畢業(yè)設(shè)計---大型貨車制動過熱自動控制系統(tǒng)設(shè)計

1、<p>　　2010屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計）</p><p>　　論文題目：大型貨車制動過熱自動控制系統(tǒng) </p><p><b>　　學(xué)生姓名： </b></p><p>　　所在院系： 機(jī) 電 學(xué) 院</p><p>　　所學(xué)專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化</p><p><b&

2、gt;　　導(dǎo)師姓名： </b></p><p>　　完成時間：2010 年 5 月</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　大型貨車在丘陵地帶或坡道上行駛時需頻繁或長時間剎車，會造成剎車鼓（盤）、制動蹄溫度驟升，輪轂溫度聚增，在劇烈高溫下最終會導(dǎo)致剎車失靈，以及溫度過高至使輪胎氣壓過高而出現(xiàn)爆胎現(xiàn)象而造成安

3、全事故，通過對國內(nèi)外剎車過熱問題采取的解決方法的研究,最好的解決方案是設(shè)計出了一套大型貨車制動過熱自動控制系統(tǒng)裝置,該系統(tǒng)由溫度檢測單元、液位檢測單元、人機(jī)接口單元以及單片機(jī)控制單元等部分組成。該系統(tǒng)通過遙控發(fā)射接收裝置控制大型貨車制動過熱自動控制系統(tǒng)的開啟或關(guān)閉,有自動和手動兩種工作模式;在自動方式下,DS18B20溫度傳感器通過感應(yīng)當(dāng)前剎車轂或止動蹄的溫度，對剎車系統(tǒng)溫度進(jìn)行實時監(jiān)測,溫度信號輸入到主控芯片(AT89C51單片機(jī)),

4、主控芯片根據(jù)設(shè)定的溫度條件輸出控制信號,啟動噴水設(shè)備對剎車系統(tǒng)降溫;在手動方式下,也可以控制單片機(jī)啟動噴水設(shè)備，降低剎車系統(tǒng)的溫度。本課題對系統(tǒng)的硬件和軟件進(jìn)行分析說明，通過繪制相關(guān)的硬件連接圖和軟件流程圖,建立系統(tǒng)軟硬件模型，證明該系統(tǒng)可以實現(xiàn)對大型貨車制動過熱自動控制的功能。</p><p>　　關(guān)鍵詞:制動系統(tǒng);DS18B20溫度傳感器;電容開關(guān)傳感器;AT89C51單片機(jī)；2262,2272遙控發(fā)射接收模

5、塊</p><p>　　Design Of The Temperature Self-control Of The Truck Skid System</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Required frequent or prolonged braking when large Vehicles w

6、ith goods driving on hills or ramps ,it will cause the brake drum (disk) , brake shoe temperature leapt hub ,at the same time, it will increase the truck skid system in the high temperature , eventually ,the result will

7、cause severe brake failure, and the high tire pressure temperature is too high to make the phenomenon appear flat tire and caused accidents, according to research the solutions of overheated brakes in abroad, the best wa

8、</p><p>　　Keywords: braking system, The temperature sensor DS18B20, Capacitor switching sensor, AT89C51, 2262,2272 summarized at last receiving module</p><p><b>　　目 錄</b></p>

9、<p><b>　　引言1</b></p><p>　　1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1</p><p>　　2 剎車系統(tǒng)分析2</p><p>　　2.1 剎車過熱問題解決方案2</p><p>　　2.2 制動系統(tǒng)工作原理2</p><p>　　2.3 溫度傳感器安裝位置4<

10、/p><p>　　3 自動控制系統(tǒng)功能設(shè)計5</p><p>　　3.1 系統(tǒng)功能單元及所需元件設(shè)計5</p><p>　　3.2 系統(tǒng)要實現(xiàn)功能6</p><p>　　4 自動控制系統(tǒng)硬件設(shè)計7</p><p>　　4.1 主控單元設(shè)計7</p><p>　　4.1.1 AT89C51單

11、片機(jī)7</p><p>　　4.1.2 水泵的選用:15</p><p>　　4.1.3 水箱選用16</p><p>　　4.1.4 三極管選用:17</p><p>　　4.1.5 電磁閥的選用17</p><p>　　4.1.6 蜂鳴器的選用17</p><p>　　4.1.7

12、 LED燈的選用與二極管:18</p><p>　　4.2 溫度檢測單元設(shè)計18</p><p>　　4.2.1 溫度傳感器的選擇18</p><p>　　4.2.2 DS18B20的特點及硬件圖19</p><p>　　4.2.3 溫度檢測電路21</p><p>　　4.3 液位檢測單元設(shè)計21<

13、/p><p>　　4.3.1 液位傳感器的選擇21</p><p>　　4.3.2 電容式接近開關(guān)工作原理22</p><p>　　4.4 人機(jī)接口單元設(shè)計22</p><p>　　4.4.1 PT2262發(fā)射模塊23</p><p>　　4.4.2 PT2272接收模塊24</p><p&g

14、t;　　4.4.3 對各鍵功能設(shè)定25</p><p>　　4.4.4 遙控控制方法25</p><p>　　5 自動控制系統(tǒng)軟件設(shè)計27</p><p><b>　　致謝32</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)32</b></p><p><b&g

15、t;　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1引言</b></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,在長途運(yùn)輸時,往往需頻繁使用剎車系統(tǒng),因此,在整個運(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,會減少剎

