1、河南科技學院2010屆本科畢業論文（設計）論文題目：大型貨車制動過熱自動控制系統 學生姓名： 所在院系： 機 電 學 院所學專業： 機械設計制造及其自動化導師姓名： 完成時間：2010 年 5 月摘 要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致剎車失靈，以及溫度過高至使輪胎氣壓過高而出現爆胎現象而造成安全事故，通過對國內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計出了一套大型貨車制動過熱自動控制系統裝置,該系統由溫度檢測單元、液位檢測單元、人機接口單元以及單片機控制單元等部分組成。該系統通過遙控發射接

2、收裝置控制大型貨車制動過熱自動控制系統的開啟或關閉,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當前剎車轂或止動蹄的溫度，對剎車系統溫度進行實時監測,溫度信號輸入到主控芯片(at89c51單片機),主控芯片根據設定的溫度條件輸出控制信號,啟動噴水設備對剎車系統降溫;在手動方式下,也可以控制單片機啟動噴水設備，降低剎車系統的溫度。本課題對系統的硬件和軟件進行分析說明，通過繪制相關的硬件連接圖和軟件流程圖,建立系統軟硬件模型，證明該系統可以實現對大型貨車制動過熱自動控制的功能。關鍵詞:制動系統;ds18b20溫度傳感器;電容開關傳感器;at89c51單片機；2262,2

3、272遙控發射接收模塊design of the temperature self-control of the truck skid systemabstractrequired frequent or prolonged braking when large vehicles with 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

4、 system in the high temperature , eventually ,the result willcause 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 way solution is desig

5、ning a new set of device .the set of device with the temperature self-control of the truck skid system inclusions the temperature detection unit, the level detection unit,the man-machine interface unit and the mcu control unit and other components. the device with the temperature self-control of the

6、 truck skid system run on or off by the transmitting and receiving device ,it has automatic mode and manual mode,in the automatic mode, ds18b20 temperature sensor measure real-time monitoring of the truck skid system temperature by sensing the current brake shoe on the wheel or the temperature of th

7、e stopper , and send the temperature signal to the master chip (at89c51 mcu), the main chip export the output control signal according to the main chip set temperature, to start to spraying equipment to cool the braking system; in the manual mode, you can start spraying equipment to reduce the tempe

8、rature of the truck skid system. the topic of the device need hardware and software analysis ,it need establish the system hardware and software model by drawing the relevant hardware connection diagram and software flow chart , in order to prove that the device can realize the function of reducing

9、the temperature of the truck skid system.keywords: braking system, the temperature sensor ds18b20, capacitor switching sensor, at89c51, 2262,2272 summarized at last receiving module目 錄引言11 國內外研究現狀12 剎車系統分析22.1 剎車過熱問題解決方案22.2 制動系統工作原理22.3 溫度傳感器安裝位置43 自動控制系統功能設計53.1 系統功能單元及所需元件設計53.2 系統要實現功能64 自動控制系統硬

10、件設計74.1 主控單元設計74.1.1 at89c51單片機74.1.2 水泵的選用:154.1.3 水箱選用164.1.4 三極管選用:174.1.5 電磁閥的選用174.1.6 蜂鳴器的選用174.1.7 led燈的選用與二極管:184.2 溫度檢測單元設計184.2.1 溫度傳感器的選擇184.2.2 ds18b20的特點及硬件圖194.2.3 溫度檢測電路214.3 液位檢測單元設計214.3.1 液位傳感器的選擇214.3.2 電容式接近開關工作原理224.4 人機接口單元設計224.4.1 pt2262發射模塊234.4.2 pt2272接收模塊244.4.3 對各鍵功能設定25

11、4.4.4 遙控控制方法255 自動控制系統軟件設計27致謝32參考文獻321 緒論1.1引言隨著交通運輸業的發展,大型貨車已成為這一行業中必不可缺的交通運輸工具。由于路況以及車輛自身的問題,在長途運輸時,往往需頻繁使用剎車系統,因此,在整個運輸過程中,剎車系統常常工作于高溫環境中,很容易造成以下問題:在高溫環境中,剎車系統的各工作部件易發生氧化,會減少剎車系統的使用壽命,甚至可能導致剎車失靈,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

