畢業(yè)設計----隧道式自動洗車控制系統(tǒng)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　國內(nèi)汽車美容行業(yè)蘊含著廣闊的市場前景，本文以隧道式智能洗車系統(tǒng)為對象，主要進行自動洗車過程控制系統(tǒng)的設計與研制。</p><p>　　首先，在進行充分調(diào)研和系統(tǒng)功能需求分析的基礎上，完成了隧道式洗車控制系統(tǒng)的總體方案設計。系統(tǒng)由單片機、電機、傳感器、液壓閥等部件組成。為解決北方冬天氣溫低導致的洗車

2、系統(tǒng)不能正常工作的問題，本設計特別增加了洗車房內(nèi)溫度檢測和升溫功能，以便在冬季低溫時洗車房仍可運行。</p><p>　　其次，完成了系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計。硬件設計包括所有元器件的選型和電路設計。軟件設計包括控制洗車過程的所有程序，如溫度檢測、鍵盤掃描、中斷處理等。</p><p>　　最后，為驗證設計的正確性，搭建了洗車模擬系統(tǒng)并進行了調(diào)試。模擬系統(tǒng)包括單片機最小系統(tǒng)板，控制板，洗車

3、房模擬板和折疊板。經(jīng)過軟件和硬件的綜合調(diào)試，模擬系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)洗車過程的自動化。</p><p>　　關鍵詞：單片機 隧道式智能洗車 過程控制</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Nowadays car beauty industry has a widely market prospect in dome

4、stic, then on the base of tunnel type car wash system, a automatic car wash process control system is researched and developmented in this paper. </p><p>　　Firstly, after full literature search and analysis

5、on system’s function demands, the overall scheme of tunnel type car wash system is designed. The system is composed of micro-control unit (MCU), motors, sensors, hydraulic valves,etc. The problem that car wash system can

6、 not work in the winter due to the lower tempreture is considered, thus the special function of tempreture testing and increasing is add to the system.</p><p>　　Secondly, hardware design and software design

7、are finished. The hardware work includes choosing componets and devices, as well as designing circuits. The software work includes writing all programs used to control car wash process, such as tempreture testing, keyboa

8、rd scanning, interrupt handling, etc. </p><p>　　Lastly, to verify the design, a car wash simulation sytem is set up and debugged. The simualtion system includes a MCU least system board, a control board, car

9、 wash room simulation board and a fold board. The results of combined debugging between hardware and software prove the system can realize automatic control on car washing process.</p><p>　　Keywords: MCU, t

10、unnel type car wash, process control</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p>　　引 言- 1 -</p><p&

11、gt;　　1 隧道式智能洗車控制系統(tǒng)總體設計- 3 -</p><p>　　1.1 系統(tǒng)功能設計- 3 -</p><p>　　1.2 隧道式智能洗車控制系統(tǒng)概述- 3 -</p><p>　　2 隧道式智能洗車控制系統(tǒng)的硬件設計- 5 -</p><p>　　2.1 系統(tǒng)元器件選型及電路設計- 5 -</p><

12、;p>　　2.1.1 單片機的選擇- 5 -</p><p>　　2.1.2 液位檢測模塊的設計- 5 -</p><p>　　2.1.3 溫度檢測模塊的設計- 6 -</p><p>　　2.1.4 液壓閥控制電路的設計- 8 -</p><p>　　2.1.5 指示燈電路的設計- 9 -</p><p&

13、gt;　　2.1.6 車到位檢測電路的設計- 9 -</p><p>　　2.1.7 烘干機控制電路的設計- 9 -</p><p>　　2.1.8 洗車刷電機正反轉(zhuǎn)控制電路的設計- 10 -</p><p>　　2.1.9 急停電路的設計- 11 -</p><p>　　2.2 隧道式智能洗車控制系統(tǒng)的主要板塊設計- 12 -&l

14、t;/p><p>　　2.2.1 最小系統(tǒng)板- 12 -</p><p>　　2.2.2 控制板- 12 -</p><p>　　2.2.3 洗車房模擬板- 13 -</p><p>　　2.2.4 折疊板- 14 -</p><p>　　2.3 智能洗車系統(tǒng)元件清單- 15 -</p><p

15、>　　2.4 AT89S52單片機I/O端口分配- 15 -</p><p>　　3 隧道式智能洗車控制系統(tǒng)的軟件設計- 17 -</p><p>　　3.1 程序總體設計- 17 -</p><p>　　3.1.1 程序結(jié)構(gòu)圖- 17 -</p><p>　　3.1.2 主程序設計- 18 -</p><

16、p>　　3.1.3 自動運行子程序設計- 19 -</p><p>　　3.1.4 外部中斷0子程序設計- 21 -</p><p>　　3.1.5 定時器T0中斷子程序設計- 21 -</p><p>　　3.1.6 鍵盤掃描子程序設計- 22 -</p><p>　　3.1.7 AD轉(zhuǎn)換子程序設計- 23 -</p&

17、gt;<p>　　3.1.8 車到位檢測子程序設計- 23 -</p><p>　　3.1.9 加溫子程序設計- 24 -</p><p>　　4 隧道式智能洗車系統(tǒng)調(diào)試- 25 -</p><p>　　4.1 硬件調(diào)試- 25 -</p><p>　　4.1.1 硬件調(diào)試內(nèi)容- 25 -</p><

