智能輪轂溫度控制系統設計與實現

李 銳 （長江大學電子信息學院，湖北 荊州434023）

當前國內學者對汽車輪轂溫度監控的研究較少，研制的相關產品在實際應用中對溫度的監測不夠準確，往往出現還沒到設定的閥值溫度就開始噴水或超過設定的溫度閥值還不噴水的現象，這容易導致汽車剎車失靈而發生交通事故。為了解決上述問題，筆者對智能輪轂溫度控制系統進行了研究。

1 系統工作原理

該系統以STC12C5A系列增強型8051內核單片機作為主控芯片，通過按鍵設定好溫度閥值及水位參考值，調整好時間日期，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據傳送給單片機進行處理。當輪轂溫度升高到設定的溫度值時，系統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；當溫度降到另一設定的溫度時［1］，系統自動關斷水閥，語音報警電路啟動語音報警功能，溫度指示燈熄滅，從而實現了降溫自動化。如果系統出現故障，無法自動打開水閥噴水或不能完成自動關斷水閥時，駕駛員可以根據噴水閥狀態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閉水閥。當水箱中水位低于設定水位值時，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］。系統框架圖如圖1所示。

圖1 系統框架圖

2 系統硬件設計

2.1 單片機最小系統與供電模塊

該系統采用增強型LQFP48封裝的STC12C5A60S2單片機，能大大減少PCB尺寸，同時提高了可靠性。系統通過點煙器取電給電磁閥供電，同時經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測模塊

輪轂溫度檢測采用精度為±1%的負溫度系數的熱敏電阻，其具有精度高、價格低廉、安裝方便的優點［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抗干擾性能力。

圖3 系統軟件流程圖

3 系統軟件設計

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定溫度進行比較，超過設定溫度就開啟噴水電磁閥，同時利用相應控制算法判斷溫度變化趨勢［4］。當輪轂溫度超過設定溫度時，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，這樣可以達到節水目的。系統軟件流程圖如圖3所示。

4 結 語

選用STC12C5A系列增強型8051內核單片機作為系統的控制器，并利用相應控制算法，設計了智能輪轂溫度控制系統。該系統具有如下特點：能夠同時顯示每個輪轂溫度監測點的溫度，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，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的實現 ［J］.微計算機信息，2006，22（10）：268－270.

［2］溫陽東，張玉鳳，朱敏，等 .基于無線傳感網絡的溫度監測節點設計 ［J］.工礦自動化，2011，37（7）：67－71.

［3］江東，王竹萍，楊嘉祥.Z－型數字溫度傳感器設計 ［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的設計 ［J］.儀表技術，2009（8）：54－56.