3(A)、(B)和(C)三个波形见出，直流电机 DJl 运动方式发生改变，是由于单片机 U2
送到直流电机控制电路的_____________波( 分)____________改变的结果( 分)。但它
的___________且没有改变( 分)，
(B)
(C)
附图 3
(5)按下微动按钮 K5，再按下微动按钮 K1，用障碍物放在超声波发射器 LS1 及超声波接收
器 LS2 前方大于 20cm 的位置，由远而近移动障碍物和 LS2、LSl 之间距离，用示波器测量
Ul 的“7”脚输出端出现____________的变化(2 分)。
2．根据信号发生电路原理图电路进行测量，且把测量的结果填在下面相关表格中。
(1)测量该电路最高频率时的 Jl。
波形(1 分) 频率(1 分) 幅度(1 分)
(2)测量该电路最低频率时的 J3。
波形(1 分) 频率(1 分) 幅度(1 分)
四、使用 ProtrelDXP2004 软件绘制电路原理图和 PCB 板图(本大项目 2 项，第 1 项 7 分，
第 2 项 8 分，共 15 分)
说明：选手在 D 盘根目录上以工位号为名建立文件夹(××为选手工位号，只取后俩位)，选手
竞赛所得的所有文件均存入该文件夹中。各文件的主文件名包括：
工程库文件：××．prjpcb
原理图文件：Sch××．schdoc
原理图元件库文件：Schib××．schlib
电路板图文件：Pcb××．pcbdoc
元件封装库文件：Plib××．pcblib
如果选手保存文件的路径不对或没有填写工位号，则不给予选手评分。
1．绘制电路原理图(本项目共分 2 小项，第(1)项 2 分，第(2)项 5 分，共 7 分)
要求：在附图 2 的基础上，使用 protelDXP2004 软件，绘制正确的电路原理图。
按下图格式在 A4 图纸右下角绘制下表，且填写表中内容文字。(题号填写本项目书项目号)
50 100 30 70 50 70
4×
20
选手姓名 性别 出生日期
工位号 题号 竞赛日期
比赛名称
＝
80 赛场地点
(2)绘制电路原理图。
2．绘制 PCB 板图(本项目共分 4 小项，第(1)项 3 分，第(2)项 1 分，第(3)项 2 分，第(4)项
2 分，共 8 分)
要求：在附图 2 的基础上，使用 ProtelDXP2004 软件，正确绘制 PCB 板图。
(1)自制元器件的封装。
图中所有的电阻封装脚距为 500mil，电位器实际尺寸是 ×。
(2)电路板尺寸：50mm×40mm。
(3)所有元器件均放置在 TopLayer。
电源线和地线宽为 40mil，其它线宽为 10mil，均放在 BottomLayer。
(4)完成布线，且对布线进行优化调整。
第四章《汽车测速及倒车提示》安装说明
壹、U2、U4 要先焊接集成座，然后才把 U2、U4 放进去。U2 已经写入程序，
不能、也不需要去改变 U2 内部的程序。
二、U7 和转盘的安装如下图所示，安装步骤如下：
1．安装直流电机 DJ1，用螺丝固定直流电机 DJ1 在电路板上，连接电路。
2．安装转盘，把转盘固定在电动机的转轴上。
3．安装 U7，把 U7 插入转盘上，用螺丝固定 U7，安装时必须要把 U7 的中
轴线经过转盘的轴心，转盘边要安装在 U7 的槽中间，最后连接电路。
中轴线
第五章《汽车测速及倒车提示》元件表
名称 代号 封装 数量
C1,C13,C15,C12,C14 5
47U C2,C7 2
563 C3 1
330P C4 1
C5 1
1UF C6 1
10U C8,C11 2
100U C9 1
1U C10 1
30P CY1,CY2 2
1N4007 D1,D2 2
4148 D3,D4,D5,D6,D7,D8,D9 3216 7
稳压管 D10,D11 DIODE4148 2
电机 DJ1 DJ 1
数码管 DS1 1
下载头 ISP1 IDC10L 1
插针 J1,J3 IDC2 2
电源 J2 3 1
继电器 JK1 JDQ-3F 1
继电器 JK2 JDQ-4F 1
开关 K1,K2,K3,K4,K5 SW-0606 5
LED LED1,LED2 LED#3 2
超声波探头 LS1,LS2 CSHENG 1
蜂鸣器 LS3 BELL 1
10K 排阻 PR1 SIP09 1
8050 三极管 Q1,Q2,Q11,Q15,Q16,Q17,Q18 TO92 7
9012 三极管 Q3,Q4,Q5,Q6 TO92 4
8550 三极管 Q7,Q8,Q9,Q10,Q13 TO92 5
9013 三极管 Q12,Q14 TO92 2
1K 电阻 R1,R11,R17,R26,R45,R59,R60,R62 0805 8
10K 电阻 R2,R20,R21,R22,R23,R24,R29,R32,R33,R34,R35,R36,R37,R39,R41,R42,R44,R46,R51,R54,R55,R56,R58,R65 0805 24
电阻 R3,R19 2
200K 电阻 R4 1
510 电阻 R5,R7,R8,R9,R10,R12,R13,R15,R16,R27,R28,R30,R31,R38,R43 0805 15
220K R6 1
200 R14 1
2K R18,R25 2
300 R40 1
360 R47,R48,R52,R53 4
R49,R50 2
R57 1
10K R61 1
100 R63 1
100K R64 1
50K 电位器 RP1,RP2 VR3296 2
10K 电位器 RP3 VR3296 1
开关 S1,S2 2
4069/74LS
04 U1 SO-14 1
AT89S52 U2 ZIF40-1 1
CX20106A U3 IDCD8 1
NE555 U4 DIP8 1
P521 U5,U6 dip4 2
光电传感器 U7 GD1 1
LM7805 U8 TO-220S 1
LM358 U9 DIP-8 1
12M 晶振 Y1 XTAL1 1