12、復雜、成本較高,使用并不普遍。目前,國內很多駕駛員為了降低運輸成本,都會在車上安裝一個高位水箱，利用其高位產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要根椐當時的具體情況來控制水箱開關，而水箱的高度有限，壓力太小，時常會出現噴嘴堵塞現象，或利用剎車本身的氣壓來實現剎車淋水冷卻，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,保持剎車系統性能穩定,本課題設計了一種大型貨車制動過熱自動控制系統。該系統通過遙控發射接收裝置控制大型貨車制動過熱自動控制系統的開啟或關閉,有自動和手動兩種工作模式;自動方式下,ds18b20溫度傳

13、感器通過感應當前剎車轂或止動蹄上的溫度，對剎車系統溫度進行實時監測,溫度信號輸入到主控芯片(at89c51單片機),主控芯片根據設定的溫度條件輸出控制信號,啟動噴水設備對剎車系統降溫;在手動方式下,也可以控制主控芯片啟動噴水設備，降低剎車系統的溫度。使用該系統,既可減緩剎車系統工作零件因溫度過高而加速氧化的問題,增加剎車系統的使用壽命,還能減少因熱衰退現象而造成的車輛行駛安全隱患,保持剎車系統性能穩定,提高行駛的安全性。1.2 國內外研究現狀車輛在丘陵地帶或坡道上行駛時需頻繁或長時間剎車，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產生熱衰退現象,使得各工作

14、部件之間的摩擦系數變小 1 ,降低剎車系統性能,更嚴重的甚至可能導致剎車失靈,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雜,該裝置的實際使用效果并不是很理想. 除此之外,通過改良剎車片的材料來緩解熱衰退現象也是一種較為常用的方法,該方法雖然效果較好,但材料研制復雜、成本較高,使用并不普遍.目前,國內很多駕駛員為了降低運輸成本,依然采用人工手動冷卻的方法為剎車系統降溫,也就是車上安裝一個高位水箱，利用其高位產生的壓力將其傳送到剎車轂上，從而冷卻車轂

15、,但這種方法的缺點是：在行車過程中司機要根椐當時的具體情況來控制水箱開關，而且水箱的高度有限，壓力太小，時常會出現噴嘴堵塞現象，從而達不到預想的效果，同時也要分散司機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實現剎車淋水冷卻，這種方式去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，由于是利用剎車的氣壓所以對剎車性能存在一定的影響。這些都是安全行車的隱患,另外又出現了“汽車剎車自動冷卻裝置”,只能在剎車時才用,但是不能根據實時溫度自動控制,并且駕駛員對溫度沒有了解,為了較好地解決上述問題,設計一種既能手動又能自動并且可靠性好、抗干擾能力強的過熱自動控制系統很

16、有必要,從而解決剎車溫度過高造成剎車鼓（盤）、制動蹄溫度驟升，導致剎車失靈或爆胎問題。2. 剎車系統分析2.1制動系統工作原理為了實現讓行駛中的車輛減速甚至停車，或使已經停下來的車輛保持不動，都稱為車輛制動。實現車輛制動功能的一系列專門裝置稱為車輛制動系,較為完善的制動系具有制動力調節裝置、報警裝置、壓力保護裝置等附加裝置,一般車輛都采用防抱死制動系統,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）或anti-skid braking system（防滑移制動系統），縮寫為abs。防抱死制動系統（abs）是根據車輪轉動情況，隨時調節制動壓力

