智能輪轂溫度控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

李 銳 （長江大學電子信息學院，湖北 荊州434023）

當前國內(nèi)學者對汽車輪轂溫度監(jiān)控的研究較少，研制的相關(guān)產(chǎn)品在實際應(yīng)用中對溫度的監(jiān)測不夠準確，往往出現(xiàn)還沒到設(shè)定的閥值溫度就開始噴水或超過設(shè)定的溫度閥值還不噴水的現(xiàn)象，這容易導致汽車剎車失靈而發(fā)生交通事故。為了解決上述問題，筆者對智能輪轂溫度控制系統(tǒng)進行了研究。

1 系統(tǒng)工作原理

該系統(tǒng)以STC12C5A系列增強型8051內(nèi)核單片機作為主控芯片，通過按鍵設(shè)定好溫度閥值及水位參考值，調(diào)整好時間日期，水位傳感器和溫度傳感器分別對水箱水位和多個輪轂溫度實時采集并將采集數(shù)據(jù)傳送給單片機進行處理。當輪轂溫度升高到設(shè)定的溫度值時，系統(tǒng)自動打開水閥對其進行噴水降溫，語音報警電路啟動語音報警功能，溫度指示燈點亮；當溫度降到另一設(shè)定的溫度時［1］，系統(tǒng)自動關(guān)斷水閥，語音報警電路啟動語音報警功能，溫度指示燈熄滅，從而實現(xiàn)了降溫自動化。如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，無法自動打開水閥噴水或不能完成自動關(guān)斷水閥時，駕駛員可以根據(jù)噴水閥狀態(tài)指示燈和彩屏液晶顯示器上的溫度值采用手動方式打開或關(guān)閉水閥。當水箱中水位低于設(shè)定水位值時，語音報警裝置啟動語音報警功能，提醒駕駛員給水箱加水。彩屏液晶顯示電路顯示水箱水位值、時間和日期以及各個輪轂溫度值并以醒目顏色顯示輪轂最高溫度［2］。系統(tǒng)框架圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框架圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 單片機最小系統(tǒng)與供電模塊

該系統(tǒng)采用增強型LQFP48封裝的STC12C5A60S2單片機，能大大減少PCB尺寸，同時提高了可靠性。系統(tǒng)通過點煙器取電給電磁閥供電，同時經(jīng)LM2596S－5.0降壓成5V給單片機、語音芯片、時鐘芯片等供電，因而具有轉(zhuǎn)換效率高的特點。供電模塊電路圖如圖2所示。

圖2 供電模塊電路

2.2 輪轂溫度與水箱水位監(jiān)測模塊

輪轂溫度檢測采用精度為±1%的負溫度系數(shù)的熱敏電阻，其具有精度高、價格低廉、安裝方便的優(yōu)點［3］。通過單片機自帶AD、用電阻分壓的方法來測量熱敏電阻的阻值和水箱水位傳感器的電阻，從而推算出輪轂溫度與水箱水位。

2.3 語音報警與噴水電磁閥控制電路

當水箱中水位低于設(shè)定水位值時，語音報警裝置啟動語音報警功能，提醒駕駛員給水箱加水。彩屏液晶顯示電路顯示了水箱水位值、時間和日期以及各個輪轂溫度值并以醒目的顏色顯示其中最高輪轂溫度。此外，通過光耦隔離電磁閥與單片機來提高系統(tǒng)抗干擾性能力。

圖3 系統(tǒng)軟件流程圖

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

在檢測多個輪轂的溫度時，先進行故障判斷，判斷傳感器是否短路或者斷路，然后將輪轂的最高溫度與設(shè)定溫度進行比較，超過設(shè)定溫度就開啟噴水電磁閥，同時利用相應(yīng)控制算法判斷溫度變化趨勢［4］。當輪轂溫度超過設(shè)定溫度時，若溫度呈下降趨勢，且通過風冷就能使溫度降到合理范圍時停止噴水，這樣可以達到節(jié)水目的。系統(tǒng)軟件流程圖如圖3所示。

4 結(jié) 語

選用STC12C5A系列增強型8051內(nèi)核單片機作為系統(tǒng)的控制器，并利用相應(yīng)控制算法，設(shè)計了智能輪轂溫度控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有如下特點：能夠同時顯示每個輪轂溫度監(jiān)測點的溫度，并以醒目的顏色顯示最高溫度；傳感器故障檢測；獨立于單片機的機械式手動噴水系統(tǒng)，即使單片機死機，也能通過手動開啟噴水閥門。因此，通過該系統(tǒng)能夠控制輪轂溫度，從而有效減少因汽車剎車失靈而導致的交通事故。

［1］王楠，黃杰，謝超 .一種新型輪胎壓力檢測系統(tǒng)的實現(xiàn) ［J］.微計算機信息，2006，22（10）：268－270.

［2］溫陽東，張玉鳳，朱敏，等 .基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的溫度監(jiān)測節(jié)點設(shè)計 ［J］.工礦自動化，2011，37（7）：67－71.

［3］江東，王竹萍，楊嘉祥.Z－型數(shù)字溫度傳感器設(shè)計 ［J］.哈爾濱理工大學學報，2008，13（3）：5－9.

［4］馬玲官，張榮福，張軍，等 .基于AD590的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計 ［J］.儀表技術(shù)，2009（8）：54－56.