18、;p>　　4.1.2 調(diào)試方法- 25 -</p><p>　　4.2 軟件調(diào)試- 26 -</p><p>　　4.3 軟硬件綜合調(diào)試- 26 -</p><p>　　4.4 系統(tǒng)調(diào)試過程中遇到的問題- 27 -</p><p>　　結(jié) 論- 28 -</p><p>　　致 謝- 29

19、 -</p><p>　　參考文獻- 30 -</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　我國“自動化洗車系統(tǒng)”制造業(yè)發(fā)展歷程才20多年，還處于成長初期，眾多品牌基本處于嘗試階段，網(wǎng)絡建設的規(guī)范化程度、穩(wěn)定性也不高。眾多企業(yè)管理、控制、技術、服務能力不強，非常成功且具備真正意義上的領導品牌還沒有成長起來。時至今日沒

20、有一家洗車機制造企業(yè)能夠在汽車后市場行業(yè)中取得絕對的優(yōu)勢。目前國內(nèi)自動化洗車設備制造公司，具備一定影響力的26家（注：上海9家，北京5家，浙江3家，江蘇4家，淄博3家，西安1家，廈門1家）。隨著近年來汽車工業(yè)的高速發(fā)展，市場對于自動化洗車設備的需求量呈逐年增長趨勢，據(jù)統(tǒng)計國內(nèi)經(jīng)營汽車后市場商家達到30多萬家，其中經(jīng)營洗車項目的就達到十幾萬家。整個行業(yè)產(chǎn)品屬性無任何差別化，產(chǎn)品特性主要集中在幾類，隧道式、往復式、龍門式、相對而言，仿制性較

21、強，技術壁壘弱，所以競爭角逐的范圍呈現(xiàn)出當?shù)匦耘c區(qū)域性。</p><p>　　隨著我國汽車工業(yè)的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，中國已成為全球最大的汽車市場，據(jù)專家預測，未來的5-15年中，中國汽車保有量將增長4-6倍。汽車擁有量不斷的增加就為汽車服務后市場帶來了不可估量的財富。</p><p>　　據(jù)國家統(tǒng)計局顯示，2010年末全國民用汽車保有量為10619萬輛，比上年末增長21.8%

22、?，F(xiàn)在您應該了解未來汽車服務后市場潛在的巨大商機，那么有一種產(chǎn)品可以讓您輕松贏取汽車服務后市場所帶來的巨大利潤。曾作為身份地位象征的汽車，現(xiàn)已成為人們的代步工具，與之相配套的汽車服務市場必將成為未來中國新的經(jīng)濟增長點。投資汽車清洗及美容服務護理也日益成為一個極具潛力的新興投資項目。 </p><p>　　市場前景：由于汽車數(shù)量的日益增長以及人們對汽車觀念的改變，今后的駕駛者與以往相比，其觀念也將從以修車為主轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

23、護理為主，汽車保養(yǎng)護理的好，將會提高汽車的工作性能并延長汽車的使用壽命；因此汽車美容行業(yè)必將因其所蘊含的巨大利潤和廣闊的市場前景從而成為今后的投資點之一。</p><p>　　市場現(xiàn)狀：目前我國都市的大多數(shù)洗車站都是只能簡單的擦洗或用高壓水龍頭沖洗或是手工洗車為主（水桶加抹布），沒有自動清洗和打蠟設備，沒有污水和污泥設備，洗車用水不能循環(huán)使用，從而耗費了大量城市原本就緊缺的水資源，污水漫流造成的環(huán)境污染也影響了都

24、市的良好市容。這些洗車站點大多沒有專業(yè)的汽車美容技師，無法對車輛進行科學、細致、全面的保養(yǎng)和護理服務，有些錯誤的洗車方法甚至會對汽車的漆面造成嚴重的損傷。傳統(tǒng)的手工洗車方式，時間長，耗水量大，污染嚴重，與城市管理規(guī)劃和高速發(fā)展的洗車需求不符。 代表時代發(fā)展的高科技產(chǎn)品全自動電腦洗車機應運而生，將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的洗車方式，該設備造型美觀、用水量小、洗車速度、高效節(jié)能、環(huán)保無污染．并具有多種功能選擇，是廣大洗車業(yè)的最佳選擇。因此建立一個環(huán)保型的以

25、全自動電腦洗車機為龍頭的綜合型汽車美容保養(yǎng)護理中心，將會給都市的大量車輛帶來優(yōu)質(zhì)、專業(yè)、高效的美容保養(yǎng)和護理服務，同時也將促進都市汽車服務的進一步發(fā)展。 </p><p>　　目前市場：隧道式洗車機為龍門式洗車機的換代產(chǎn)品，也是目前國際市場的主流機型，其特點為：</p><p>　　全自動機清洗作業(yè)，降低企業(yè)人力資源運營成本，減少開支。</p><p><b&

26、gt;　　洗車速度快。</b></p><p><b>　　洗車成本低。</b></p><p><b>　　環(huán)保節(jié)約。</b></p><p>　　能耗低、噪聲小和洗車快。隧道式洗車機可以再另行增加其他配置，如烘干加溫系統(tǒng)、高壓水刀系統(tǒng)和底盤清洗系統(tǒng)等。適用于洗車業(yè)務量大，經(jīng)濟實力雄厚的企業(yè)或洗車專營店。&l