16、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,國外多采用為車輛安裝輔助制動裝置的方法,能較好地提高制動效果,但由于我國道路地形復(fù)雜,該裝置的實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,國內(nèi)很多駕駛員為了降低運(yùn)輸成本,都會在車上安裝一個高位水箱，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)時的具體情況來控制水

17、箱開關(guān)，而水箱的高度有限，壓力太小，時常會出現(xiàn)噴嘴堵塞現(xiàn)象，或利用剎車本身的氣壓來實現(xiàn)剎車淋水冷卻，這種方式對水箱等配件的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安全問題,保持剎車系統(tǒng)性能穩(wěn)定,本課題設(shè)計了一種大型貨車制動過熱自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過遙控發(fā)射接收裝</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　車輛在丘陵地帶或坡道上行駛時需

18、頻繁或長時間剎車，這會造成剎車鼓（盤）、制動蹄溫度驟升（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,大部分歐美國家采用為車輛安裝緩行器的方法來防止安全事故的發(fā)生. 所謂緩行器,又被稱為“第四制動器”[ 2 ] ,它作為輔助制動裝置,可以較好地提高制動效果. 但由于我國道路地形復(fù)雜,該裝置的實際使用效果并不是很理

19、想. 除此之外,通過改良剎車片的材料來緩解熱衰退現(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,國內(nèi)很多駕駛員為了降低運(yùn)輸成本,依然采用人工手動冷卻的方法為剎車系統(tǒng)降溫,也就是車上安裝一個高位水箱，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,但這種方法的缺點是：在行車過程中司機(jī)要根椐當(dāng)時的具體情況來控制水箱開關(guān)，而且水箱的高度有限，壓力太小，時常會出現(xiàn)噴嘴堵塞現(xiàn)象，從而達(dá)不到預(yù)想的

20、效果，同時也要分散司機(jī)行車過程中的注意力。另外一種方法(手動控制)是:利用剎車本身的氣壓來</p><p><b>　　2. 剎車系統(tǒng)分析</b></p><p>　　2.1制動系統(tǒng)工作原理</p><p>　　為了實現(xiàn)讓行駛中的車輛減速甚至停車，或使已經(jīng)停下來的車輛保持不動，都稱為車輛制動。實現(xiàn)車輛制動功能的一系列專門裝置稱為車輛制動系,較為

21、完善的制動系具有制動力調(diào)節(jié)裝置、報警裝置、壓力保護(hù)裝置等附加裝置,一般車輛都采用防抱死制動系統(tǒng),它是一種主動安全裝置，其英文名稱是Anti-lock Braking System（防鎖死制動系統(tǒng)）或Anti-skid Braking system（防滑移制動系統(tǒng)），縮寫為ABS。防抱死制動系統(tǒng)（ABS）是根據(jù)車輪轉(zhuǎn)動情況，隨時調(diào)節(jié)制動壓力來防止車輪抱死滑移，如圖1所示。</p><p>　　圖1防抱死制動系統(tǒng)的組

22、成框</p><p>　　防抱死制動系統(tǒng)ABS組成如圖2所示?，F(xiàn)代ABS盡管采用的控制方式、方法以及結(jié)構(gòu)形式各不相同，但除原有的傳統(tǒng)的常規(guī)制動裝置外，一般ABS都是由傳感器、電子控制器（ABS ECU）和執(zhí)行器三大部分組成。其中傳感器主要是車輪轉(zhuǎn)速傳感器，執(zhí)行器主要指制動壓力調(diào)節(jié)器。電子控制器（Electronic Control Unit），常用ECU表示，簡稱ABS電腦。它的主要作用是接收輪速傳感器等輸入信號

23、，計算出輪速、參考車速、車輪減速度、滑移率等，并進(jìn)行判斷、輸出控制指令，控制制動壓力調(diào)節(jié)器等進(jìn)行工作。另外，ABS電腦還有監(jiān)測等功能，如有故障時會使ABS停止工作并將ABS警示燈點 圖2防抱死制動系統(tǒng)ABS組成簡圖</p><p>　　ABS的工作原理:當(dāng)點火開關(guān)接通（ON）時，ABS保護(hù)電磁閥的電磁線圈中就會有電流流過，系統(tǒng)進(jìn)入自檢狀態(tài)。經(jīng)過短暫的自檢后，如果發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在影響

24、其正常工作的故障，會保持其自檢時的工作狀態(tài)，即關(guān)閉ABS系統(tǒng)。此時壓力調(diào)節(jié)器中各電磁閥的電磁線圈均不通電，各電磁閥均保持在制動壓力增大狀態(tài)，車輛恢復(fù)常規(guī)制動狀態(tài)工作。經(jīng)過自檢，未發(fā)現(xiàn)影響系統(tǒng)正常工作的故障，ABS就進(jìn)入等待工作狀態(tài)。</p><p>　　車輛行駛過程中,各輪速傳感器連續(xù)地向ABS電腦輸入各車輪的輪速信號。通常，ABS只有在車輛速度達(dá)到一定程度（如 5 km／h或 8 km／h）時，如果此時駕駛員踩

25、下制動踏板進(jìn)行制動，制動燈開關(guān)閉合，蓄電池給ABS電腦一個電壓信號。ABS電腦收到蓄電池電壓信號后，就判定車輛進(jìn)入制動狀態(tài)，才會對制動過程中趨于抱死的車輪的制動壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。它將根據(jù)輪速傳感器輸入的信息，對四個車輪的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行分析判斷。當(dāng)車輛速度降到一定程度時，因為車速很低，車輪制動抱死對車輛制動性能的不利影響很小，為了使車輛盡快制動停車，ABS就會自動終止防抱死制動壓力調(diào)節(jié)，其車輪仍可能被制動抱死。　　在制動過程中，各車輪制動未出

