機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-大型貨車行車制動(dòng)器降溫機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)【全套圖紙】

1、<p>　　大型貨車行車制動(dòng)器降溫機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　學(xué) 生：</b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師：</b></p><p>　?。ê限r(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128）</p><p>　　摘 要：山區(qū)道路坡大彎急，汽車行駛過程中需要頻繁制動(dòng)

2、，制動(dòng)器工作時(shí)間較長(zhǎng)，制動(dòng)蹄片和制動(dòng)轂容易發(fā)熱，導(dǎo)致摩擦片的摩擦系數(shù)急劇下降，致使汽車制動(dòng)效能衰退，嚴(yán)重影響制動(dòng)的可靠性。為了保持行車安全，提高汽車運(yùn)輸效率，需要對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行降溫處理，減少熱負(fù)荷。本文提出一種能夠適時(shí)準(zhǔn)確對(duì)制動(dòng)轂進(jìn)行淋水冷卻的裝置的實(shí)現(xiàn)原理。</p><p>　　關(guān)鍵詞：制動(dòng)系統(tǒng);DS18B20溫度傳感器;電容開關(guān)傳感器;AT89C51單片機(jī)；遙控發(fā)射接收模塊</p><p&g

3、t;　　全套圖紙，加153893706</p><p>　　Large Truck Crane Brake Cooling Design of Organization</p><p><b>　　Author：</b></p><p><b>　　Tutor：</b></p><p>　?。∣ri

4、ental Science ＆Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128）</p><p>　　Abstract：Mountain road slope big bend urgent, car the course of driving the need for frequent brake, the brake wo

5、rk over a long period of time, of brake shoes and brake hub prevails, cause friction piece of the friction coefficient fell sharply, cause the brake performance recession, the serious influence the reliability of the bra

6、ke. In order to maintain the safety, improve the car transport efficiency, need to cool down brake handle, reduce the heat load. In this paper a kind of can accurately</p><p>　　Keywords: brake system; The te

7、mperature sensor DS18B20; Capacitor switching sensors; AT89C51 single-chip microcomputer; Remote control launch receiving module</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 引言</b

8、></p><p>　　隨著交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展,大型貨車已成為這一行業(yè)中必不可缺的交通運(yùn)輸工具。由于路況以及車輛自身的問題,在長(zhǎng)途運(yùn)輸時(shí),往往需頻繁使用剎車系統(tǒng),因此,在整個(gè)運(yùn)輸過程中,剎車系統(tǒng)常常工作于高溫環(huán)境中,很容易造成以下問題:在高溫環(huán)境中,剎車系統(tǒng)的各工作部件易發(fā)生氧化,會(huì)減少剎車系統(tǒng)的使用壽命,甚至可能導(dǎo)致剎車失靈,造成安全事故,為此,國(guó)外多采用為車輛安裝輔助制動(dòng)裝置的方法,能較好地提高制動(dòng)效果,

9、但由于我國(guó)道路地形復(fù)雜,該裝置的實(shí)際使用效果并不是很理想,另外常用的方法是采用改良剎車片的材料,雖然效果較好,但材料研制復(fù)雜、成本較高,使用并不普遍。目前,國(guó)內(nèi)很多駕駛員為了降低運(yùn)輸成本,都會(huì)在車上安裝一個(gè)高位水箱，利用其高位產(chǎn)生的壓力將其傳送到剎車轂上，從而冷卻車轂，但是在行車過程中司機(jī)要根椐當(dāng)時(shí)的具體情況來(lái)控制水箱開關(guān)，而水箱的高度有限，壓力太小，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)噴嘴堵塞現(xiàn)象，或利用剎車本身的氣壓來(lái)實(shí)現(xiàn)剎車淋水冷卻，這種方式對(duì)水箱等配件的

10、密封性能和受壓能力要求高，容易損壞水箱等配件，為了更好地解決大型貨車制動(dòng)安全問題,保持剎車系統(tǒng)性能穩(wěn)定,本課題設(shè)計(jì)了一種大型貨車制動(dòng)過熱自動(dòng)控制系統(tǒng)。</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　車輛在丘陵地帶或坡道上行駛時(shí)需頻繁或長(zhǎng)時(shí)間剎車，這會(huì)造成剎車鼓（盤）、制動(dòng)蹄溫度驟升（尤其是大型貨車），過高的溫度也易使剎車系統(tǒng)產(chǎn)生熱衰退現(xiàn)象,使得各工作部件之間的摩擦系數(shù)變

11、小[1],降低剎車系統(tǒng)性能,更嚴(yán)重的甚至可能導(dǎo)致剎車失靈,造成安全事故,為此,大部分歐美國(guó)家采用為車輛安裝緩行器的方法來(lái)防止安全事故的發(fā)生. 所謂緩行器,又被稱為“第四制動(dòng)器”[2],它作為輔助制動(dòng)裝置,可以較好地提高制動(dòng)效果. 但由于我國(guó)道路地形復(fù)雜,該裝置的實(shí)際使用效果并不是很理想. 除此之外,通過改良剎車片的材料來(lái)緩解熱衰退現(xiàn)象也是一種較為常用的方法,該方法雖然效果較好,但材料研制復(fù)雜、成本較高,使用并不普遍.目前,國(guó)內(nèi)很多駕駛員

12、為了降低運(yùn)輸成本,依然采用人工手動(dòng)冷卻的方法為剎車系統(tǒng)降溫,也就是車上安裝一個(gè)高位水箱，利用其高位產(chǎn)生的壓力將其傳送到剎車轂上，從而冷卻車轂,但這種方法的缺點(diǎn)是：在行車過程中司機(jī)要根椐當(dāng)時(shí)的具體情況來(lái)控制水箱開關(guān)，而且水箱的高度有限，壓力太小，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)噴嘴堵塞現(xiàn)象，從而達(dá)不到預(yù)想的效果，同時(shí)也要分散司機(jī)行車過程中的注意力。另外一種方法(手動(dòng)控制)是:利用剎車本身的氣壓來(lái)實(shí)現(xiàn)剎車淋水</p><p>　　2 制

13、動(dòng)系統(tǒng)原理的分析</p><p>　　2.1 汽車制動(dòng)的原理及制動(dòng)器結(jié)構(gòu)</p><p>　　當(dāng)踏下制動(dòng)踏板1時(shí)，通過推桿2推動(dòng)主缸活塞3后移。主缸4將產(chǎn)生高壓油液經(jīng)油管5流入輪缸6中，推動(dòng)兩活塞7外移而使兩制動(dòng)蹄饒各自的支承銷轉(zhuǎn)動(dòng)。制動(dòng)蹄上的摩擦片9壓緊在制動(dòng)轂的內(nèi)圓柱面上。這時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)的制動(dòng)蹄對(duì)旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)轂作用一個(gè)與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的摩擦力矩（也叫制動(dòng)力矩Mμ。由于制動(dòng)力矩Mμ的作用，使車