27、t;/p><p>　　本項目是研究隧道式智能洗車控制系統(tǒng)。目前國內(nèi)的洗車之類的汽車基礎服務一直處于落后的人工原始狀態(tài)，鑒于此，開發(fā)我們自主創(chuàng)新的隧道式洗車房很有市場價值。</p><p>　　隧道式智能洗車控制系統(tǒng)的控制通過單片機實現(xiàn)，由電機、傳感器、液壓閥（洗車液和洗車水）等主要執(zhí)行部件完成洗車過程。由傳感器獲得檢測信號，通過單片機控制電機的啟動、停止和正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)洗車過程自動運行。&l

28、t;/p><p>　　隧道式智能洗車控制系統(tǒng)總體設計</p><p><b>　　系統(tǒng)功能設計</b></p><p>　　隧道式洗車設備運行過程概述：汽車進入洗車房到位，當溫度檢測低于5℃時，烘干機給洗車房加溫后，洗車液和洗車水液壓閥開啟，向汽車噴射洗車液和水5s，然后洗車刷移位電機和自轉(zhuǎn)電機啟動，洗車刷從左向右運動，到達右側(cè)限位開關后停止，洗車

29、液供給閥關閉；經(jīng)過延時，移位電機和自轉(zhuǎn)電機的運轉(zhuǎn)方向均改變，洗車刷由右向左運動，到達左側(cè)限位開關后，移位電機和自轉(zhuǎn)電機停止，此時水供給閥關閉，洗車完畢，汽車開出洗車房。由傳感器對洗車液的液位進行實時檢測，當液位處于儲液罐的底部時，產(chǎn)生報警信號。</p><p>　　隧道式智能洗車控制系統(tǒng)概述</p><p>　　系統(tǒng)方案設計框圖，如圖1-1所示。</p><p>　

30、　圖1-1 系統(tǒng)功能框圖</p><p><b>　　系統(tǒng)功能框圖介紹：</b></p><p>　　限位開關：即行程開關，為控制移位電機和自轉(zhuǎn)電機的正反轉(zhuǎn)開關。</p><p>　　車到位傳感器：為接近傳感器，用于車到位的檢測。</p><p>　　溫度傳感器：用于給洗車房加溫。當溫度檢測低于5℃時，烘干機給洗車房加溫

31、，主要為了解決冬季洗車的困難。</p><p>　　液位傳感器：為光電傳感器，用于檢測液位高度。</p><p>　　按鍵：啟動按鈕和急停按鈕，用于啟停系統(tǒng)。</p><p>　　電機：有自轉(zhuǎn)電機和移位電機，為洗車刷的動力核心。</p><p>　　指示燈：共4個，低液位報警燈和急停報警燈，會在報警后點亮；到位燈會指示車輛的前進和停止。<

32、;/p><p>　　本系統(tǒng)的硬件由四個模塊實現(xiàn)，包括最小系統(tǒng)板，洗車模擬板，控制板，折疊板，各板設計如下：</p><p>　　最小系統(tǒng)板：為本系統(tǒng)的控制核心，市場上可直接買到。</p><p>　　洗車模擬板：直觀形象的將各執(zhí)行元件布局，如：限位開關，移位電機，自轉(zhuǎn)電機，液壓閥，車到位傳感器，車到位指示燈，烘干機等，方便觀看整個系統(tǒng)的運行。</p>&l

33、t;p>　　控制板：為連接單片機最小系統(tǒng)和模擬板得中間板（紐帶），單片機I/O口高低電平控制控制板上光耦，最終實現(xiàn)控制電機的正反轉(zhuǎn)等。</p><p>　　折疊板：板上布置有按鈕，指示燈，溫度傳感器等。折疊板是出于縮小整體硬件而設計的，此板處于模擬板和控制板的中間層，折疊后可方便攜帶。</p><p>　　隧道式洗車房模擬板(包括主控核心板)，整塊板完全是由模擬現(xiàn)實的洗車房的執(zhí)行元件

34、組成。核心板位于模擬板的下方，與控制板處在同一層上。</p><p>　　整體構(gòu)架是模擬板，折疊板，控制板三層組成，除單片機最小系統(tǒng)板外其余板都需要手工焊接搭建。</p><p>　　隧道式智能洗車控制系統(tǒng)的硬件設計</p><p>　　系統(tǒng)元器件選型及電路設計</p><p><b>　　單片機的選擇</b></

35、p><p>　　選擇AT89s52單片機最小系統(tǒng)，方便直接給AT89s52下載程序及之后的調(diào)試，用8位單片機的IO端口完全可以完成整個系統(tǒng)的控制。本系統(tǒng)電源由最小系統(tǒng)電源提供。</p><p><b>　　液位檢測模塊的設計</b></p><p>　　液位檢測有兩種方案供選擇：</p><p>　　液位傳感器檢測方式：在電

36、路設計中液位傳感器需要加AD轉(zhuǎn)換，才可實現(xiàn)模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，但考慮到液位檢測不需精確，只需要一個脈沖告警即可，加之AD轉(zhuǎn)換需要軟硬件的設計和編程，增加了系統(tǒng)的難度。</p><p>　　光電傳感器檢測方式：當液位下降到一定高度時，浮子擋住傳感器的光束，立刻觸發(fā)中斷，報警，紅色指示燈點亮。方案對比如表2-1所示。</p><p>　　表2-1模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換與光電傳感器檢測方案對比<