26、現(xiàn)趨于抱死時，ABS不工作，此時制動過程與常規(guī)制動過程完全相同。在制動過程中，當(dāng)ABS電腦判定有車輪制動趨于抱死時，就開始對相應(yīng)的控制通道進(jìn)行防抱死控制，將車輪滑移率控制在最佳范圍之間，直至車輛速度很低或停止?！　≡谥苿舆^程中，如果車輛為高速急轉(zhuǎn)彎，當(dāng)車輛的橫向加速度達(dá)到一定值時，橫向加速度開關(guān)中的一對觸點就會斷開，ABS電腦不再有蓄電池電壓信號，ABS電腦由此判定車輛橫向加速度已超過設(shè)定的界</p><p>

27、　　2.2剎車過熱問題解決方案</p><p>　　車輛在丘陵地帶或坡道上行駛時頻繁或長時間剎車，這會造成剎車鼓（盤）、制動蹄溫度驟升（尤其是大型貨車），輪轂溫度聚增，嚴(yán)重發(fā)熱，在劇烈高溫下最終會導(dǎo)致剎車失靈，以及溫度過高至使輪胎氣壓過高而出現(xiàn)爆胎現(xiàn)象而產(chǎn)生安全事故,那么如何才能有效的避免制動過熱現(xiàn)象呢?那就要有一套設(shè)備能有效解決制動過熱問題,本課題就是設(shè)計了一種大型貨車制動過熱自動控制系統(tǒng)裝置.這個裝置的基本功

28、能: 遙控發(fā)射接收裝置控制大型貨車制動過熱自動控制系統(tǒng)裝置的開啟或關(guān)閉,有自動和手動兩種工作模式;自動方式下,DS18B20溫度傳感器通過感應(yīng)當(dāng)前剎車轂或止動蹄的溫度，對剎車系統(tǒng)溫度進(jìn)行實時監(jiān)測,溫度信號輸入到主控芯片(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,啟動噴水設(shè)備對剎車系統(tǒng)降溫;在手動方式下,也可以控制單片機(jī)啟動噴水設(shè)備，降低剎車系統(tǒng)的溫度。</p><p>　　2.3 溫度傳感器

29、安裝位置</p><p>　　溫度傳感器的安裝對設(shè)計裝置的控制精度和它本身的使用壽命勻有很大的影響，那怎么去解決這個問題，下面就介紹一下影響溫度傳感器使用壽命的幾個因素：1使用溫度傳感器的溫度的不能高與它本身的使用范圍，而且必須多它的溫度有留有一定的溫度空間。2.要使測出的溫度能如實反映要測的溫度. 3.防止靜電產(chǎn)生，盡可能與電熱部分絕緣。4.要保持輸出端的清潔干凈，避免發(fā)生短路，斷路，生銹，接觸不良的現(xiàn)象。&l

30、t;/p><p>　　很多車輛同時使用盤式制動器和鼓式制動器，盤式制動器多用于前輪上，而鼓式制動器用于后輪，盤式制動器摩擦力由制動片產(chǎn)生，這些制動片被擠壓和夾緊到制動盤上，制動盤安裝在車輪上。制動盤為鑄造件，對它的兩側(cè)進(jìn)行機(jī)加工。制動片附在金屬板上，金屬板由液壓系統(tǒng)中的活塞推動.對兩種不同的制動器,可采取不同的安裝方法,以利于傳感器的測量精度和使用壽命。</p><p>　　盤式制動系統(tǒng)的活塞

31、安裝在制動鉗里或固定在制動鉗上，制動鉗不轉(zhuǎn)動，因為它與車輛底盤相連接。制動鉗由液壓活塞、缸體、密封圈、彈簧以及用來產(chǎn)生活塞與制動片推動力的液壓油通道。制動片垂直作用于轉(zhuǎn)動的制動盤上（如圖3所示）.考慮到DS18B20傳感器工作環(huán)境惡劣,如果安裝在制動片或制動鉗上,噴頭噴水會使溫度傳感器檢測失誤,并且工作環(huán)境過于惡劣,暴露在空氣中,最好將其安裝在輪轂內(nèi),如轉(zhuǎn)速傳感器那樣安裝.</p><p>　　圖3盤式制動器上，

32、制動片垂直作用在制動盤上</p><p>　　鼓式制動器:鼓式制動器有一個鑄造的制動鼓，制動鼓由螺栓連接在車輪上并隨車輪轉(zhuǎn)動。在制動鼓內(nèi)，有一組制動蹄安裝在制動底板上。其他的部件也安裝在制動底板上，包括液壓輪缸，彈簧以及聯(lián)接元件。制動蹄上附有摩擦材料，制動時摩擦制動蹄與制動鼓的內(nèi)表面接觸（如圖4）。當(dāng)制動時，制動蹄受到力的作用張開，與制動鼓的內(nèi)表面發(fā)生摩擦。</p><p>　　圖4制動時

33、摩擦制動蹄與制動鼓的內(nèi)表面接觸</p><p>　　可將DS18B20傳感器安裝在制動蹄與制動鼓上面,考慮到工作環(huán)境惡劣,最好將其安裝在制動蹄上,如轉(zhuǎn)速傳感器那樣安裝.</p><p>　　3 自動控制系統(tǒng)功能設(shè)計</p><p>　　3.1 系統(tǒng)功能單元及所需元件設(shè)計</p><p>　　本系統(tǒng)主要包括4個功能單元:溫度檢測單元、液位檢測單