14、輪對(duì)地面作用著一個(gè)向后的圓周推力Fμ,同時(shí)地面也對(duì)車輪作用著一個(gè)向后的反作用推力Fb，這個(gè)反作用推力Fb是使汽車制動(dòng)的外力，稱為制動(dòng)力。制動(dòng)力經(jīng)車輪、車橋、懸架傳給車架、車身，迫使汽車減速。制動(dòng)力越大時(shí)，汽車的減速度也越大。但是，與汽車牽引力類似，汽車制動(dòng)力的大小不僅取決于制動(dòng)力矩Mμ大小，還受輪胎與地面附著條件限制。在制動(dòng)系不工作時(shí)，回位彈簧13使制動(dòng)轂8的圓柱面與制動(dòng)蹄之間留有一定大小的間隙，車輪及制動(dòng)轂可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。</p&

15、gt;<p>　　1-制動(dòng)踏伴；2-推桿；3-主缸活塞；4-制動(dòng)主缸；5-油管；6-制動(dòng)輪缸 ；7-輪缸活塞；8-制動(dòng)轂；9-摩擦片；10-制動(dòng)蹄；11-制動(dòng)底板；12-支撐銷；13-回位彈簧</p><p>　　圖1 制動(dòng)系工作原理示意圖</p><p>　　Fig.1 Brake system working principle diagram</p>

16、<p>　　2.2 剎車過熱問題解決方案</p><p>　　制動(dòng)器工作時(shí)，摩擦所產(chǎn)生的熱絕大部分傳給了制動(dòng)轂，使其溫度升高，制動(dòng)轂升溫后將膨脹而使制動(dòng)間隙增大。為了減少溫升，應(yīng)當(dāng)使制動(dòng)轂有較大的熱容量，因此制動(dòng)轂應(yīng)具有足夠大的質(zhì)量，有些汽車的制動(dòng)轂外表面還鑄出若干肋片，以增加散熱面積和剛度。摩擦片的導(dǎo)熱性很差，通過它傳到制動(dòng)蹄的熱量很少，而且難以向大氣散熱。因此，摩擦片工作表面的溫升也會(huì)很嚴(yán)重。摩擦

17、片溫升過高將導(dǎo)致摩擦系數(shù)大幅度下降而嚴(yán)重影響制動(dòng)效能（這種現(xiàn)象稱為制動(dòng)器的熱衰退），以及耐腐蝕變壞而縮短使用壽命，情況嚴(yán)重時(shí)還可能燒毀。針對(duì)制動(dòng)負(fù)荷大的問題，人們?cè)O(shè)計(jì)了排氣制動(dòng)輔助裝置，在一定程度上緩解了制動(dòng)熱負(fù)荷的問題，但該系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，價(jià)格較高，使用范圍受一定的限制，對(duì)一些低價(jià)位的貨車加裝該系統(tǒng)顯然是不經(jīng)濟(jì)的。目前，一些載貨汽車進(jìn)行了制動(dòng)器淋水冷卻，雖然具有一定的效果，但由于淋水時(shí)機(jī)難以掌握，經(jīng)常產(chǎn)生制動(dòng)轂變形開裂，導(dǎo)致車輛不能正常

18、制動(dòng)和行駛。因此，設(shè)計(jì)能夠適時(shí)自動(dòng)水冷卻裝置是非常必要的。本課題就是設(shè)計(jì)了一種大型貨車制動(dòng)過熱自動(dòng)控制系統(tǒng)裝置.這個(gè)裝置的基本功能: 遙控發(fā)射接收裝置控制大型貨車制動(dòng)過熱自動(dòng)控制系統(tǒng)裝置的開啟或關(guān)閉,有自動(dòng)和手動(dòng)兩種工</p><p>　　2.3 傳感器安裝位置的確定</p><p>　　由于在汽車行使過程中，制動(dòng)轂是在轉(zhuǎn)動(dòng)的。故采集溫度信號(hào)的溫度傳感器（因熱電偶回路需接入導(dǎo)線和測(cè)量?jī)x表

19、）不能直接安裝在制動(dòng)轂上。制動(dòng)蹄與摩擦片都是熱的不良導(dǎo)體，且在制動(dòng)過程中的頻繁振動(dòng)，也不利于傳感器的安裝。因此熱電偶只能安裝在既能夠較精確的檢測(cè)到制動(dòng)轂的溫度變化，又不隨制動(dòng)轂一起轉(zhuǎn)動(dòng)的位置，經(jīng)過比較分析，將熱電偶溫度傳感器安裝在制動(dòng)輪缸上端，距離制動(dòng)轂工作表面（即內(nèi)圓面）非常接近，但又不能與制動(dòng)轂接觸。因?yàn)楣氖街苿?dòng)器的內(nèi)部是封閉的，制動(dòng)過程中產(chǎn)生的熱量不能較快散逸，而熱電偶傳感器與制動(dòng)轂工作表面非常接近，所以能夠較精確的檢測(cè)出制動(dòng)轂上

20、的溫度。很多車輛同時(shí)使用盤式制動(dòng)器和鼓式制動(dòng)器，盤式制動(dòng)器多用于前輪上，而鼓式制動(dòng)器用于后輪，盤式制動(dòng)器摩擦力由制動(dòng)片產(chǎn)生，這些制動(dòng)片被擠壓和夾緊到制動(dòng)盤上，制動(dòng)盤安裝在車輪上。制動(dòng)盤為鑄造件，對(duì)它的兩側(cè)進(jìn)行機(jī)加工。制動(dòng)片附在金屬板上，金屬板由液壓系統(tǒng)中的活塞推動(dòng)。</p><p>　　3 東風(fēng)牌EQ1202WB3G載貨汽車</p><p>　　3.1 EQ1202WB3G車型介紹&l

21、t;/p><p>　　圖2 東風(fēng)牌EQ1202WB3G載貨汽車</p><p>　　Fig.2 EQ1202WB3G Dongfeng car parts</p><p>　　東風(fēng)牌EQ1202WB3G載貨汽車由東風(fēng)汽車有限公司生產(chǎn)制造，該產(chǎn)品底盤選用東風(fēng)汽車有限公司生產(chǎn)的東風(fēng)牌EQ1202WB3GJ載貨汽車底盤，發(fā)動(dòng)機(jī)選用東風(fēng)康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司生產(chǎn)的ISDe21

22、030柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)排量為5900，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為155千瓦，整車總質(zhì)量20010千克，上戶噸位9990千克，整備質(zhì)量9825千克，最高車速可達(dá)90公里/小時(shí)。本車采用的是鼓式剎車，我所研究和設(shè)計(jì)的系統(tǒng)都是基于本車的制動(dòng)系統(tǒng)而研究的。</p><p>　　3.2 EQ1202WB3G的降溫系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)</p><p>　　EQ1202WB3G所使用的后部防撞裝置為一簡(jiǎn)易的防護(hù)架，和一般

23、的卡車的后部防護(hù)裝置沒有任何區(qū)別，簡(jiǎn)易的H型結(jié)構(gòu)，這種防護(hù)架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。我設(shè)計(jì)的是將水箱安裝在防護(hù)架上尾燈旁，在供水的前提下，它又可以起到防火的效果。</p><p>　　圖3 水箱安裝位置初步設(shè)定</p><p>　　Fig.3 Water tank installation position preliminary setting</p><p>　　圖4