37、;/p><p>　　基于以上原因，液位檢測選擇光電傳感器檢測方式可以節(jié)省成本。因此本系統(tǒng)選用光電對射傳感器作為液位檢測的檢測傳感器。通電后的液位傳感器的信號端為高電平，當洗車液連通器內(nèi)的浮子遮擋傳感器時，表明洗車液量不足，傳感器發(fā)出低電平信號，此時報警燈閃爍。液位檢測電路如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 液位檢測與指示電路</p><p><b>

38、;　　溫度檢測模塊的設計</b></p><p>　　溫度傳感器選擇熱敏電阻，系統(tǒng)選擇MZ2型熱敏電阻。其優(yōu)點有：成本低，反應靈敏，體積小。選用熱敏電阻還需要選擇AD轉(zhuǎn)換芯片，選擇目標有的ADC0809和ADC0804，以下進行對比，如表2-2所示。</p><p>　　表2-2 ADC0809和ADC0804對比</p><p>　　從列表中可以明確看

39、出ADC0809與ADC0804 的區(qū)別在于AD轉(zhuǎn)換的通道數(shù)，本系統(tǒng)用單路AD轉(zhuǎn)換即可，綜上ADC0804 的性價比較高，所以本系統(tǒng)選擇ADC0804做AD轉(zhuǎn)換芯片。</p><p>　　ADC0804主要電氣特性如下：</p><p>　　工作電壓：＋5V，即VCC＝＋5V。</p><p>　　模擬輸入電壓范圍：0～＋5V，即0≤Vin≤＋5V。</p&g

40、t;<p>　　分辨率：8位，即分辨率為1/28=1/256，轉(zhuǎn)換值介于0～255之間。</p><p>　　轉(zhuǎn)換時間：100us（fCK＝640KHz時）。</p><p>　　轉(zhuǎn)換誤差：±1LSB。</p><p>　　參考電壓：2.5V，即Vref＝2.5V。</p><p>　　ADC0804管腳定義如圖2-2

41、。</p><p>　　圖2-2 ADC0804硬件管腳定義</p><p>　　ADC0804連接電路如圖2-3。圖中的可調(diào)電阻模擬半導體溫度傳感器。時鐘信號由RC電路提供，頻率計算方式是：f＝1/(1.1×R×C)。</p><p>　　若以圖2-3的R＝10KΩ、C＝150PF為例，則內(nèi)部的轉(zhuǎn)換頻率是：</p><p&g

42、t;　　f＝1/（1.1×10 KΩ×150PF）＝606KHz</p><p>　　更換不同的R、C值，會有不同的轉(zhuǎn)換頻率，而且頻率愈高代表速度愈快。但是需要注意R、C的組合，務必使頻率范圍是在100KHz～1460KHz之間。</p><p>　　圖2-3 ADC0804連接電路</p><p>　　液壓閥控制電路的設計</p>

43、<p>　　通過控制單片機I/O口的高低電平，可以實現(xiàn)控制液壓閥的開閉，電路原理是通過控制光耦將兩側(cè)的電源隔離，被控端接DC+5V繼電器，來控制液壓閥。當P15給低電平時通過光耦使繼電器吸合，+5V電流通過液壓閥線圈，使液壓閥打開，同時指示燈點亮。如圖2-4所示。</p><p>　　圖2-4 液壓閥控制電路</p><p><b>　　指示燈電路的設計</b&

44、gt;</p><p>　　將LED的負極接入單片機I/O口，正極接1K的上拉電阻到+5V即可。圖2-5為指示燈電路。</p><p>　　圖2-5 指示燈電路</p><p>　　車到位檢測電路的設計</p><p>　　車到位檢測使用紅外線接近傳感器來實現(xiàn)，當有車身接近時，D2發(fā)出的紅外線由于物體遮擋而反射回來被紅外接收管Q2接收，此時傳

45、感器信號由高電平轉(zhuǎn)為低電平，并產(chǎn)生持續(xù)信號，傳給單片機P05口，此時車到位。原理圖如圖2-6所示。</p><p>　　圖2-6 車到位傳感器電路</p><p>　　烘干機控制電路的設計</p><p>　　電路選用光耦將控制端與被控端隔離，烘干機與電加溫絲并聯(lián)，方便給洗車間加溫。當P14給低電平時通過光耦使繼電器吸合，+5V電流流入烘干機，烘干機啟動。繼電器選一

46、組常開觸點的即可，風機轉(zhuǎn)子相當于一個線圈，在電路設計中需要加續(xù)流二極管做電路保護。烘干機電路如圖2-7所示。</p><p>　　圖2-7 烘干機控制電路</p><p>　　洗車刷電機正反轉(zhuǎn)控制電路的設計</p><p>　　控制電機正反轉(zhuǎn)的基本原理：是控制流過電機電流的方向，當電流從紅色導線流入是電機假設是正轉(zhuǎn)，當電流從黑色導線流入為電機反轉(zhuǎn)。利用這一原理，本系

47、統(tǒng)設計利用有兩組常開觸點的繼電器作為控制電流流向的元件，控制正轉(zhuǎn)一組電路，控制反轉(zhuǎn)一組電路，如圖2-8。在編程中一定注意，決對不能給控制同一個電機正反轉(zhuǎn)的I/O口同時低電平，這樣會導致控制電機正反轉(zhuǎn)的兩個繼電器同時吸合，由電路原理圖知，電源短路。</p><p>　　圖2-8 洗車刷電機正反轉(zhuǎn)控制電路</p><p><b>　　急停電路的設計</b></p&g