17、來防止車輪抱死滑移，如圖1所示。圖1防抱死制動系統的組成框防抱死制動系統abs組成如圖2所示。現代abs盡管采用的控制方式、方法以及結構形式各不相同，但除原有的傳統的常規制動裝置外，一般abs都是由傳感器、電子控制器（abs ecu）和執行器三大部分組成。其中傳感器主要是車輪轉速傳感器，執行器主要指制動壓力調節器。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，計算出輪速、參考車速、車輪減速度、滑移率等，并進行判斷、輸出控制指令，控制制動壓力調節器等進行工作。另外，abs電腦還有監測等功能，如有故障時會使ab

18、s停止工作并將abs警示燈點 圖2防抱死制動系統abs組成簡圖abs的工作原理:當點火開關接通（on）時，abs保護電磁閥的電磁線圈中就會有電流流過，系統進入自檢狀態。經過短暫的自檢后，如果發現系統中存在影響其正常工作的故障，會保持其自檢時的工作狀態，即關閉abs系統。此時壓力調節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，車輛恢復常規制動狀態工作。經過自檢，未發現影響系統正常工作的故障，abs就進入等待工作狀態。車輛行駛過程中,各輪速傳感器連續地向abs電腦輸入各車輪的輪速信號。通常，abs只有在車輛速度達到一定程度（如 5 kmh或 8 kmh）時，如果此時駕駛員踩下

19、制動踏板進行制動，制動燈開關閉合，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，就判定車輛進入制動狀態，才會對制動過程中趨于抱死的車輪的制動壓力進行調節。它將根據輪速傳感器輸入的信息，對四個車輪的運動狀態進行分析判斷。當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節，其車輪仍可能被制動抱死。在制動過程中，各車輪制動未出現趨于抱死時，abs不工作，此時制動過程與常規制動過程完全相同。在制動過程中，當abs電腦判定有車輪制動趨于抱死時，就開始對相應的控制通道進行防抱死控制，將車輪滑移率控

20、制在最佳范圍之間，直至車輛速度很低或停止。在制動過程中，如果車輛為高速急轉彎，當車輛的橫向加速度達到一定值時，橫向加速度開關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定的界限值，就會對其防抱死控制過程進行修正，使abs更為有效地工作。由于abs是在原來傳統制動系統基礎上增加一套控制裝置形成的，因此abs也是建立在傳統的常規制動過程的基礎上進行工作的。如果常規制動系統發生故障，abs會隨之失去控制作用。若只是abs發生故障、常規制動系統正常時，車輛制動過程仍像常規制動過程一樣照常進行，只是失去防抱死控制作用。現代abs一般都能對系統的工作情況進

21、行監測，具有失效保護和自診斷功能，一旦發現影響abs正常工作的故障時，將自動關掉abs，恢復常規制動，并將abs警示燈點亮，向駕駛員發出警示信號，提醒駕駛員及時進行修理。在制動過程中，車輪還沒有趨于拖死時，其制動過程與常規制動過程完全相同；只有車輪趨于抱死時，abs才會對趨于抱死的車輪的制動壓力進行調節。2.2剎車過熱問題解決方案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，嚴重發熱，在劇烈高溫下最終會導致剎車失靈，以及溫度過高至使輪胎氣壓過高而出現爆胎現象而產生安全事故,那么如何才能有效的避免制動過熱現象呢?那就要有一套設

22、備能有效解決制動過熱問題,本課題就是設計了一種大型貨車制動過熱自動控制系統裝置.這個裝置的基本功能: 遙控發射接收裝置控制大型貨車制動過熱自動控制系統裝置的開啟或關閉,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當前剎車轂或止動蹄的溫度，對剎車系統溫度進行實時監測,溫度信號輸入到主控芯片(at89c51單片機),主控芯片根據設定的溫度條件輸出控制信號,啟動噴水設備對剎車系統降溫;在手動方式下,也可以控制單片機啟動噴水設備，降低剎車系統的溫度。2.3 溫度傳感器安裝位置溫度傳感器的安裝對設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

23、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，避免發生短路，斷路，生銹，接觸不良的現象。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，對它的兩側進行機加工。制動片附在金屬板上，金屬板由液壓系統中的活塞推動.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