24、降溫系統(tǒng)原理圖</p><p>　　Fig.4 Cooling system diagram</p><p>　　4 自動(dòng)控制系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 自動(dòng)控制系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)</p><p>　　遙控發(fā)射接收裝置控制大型貨車制動(dòng)過熱自動(dòng)控制系統(tǒng)的開啟或關(guān)閉,有自動(dòng)和手動(dòng)兩種工作模式;自動(dòng)方式下,DS18B20溫度傳感器通過

25、感應(yīng)當(dāng)前剎車轂或止動(dòng)蹄上的溫度，對(duì)剎車系統(tǒng)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),溫度信號(hào)輸入到主控芯片(AT89C51單片機(jī)),主控芯片根據(jù)設(shè)定的溫度條件輸出控制信號(hào),啟動(dòng)噴水設(shè)備對(duì)剎車系統(tǒng)降溫;在手動(dòng)方式下,也可以控制單片機(jī)啟動(dòng)噴水設(shè)備，降低剎車系統(tǒng)的溫度。</p><p>　　1) 有遙控功能，有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作模式。</p><p>　　2) 在自動(dòng)模式下，行駛或者制動(dòng)過程中，溫度傳感器感應(yīng)到溫度，當(dāng)

26、溫度大于80度小于120度時(shí), 大型貨車制動(dòng)過熱自動(dòng)控制系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)打開一個(gè)電磁閥并且水泵吸水,通過噴頭噴水冷卻剎車轂;當(dāng)大于120度小于150度時(shí), 大型貨車制動(dòng)過熱自動(dòng)控制系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)打開兩個(gè)電磁閥,水泵吸水,通過噴頭噴水冷卻剎車轂; 大于150度時(shí)，大型貨車制動(dòng)過熱自動(dòng)控制系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)打開三個(gè)電磁閥，水泵吸水,通過噴頭噴水冷卻剎車轂，并且系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警.駕駛者可采取措施. </p><p>　　3） 對(duì)各

27、個(gè)車輪的溫度實(shí)時(shí)檢測(cè)，二極管綠燈亮表示車輪溫度到達(dá)80度，二極管黃燈亮表示車輪溫度在120度至150度之間，閃爍二極管發(fā)光表示車輪溫度大于150度，由此提醒駕駛者。</p><p>　　4） 在手動(dòng)模式下，通過對(duì)各個(gè)車輪溫度的實(shí)時(shí)檢測(cè)，可以對(duì)單個(gè)車輪的噴水設(shè)施進(jìn)行控制，以解決轉(zhuǎn)向剎車時(shí)單個(gè)車輪溫度過高的問題。</p><p>　　5) 當(dāng)水箱中的水用完，位置傳感器檢測(cè)到，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，

28、制動(dòng)過熱自動(dòng)控制系統(tǒng)停止工作。</p><p>　　5 自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)所需實(shí)現(xiàn)的基本功能, 對(duì)本系統(tǒng)硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì).</p><p>　　5.1 系統(tǒng)主控設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1.1 AT89C51單片機(jī)</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可

29、擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。</p><p>　　(1) 選擇AT89C51芯片</p><p><b>　　1) 主要特性：</b></p>

30、;<p>　　?與MCS-51 兼容 </p><p>　　?4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年</p><p>　　?全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz</p><p>　　?三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定</p><p>　　?128*8位內(nèi)部RAM</p><p>　　?32可編

31、程I/O線</p><p>　　?兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　?5個(gè)中斷源 </b></p><p><b>　　?可編程串行通道</b></p><p>　　?低功耗的閑置和掉電模式</p><p>　　?片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路</p>

32、<p>　　2) AT89C51的極限工作參數(shù)</p><p>　　工作溫度-55直+125</p><p>　　儲(chǔ)藏溫度-65直+150</p><p>　　任一腳對(duì)地電壓-1.0V直+7.0V</p><p>　　最高工作電壓6.6V</p><p>　　直流輸出電流15.0mA</p>

33、<p>　　3) 管腳功能說(shuō)明及使用：</p><p>　　圖5 所示為AT89C51</p><p>　　Fig.5 AT89C51</p><p>　　VCC：供電電壓。GND：接地。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)

34、/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。該芯片正常工作時(shí),需提供5 V的直流穩(wěn)壓電源,因此,利用LM7805穩(wěn)壓芯片,將12 V的車輛電源轉(zhuǎn)換后為其供電.</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)

35、器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。</p><p>　　對(duì)于單片機(jī)的振蕩電路,在綜合考慮了系統(tǒng)性能要求及成本等因素后,選擇12MHz的晶振和30 pF的電容,為單片機(jī)正常工作產(chǎn)生必要的時(shí)鐘信號(hào)[4] .如下圖6所示</p><p><b>　　圖6 時(shí)鐘電路</b&

36、gt;</p><p>　　Fig.6 Clock circuit</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間,使用10 μF的電解電容及1kΩ電阻可組成自動(dòng)上電復(fù)位電路[4],使單片機(jī)正常運(yùn)行.如下圖7所示:</p><p><b>　　圖7 復(fù)位電路</b></p>&

37、lt;p>　　Fig.7 Reset circuit</p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。</p><p>　

38、　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 </p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉

39、電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉電阻優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)內(nèi)部帶上

40、拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。</p><p>　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：</p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口）,P3.1 TXD（串行輸出

41、口）,P3.2 /INT0（外部中斷0）,P3.3 /INT1（外部中斷1）,P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）,P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）,P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）,P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）。</p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周

42、期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。</p><p>　　/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器

43、取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。</p><p>　　(2) AT89S51單片機(jī)的I/O分配</p><p>　　根據(jù)單片機(jī)P0，P1，P2，P3端口使用說(shuō)明及要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行I/O分配：</p><p>　　1) 用于感應(yīng)大型貨車左前輪，右前輪，左后輪，右后輪當(dāng)前剎車轂／止動(dòng)蹄上的溫度，輸入

44、口為四個(gè)DS18B20溫度傳感器的輸入端。</p><p>　　2) 用于感應(yīng)水位的電容式傳感器，分配輸入端口為P0.4。</p><p>　　3) 用于遙控輸入端的分配口為P1.3,P1.2,P1.1,P1.0</p><p>　　4) 用于驅(qū)動(dòng)控制左前輪水泵的電磁閥的三個(gè)三極管的基極做輸出端，分配輸出端口為P3.7,P3.6，P3.5。用于驅(qū)動(dòng)右前輪的水泵的電磁

45、閥三個(gè)三極管的基極做輸出端，分配輸出端口為P3.4,P3.3，P3.2.用于驅(qū)動(dòng)左后輪的水泵的的電磁閥三個(gè)三極管的基極做輸出端，分配輸出端口為P3.1，P3.0，P1.7。 用于驅(qū)動(dòng)右后輪的水泵的電磁閥的三個(gè)三極管的基極做輸出端，分配輸出端口為P1.6,P1.5，P1.4.</p><p>　　5) 用于驅(qū)動(dòng)水泵工作的輸出口,分配輸出管腳為P0.0,P0.1,P0.2,P0.3.</p><p