34、元、人機(jī)接口單元以及單片機(jī)控制單元,各個單元之間的聯(lián)系如圖5所示. </p><p><b>　　圖5系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　該系統(tǒng)包含由AT89C51單片機(jī)，蜂鳴器，電磁閥，18b20溫度傳感器，2262，2272遙控發(fā)射接收裝置，圓柱電容開關(guān)式傳感器，由3組加了閥門的導(dǎo)管,12個噴水量相同的噴頭,4個12V水泵，2262,2272遙控發(fā)射接收單元，發(fā)

35、光二極管，普通二極管，電源單元組成。實際使用中,將本系統(tǒng)與普通的噴淋設(shè)備組合, 即可實現(xiàn)剎車系統(tǒng)溫度的自動控制.當(dāng)系統(tǒng)工作時, 利用12 V 車輛電源, 通過LM7805芯片穩(wěn)壓至5 V后供電[ 3 ] . 系統(tǒng)支持溫度多點測量,每隔1 s對剎車系統(tǒng)溫度進(jìn)行檢測,當(dāng)溫度超過設(shè)定界限值時,由單片機(jī)發(fā)出控制信號,啟動噴淋設(shè)備,對剎車系統(tǒng)進(jìn)行點射式噴水降溫. 同時,該系統(tǒng)也提供了簡易的水箱液位檢測功能,當(dāng)水箱缺水時,自動發(fā)出報警. 該制動過熱

36、自動控制有遙控功能，有手動自動模式，根據(jù)感應(yīng)溫度自動灑水，水箱水位過低自動報警并自動切斷電源功能，對各個車輪溫度實時監(jiān)控等功能. 本系統(tǒng)在實際使用方便,無需由使用者進(jìn)行復(fù)雜的初始化,并且系統(tǒng)還提供了一個基本的人機(jī)接口單元,使用者通過該單元,可進(jìn)行遙控控制. </p><p>　　3.2 自動控制系統(tǒng)功能設(shè)計</p><p>　　遙控發(fā)射接收裝置控制大型貨車制動過熱自動控制系統(tǒng)的開啟或關(guān)閉,

37、有自動和手動兩種工作模式;自動方式下,DS18B20溫度傳感器通過感應(yīng)當(dāng)前剎車轂或止動蹄上的溫度，對剎車系統(tǒng)溫度進(jìn)行實時監(jiān)測,溫度信號輸入到主控芯片(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,啟動噴水設(shè)備對剎車系統(tǒng)降溫;在手動方式下,也可以控制單片機(jī)啟動噴水設(shè)備，降低剎車系統(tǒng)的溫度。</p><p>　　1) 有遙控功能，有手動和自動兩種工作模式。</p><p>　

38、　2) 在自動模式下，行駛或者制動過程中，溫度傳感器感應(yīng)到溫度，當(dāng)溫度大于80度小于120度時, 大型貨車制動過熱自動控制系統(tǒng)就會自動打開一個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, 大型貨車制動過熱自動控制系統(tǒng)就會自動打開兩個電磁閥,水泵吸水,通過噴頭噴水冷卻剎車轂; 大于150度時，大型貨車制動過熱自動控制系統(tǒng)就會自動打開三個電磁閥，水泵吸水,通過噴頭噴水冷卻剎車轂，并且系統(tǒng)就會自動報警.駕駛者可采

39、取措施. </p><p>　　3） 對各個車輪的溫度實時檢測，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） 在手動模式下，通過對各個車輪溫度的實時檢測，可以對單個車輪的噴水設(shè)施進(jìn)行控制，以解決轉(zhuǎn)向剎車時單個車輪溫度過高的問題。</p><p>

40、;　　5) 當(dāng)水箱中的水用完，位置傳感器檢測到，系統(tǒng)就會自動報警，制動過熱自動控制系統(tǒng)停止工作。</p><p>　　4 自動控制系統(tǒng)硬件設(shè)計</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)所需實現(xiàn)的基本功能, 對本系統(tǒng)硬件電路進(jìn)行設(shè)計.</p><p>　　4.1 系統(tǒng)主控單元設(shè)計</p><p>　　對于大型貨車制動過熱自動控制系統(tǒng)的核心控制單元,考慮到在

41、本課題中,系統(tǒng)控制方案較為簡單,數(shù)據(jù)量不大,為了方便今后系統(tǒng)的擴(kuò)展,同時也為了降低系統(tǒng)制造成本,采用AT89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控核心.</p><p>　　4.1.1 AT89C51單片機(jī)</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電

42、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廉的方案。</p><p>　　(1) 選擇AT89C51芯片</p><p><b>　　1) 主要特性：</b></p><p>　　·與MCS-51 兼容 </p><p>　　·4K字節(jié)可編程

43、閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間：10年</p><p>　　·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz</p><p>　　·三級程序存儲器鎖定</p><p>　　·128*8位內(nèi)部RAM</p><p>　　·32可編程I/O線</p><p>　　·兩個1

44、6位定時器/計數(shù)器</p><p><b>　　·5個中斷源 </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)振蕩器和時鐘電路</p><p>　　

45、2) AT89C51的極限工作參數(shù)</p><p>　　工作溫度-55直+125</p><p>　　儲藏溫度-65直+150</p><p>　　任一腳對地電壓-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><p>　　3