24、度和使用壽命。盤式制動系統的活塞安裝在制動鉗里或固定在制動鉗上，制動鉗不轉動，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動的制動盤上（如圖3所示）.考慮到ds18b20傳感器工作環境惡劣,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,并且工作環境過于惡劣,暴露在空氣中,最好將其安裝在輪轂內,如轉速傳感器那樣安裝.圖3盤式制動器上，制動片垂直作用在制動盤上鼓式制動器: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動。在制動鼓內，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

25、，包括液壓輪缸，彈簧以及聯接元件。制動蹄上附有摩擦材料，制動時摩擦制動蹄與制動鼓的內表面接觸（如圖4）。當制動時，制動蹄受到力的作用張開，與制動鼓的內表面發生摩擦。圖4制動時摩擦制動蹄與制動鼓的內表面接觸可將ds18b20傳感器安裝在制動蹄與制動鼓上面,考慮到工作環境惡劣,最好將其安裝在制動蹄上,如轉速傳感器那樣安裝.3 自動控制系統功能設計3.1 系統功能單元及所需元件設計本系統主要包括4個功能單元:溫度檢測單元、液位檢測單元、人機接口單元以及單片機控制單元,各個單元之間的聯系如圖5所示. 圖5系統框圖該系統包含由at89c51單片機，蜂鳴器，電磁閥，18b20溫度傳感器，2262，2272

26、遙控發射接收裝置，圓柱電容開關式傳感器，由3組加了閥門的導管,12個噴水量相同的噴頭,4個12v水泵，2262,2272遙控發射接收單元，發光二極管，普通二極管，電源單元組成。實際使用中,將本系統與普通的噴淋設備組合, 即可實現剎車系統溫度的自動控制.當系統工作時, 利用12 v 車輛電源, 通過lm7805芯片穩壓至5 v后供電 3 . 系統支持溫度多點測量,每隔1 s對剎車系統溫度進行檢測,當溫度超過設定界限值時,由單片機發出控制信號,啟動噴淋設備,對剎車系統進行點射式噴水降溫. 同時,該系統也提供了簡易的水箱液位檢測功能,當水箱缺水時,自動發出報警. 該制動過熱自動控制有遙控功能，有手動

27、自動模式，根據感應溫度自動灑水，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控等功能. 本系統在實際使用方便,無需由使用者進行復雜的初始化,并且系統還提供了一個基本的人機接口單元,使用者通過該單元,可進行遙控控制. 3.2 自動控制系統功能設計遙控發射接收裝置控制大型貨車制動過熱自動控制系統的開啟或關閉,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當前剎車轂或止動蹄上的溫度，對剎車系統溫度進行實時監測,溫度信號輸入到主控芯片(at89c51單片機),主控芯片根據設定的溫度條件輸出控制信號,啟動噴水設備對剎車系統降溫;在手動方式下,也可以控制單片機啟動噴

28、水設備，降低剎車系統的溫度。1) 有遙控功能，有手動和自動兩種工作模式。2) 在自動模式下，行駛或者制動過程中，溫度傳感器感應到溫度，當溫度大于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;當大于120度小于150度時, 大型貨車制動過熱自動控制系統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，并且系統就會自動報警.駕駛者可采取措施. 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80度，二極管黃燈亮

29、表示車輪溫度在120度至150度之間，閃爍二極管發光表示車輪溫度大于150度，由此提醒駕駛者。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施進行控制，以解決轉向剎車時單個車輪溫度過高的問題。5) 當水箱中的水用完，位置傳感器檢測到，系統就會自動報警，制動過熱自動控制系統停止工作。4 自動控制系統硬件設計根據系統所需實現的基本功能, 對本系統硬件電路進行設計.4.1 系統主控單元設計對于大型貨車制動過熱自動控制系統的核心控制單元,考慮到在本課題中,系統控制方案較為簡單,數據量不大,為了方便今后系統的擴展,同時也為了降低系統制造成本,采用at89c51單片機作為系統的主