46、>　　6) 用于驅(qū)動(dòng)控制蜂鳴器報(bào)警的三極管輸出端P2.4</p><p>　　圖8 輸入輸出口接線方式</p><p>　　Fig.8 Input output connection mode</p><p>　　(3) 單片機(jī)控制方式</p><p>　　AT89S51單片機(jī)的輸出信號(hào)端與電磁閥的一端相連，電磁閥的另一端接地，系統(tǒng)

47、通過控制電磁閥開啟個(gè)數(shù)來(lái)控制噴水多少，電源單元的輸入端與外設(shè)直流電源連接，電源單元的輸出端與AT89C51單片機(jī)的工作電壓端連接，電源單元的輸入端與AT89C51單片機(jī)的輸出信號(hào)端連接，PNP三極管基極與單片機(jī)分配端口相聯(lián)接如下圖9所示。</p><p>　　圖9 左前車輪的三極管驅(qū)動(dòng)電磁閥和水泵蜂鳴器電路圖</p><p>　　Fig.9 The left front wheel dr

48、ive of solenoid valve and pump transistor circuit diagram a buzzer</p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)接通電源后,單片機(jī)自動(dòng)進(jìn)行復(fù)位在該部分電路中，在制動(dòng)過程和行駛過程中，大型貨車制動(dòng)過熱自動(dòng)控制系統(tǒng)控制電路將自動(dòng)進(jìn)入自動(dòng)模式，將根據(jù)傳感器感應(yīng)的當(dāng)前溫度，對(duì)剎車系統(tǒng)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),溫度信號(hào)輸入到主控芯片(AT89C51單片機(jī)), 當(dāng)感應(yīng)到溫度到滿足設(shè)定的

49、條件時(shí)，主控芯片根據(jù)設(shè)定的溫度條件輸出控制信號(hào),啟動(dòng)噴水設(shè)備對(duì)剎車系統(tǒng)降溫;在手動(dòng)方式下,也可以控制單片機(jī)啟動(dòng)噴水設(shè)備，降低剎車系統(tǒng)的溫度。用戶也可通過實(shí)際的需要調(diào)整大型貨車制動(dòng)過熱自動(dòng)控制系統(tǒng)的具體工作條件，在自動(dòng)模式下工作的情況如下：</p><p>　　電容式傳感器用于對(duì)水箱液位進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),防止因水量不足而造成溫度控制功能失靈.由于在檢測(cè)過程中無(wú)需知道具體的液位高度,只要當(dāng)水箱缺水時(shí),產(chǎn)生報(bào)警提示即可,所

50、以可選用電容式常開接近開關(guān)作為檢測(cè)元件. 在實(shí)際檢測(cè)時(shí),電容式接近開關(guān)的測(cè)量頭與被測(cè)物體構(gòu)成電容的兩極板,當(dāng)被測(cè)物體移動(dòng)時(shí),介電常數(shù)發(fā)生變化,使得電容值改變[6]。這一改變,可產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的開關(guān)信號(hào).在實(shí)際電路中,該信號(hào)通過P0.4輸入單片機(jī)中,當(dāng)單片機(jī)接收到高電平信時(shí),P2.4輸出低電平，對(duì)應(yīng)的S8550三極管飽和，集電極和發(fā)射極導(dǎo)通，電壓降約為0.2V，相當(dāng)于開關(guān)閉合，即判斷水箱缺水, 蜂鳴器發(fā)聲發(fā)出報(bào)警信號(hào)。</p>&

51、lt;p>　　大型貨車在制動(dòng)過程和行駛過程中,左前輪溫度傳感器感應(yīng)當(dāng)前左前輪剎車轂／止動(dòng)蹄溫度,單片機(jī)的設(shè)定溫度為80度,120度,150度.當(dāng)溫度達(dá)到80度時(shí),單片機(jī)控制輸出端口ZQ3輸出低電平,S8550三極管飽和，集電極和發(fā)射極導(dǎo)通，電壓降為0.2V，相當(dāng)于開關(guān)閉合，電磁閥FA3得電后常開觸頭閉合，此時(shí)與電磁閥FA3并聯(lián)的發(fā)光二極管發(fā)光，駕駛者就可以判斷車輪溫度在什么范圍內(nèi)，此時(shí)ZQSB輸出低電平,對(duì)應(yīng)三極管導(dǎo)通, 對(duì)應(yīng)的電

52、磁閥打開，貨車12V的蓄電池給12V的水泵供電，水泵抽水，噴頭噴水到鼓輪上，降低剎車轂／止動(dòng)蹄溫度，而ZQ1，ZQ2兩個(gè)輸出端此時(shí)處于高電平，對(duì)應(yīng)的S8550三極管截止，相當(dāng)于開關(guān)斷開，對(duì)應(yīng)電磁閥不得電。</p><p>　　當(dāng)溫度達(dá)到120度而小于150度時(shí),單片機(jī)控制輸出端口ZQ2輸出低電平,對(duì)應(yīng)的S8550三極管飽和，集電極和發(fā)射極導(dǎo)通，電壓降為0.2V，相當(dāng)于開關(guān)閉合，電磁閥得電后常開觸頭閉合，此時(shí)與電磁

53、閥FA2并聯(lián)的發(fā)光二極管發(fā)光，駕駛者就可以判斷車輪溫度在什么范圍內(nèi)，以便在開車時(shí)注意剎車或停車，此時(shí)ZQSB端口輸出低電平,對(duì)應(yīng)三極管導(dǎo)通, 電磁閥打開，貨車蓄電池給水泵供電，水泵抽水，并噴到鼓輪上，降低剎車轂或止動(dòng)蹄溫度，而ZQ1輸出端此時(shí)處于低電平，對(duì)應(yīng)的S8550三極管飽和，相當(dāng)于開關(guān)閉合，對(duì)應(yīng)電磁閥得電，電磁閥對(duì)應(yīng)的噴頭噴水。ZQ3輸出端口此時(shí)處于高電平，對(duì)應(yīng)的S8550三極管截止，相當(dāng)于開關(guān)斷開，對(duì)應(yīng)電磁閥不得電，噴頭不噴水。

54、</p><p>　　當(dāng)溫度達(dá)到150度時(shí),單片機(jī)控制輸出端口ZQ1輸出低電平,對(duì)應(yīng)的S8550三極管飽和，集電極和發(fā)射極導(dǎo)通，電壓降約為0.2V，相當(dāng)于開關(guān)閉合，此時(shí)與電磁閥FA1并聯(lián)的發(fā)光二極管發(fā)光，駕駛者可以判斷車輪溫度在什么范圍內(nèi)，以便在開車時(shí)注意剎車或停車，電磁閥得電后常開觸頭閉合，此時(shí)貨車蓄電池給水泵供電，水泵抽水，并噴到鼓輪上，降低剎車轂／止動(dòng)蹄溫度，而ZQ2，ZQ3兩個(gè)輸出端此時(shí)也處于低電平，對(duì)應(yīng)