46、) 管腳功能說明及使用：</p><p>　　圖6 所示為AT89C51</p><p>　　VCC：供電電壓。GND：接地。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VP

47、P）。該芯片正常工作時,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)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來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。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何

48、要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。</p><p>　　對于單片機(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)生必要的時鐘信號[ 4 ] .如下圖7所示</p><p><b>　　圖7 時鐘電路</b></p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持R

49、ST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間,使用10 μF的電解電容及1kΩ電阻可組成自動上電復(fù)位電路[ 4 ], 使單片機(jī)正常運(yùn)行.如下圖8所示:</p><p><b>　　圖8 復(fù)位電路</b></p><p>　　P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向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，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定

50、義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。</p><p>　　P1口：P1口是一個內(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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 &l

51、t;/p><p>　　P2口：P2口為一個內(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TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，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器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉電阻優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時

52、，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個內(nèi)部帶上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個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口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。</p><

53、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（串行輸出口）,P3.2 /INT0（外部中斷0）,P3.3 /INT1（外部中斷1）,P3.4 T0（記時器0外部輸入）,P3.5 T1（記時器1外部輸入）,P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）,P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）。</p><

54、p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，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，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。

55、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，置位無效。</p><p>　　/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(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，P

56、3端口使用說明及要實現(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／止動蹄上的溫度，輸入口為四個DS18B20溫度傳感器的輸入端，分配輸入端口分別為P2.0，P2.1，P2.2，P2.3。</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

57、入端的分配口為P1.3,P1.2,P1.1,P1.0</p><p>　　4) 用于驅(qū)動控制左前輪水泵的電磁閥的三個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)動右前輪的水泵的電磁閥三個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)動左后輪的水泵的的電磁閥三個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)動右后輪的水泵的電磁閥的三個

58、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>　　6) 用于驅(qū)動控制蜂鳴器報警的三極管輸出端P2.4</p><p>　　輸入輸出口連接方式如下圖(圖9所示)</p><p>　　圖9 輸入輸出口接

59、線方式</p><p>　　(3) 單片機(jī)控制方式</p><p>　　AT89S51單片機(jī)的輸出信號端與電磁閥的一端相連，電磁閥的另一端接地，系統(tǒng)通過控制電磁閥開啟個數(shù)來控制噴水多少，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10所示。&l

60、t;/p><p>　　圖10 左前車輪的三極管驅(qū)動電磁閥和水泵蜂鳴器電路圖</p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)接通電源后,單片機(jī)自動進(jìn)行復(fù)位在該部分電路中，在制動過程和行駛過程中，大型貨車制動過熱自動控制系統(tǒng)控制電路將自動進(jìn)入自動模式，將根據(jù)傳感器感應(yīng)的當(dāng)前溫度，對剎車系統(tǒng)溫度進(jìn)行實時監(jiān)測,溫度信號輸入到主控芯片(AT89C51單片機(jī)), 當(dāng)感應(yīng)到溫度到滿足設(shè)定的條件時，主控芯片根據(jù)設(shè)定的溫度條件輸出

61、控制信號,啟動噴水設(shè)備對剎車系統(tǒng)降溫;在手動方式下,也可以控制單片機(jī)啟動噴水設(shè)備，降低剎車系統(tǒng)的溫度。用戶也可通過實際的需要調(diào)整大型貨車制動過熱自動控制系統(tǒng)的具體工作條件，在自動模式下工作的情況如下：</p><p>　　電容式傳感器用于對水箱液位進(jìn)行實時檢測,防止因水量不足而造成溫度控制功能失靈.由于在檢測過程中無需知道具體的液位高度,只要當(dāng)水箱缺水時,產(chǎn)生報警提示即可,所以可選用電容式常開接近開關(guān)作為檢測元件

62、. 在實際檢測時,電容式接近開關(guān)的測量頭與被測物體構(gòu)成電容的兩極板,當(dāng)被測物體移動時,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)生對應(yīng)的開關(guān)信號.在實際電路中,該信號通過P0.4輸入單片機(jī)中,當(dāng)單片機(jī)接收到高電平信時,P2.4輸出低電平，對應(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)出報警信號.</p><p>　　大型貨車在

63、制動過程和行駛過程中,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,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ZQSB輸出低電平,對應(yīng)三極管導(dǎo)通, 對應(yīng)的電磁閥打開，貨車12V的蓄電池給

64、12V的水泵供電，水泵抽水，噴頭噴水到鼓輪上，降低剎車轂／止動蹄溫度，而ZQ1，ZQ2兩個輸出端此時處于高電平，對應(yīng)的S8550三極管截止，相當(dāng)于開關(guān)斷開，對應(yīng)電磁閥不得電。</p><p>　　當(dāng)溫度達(dá)到120度而小于150度時,單片機(jī)控制輸出端口ZQ2輸出低電平,對應(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，此時與電磁閥FA2并聯(lián)的發(fā)光二極管發(fā)光，

65、駕駛者就可以判斷車輪溫度在什么范圍內(nèi)，以便在開車時注意剎車或停車，此時ZQSB端口輸出低電平,對應(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，降低剎車轂或止動蹄溫度，而ZQ1輸出端此時處于低電平，對應(yīng)的S8550三極管飽和，相當(dāng)于開關(guān)閉合，對應(yīng)電磁閥得電，電磁閥對應(yīng)的噴頭噴水。ZQ3輸出端口此時處于高電平，對應(yīng)的S8550三極管截止，相當(dāng)于開關(guān)斷開，對應(yīng)電磁閥不得電，噴頭不噴水。</p><