30、控核心.4.1.1 at89c51單片機at89c51是一種帶4k字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器（fperomfalsh programmable and erasable read only memory）的低電壓，高性能cmos8位微處理器，俗稱單片機。at89c單片機為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案。(1) 選擇at89c51芯片1) 主要特性：與mcs-51 兼容 4k字節可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環 數據保留時間：10年全靜態工作：0hz-24hz三級程序存儲器鎖定128*8位內部ram32可編程i/o線兩個16位定時器/計數器5個中斷源 可編程串行通

31、道低功耗的閑置和掉電模式片內振蕩器和時鐘電路2) at89c51的極限工作參數工作溫度-55直+125儲藏溫度-65直+150任一腳對地電壓-1.0v直+7.0v最高工作電壓6.6v直流輸出電流15.0ma3) 管腳功能說明及使用：圖6 所示為at89c51vcc：供電電壓。gnd：接地。/ea/vpp：當/ea保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000h-ffffh），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/ea將內部鎖定為reset；當/ea端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。該芯片正常工作時,需提供5 v的直流穩

32、壓電源,因此,利用lm7805穩壓芯片,將12 v的車輛電源轉換后為其供電.xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內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動器件，xtal2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。對于單片機的振蕩電路,在綜合考慮了系統性能要求及成本等因素后,選擇12mhz的晶振和30 pf的電容,為單片機正常工作產生必要的時鐘信號 4 .如下圖7所示圖7 時鐘電路rst：復位輸入。當振蕩器復位器件時，

33、要保持rst腳兩個機器周期的高電平時間,使用10 f的電解電容及1k電阻可組成自動上電復位電路 4 , 使單片機正常運行.如下圖8所示:圖8 復位電路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據存儲器，它可以被定義為數據/地址的第八位。在fiash編程時，p0 口作為原碼輸入口，當fiash進行校驗時，p0輸出原碼，此時p0外部必須被拉高。 p1口：p1口是一個內部提供上拉電阻的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，被內部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉

34、為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在flash編程和校驗時，p1口作為第八位地址接收。 p2口：p2口為一個內部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個ttl門電流，當p2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，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位地址外部數據存儲器進行存取時，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉電阻優勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，p2口輸出其特殊功能寄存器的內容。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

35、3口：p3口管腳是8個內部帶上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個ttl門電流。當p3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，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。p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口，如下所示：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（外部數據存儲器寫選通）,p3.7 /rd（外部數據存儲

36、器讀選通）。ale/prog：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節。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：每當用作外部數據存儲器時，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只有在執行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執行狀態ale禁止，置位無效。/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，每個機器周期兩次/pse

37、n有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/psen信號將不出現。(2) at89s51單片機的i/o分配根據單片機p0，p1，p2，p3端口使用說明及要實現的功能進行i/o分配：1) 用于感應大型貨車左前輪，右前輪，左后輪，右后輪當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。2) 用于感應水位的電容式傳感器，分配輸入端口為p0.4。3) 用于遙控輸入端的分配口為p1.3,p1.2,p1.1,p1.04) 用于驅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。

38、用于驅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。 用于驅動右后輪的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p1.6,p1.5，p1.4.5) 用于驅動水泵工作的輸出口,分配輸出管腳為p0.0,p0.1,p0.2,p0.3.6) 用于驅動控制蜂鳴器報警的三極管輸出端p2.4輸入輸出口連接方式如下圖(圖9所示)圖9 輸入輸出口接線方式(3) 單片機控制方式at89s51單片機的輸出信號端與電磁閥的一端相連，電磁閥的另一端接地，系統通過控

39、制電磁閥開啟個數來控制噴水多少，電源單元的輸入端與外設直流電源連接，電源單元的輸出端與at89c51單片機的工作電壓端連接，電源單元的輸入端與at89c51單片機的輸出信號端連接，pnp三極管基極與單片機分配端口相聯接如下圖10所示。圖10 左前車輪的三極管驅動電磁閥和水泵蜂鳴器電路圖當系統接通電源后,單片機自動進行復位在該部分電路中，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控制電路將自動進入自動模式，將根據傳感器感應的當前溫度，對剎車系統溫度進行實時監測,溫度信號輸入到主控芯片(at89c51單片機), 當感應到溫度到滿足設定的條件時，主控芯片根據設定的溫度條件輸出控制信號,啟動

