摘要：本文介紹一種全新概念的高性能、多功能人工智能型蒸汽洗車機(jī)的電路設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。它由單片機(jī)控制，具有洗車 效率高、省水、節(jié)能、消毒和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)它操作簡(jiǎn)便和功能多樣，并有多種可靠的安全警報(bào)功能。是一種理想的新型蒸 汽洗車裝置，目前正在迅速地推向市場(chǎng)。
關(guān)鍵詞：蒸汽；洗車；單片機(jī)；電路 中圖分類號(hào)：TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
Abstract： This paper introduced a new type circuit design and realization of a high performance, multifunction, artificial intelligence steam washing machine. It’s controlled by single chip. It has the advantages of high efficiency washing, saving water and energy sources, disinfections and environmental protection, etc. You can operate easily. It has many functions and reliable safety alarm. It is a new type steam - washing device, at present, it is pushing to the Key words: steam; car-washing; single chip; circuit
1引言
隨著改革開(kāi)放的不斷深入，我國(guó)居民汽車的保有量在不斷 的增加，日益急增的洗車業(yè)吹生著新一代洗車機(jī)的出現(xiàn)，在這 種形勢(shì)下，我們新近研制和開(kāi)發(fā)了一種智能型蒸汽洗車機(jī)，它 采用高效可調(diào)壓電鍋爐加熱，產(chǎn)生高壓蒸氣來(lái)快速吹除各種汽 車、機(jī)械、電器以及各種零配件上的灰塵和油跡。它具有自動(dòng)泵 水、調(diào)壓等多種功能，效果極為顯著，獨(dú)特的電器設(shè)計(jì)使水充分 霧化，氣量大，但用水少。節(jié)水效果能達(dá)到98%，同時(shí)加入少量 消毒液后對(duì)車輛任何部位均能噴灑覆蓋，可起到殺菌和消毒作 用，是各大汽車維修廠、洗車店、各超市、住宅小區(qū)停車場(chǎng)等地不 可多得的好幫手。
2設(shè)計(jì)方案介紹
1、結(jié)構(gòu)
新型蒸汽洗車機(jī)電路是采用高性能抗干擾的單片機(jī)技術(shù) 開(kāi)發(fā)的一種電子產(chǎn)品，它的硬件無(wú)需調(diào)試，軟件穩(wěn)定可靠，便于 處在各類惡劣環(huán)境中使用。它主要由電源、主控板、手柄、水泵、
出入水管、蒸氣發(fā)生器、集水槽、擦拭器、外殼等組成。當(dāng)打開(kāi)電 源，水泵通過(guò)入水管抽水送入噴水頭，噴水頭向電熱蒸發(fā)器噴 水，產(chǎn)生水蒸氣，高壓水蒸氣從噴氣頭噴出，對(duì)污物進(jìn)行沖洗，
沖洗后的水蒸氣由外殼壁孔洞向機(jī)外噴出，進(jìn)入出水管并冷凝 成水;設(shè)在外殼內(nèi)壁上的集水槽用于收集內(nèi)壁上的冷凝水并使 其沿出水管流出，外殼底部擦拭器，緊靠被擦物，通過(guò)移動(dòng)蒸氣 洗車器，使擦拭器對(duì)被擦物進(jìn)行擦拭。本機(jī)還設(shè)有缺水、過(guò)壓自 動(dòng)報(bào)警；高壓自動(dòng)斷電;超壓自動(dòng)排氣等多重安全裝置，保證使 用安全可靠。
2、蒸汽洗車的基本原理
水經(jīng)過(guò)加熱變成蒸汽后，再將165T的蒸汽從噴嘴噴出，這
技術(shù)創(chuàng)新
market rapidly.