55、的S8550三極管飽和，相當(dāng)于開關(guān)打開，對(duì)應(yīng)的電磁閥得電，電磁閥對(duì)應(yīng)的噴頭噴水。</p><p>　　考慮到長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)噴水易產(chǎn)生如下問題: 1)水量使用較多,冷卻用水在未充分接觸熱源的情況下便流失,造成浪費(fèi); 2)剎車系統(tǒng)上殘留液體不易及時(shí)蒸發(fā),大量液體殘留易降低剎車性能. 因此,當(dāng)溫度超標(biāo)時(shí),控制信號(hào)將以脈沖信號(hào)的形式對(duì)外輸出,實(shí)現(xiàn)對(duì)剎車系統(tǒng)的點(diǎn)射式噴水降溫. 在保證降溫效果的同時(shí),盡可能減少冷卻水的用量以及剎

56、車系統(tǒng)上的液體殘留量。</p><p>　　圖10 為右前輪在行駛或制動(dòng)過程中的電路原理圖</p><p>　　Fig.10 For traveling in a front-right wheel failure or in the process of braking circuit principle diagram</p><p>　　圖11 為右后輪

57、在行駛或制動(dòng)過程中的電路原理圖</p><p>　　Fig.11 Right rear wheels in driving or braking process of the circuit principle diagram</p><p>　　圖12 為左后輪在行駛或制動(dòng)過程中的電路原理圖</p><p>　　Fig.12 The left rear wh

58、eel drive or in the braking process circuit principle diagram</p><p>　　5.1.2 水泵的選用及水箱的選用</p><p>　　DP系列水泵移動(dòng)和安裝方便 具有自吸功能 內(nèi)裝壓力自動(dòng)開關(guān)，控制泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn), 介質(zhì)溫度可高達(dá)60℃,噪音低、耐腐蝕、壓力高</p><p>　　表1 水箱型號(hào)及其

59、參數(shù)</p><p>　　Table 1 Water tank model and its parameters</p><p>　　由于大型貨車長(zhǎng)時(shí)間行駛或頻繁制動(dòng)后，輪胎與地面摩擦產(chǎn)生熱量，會(huì)傳到鋼圈上，靠風(fēng)冷散熱,另外剎車片與剎車盤摩擦產(chǎn)生熱量，會(huì)傳到剎車盤上，部分傳到鋼圈上，靠風(fēng)冷散熱,熱量不宜采集出，還有一部分通過水蒸發(fā)吸熱或水溫升高而將熱量消耗掉。由此選擇水泵型號(hào)無(wú)需要求太高

60、，選擇普通的水泵即可。</p><p>　　如上表所示選擇型號(hào):DP-130（B），具體參數(shù)為： 電壓：12（VDC），最大出流：2.2（A），最大流量：Max. Flow 0.45（1.7）G/min（L/min），轉(zhuǎn)速：470（r/min），最高壓力：130（0.90）psi （MPa），吸程：5（m），調(diào)壓開關(guān)：125（0.86）（MPa），功率：15（W）。</p><p>　　水

61、箱采用食品級(jí)SUS304系列、SUS316系列或SUS444系列,基本特點(diǎn)：優(yōu)質(zhì)食品級(jí)不銹鋼,SUS304極大延長(zhǎng)可水箱的使用壽命，并能較好防止水質(zhì)的二次污染 ,結(jié)構(gòu)獨(dú)特合理高強(qiáng)度的沖壓板及箱內(nèi)分布均勻的不銹鋼拉筋使箱體承壓均勻合理.施工方便快捷標(biāo)準(zhǔn)沖壓板塊1000×1000、1000×500、500×500mm隨意裝配現(xiàn)場(chǎng)組裝焊接，無(wú)需吊裝設(shè)備.箱體輕盈美觀高質(zhì)量的沖壓工藝，既保證了箱體最大限度

62、的承壓需要，又降低了材料厚度，滿足了箱體的美觀實(shí)用要求。</p><p>　　由于本課題是用于制動(dòng)灑水降溫，對(duì)水箱的使用環(huán)境要求不太高，只要堅(jiān)固耐用，根據(jù)貨車承載量及貨車的容積，使用者可以根據(jù)自己情況,可以自己做一個(gè),也可以選購(gòu)一個(gè),選擇時(shí)選擇其中較為便宜能保證安全即可。</p><p>　　5.1.3 LED燈的選用與二極管 </p><p>　　普通單色發(fā)光二

63、極管具有體積小、工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，可用各種直流、交流、脈沖等電源驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮。它屬于電流控制型半導(dǎo)體器件，使用時(shí)需串接合適的限流電阻，所以選用市場(chǎng)上常見即可。</p><p>　　5.1.4 蜂鳴器的選用 </p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到缺少水時(shí)，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信息.單片機(jī)口線SPK控制PNP三極管作為開關(guān)管使用。當(dāng)SPK=0時(shí)，三極管飽和，相

64、當(dāng)于開關(guān)閉合，電壓VCC加在蜂鳴器上，蜂鳴器鳴叫;當(dāng)SPK=1時(shí)，三極管截止，相當(dāng)于開關(guān)斷開，沒有電壓加在蜂鳴器上，蜂鳴器不工作。</p><p>　　品牌：HC，型號(hào)：HC12-16R ，種類：蜂鳴器(片) ， 材質(zhì)：PPO SGS，規(guī)格尺寸：Φ12x8.5（mm），，主要技術(shù)參數(shù)如下：</p><p>　　型 號(hào) Type Uni

65、t HC12-16R</p><p>　　額定電壓（VDC） Rated Voltage V 1.5</p><p>　　電壓范圍（VDC） Operating Voltage V 1-2</p><p>　　壓定電流（mA） Rated Current mA

66、 30</p><p>　　額定聲壓（db） Sound Output at 10cm dB 85</p><p>　　諧振頻率（Hz） Resonant Frequency Hz 2048</p><p>　　反應(yīng)時(shí)間（ms） Response Time ℃

67、 -20～+70</p><p>　　工作溫度（℃） Operating Temperature ℃ -30～+85</p><p>　　儲(chǔ)存溫度（℃） Storage Temperature NORYL</p><p>　　重量（g） Weight

68、 g 2</p><p>　　5.1.5 電磁閥的選型</p><p>　　ZTC系列電磁閥適用于水、油、氣、蒸氣蒸餾水為工作介質(zhì)，采用電訊號(hào)，可進(jìn)行自動(dòng)遠(yuǎn)程控制工程介質(zhì)管路通斷的自動(dòng)化元件，具有啟閉迅速，使用方便，節(jié)能好，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于染化、紡織、印染、食品、醫(yī)藥、卷煙、石油化工、冶金等部門的自動(dòng)控制。</p><p><b&

69、gt;　　主要技術(shù)參數(shù)</b></p><p>　　公稱通徑: 6-300mm</p><p>　　開閥能力:0.03-1Mpa 0-0.6Mpa適用介質(zhì):水、油、氣、蒸氣、蒸餾水</p><p>　　工作壓差:0.03-0.8Mpa 0.03-1.6Mpa</p><p>　　介質(zhì)溫度:5-155℃和5-220℃</p&g

70、t;<p>　　環(huán)境溫度:-10℃-+50℃</p><p>　　線圈允許溫升:80℃</p><p>　　電源電壓:AC 220V 380V 36V；DC 24V 12V</p><p>　　安裝方式:DG5 1/2” DG10 1/2” DG15 3/4”</p><p><b>　　工作原理:</b>