48、t;<p>　　本系統(tǒng)設有急停電路。為保證洗車過程的安全性，當洗車設備運行時遇到特殊情況時，可直接按下緊急停止按鈕使設備急停。急停按鍵S0接入單片機P3.2口，此時面板上的控制燈P1點亮。當需要啟動時，按下啟動按鈕，洗車重新開始?？紤]到整個洗車過程僅只幾分鐘時間，沒有必要專門還原原始狀態(tài)，可直接重新開始。如圖2-9所示。</p><p><b>　　圖2-9 急停電路</b>&

49、lt;/p><p>　　隧道式智能洗車控制系統(tǒng)的主要板塊設計</p><p>　　隧道式智能洗車控制系統(tǒng)硬件包括四大部分：最小系統(tǒng)板，控制板，洗車房模擬板，折疊板。</p><p><b>　　最小系統(tǒng)板</b></p><p>　　最小系統(tǒng)板市場上直接買到，有下載軟件可直接下載程序，并可控制I/O口，將I/O分配完后，就可

50、直接接排線，控制執(zhí)行設備。最小系統(tǒng)如圖2-10所示。</p><p>　　圖2-10 最小系統(tǒng)</p><p><b>　　控制板</b></p><p>　　控制板為連接單片機最小系統(tǒng)和模擬板的中間板（紐帶），上面布局有+5V繼電器，TLP-2光耦，電阻，ADC0804模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片等按照原理圖連接組成，單片機I\O口高低電平控制控制板上光耦，

51、最終實現(xiàn)控制電機的正反轉(zhuǎn)等。</p><p>　　控制板布局如圖2-11所示。</p><p>　　圖2-11 控制板布局圖</p><p><b>　　洗車房模擬板</b></p><p>　　洗車房模擬板布置了各執(zhí)行元件，包括：自轉(zhuǎn)電機，移位電機，液壓閥模擬燈，行程開關，液位傳感器，車到位傳感器模擬開關，烘干機，電熱

52、絲模擬燈等。運行時需要手動按下傳感器和行程開關。模擬板上的某些執(zhí)行件選擇用開關和LED燈模擬，如：</p><p>　　液壓閥用LED燈做模擬；</p><p>　　車到位的傳感器選用了帶鎖的開關來模擬傳感器發(fā)出持續(xù)信號；</p><p>　　用LED燈代替加溫絲；</p><p>　　選用電位器模擬溫度傳感器；</p><

53、;p>　　電加溫絲用紅色LED代替。</p><p>　　洗車房模擬板上元器件的位置仿照洗車房的實際位置進行設計，很形象直觀的呈現(xiàn)了整個洗車房的布局，如圖2-12所示。</p><p>　　圖2-12 洗車房模擬板</p><p>　　模擬板上接口說明如下：</p><p><b>　　行程開關1</b></

54、p><p><b>　　行程開關2</b></p><p><b>　　車到位</b></p><p><b>　　液位檢測</b></p><p><b>　　空</b></p><p><b>　　空</b>&

55、lt;/p><p><b>　　+5V</b></p><p><b>　　GND</b></p><p><b>　　自轉(zhuǎn)電機1</b></p><p><b>　　自轉(zhuǎn)電機2</b></p><p><b>　　移位電機1

56、</b></p><p><b>　　移位電機2</b></p><p><b>　　洗車水</b></p><p><b>　　洗車液</b></p><p><b>　　烘干風機</b></p><p><b&

57、gt;　　車行綠燈</b></p><p><b>　　折疊板</b></p><p>　　折疊板，即折疊控制板上布置了系統(tǒng)啟動按鍵，急停按鍵，急停報警燈，低液位報警燈，和溫度模擬電位器等。設計初衷是為了在整個小型的模型上充分利用空間，減小模型體積，方便攜帶。在整體布局上看似乎有些像個小孩的臉蛋。</p><p>　　折疊板布局如圖

58、2-13所示。</p><p><b>　　圖2-13 折疊板</b></p><p>　　面板上接口說明如下：</p><p><b>　　故障燈低液位燈</b></p><p><b>　　急停按鍵</b></p><p>　　溫度傳感器（電位器）&

59、lt;/p><p><b>　　程序按鈕</b></p><p><b>　　+5V</b></p><p><b>　　GND</b></p><p><b>　　系統(tǒng)元件清單</b></p><p>　　系統(tǒng)元件清單如表2-3所示。

60、</p><p>　　表2-3 隧道式智能洗車控制系統(tǒng)元件清單</p><p>　　AT89S52單片機I/O端口分配</p><p>　　I/O端口分配如表2-4所示。</p><p>　　表2-4 I/O端口分配</p><p>　　隧道式智能洗車控制系統(tǒng)的軟件設計</p><p><

61、b>　　程序總體設計</b></p><p>　　隧道式洗車設備運行過程概述：汽車進入洗車房到位后，洗車液和水的供給閥開啟，向汽車噴射洗車液和水5s；然后洗車刷驅(qū)動電機M1和M2開啟，洗車刷從左向右運動，到達右側(cè)限位開關后M2停止，洗車液供給閥M4關閉；經(jīng)過延時，電機M1和M2的運轉(zhuǎn)方向均改變，洗車刷由右向左運動，到達左側(cè)限位開關后電機M1和M2停止，此時水供給閥M3關閉，洗車完畢，汽車開出洗車