時(shí)蒸汽中就含有了一定的熱能，汽車車身表面的溫度低于蒸汽 的溫度，蒸汽洗車在車身表面迅速冷凝成水，蒸汽在冷凝過(guò)程 中釋放出凝結(jié)熱，其凝結(jié)熱作用車身表面的污垢層，使污垢層 受熱軟化并在專用車身清洗劑的分解及后續(xù)帶有壓力的蒸汽 噴射下便非常容易去除。
3、電路硬件部分：
①方框圖
本機(jī)電路主要以STC89RC52單片機(jī)為核心來(lái)構(gòu)建整個(gè)電 路，該款單片機(jī)的性能及其優(yōu)良，它具有極強(qiáng)的抗干擾性能，可 以工作在及其惡劣的環(huán)境之中，工作穩(wěn)定可靠。它的方框圖見(jiàn) 附圖1。它由以下幾部分電路組成，包括：電源電路、水位和液位 檢測(cè)電路、洗車液和玻璃液檢測(cè)電路、壓力和蒸汽位檢測(cè)電路、 熄火檢測(cè)和煤汽報(bào)警檢測(cè)電路、風(fēng)扇水泵檢測(cè)電路、煤汽閥驅(qū) 動(dòng)電路、風(fēng)扇和水泵驅(qū)動(dòng)電路、點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)和聲響驅(qū)動(dòng)電路及各 類聲光電指示電路等。
中文核心期刊《微計(jì)算機(jī)信息》(嵌入式與SOC)2009年第25卷第1-2期
汽車電子
②工作原理：
由N5三極管組成的煤氣打火針檢測(cè)電路，通過(guò)它去控制 單片機(jī)的1腳，14腳上連接的是玻璃液檢測(cè)用發(fā)光二極管，當(dāng) 檢測(cè)到有玻璃液存在時(shí)發(fā)光二極管就被點(diǎn)亮，18-19腳外接晶 振，頻率為11.0592MZH作為單片機(jī)的時(shí)鐘源。P2三極管外接 在單片機(jī)28腳上組成本機(jī)的有源受控上拉電路，它可以控制 當(dāng)單片機(jī)在開(kāi)機(jī)或運(yùn)行時(shí)，某腳電壓不穩(wěn)定時(shí)，不至于去驅(qū)動(dòng) 負(fù)載繼電器或使繼電器亂跳，從而使機(jī)器穩(wěn)定工作。由IC2 (LN2803)組成單片機(jī)輸出端口的驅(qū)動(dòng)模塊，通過(guò)它可以直接驅(qū) 動(dòng)煤氣電磁閥、風(fēng)扇和水泵開(kāi)關(guān)，并且能分別點(diǎn)燃對(duì)應(yīng)的各自 指示燈，它是一塊具有8路驅(qū)動(dòng)，輸出電壓為0—50V，可以直 接驅(qū)動(dòng)繼電器和燈泡等負(fù)載的電路。由N4三極管組成的為蜂 鳴器驅(qū)動(dòng)電路，以配合各種報(bào)警器提示用戶；由IC5組成的是 玻璃液和洗車液位檢測(cè)轉(zhuǎn)換電路，它可以檢測(cè)玻璃液和洗車液 位的高低狀態(tài)；由IC7開(kāi)關(guān)電源穩(wěn)壓模塊可供出28V直流電 壓，本模塊受單片機(jī)21腳控制，當(dāng)21腳處于低電平時(shí)可使N3 截止，這時(shí)IC7的5腳為高電平，IC7的4腳輸出28V直流電 壓，同時(shí)通過(guò)IC3可以將24V直流電壓轉(zhuǎn)換為5V直流電壓供 給單片機(jī)使用。本機(jī)上還設(shè)有一些特殊狀態(tài)的檢測(cè)電路，它們 均采用光電耦合器來(lái)進(jìn)行隔離，以減少被測(cè)電路對(duì)單片機(jī)的影 響，例如對(duì)風(fēng)扇、水泵、煤氣電磁閥、煤氣報(bào)警器、運(yùn)行開(kāi)關(guān)、交 直流電源、壓力開(kāi)關(guān)和除垢開(kāi)關(guān)等內(nèi)容的檢測(cè)。本機(jī)中的各個(gè) 控制部分均采用繼電器控制模式，它既安全又可靠，例如K1控 制風(fēng)扇啟動(dòng);K3控制水泵的抽排水;K4控制煤氣電磁閥。IC16 為單片機(jī)數(shù)據(jù)寄存器，用于存放一些備用數(shù)據(jù)和信息。（具體電 原理圖可以向著作索?。?/div>
③特殊電路介紹：
(1)復(fù)位電路：由IC4組成的備用強(qiáng)制復(fù)位電路，可以在單 片機(jī)運(yùn)行死機(jī)后實(shí)施強(qiáng)制復(fù)位，由N1三極管和Z1穩(wěn)壓二極管 組成的電源復(fù)位電路，當(dāng)開(kāi)機(jī)上電后，穩(wěn)壓管擊穿，電壓對(duì)電容 器C進(jìn)行充電，使三極管導(dǎo)通，單片機(jī)9腳電位接近為零，單片
機(jī)復(fù)位，見(jiàn)圖2
(2)檢測(cè)電路
本機(jī)采用的傳感器有以下幾類:檢測(cè)水位采用兩個(gè)金屬導(dǎo) 體作電極，輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)；米用壓力表作為壓力傳感器輸出開(kāi) 關(guān)信號(hào);采用電熱偶模塊作煤氣熄火傳感器，并配有多種與不 同傳感器相連接的傳感檢測(cè)電路。具體電路見(jiàn)圖3