71、</p><p>　　ZTC系列電磁閥是一次開閥和二次開閥，其中DG10-15為二次開閥的特點(diǎn)，當(dāng)電磁閥線圈通電后,形成磁場(chǎng)吸起活動(dòng)鐵芯，閥內(nèi)上部壓力消償，閥塞被迅速托起，主閥口開啟，閥便形成通路:DG6采用一次開閥的直動(dòng)式結(jié)構(gòu)，其工作壓差為0-0.6Mpa。駕駛者根據(jù)車輛運(yùn)載情況選擇閥的型號(hào).</p><p>　　圖13 液位報(bào)警裝置圖</p><p>　　Fi

72、g.13 The liquid level alarm device figure</p><p>　　5.1.6 三極管選用</p><p>　　單片機(jī)輸出口線控制PNP三極管作為開關(guān)管使用。PNP三極管基極與單片機(jī)分配口相聯(lián)接,當(dāng)SPK=0時(shí)，三極管飽和，相當(dāng)于開關(guān)閉合;當(dāng)SPK=1時(shí)，三極管截止，相當(dāng)于開關(guān)斷開。S8550三極管是一種常用的普通三極管。它是一種小電壓小電流小信號(hào)的

73、PNP型硅三極管0.5A/40V/1W/PNP，廠家KCD,封裝TO-92，特性： 集電極電流Ic：Max -100mA，集電極-基極電壓Vcbo：-50V，工作溫度：-55℃ to +150℃，主要用途：開關(guān)應(yīng)用,射頻放大.　　在本課題中，選用普通的即可，用于開關(guān)作用.</p><p>　　5.2 溫度檢測(cè)單元設(shè)計(jì)</p><p>　　5.2.1 溫度傳感器的選擇</p>

74、<p>　　大多數(shù)情況下，對(duì)溫度傳感器選用，需考慮以下幾方面問題： </p><p>　　1） 被測(cè)對(duì)象溫度否需記錄、報(bào)警和自動(dòng)控制，否需要遠(yuǎn)距離測(cè)量和傳送。 </p><p>　　2） 測(cè)溫范圍大小和精度要求。 </p><p>　　3） 測(cè)溫元件大小否適當(dāng)。 </p><p>　　4） 被測(cè)對(duì)象溫度隨時(shí)間變化場(chǎng)合，測(cè)溫元件滯

75、后能否適應(yīng)測(cè)溫要求。 </p><p>　　5） 被測(cè)對(duì)象環(huán)境條件對(duì)測(cè)溫元件否損害。 </p><p>　　6） 成本低，使用是否方便。</p><p>　　溫度傳感器有四種主要類型：熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測(cè)器(RTD)和IC溫度傳感器。IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類型。</p><p>　　熱電偶應(yīng)用很廣泛，它們非常堅(jiān)固

76、而且不太貴。熱電偶有多種類型，它們覆蓋非常寬的溫度范圍，從200℃到2000℃。它們的特點(diǎn)是：低靈敏度、低穩(wěn)定性、中等精度、響應(yīng)速度慢、高溫下容易老化和有漂移，以及非線性。另外，熱電偶需要外部參考端。 RTD精度極高且具有中等線性度。它們特別穩(wěn)定，并有許多種配置。但它們的最高工作溫度只能達(dá)到400℃左右。它們也有很大的TC，且價(jià)格昂貴(是熱電偶的4～10倍)，并且需要一個(gè)外部參考源。模擬輸出IC溫度傳感器具有很高的線性度 (如果配合一個(gè)

77、模數(shù)轉(zhuǎn)換器或ADC可產(chǎn)生數(shù)字輸出)、低成本、高精度(大約1%)、小尺寸和高分辨率。它們的不足之處在于溫度范圍有限(-55℃～＋150℃)，并且需要一個(gè)外部參考源。數(shù)字輸出IC溫度傳感器帶有一個(gè)內(nèi)置參考源，它們的響應(yīng)速度也相當(dāng)慢(100 ms數(shù)量級(jí))。雖然它們固有地會(huì)自身發(fā)熱，但可以采用自動(dòng)關(guān)閉和單次轉(zhuǎn)換模式使其在需要測(cè)量之前將IC設(shè)置為低功耗狀態(tài)，從而將自身發(fā)熱降到最低。與熱敏電阻、RTD和熱電偶傳感器相比，IC溫度傳感器具有很高的線性

78、，低系統(tǒng)成本，集成復(fù)雜的功能，能夠提供一個(gè)數(shù)字輸出，并能夠在一個(gè)相當(dāng)有用的范圍內(nèi)進(jìn)行溫度測(cè)</p><p>　　本系統(tǒng)中,溫度測(cè)量是極其重要的一個(gè)環(huán)節(jié),準(zhǔn)確的溫度測(cè)量是提供有效溫度控制功能的必要前提. 在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí),考慮到使用情況的多樣性,系統(tǒng)為使用者提供了4個(gè)溫度測(cè)量輸入點(diǎn),分別為左前(ZQ),右前(YQ),左后(ZH),右后(YH). 此外,考慮到貨車在長(zhǎng)途行駛過程中,溫度傳感單元的工作環(huán)境較為惡劣,若采用傳

79、統(tǒng)的將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),再經(jīng)A /D轉(zhuǎn)換的溫度測(cè)量方法,不但硬件電路較為復(fù)雜,維護(hù)較為困難,且系統(tǒng)的可靠性不高.針對(duì)上述情況,在本系統(tǒng)中,采用IC數(shù)字輸出型傳感器, DS18B20 傳感器在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用范圍廣泛。</p><p>　　5.2.2 DS18B20的特點(diǎn)及硬件圖</p><p>　　圖14 DS18B20引腳與封裝</p><p>　　Fig.

80、14 DS18B20 pin and packaging</p><p>　　如圖14所示為DS18B20的引腳與封裝圖，DS18B20引腳定義如下：</p><p>　　1) DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端； </p><p>　　2) GND為電源地； </p><p>　　3) VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地.）&l

81、t;/p><p>　　圖15 DS18B20傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　Fig.15 The sensor DS18B20 internal structure</p><p>　　DS18B20傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖15，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，決定了它作為溫度傳感元件,主要特點(diǎn)如下[5] : </p><p>　　1) 應(yīng)用范圍廣泛,適用于

82、恒溫控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費(fèi)類產(chǎn)品、溫度計(jì)或任何熱敏系統(tǒng); </p><p>　　2) 體積小巧,可安裝于狹小的空間范圍內(nèi),進(jìn)行溫度測(cè)量;</p><p>　　3) 具有獨(dú)特的單線接口方式,與單片機(jī)連接時(shí),只需一個(gè)端口即可完成數(shù)據(jù)的雙向通訊;</p><p>　　4) 可通過編程直接獲得9～12位的溫度轉(zhuǎn)換數(shù)值,無(wú)需使用A /D轉(zhuǎn)換電路; </p><