66、;p>　　當(dāng)溫度達(dá)到150度時,單片機(jī)控制輸出端口ZQ1輸出低電平,對應(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)，以便在開車時注意剎車或停車，電磁閥得電后常開觸頭閉合，此時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／止動蹄溫度，而ZQ2，ZQ3兩個輸出端此時也處于低電平，對應(yīng)的S8550三極管飽和，相當(dāng)于

67、開關(guān)打開，對應(yīng)的電磁閥得電，電磁閥對應(yīng)的噴頭噴水。</p><p>　　考慮到長時間連續(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; 2)剎車系統(tǒng)上殘留液體不易及時蒸發(fā),大量液體殘留易降低剎車性能. 因此,當(dāng)溫度超標(biāo)時,控制信號將以脈沖信號的形式對外輸出,實現(xiàn)對剎車系統(tǒng)的點射式噴水降溫. 在保證降溫效果的同時,盡可能減少冷卻水的用量以及剎車系統(tǒng)上的液體殘留量. <

68、;/p><p>　　圖11為右前輪在行駛或制動過程中的電路原理圖</p><p>　　圖12為右后輪在行駛或制動過程中的電路原理圖</p><p>　　圖13為左后輪在行駛或制動過程中的電路原理圖</p><p>　　4.1.2 水泵的選用: </p><p>　　DP系列水泵移動和安裝方便 具有自吸功能 內(nèi)裝壓力自動開關(guān)

69、，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>　　注：單位換算：GPM-加侖/分；L/min-升/分；psi-磅/平方英寸；1加侖（美國）=3.785升；1MPa=145psi以上幾種型號吸程都為5m.</p><p>　　由于大型貨車長時間行駛或頻繁制動后，輪胎與地面摩擦產(chǎn)生熱量，會傳到鋼圈上，靠風(fēng)冷散熱,另外剎車片與剎車盤摩擦產(chǎn)生熱量，會傳到剎車盤

70、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。由此選擇水泵型號無需要求太高，選擇普通的水泵即可。</p><p>　　如上表所示選擇型號: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

71、），吸程：5（m），調(diào)壓開關(guān)：125（0.86）（MPa），功率：15（W）。</p><p>　　4.1.3 水箱選用</p><p>　　水箱采用食品級SUS304系列、SUS316系列或SUS444系列,基本特點：優(yōu)質(zhì)食品級不銹鋼,SUS304極大延長可水箱的使用壽命，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

72、方便快捷標(biāo)準(zhǔn)沖壓板塊1000×1000、1000×500、500×500mm隨意裝配現(xiàn)場組裝焊接，無需吊裝設(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的承壓需要，又降低了材料厚度，滿足了箱體的美觀實用要求。</p><p>　　由于本課題是用于制動灑水降溫，對水箱的使用環(huán)境要求不太高，只要堅固耐用，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,也可以

73、選購一個,選擇時選擇其中較為便宜能保證安全即可。</p><p>　　4.1.4 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，三極管飽和，相當(dāng)于開關(guān)閉合;當(dāng)SPK=1時，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的PNP型硅三極管0.5A/40V/1W

74、/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>　　4.1.5 電磁閥的選用</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，可進(jìn)行自動遠(yuǎn)程控制工程

75、介質(zhì)管路通斷的自動化元件，具有啟閉迅速，使用方便，節(jié)能好，壽命長等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于染化、紡織、印染、食品、醫(yī)藥、卷煙、石油化工、冶金等部門的自動控制。</p><p><b>　　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

76、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><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&

77、lt;/p><p>　　安裝方式:DG5 1/2” DG10 1/2” DG15 3/4”</p><p><b>　　工作原理:</b></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，當(dāng)電磁閥線圈通電后,形成磁場吸起活動鐵芯，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

78、開閥的直動式結(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.</p><p>　　4.1.6 蜂鳴器的選用 </p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)檢測到缺少水時，蜂鳴器發(fā)出報警信息.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，三極管飽和，相當(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，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

79、鳴器不工作。</p><p>　　品牌：HYDZ，型號：HYT-12XX ，種類：蜂鳴器(片) ， 材質(zhì)：PPO SGS，規(guī)格尺寸：12*9.5（mm），市場價1.5元/個 ，主要技術(shù)參數(shù)如下：</p><p>　　型 號 Type Unit HYT-1205</p><p>　　額定電壓（VDC）

80、 Rated Voltage V 5</p><p>　　電壓范圍（VDC） Operating Voltage V 4 -7</p><p>　　壓定電流（mA） Rated Current mA 30</p><p>　　額定聲壓（db） Sou

81、nd Output at 10cm dB 85</p><p>　　諧振頻率（Hz） Resonant Frequency Hz 2300±300</p><p>　　反應(yīng)時間（ms） Response Time ℃ -20～+70</p><p>　　工作溫度（

82、℃） Operating Temperature ℃ -30～+85</p><p>　　儲存溫度（℃） Storage Temperature NORYL</p><p>　　重量（g） Weight g 2</p><p>　　4.1

83、.7 LED燈的選用與二極管 </p><p>　　普通單色發(fā)光二極管具有體積小、工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長等優(yōu)點，可用各種直流、交流、脈沖等電源驅(qū)動點亮。它屬于電流控制型半導(dǎo)體器件，使用時需串接合適的限流電阻，所以選用市場上常見即可。</p><p>　　4.2 溫度檢測單元設(shè)計</p><p>　　4.2.1 溫度傳感器的選擇<