62、房。</p><p><b>　　洗車自動控制過程：</b></p><p>　　汽車進入洗車房，當光電傳感器B3檢測到遮擋信號，則指示燈P4點亮（紅色），此時汽車停止前進，洗車過程開始；</p><p>　　按下啟動按鈕S2，溫度傳感器先感應溫度，當氣溫低于5℃時，烘干機自動給車表面加溫5s，閥M4和M3開始向汽車噴射洗車液和水； </

63、p><p>　　經(jīng)過5秒鐘延時，電機M1和M2啟動，洗車刷動作，當洗車刷到達限位開關B2后電機M2停止；</p><p>　　經(jīng)過3秒鐘延時，洗車液供給閥M4關閉，電機M1和M2的旋轉(zhuǎn)方向均改變，直到達到限位開關B1后M1、M2停止，洗車水供給閥M3關閉，固定在洗車刷頂部的干燥機M5和加溫絲開啟。經(jīng)過3s延時，洗車刷M2向前向后移動，汽車表面烘干，此時洗車和干燥過程完成。綠燈亮，表明車可以開出

64、。 </p><p>　　當傳感器B3和B4未檢測到信號，則洗車房準備好清洗另一輛汽車。指示燈P5點亮(綠色) ，可將汽車移入洗車房開始新一輪的洗車過程。</p><p><b>　　程序結(jié)構(gòu)圖</b></p><p>　　程序結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 程序結(jié)構(gòu)圖</p><

65、;p>　　主程序根據(jù)各種狀態(tài)分別調(diào)用端口初始化子程序，定時器/中斷初始化子程序，AD轉(zhuǎn)換，車到位子程序，外部中斷0子程序，定時器中斷0子程序，及鍵盤掃描子程序，再經(jīng)過模式選擇子程序，分為低溫和常溫模式，低溫模式先給洗車房內(nèi)加溫，再自動運行；常溫模式直接自動運行。</p><p><b>　　主程序設計</b></p><p>　　主程序流程圖如圖3-2所示。&l

66、t;/p><p>　　圖3-2 主程序流程圖</p><p>　　主程序流程圖：在端口初始化程序中，給各端口初始值置1，P0口有3位懸空，故P0=0x1f;。定時器/中斷初始化主程序中分別用到了定時器T0,外部中斷0，外部中斷1，主程序調(diào)用車到位子程序，再調(diào)用自動運行子程序，之后等待下一次的洗車。具體程序見附件4。</p><p><b>　　自動運行子程序設

67、計</b></p><p>　　自動運行子程序流程圖，如圖3-3所示。</p><p>　　自動運行子程序：汽車進入洗車房，當光電傳感器B3檢測到遮擋信號，則指示燈P4點亮（紅色），此時汽車停止前進，洗車過程開始；</p><p>　　按下啟動按鈕S2，溫度傳感器先感應溫度，當氣溫低于5℃時，烘干機自動給車表面加溫5s，閥M4和M3開始向汽車噴射洗車液和

68、水； </p><p>　　經(jīng)過5s秒鐘延時，電機M1和M2啟動，洗車刷動作，當洗車刷到達限位開關B2后電機M2停止；</p><p>　　經(jīng)過3s秒鐘延時，洗車液供給閥M4關閉，電機M1和M2的旋轉(zhuǎn)方向均改變，直到達到限位開關B1后M1、M2停止，洗車水供給閥M3關閉，固定在洗車刷頂部的干燥機M5和加溫絲開啟。經(jīng)過3s延時，洗車刷M2向前向后移動，汽車表面烘干，此時洗車和干燥過程完成。綠

69、燈亮，表明車可以開出。具體程序見附件4。</p><p>　　圖3-3 自動運行子程序</p><p>　　外部中斷0子程序設計</p><p>　　外部中斷0子程序如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4 外部中斷0子程序</p><p>　　外部中斷0子程序：直接可以暫停任何運行狀態(tài)下的系統(tǒng)，當需要再次啟動時

70、，按啟動按鍵即可。具體程序見附件4。</p><p>　　定時器T0中斷子程序設計</p><p>　　定時器T0中斷子程序如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5 定時器T0中斷子程序</p><p>　　定時器T0子程序：運用在需要執(zhí)行設備延時的部分，延時時間由參數(shù)決定。</p><p>　　時間常數(shù)的計算：

71、晶體振蕩頻率12MHz，定時基數(shù)50ms，則機器周期為12/12000000=0.000001s，設置初值為X，65536-X=（0.05/0.000001）=50000，X=65536-50000=15536=3CB0H，則初值(TH0)=3CH，(TL0)=0B0H。3CB0H為延時50ms時間值，循環(huán)20次，為1s延時。具體程序見附件4。</p><p><b>　　鍵盤掃描子程序設計</b

72、></p><p>　　鍵盤掃描子程序如圖3-6所示。</p><p>　　圖3-6 鍵盤掃描子程序</p><p>　　鍵盤掃描子程序：由于電路內(nèi)部原因，很多時候會有干擾，導致系統(tǒng)錯誤運行，為了防止干擾，采用軟件延時消抖。具體程序見附件4。</p><p><b>　　AD轉(zhuǎn)換子程序設計</b></p>

73、;<p>　　AD轉(zhuǎn)換子程序如圖3-7所示。</p><p>　　圖3-7 AD轉(zhuǎn)換子程序</p><p>　　AD轉(zhuǎn)換子程序：將模擬量（溫度）轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過控制各功能引腳的電平，讀出端口值，并將值返回給主程序中。具體程序見附件4。</p><p>　　車到位檢測子程序設計</p><p>　　車到位子程序如圖3-8所示。&