83、;p>　　5) 每個(gè)傳感器具有唯一的64位識(shí)別碼,可實(shí)現(xiàn)單總線多點(diǎn)測(cè)量;</p><p>　　6) 工作電壓為3～515 V;</p><p>　　7) 溫度測(cè)量范圍為- 55～ + 125 ℃,默認(rèn)分辨率為015 ℃[5] ;</p><p>　　8) 最大溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間為750 ms (12位) ;</p><p>　　9) 用戶可自

84、定義非易失性報(bào)警上下限值.</p><p>　　所以采用DS18B20溫度傳感器可滿足選用選用溫度傳感器要考慮的幾方面問題，并能滿足本裝置的功能要求.使用DS18B20溫度傳感器, 將DS18B20溫度傳感器設(shè)于車輛剎車轂內(nèi)止動(dòng)蹄上或者剎車轂外旁邊，DS18B20 溫度傳感器信號(hào)輸出端與AT89C51單片機(jī)的輸入端連接，單片機(jī)向傳感器發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后,溫度轉(zhuǎn)換工作可直接在傳感器中完成,然后,通過讀命令,單片機(jī)即

85、可從傳感器的存儲(chǔ)單元中讀入轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,無(wú)需額外添置A /D轉(zhuǎn)換設(shè)備.對(duì)于DS18B20溫度傳感器的硬件電路,有兩種連接方法,分別是寄生電源供電電路和外部電源供電電路。</p><p>　　如圖16,17所示.</p><p>　　圖16 寄生電源供電電路</p><p>　　Fig.16 Parasitic power supply circuit<

86、/p><p>　　圖17 外部電源供電電路</p><p>　　Fig.17 External power source supply circuit</p><p>　　寄生電源供電電路在進(jìn)行遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)時(shí),無(wú)需本地電源,且當(dāng)缺少外部供電電源時(shí),傳感器依然可正常工作。但為了實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn),需要占用較多的口線,控制復(fù)雜,且當(dāng)測(cè)量溫度較高時(shí),由于漏電流的影響,傳感器將無(wú)

87、法保持連續(xù)通訊,影響測(cè)量效果[5]。 考慮到溫度測(cè)量距離較短,且有可靠的外部電源供電,為了提高系統(tǒng)的可靠性,降低設(shè)計(jì)難度,因此,本課題選用外部電源供電電路作為傳感器硬件電路。即圖17電路.</p><p>　　5.2.3 溫度檢測(cè)電路</p><p>　　在整個(gè)系統(tǒng)中, 將單片機(jī)的P2.1～P2.4口作為溫度傳感器的信號(hào)通訊口,同時(shí),在各個(gè)輸出口上都配以對(duì)應(yīng)傳感器工作狀態(tài)指示燈,用以指示

88、工作狀態(tài). 溫度檢測(cè)電路如圖18所示.</p><p>　　圖18 溫度檢測(cè)電路</p><p>　　Fig.18 Temperature detection circuit</p><p>　　5.3 液位檢測(cè)單元設(shè)計(jì)</p><p>　　5.3.1 液位傳感器的選擇</p><p>　　電容式傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,

89、分辨率高,測(cè)量精度高,并能在高溫,輻射,強(qiáng)烈震動(dòng)等惡劣條件下工作,因此電容式傳感器在液體測(cè)量中應(yīng)用是可行的。電容式傳感器在液位測(cè)量技術(shù)方面應(yīng)用較多。電容式傳感器是以各種類型的電容器作為敏感元件,將被測(cè)物理量的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化以達(dá)到檢測(cè)的目的.</p><p>　　本系統(tǒng)中,由于采用水冷降溫法對(duì)剎車系統(tǒng)進(jìn)行降溫,需要考慮水量,因此,除了溫度檢測(cè)單元,還需配備一個(gè)液位檢測(cè)單元,用于對(duì)水箱液位進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),防止因

90、水量不足而造成溫度控制功能失靈.由于在檢測(cè)過程中無(wú)需知道具體的液位高度,只要當(dāng)水箱缺水時(shí),產(chǎn)生報(bào)警提示即可,所以可選用電容式常開接近開關(guān)作為檢測(cè)元件.</p><p>　　5.3.2 電容式接近開關(guān)工作原理</p><p>　　電容式接近開關(guān)亦屬于一種具有開關(guān)量輸出的位置傳感器，它的測(cè)量頭通常是構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，而另一個(gè)極板是物體的本身，當(dāng)物體移向接近開關(guān)時(shí)，物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)

91、發(fā)生變化，使得和測(cè)量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化，由此便可控制開關(guān)的接通和關(guān)斷。這種接近開關(guān)的檢測(cè)物體，并不限于金屬導(dǎo)體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體,在檢測(cè)較低介電常數(shù)ε的物體時(shí)，可以順時(shí)針調(diào)節(jié)多圈電位器（位于開關(guān)后部）來(lái)增加感應(yīng)靈敏度，一般調(diào)節(jié)電位器使電容式的接近開關(guān)在0.7-0.8Sn的位置動(dòng)作。在實(shí)際檢測(cè)時(shí),電容式接近開關(guān)的測(cè)量頭與被測(cè)物體構(gòu)成電容的兩極板,當(dāng)被測(cè)物體移動(dòng)時(shí),介電常數(shù)發(fā)生變化,使得電容值改變[6] . 這一改變

92、,可產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的開關(guān)信號(hào).在實(shí)際電路中,該信號(hào)通過P0.4口輸入單片機(jī)中,當(dāng)單片機(jī)接收到高電平信號(hào)時(shí),即判斷水箱缺水,發(fā)出報(bào)警信號(hào). </p><p>　　5.4 人機(jī)接口單元設(shè)計(jì)</p><p>　　為了增強(qiáng)度控制的靈活性,讓使用者可自行調(diào)節(jié)溫度控制效果,同時(shí)也為了讓使用者可實(shí)時(shí)觀察到各個(gè)車輪的溫度情況,所以增加了一個(gè)人機(jī)接口單元.該單元中的輸入部分,采用SJ8430遙控接收器作為輸入器

93、件,接于單片機(jī)的P1.0 ～P1.3口,按鈕按下時(shí),單片機(jī)將獲得一個(gè)低電平信號(hào). </p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用SJ8430 是用于紅外遙控系統(tǒng)的一體化接收模塊，內(nèi)置PIN光敏二極管和前置放大器IC，實(shí)現(xiàn)紅外遙控信號(hào)的拾取、放大和解調(diào)，檢波輸出信號(hào)可以直接由微處理器解碼。SJ8430 采用可濾除可見光干擾的環(huán)氧樹脂封裝，不易受環(huán)境光干擾，并能夠抑制非控制信號(hào)的脈沖輸出。</p><p>

94、;　　5.4.1 SJ8430收發(fā)模塊</p><p>　　SJ8430芯片的硬件特點(diǎn)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　圖19 SJ8430內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　Fig.19 SJ8430 internal structure diagram</p><p>　　如圖19所示為SJ8430的引腳與封裝圖，SJ8430引腳定

95、義如下：</p><p>　　1) 1-OUT為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端； </p><p>　　2) GND為電源地； </p><p>　　3) VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地.）</p><p>　　SJ8430芯片內(nèi)部框圖如圖19所示：</p><p>　　圖20 SJ8430芯片內(nèi)部框圖&