84、;/p><p>　　大多數(shù)情況下，對溫度傳感器選用，需考慮以下幾方面問題： </p><p>　　1） 被測對象溫度否需記錄、報警和自動控制，否需要遠(yuǎn)距離測量和傳送。 </p><p>　　2） 測溫范圍大小和精度要求。 </p><p>　　3） 測溫元件大小否適當(dāng)。 </p><p>　　4） 被測對象溫度隨時間變化場

85、合，測溫元件滯后能否適應(yīng)測溫要求。 </p><p>　　5） 被測對象環(huán)境條件對測溫元件否損害。 </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

86、，它們非常堅固而且不太貴。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，且價格昂貴(是熱電偶的4～10倍)，并且需要一個外部參考源。模擬輸出IC溫度傳感器具有很高的線性度

87、(如果配合一個模數(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℃)，并且需要一個外部參考源。數(shù)字輸出IC溫度傳感器帶有一個內(nèi)置參考源，它們的響應(yīng)速度也相當(dāng)慢(100 ms數(shù)量級)。雖然它們固有地會自身發(fā)熱，但可以采用自動關(guān)閉和單次轉(zhuǎn)換模式使其在需要測量之前將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

88、具有很高的線性，低系統(tǒng)成本，集成復(fù)雜的功能，能夠提供一個數(shù)字輸出，并能夠在一個相當(dāng)有用的范圍內(nèi)進(jìn)行溫度測</p><p>　　本系統(tǒng)中,溫度測量是極其重要的一個環(huán)節(jié),準(zhǔn)確的溫度測量是提供有效溫度控制功能的必要前提. 在實際設(shè)計時,考慮到使用情況的多樣性,系統(tǒng)為使用者提供了4個溫度測量輸入點,分別為左前(ZQ),右前(YQ),左后(ZH),右后(YH). 此外,考慮到貨車在長途行駛過程中,溫度傳感單元的工作環(huán)境較為

89、惡劣,若采用傳統(tǒng)的將溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號,再經(jīng)A /D轉(zhuǎn)換的溫度測量方法,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)實生活中應(yīng)用范圍廣泛。</p><p>　　DS18B20的特點及硬件圖</p><p>　　圖14 DS18B20引腳與封裝</p><p>　　如圖14所

90、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接地.）</p><p>　　圖15 DS18B20傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p

91、>　　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,主要特點如下[ 5 ] : </p><p>　　1) 應(yīng)用范圍廣泛,適用于恒溫控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費類產(chǎn)品、溫度計或任何熱敏系統(tǒng); </p><p>　　2) 體積小巧,可安裝于狹小的空間范圍內(nèi),進(jìn)行溫度測量;</p><p>　　3) 具有獨特的單線接口方式,與單片機(jī)連接時

92、,只需一個端口即可完成數(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,無需使用A /D轉(zhuǎn)換電路; </p><p>　　5) 每個傳感器具有唯一的64位識別碼,可實現(xiàn)單總線多點測量;</p><p>　　6) 工作電壓為3～515 V;</p><p>　　7) 溫度測量范圍為- 55～ + 125 ℃

93、,默認(rèn)分辨率為015 ℃[ 5 ] ;</p><p>　　8) 最大溫度轉(zhuǎn)換時間為750 ms (12位) ;</p><p>　　9) 用戶可自定義非易失性報警上下限值.</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

94、轂內(nèi)止動蹄上或者剎車轂外旁邊，DS18B20 溫度傳感器信號輸出端與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)即可從傳感器的存儲單元中讀入轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,無需額外添置A /D轉(zhuǎn)換設(shè)備.對于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. 如圖16,17所示.</p><p>　　圖1

95、6 寄生電源供電電路。</p><p>　　圖17 外部電源供電電路</p><p>　　寄生電源供電電路在進(jìn)行遠(yuǎn)程溫度檢測時,無需本地電源,且當(dāng)缺少外部供電電源時,傳感器依然可正常工作. 但為了實現(xiàn)這些優(yōu)點,需要占用較多的口線,控制復(fù)雜,且當(dāng)測量溫度較高時,由于漏電流的影響,傳感器將無法保持連續(xù)通訊,影響測量效果[ 5 ] . 考慮到溫度測量距離較短,且有可靠的外部電源供電,為了提高系統(tǒng)

96、的可靠性,降低設(shè)計難度,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>　　4.2.3 溫度檢測電路</p><p>　　在整個系統(tǒng)中, 將單片機(jī)的P2.1～P2.4口作為溫度傳感器的信號通訊口,同時,在各個輸出口上都配以對應(yīng)傳感器工作狀態(tài)指示燈,用以指示工作狀態(tài). 溫度檢測電路如圖19所示.</p><p>　　圖19 溫度檢

97、測電路</p><p>　　4.3 液位檢測單元設(shè)計</p><p>　　4.3.1 液位傳感器的選擇</p><p>　　電容式傳感器結(jié)構(gòu)簡單,分辨率高,測量精度高,并能在高溫,輻射,強(qiáng)烈震動等惡劣條件下工作,因此電容式傳感器在液體測量中應(yīng)用是可行的。電容式傳感器在液位測量技術(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,將被測物理量的變化轉(zhuǎn)換為電容