74、lt;/p><p>　　圖3-8 車到位子程序</p><p>　　車到位子程序：當未檢測有車輛到位信號，按啟動鍵，設備不啟動，只有車到位后，此時可以啟動。增加了系統(tǒng)的安全系數(shù)。具體程序見附件4。</p><p><b>　　加溫子程序設計</b></p><p>　　加溫子程序如圖3-9所示。</p><

75、;p>　　圖3-9 加溫子程序</p><p>　　加溫子程序：在冬季，車開到位后洗車設備啟動烘干機M5和加熱絲給車輛和洗車房加溫，延時一段時間后，關閉停止烘干機M5和加熱絲，完成洗車房的加溫過程。具體程序見附件4。</p><p>　　隧道式智能洗車系統(tǒng)調(diào)試</p><p><b>　　硬件調(diào)試</b></p><p

76、><b>　　硬件調(diào)試內(nèi)容</b></p><p>　　根據(jù)電路原理圖，在面包板上搭建電路，通電源后,分別進行對開關部分、指示燈部分、電機正反轉(zhuǎn)、烘干機部分的調(diào)試以及總體調(diào)試。</p><p><b>　　調(diào)試方法</b></p><p>　　搭建電路：在加電前,先用萬用表等工具,按圖紙仔細核對面包板線路是否正確,并

77、對元器件的安裝、型號、規(guī)格等進行仔細檢查。通電調(diào)試：核實電源的正負極后，給電，電路運行正常。當沒有出現(xiàn)預期的效果時，可按照原理圖用萬用表測量不同結(jié)點的電壓，查明錯誤的位置后，改正電路。</p><p><b>　　具體方法如下：</b></p><p>　　指示燈部分調(diào)試：準備元件電阻、光耦、發(fā)光二極管，搭建線路，脫機檢查，無問題后，通電觀察，指示燈正常點亮。<

78、/p><p>　　風扇部分調(diào)試：準備元件電阻、二極管、光耦、兩個常開觸點繼電器、風扇，搭建電路，斷電用萬用表檢查電源、各元件、連接線路是否正確，無誤后，通電。通電后發(fā)現(xiàn)風扇不轉(zhuǎn)，在通電的情況下，用萬用表檢測電源各段電路是否有電流通過，經(jīng)檢測，光耦處無電流通過，光耦被擊穿，電阻過小，更換合適電阻和光耦后，風扇正常運行。</p><p>　　電機部分調(diào)試：準備元件：電阻、二極管、光耦、繼電器、電機

79、，搭建電路，用萬用表檢查整個線路連接是否正確，無誤后，通電。通電后發(fā)現(xiàn)電機不能反轉(zhuǎn)，經(jīng)檢測，繼電器選型錯誤，應選擇有兩個常開觸點的繼電器控制，實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)控制，更換繼電器后，電機的正反轉(zhuǎn)得到實現(xiàn)。</p><p>　　P0口做輸出時，需要接上拉電阻，從節(jié)約成本的角度看，在設計中不選P0口作為控制外設執(zhí)行元件的端口。</p><p><b>　　軟件調(diào)試</b>&l

80、t;/p><p>　　運用仿真系統(tǒng)調(diào)試，常用調(diào)試方法：單步運行調(diào)試，跟蹤運行調(diào)試，全速運行至光標處調(diào)試，全速連續(xù)運行調(diào)試，設置斷點調(diào)試，自動單步運行調(diào)試。</p><p>　　運用仿真系統(tǒng)調(diào)試簡單程序結(jié)構(gòu)、分支程序結(jié)構(gòu)、循環(huán)程序結(jié)構(gòu)、子程序結(jié)構(gòu)和中斷結(jié)構(gòu)的關鍵在于如何將對程序的分析理解和開發(fā)系統(tǒng)提供的基本功能有機地結(jié)合起來，其前提條件是必須對源程序的作用、結(jié)構(gòu)特點、運行過程與結(jié)果有較全面的認識

81、，并能根據(jù)程序運行過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象和結(jié)果分析并判斷產(chǎn)生各種故障現(xiàn)象的原因，再運用排除法逐一檢驗各種判斷是否準確。</p><p>　　在掌握程序結(jié)構(gòu)特點的基礎上，合理選擇觀測點，通過觀察在觀測點處參數(shù)及路徑的變化檢驗程序運行的結(jié)果。</p><p>　　為提高調(diào)試程序的效率，應對單片機開發(fā)系統(tǒng)所提供的幾種程序運行調(diào)試方式有足夠的了解并能熟練地運用。例如在調(diào)試過程中，若要觀察最終結(jié)果時，可選

82、擇全速運行調(diào)試；若要觀察相關指令的運行結(jié)果或運行路徑的變化過程時，可選擇單步運行；若要檢查子程序的運行過程時，可選擇跟蹤運行調(diào)試；若要檢查循環(huán)程序或中斷服務程序時，可選擇斷點運行調(diào)試；若要定點檢查程序運行到某處的結(jié)果時，可選擇快速運行到光標處調(diào)試。但實際中究竟選用哪種方法更適宜或哪幾種方法結(jié)合使用更快捷將隨著分析能力與操作的熟練程度逐步提高。</p><p>　　編制程序和調(diào)試程序時，需要多次反復的過程，并非一次