96、lt;/p><p>　　Fig.20 SJ8430 chip internal diagram</p><p>　　圖21 SJ8430應(yīng)用電路圖</p><p>　　Fig.21 SJ8430 application circuit diagram</p><p>　　紅外接收系統(tǒng)的原理分析：</p><p>　　

97、常用的紅外收發(fā)模塊一般分發(fā)射和接收兩個(gè)部分。發(fā)射部分的主要元件為 紅外發(fā)光二極管。它實(shí)際上是一只特殊的發(fā)光二極管，由于其內(nèi)部材料不同于普 通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時(shí)，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見 光。目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)為 940nm 左右，外形與普 通發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。紅外發(fā)光二極管一般有黑色、深藍(lán)、透明三 種顏色。判斷紅外發(fā)光二極管好壞的辦法與判斷普通二極管一樣：用萬(wàn)用表電阻擋量一下

98、紅外發(fā)光二極管的正、反向電阻即可。紅外發(fā)光二極管的發(fā)光效率要用專門的儀器才能精確測(cè)定，而業(yè)余條件下只能用拉距法來(lái)粗略判定。 接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管。 在本設(shè)計(jì)中SJ8430內(nèi)部集成了光敏二極管。給紅外接收二極管加反向偏壓，紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時(shí)是反向運(yùn)用，這樣才能獲得較高的靈敏度。紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種。 由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較?。?00mW 左右），所以紅外接收 二極管接收到的信號(hào)比較微弱

99、，因此就要增加高增益放大電路。前些年常用μ PC1373H、CX20106A 等紅外接收專用放大電路。SJ8430有三只</p><p>　　5.4.2 對(duì)各鍵功能設(shè)定及控制方法</p><p>　　按A鍵（P1.3) 按在手動(dòng)自動(dòng)兩種工作模式，系統(tǒng)默認(rèn)自動(dòng)模式。</p><p>　　按B鍵( P1.2) 在手動(dòng)模式下，左前車輪，右前車輪，左后車輪，右后車輪的噴水

100、控制。 </p><p>　　按C鍵( P1.1) 在手動(dòng)模式下，四車輪的對(duì)應(yīng)噴水量的控制。</p><p>　　按D鍵( P1.0) 遙控關(guān)機(jī)，報(bào)警停止，水泵，發(fā)光管不工作。</p><p>　　當(dāng)接入電源時(shí)系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)，這時(shí)可按遙控器啟動(dòng)鍵（A鍵），則系統(tǒng)默認(rèn)進(jìn)入自動(dòng)狀態(tài)。在自動(dòng)模式下，控制電路將根據(jù)當(dāng)前剎車轂或止動(dòng)蹄上的溫度，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。至于不同的溫度范

101、圍對(duì)應(yīng)控制不同的電磁閥,不同的電磁閥對(duì)應(yīng)控制不同轉(zhuǎn)速的水泵,而將加了噴頭的導(dǎo)管把水引到制動(dòng)盤上,這樣就能通過灑水降低剎車轂或止動(dòng)蹄上的溫度, 而溫度用戶可根據(jù)實(shí)際的需要設(shè)置。</p><p>　　在自動(dòng)模式下，按下A鍵，模式轉(zhuǎn)換可調(diào)整為手動(dòng)模式，人們可以根據(jù)實(shí)際的需要按下系統(tǒng)調(diào)整鍵（B鍵），按下一次轉(zhuǎn)化為對(duì)下一車輪的手動(dòng)控制，次序分別為：左前車輪，右前車輪，左后車輪，右后車輪，到右后車輪控制時(shí)再按下B鍵就不執(zhí)行任

102、何操作，這樣可解決在轉(zhuǎn)彎剎車中對(duì)單個(gè)車輪的溫度過高的問題。</p><p>　　在手動(dòng)模式下，按C鍵對(duì)B鍵控制下的車輪裝置進(jìn)行控制，按C鍵按下一次電磁閥開啟一個(gè)，到開啟三個(gè)電磁閥后，再按下C鍵不執(zhí)行任何操作。手動(dòng)模式流程圖22為</p><p>　　圖22 手動(dòng)模式簡(jiǎn)易流程圖</p><p>　　Fig.22 Manual mode simple flow cha

103、rt</p><p>　　當(dāng)水箱缺水時(shí)或溫度超過150度時(shí)，可手動(dòng)按D鍵( P1.0)報(bào)警停止，水泵和發(fā)光管都不工作，遙控關(guān)機(jī)，系統(tǒng)裝置處于待機(jī)狀態(tài)。</p><p>　　在制動(dòng)過程和行駛過程中，剎車溫度自動(dòng)控制器控制電路將根據(jù)傳感器感應(yīng)的當(dāng)前溫度自動(dòng)調(diào)整，用戶也可通過實(shí)際的需要調(diào)整剎車溫度自動(dòng)控制器的具體工作條件。它們的工作原理是：溫度傳感器通過感應(yīng)當(dāng)前剎車轂或止動(dòng)蹄上的的溫度，根據(jù)單片

104、機(jī)內(nèi)設(shè)定的調(diào)溫條件，自動(dòng)的開啟或關(guān)閉大型貨車制動(dòng)過熱自動(dòng)控制系統(tǒng)以調(diào)整剎車轂或止動(dòng)蹄上的溫度，它的工作流程圖如圖22所示。</p><p>　　對(duì)于顯示部分,根據(jù)發(fā)光二極管工作情況，即可了解到各個(gè)車輪的溫度情況，無(wú)需對(duì)所有傳感器測(cè)量所得溫度進(jìn)行了解,使用者只需獲取最大的溫度值,即可對(duì)剎車系統(tǒng)溫度有一個(gè)大致的了解。</p><p>　　圖23 自動(dòng)模式簡(jiǎn)易流程圖</p><

105、;p>　　Fig.23 Auto mode simple flow chart</p><p><b>　　6 總結(jié)與分析</b></p><p>　　溫度傳感器對(duì)車輛的剎車系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度檢測(cè),并由單片機(jī)根據(jù)檢測(cè)到的溫度數(shù)值,生成相應(yīng)的控制輸出,對(duì)剎車系統(tǒng)溫度進(jìn)行控制. 當(dāng)剎車系統(tǒng)溫度過高時(shí),可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)降溫功能. 通過使用本系統(tǒng),不但可以提高剎車系統(tǒng)的使用

106、壽命,同時(shí)也可增強(qiáng)車輛行駛的安全性。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 陳漢汛,朱攀.摩擦材料引起制動(dòng)器熱衰退的機(jī)理的研究與探討[J].材料導(dǎo)報(bào),2006,</p><p>　　2(1):275-277.</p><p>　　[2] 鄒政耀,楊雪梅.汽車制動(dòng)熱衰退的防止措施[J].

107、機(jī)電信息,2004,7(2):23-24.</p><p>　　[3] 李海玲,王航宇.基于AT89C51&DS18B20的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)[J].國(guó)外電子元器件, </p><p>　　2008,15(11):82-84.</p><p>　　[4] AT89C51 data sheet[Z].Atmel Corporation,2000.</p>