98、量的變化以達(dá)到檢測的目的.</p><p>　　本系統(tǒng)中,由于采用水冷降溫法對剎車系統(tǒng)進(jìn)行降溫,需要考慮水量,因此,除了溫度檢測單元,還需配備一個液位檢測單元,用于對水箱液位進(jìn)行實時檢測,防止因水量不足而造成溫度控制功能失靈.由于在檢測過程中無需知道具體的液位高度,只要當(dāng)水箱缺水時,產(chǎn)生報警提示即可,所以可選用電容式常開接近開關(guān)作為檢測元件.</p><p>　　4.3.2 電容式接近開關(guān)

99、工作原理</p><p>　　電容式接近開關(guān)只能輸出開關(guān)信號，由于測量區(qū)域的電容會隨被測物體的距離及其材料不同而發(fā)生變化，因此傳感器能夠探測到環(huán)境中的介電特性。電容式傳感器有效表面通常包含兩個同心排列的電極，這兩個電極形成一個散射場，它是一個諧振電路的一部分，一旦一個物體或介質(zhì)進(jìn)入散射場，諧振電路就開始振蕩，電極將分析由此造成的電流變化，如果相應(yīng)的信號足夠大，則將導(dǎo)致輸出接通。動作距離是一個接近開關(guān)的最重的特征。

100、根據(jù)物理原理，對于電感傳感器和電容傳感器，可以應(yīng)用下面的近似公式： S≤D/2式中，D是傳感器的傳感面直徑。S是傳感器的動作距離,當(dāng)用標(biāo)準(zhǔn)測試板軸向接近開關(guān)感應(yīng)面，使開關(guān)輸出信號發(fā)生變化時測量的開關(guān)感應(yīng)面和測試板之間的距離。標(biāo)準(zhǔn)測試板尺寸：其邊長或為傳感器的直徑，或為3Sn（3倍額定動作距離）取二者中較大者，厚度為1mm,材料：為ST37或碳鋼.測量動作距離時，標(biāo)準(zhǔn)測試板必須軸向接近開關(guān)，如果測試板在有效傳感區(qū)內(nèi)橫向移動，則會獲得不同的

101、動作距離，并且與離開軸線的距離有關(guān)。</p><p>　　在實際檢測時,電容式接近開關(guān)的測量頭與被測物體構(gòu)成電容的兩極板,當(dāng)被測物體移動時,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)生對應(yīng)的開關(guān)信號.在實際電路中,該信號通過P0.4口輸入單片機(jī)中,當(dāng)單片機(jī)接收到高電平信號時,即判斷水箱缺水,發(fā)出報警信號. </p><p>　　本課題可選擇奧托尼克斯的圓柱形DC3-線型

102、接近開關(guān)，有NPN型和PNP型兩種,選擇PR30-10DN,PR30-10DN是NPN型輸出，輸出信號是低電位,PR30-10DN一共有3條線，藍(lán)色0V，棕色24V，黑色信號輸出。</p><p>　　4.4 人機(jī)接口單元設(shè)計</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,同時也為了讓使用者可實時觀察到各個車輪的溫度情況,所以增加了一個人機(jī)接口單元.該單元中的

103、輸入部分,采用2272遙控接收器作為輸入器件,接于單片機(jī)的P1.0 ～P1.3口,按鈕按下時,單片機(jī)將獲得一個低電平信號. </p><p>　　本次設(shè)計采用PT2262/2272編碼解碼器遙控裝置，其使用性強(qiáng)，使用方便，易于控制。PT2262/2272是臺灣普城公司生產(chǎn)的一種CMOS工藝制造的低功耗低價位通用編解碼電路，PT2262/2272最多可有12位(A0-A11)三態(tài)地址端管腳(懸空,接高電平,接低電平

104、),任意組合可提供531441地址碼,PT2262最多可有6位(D0-D5)數(shù)據(jù)端管腳,設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路。 PT2262/2272特點：CMOS工藝制造，低功耗，外部元器件少，RC振蕩電阻，工作電壓范圍寬：2.6～15v ，數(shù)據(jù)最多可達(dá)6位，地址碼最多可達(dá)531441種。應(yīng)用范圍：車輛防盜系統(tǒng)、家庭防盜系統(tǒng)、遙控玩具、其他電器遙控。</p><p>　　4.4

105、.1 PT2262發(fā)射模塊</p><p>　　PT2262編碼芯片各管腳如圖18 所示： </p><p>　　圖19 PT2262管腳</p><p>　　編碼芯片PT2262發(fā)出的編碼信號由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字，解碼芯片PT2272接收到信號后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對后，VT腳才輸出高電平，與此同時相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如

106、果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會連續(xù)發(fā)射。PT2262各管腳功能如表1所示：</p><p>　　表1 PT2262各管腳功能</p><p>　　當(dāng)發(fā)射機(jī)沒有按鍵按下時，PT2262不接通電源，其17腳為低電平，所以315MHz的高頻發(fā)射電路不工作，當(dāng)有按鍵按下時，PT2262得電工作，其第17腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號，當(dāng)17腳為高電平期間315MHz的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻

107、信號，當(dāng)17腳為低平期間315MHz的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全收控于PT2262的17腳輸出的數(shù)字信號，從而對高頻電路完成幅度鍵控（ASK調(diào)制）相當(dāng)于調(diào)制度為100％的調(diào)幅。</p><p>　　在具體的應(yīng)用中，外接振蕩電阻可根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，阻值越大振蕩頻率越慢，編碼的寬度越大，發(fā)碼一幀的時間越長。網(wǎng)站上大部分產(chǎn)品都是用2262/1.2M＝2272/200K組合的，少量產(chǎn)品用2262/4