作，P1為充電管，它的基極接的是電壓過(guò)充開(kāi)關(guān)，IC6為雙向比 較器，組成電池充電范圍控制電路，它可以在IC6的6腳上獲 得直流24V電池組是否過(guò)充的參考電壓值。如果過(guò)流，該點(diǎn)電 壓升高即立刻停止充電。由D1、D2、D3組成浮充和穩(wěn)壓?jiǎn)?dòng)電 路，以保證對(duì)電池的充電電流是脈動(dòng)的，同時(shí)由IC17和N2組 成過(guò)流保護(hù)電路以保證電池以免過(guò)充，由K2繼電器組成運(yùn)行 控制開(kāi)關(guān)，以保證整機(jī)的正常啟動(dòng)和運(yùn)行。見(jiàn)圖4
圖4電平充電保護(hù)電路
4、軟件部分：
首先對(duì)CPU控制系統(tǒng)進(jìn)行初始化，初始化的目的能使系統(tǒng) 的一些特征參數(shù)復(fù)原到初始設(shè)定值，要求完成I/O的設(shè)置、數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器的合理分配、定時(shí)器、A/D的設(shè)置，同時(shí)在每階段要進(jìn)行 按鍵掃描的處理，看看鍵盤有沒(méi)有信號(hào)輸入，如果有輸入就進(jìn) 行更新原始狀態(tài)且按照鍵盤定義功能要求發(fā)送對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)。接下 來(lái)要對(duì)電源電壓進(jìn)行檢測(cè)，來(lái)判電源電壓是否正確和穩(wěn)定，如 果不對(duì)就馬上返回開(kāi)機(jī)狀態(tài)，如果正確就進(jìn)入水位檢測(cè)階段， 當(dāng)一旦檢測(cè)到有水位不夠的現(xiàn)象，就要求立刻啟動(dòng)水泵進(jìn)行加 水，同時(shí)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。同理程序轉(zhuǎn)入下一階段去判定洗車 液和玻璃液的液位高低狀態(tài)，先判洗車液位的高低，如果不夠， 就啟動(dòng)水泵加液，如果玻璃液不夠，就要求啟動(dòng)液泵加入玻璃 液，接著進(jìn)入下一階段是壓力檢測(cè)，首先看蒸汽壓力是否夠，要 滿足(洗車要求6-8kg/m2)，否則就要使壓縮機(jī)工作，同時(shí)啟動(dòng) 壓力報(bào)警，以提示用戶，然后進(jìn)入最后一個(gè)環(huán)節(jié)蒸氣水位檢測(cè)， 先對(duì)熱蒸汽的水位進(jìn)行檢測(cè)，如果不到，就啟動(dòng)水泵加水，以滿 足使用者的要求。完成之后，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)設(shè)定定時(shí)10秒后再發(fā)送 數(shù)據(jù)到程序開(kāi)頭形成循環(huán)，來(lái)完成定時(shí)計(jì)數(shù)，為系統(tǒng)提供數(shù)碼。 由于本機(jī)的工作環(huán)境及其惡劣，所以在軟件部分增加了一些抗 干擾的措施和手段，例如采用看門狗電路，當(dāng)程序一旦沒(méi)有按 原先的軌道運(yùn)行，并超過(guò)一定的時(shí)間限制，看門狗電路馬上產(chǎn) 生一復(fù)位信號(hào)，強(qiáng)行對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位，使程序重新開(kāi)始，以避 免死機(jī)。另外還可以采用在非程序區(qū)中設(shè)置“軟件陷阱”，當(dāng)程 序彈飛到軟件陷阱中時(shí)，程序?qū)⒆詣?dòng)執(zhí)行事先編好的干擾處理 復(fù)位子程序，將程序重新納入正常軌道。軟件設(shè)計(jì)流程圖見(jiàn)圖5
3電路硬件設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)和調(diào)試方法
本人在實(shí)際設(shè)計(jì)電路中遇到以下一些問(wèn)題需要注意：
1、 由于本機(jī)的工作環(huán)境及其惡劣，特別是在點(diǎn)火和汽車發(fā) 動(dòng)時(shí)對(duì)本系統(tǒng)的干擾特別大，所以硬件上采用抗干擾性能極佳 的單片機(jī)STC89RC52，同時(shí)在軟件上采取看門狗電路和軟件陷 阱等種手段來(lái)保證電路的可靠工作，另外在電路的處理上增加 了一些電磁屏蔽的措施。
2、摸擬信號(hào)電路和數(shù)字信號(hào)電路布線時(shí)要求分開(kāi)各成系 統(tǒng)獨(dú)立布線。
技術(shù)創(chuàng)新
圖3液位檢測(cè)電路 (3)電平充電保護(hù)電路
本機(jī)由IC6、P1組成電池浮充電路以保證蓄電池的可靠工
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