83、就能排除全部故障，特別是單片機應用系統(tǒng)的硬件電路和匯編程序相結(jié)合的綜合調(diào)試就更加復雜。因此，必須通過反復調(diào)試，不斷修改硬件和軟件，直到最終符合設計要求為止。如果在調(diào)試中能夠根據(jù)實驗現(xiàn)象預先對產(chǎn)生故障的原因加以判斷和分析，并制訂出相應的調(diào)試方法和步驟，可縮小排除故障的范圍，提高調(diào)試效率。</p><p><b>　　軟硬件綜合調(diào)試</b></p><p>　　第一步，單

84、個元件測試</p><p>　　編寫簡單程序測試各元件工作是否正常。以某個LED指示燈為例，編程使用啟動鍵將P1.0指示燈點亮，C語言編程如下：</p><p>　　#include <REG52.H></p><p>　　#define uchar unsigned char </p><p>　　Sbit Green_LED=

85、P1^0;</p><p>　　void main (void) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　While (S1==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Green_LED =0;</p><p

86、><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　運用同樣的方法測試其他元件包括電機、按鍵等是否能夠正常運行。</p><p>　　第二步，洗車工作過程的測試</p><p>　　將延時去掉，改為用開關控制，測試各元件能否按照設計的順序進行啟動和停止，即整個

87、洗車過程是否能夠?qū)崿F(xiàn)自動運行。</p><p>　　第三步，溫度檢測及處理功能測試</p><p>　　用電位器模擬溫度傳感器，當阻值達到預先設定的數(shù)值時，即溫度降到下限值，烘干機應啟動，加溫絲應開始工作（LED燈P5點亮）。</p><p>　　系統(tǒng)調(diào)試過程中遇到的問題</p><p>　　現(xiàn)象：最初想法是借單片機最小系統(tǒng)上的電源作為整個系

88、統(tǒng)的電源，但在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，單獨給控制兩個電機的光耦控制端接地時，兩個電機的正反轉(zhuǎn)完全運行正常，可用單片機的兩個端口控制電機轉(zhuǎn)動時，電機不轉(zhuǎn)。</p><p>　　原因及解決方法：最小系統(tǒng)供電不足，P1口的輸出電壓不能驅(qū)動電機，外接電源后，系統(tǒng)供電充足，正常運行。</p><p>　　現(xiàn)象：同時給控制一個電機的正反轉(zhuǎn)I/O口低電平，繼電器發(fā)出連續(xù)的咔嚓咔嚓聲。</p><

89、p>　　原因及解決方法：同時給控制一個電機的正反轉(zhuǎn)I/O口低電平，使得控制電機正反轉(zhuǎn)的繼電器同時吸合，此時電流從電源的正極流向負極，電源短路，繼電器松開，短路線斷開，繼電器再次吸合，如此反復，發(fā)出咔嚓聲。得出結(jié)論是絕對不能同時給低電平。</p><p>　　現(xiàn)象：在調(diào)試當中洗車房電機M1旋轉(zhuǎn)方向與軟件設置不一致。</p><p>　　原因及解決方法：修改程序和洗車房電機連線后，項目正

90、常運行。</p><p>　　M2控制電機，未設置返回指令，程序自動返回。</p><p>　　原因及解決方法：控制面板S2運行開關未接地，此段程序反復運行。電路連接好，既可。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本項目是研究隧道式自動洗車控制系統(tǒng)。隨著社會不斷的進步我國人民生活水平的不

91、斷提高，汽車幾乎成了每家每戶代步的必須品。但是國內(nèi)洗車之類的汽車基礎服務一直處于落后的人工原始狀態(tài)，鑒于此，開發(fā)我們自主創(chuàng)新的隧道式洗車房很有市場價值。</p><p>　　本隧道式智能洗車控制系統(tǒng)的最大特點是：在冬季低溫時可以給洗車房升溫，方便洗車系統(tǒng)的運行。液位檢測的設計確保洗車系統(tǒng)正常運行。整套設備完全實現(xiàn)全自動化，令洗車方便快捷，本系統(tǒng)的控制是通過ATMEL89S52單片機實現(xiàn)的，整個洗車房系統(tǒng)由電機、傳

92、感器、液壓閥（洗車液和洗車水）等主要執(zhí)行部件完成洗車過程。</p><p>　　當然，系統(tǒng)完成的成品也只不過是個實物的模擬，運用到現(xiàn)實中，還需要考慮很多因素才能實現(xiàn)隧道式智能洗車。相信在不久的將來隧道式智能洗車系統(tǒng)將會有更好的發(fā)展前景。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　這個課題得以順利地完成，應該要歸功于那

93、些曾經(jīng)幫助過我的人。在我進行這個課題時他們給予我的精神和物質(zhì)上的支持讓我永遠都不能忘懷。我要向他們獻上我最真誠的謝意。</p><p>　　首先，我要感謝我的導師趙林惠老師。在我制作這個課題的過程中，趙老師給了我莫大的幫助。她關心我的生活和工作，當我遇到挫折的時候，是趙老師認真地開導我，讓我度過了那段難熬的時光，讓我重拾戰(zhàn)勝困難的信心。還要感謝一直在背后默默關心我的家人和朋友，對他們的感激是無法用語言形容的。&l

94、t;/p><p>　　最后，請讓我在這里向所有幫助過我的老師、同學和朋友表示由衷的感謝。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]李廣弟等.單片機基礎[M].北京:北京航空航天出版社,2001.</p><p>　　[2]王東峰等.單片機C語言應用100例[M]. 北京:電子工業(yè)出版社,200

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