40、噴水設備對剎車系統降溫;在手動方式下,也可以控制單片機啟動噴水設備，降低剎車系統的溫度。用戶也可通過實際的需要調整大型貨車制動過熱自動控制系統的具體工作條件，在自動模式下工作的情況如下：電容式傳感器用于對水箱液位進行實時檢測,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,只要當水箱缺水時,產生報警提示即可,所以可選用電容式常開接近開關作為檢測元件. 在實際檢測時,電容式接近開關的測量頭與被測物體構成電容的兩極板,當被測物體移動時,介電常數發生變化,使得電容值改變 6 . 這一改變,可產生對應的開關信號.在實際電路中,該信號通過p0.4輸入單片機中,當單片機接收到

41、高電平信時,p2.4輸出低電平，對應的s8550三極管飽和，集電極和發射極導通，電壓降約為0.2v，相當于開關閉合，即判斷水箱缺水, 蜂鳴器發聲發出報警信號.大型貨車在制動過程和行駛過程中,左前輪溫度傳感器感應當前左前輪剎車轂止動蹄溫度,單片機的設定溫度為80度,120度,150度.當溫度達到80度時,單片機控制輸出端口zq3輸出低電平,s8550三極管飽和，集電極和發射極導通，電壓降為0.2v，相當于開關閉合，電磁閥fa3得電后常開觸頭閉合，此時與電磁閥fa3并聯的發光二極管發光，駕駛者就可以判斷車輪溫度在什么范圍內，此時zqsb輸出低電平,對應三極管導通, 對應的電磁閥打開，貨車12v的蓄

42、電池給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，對應的s8550三極管截止，相當于開關斷開，對應電磁閥不得電。當溫度達到120度而小于150度時,單片機控制輸出端口zq2輸出低電平,對應的s8550三極管飽和，集電極和發射極導通，電壓降為0.2v，相當于開關閉合，電磁閥得電后常開觸頭閉合，此時與電磁閥fa2并聯的發光二極管發光，駕駛者就可以判斷車輪溫度在什么范圍內，以便在開車時注意剎車或停車，此時zqsb端口輸出低電平,對應三極管導通, 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

43、輸出端此時處于低電平，對應的s8550三極管飽和，相當于開關閉合，對應電磁閥得電，電磁閥對應的噴頭噴水。zq3輸出端口此時處于高電平，對應的s8550三極管截止，相當于開關斷開，對應電磁閥不得電，噴頭不噴水。當溫度達到150度時,單片機控制輸出端口zq1輸出低電平,對應的s8550三極管飽和，集電極和發射極導通，電壓降約為0.2v，相當于開關閉合，此時與電磁閥fa1并聯的發光二極管發光，駕駛者可以判斷車輪溫度在什么范圍內，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

44、的s8550三極管飽和，相當于開關打開，對應的電磁閥得電，電磁閥對應的噴頭噴水。考慮到長時間連續噴水易產生如下問題: 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)剎車系統上殘留液體不易及時蒸發,大量液體殘留易降低剎車性能. 因此,當溫度超標時,控制信號將以脈沖信號的形式對外輸出,實現對剎車系統的點射式噴水降溫. 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上的液體殘留量. 圖11為右前輪在行駛或制動過程中的電路原理圖圖12為右后輪在行駛或制動過程中的電路原理圖圖13為左后輪在行駛或制動過程中的電路原理圖4.1.2 水泵的選用: dp系列水泵移動和安裝方

45、便 具有自吸功能 內裝壓力自動開關，控制泵的正常運轉, 介質溫度可高達60,噪音低、耐腐蝕、壓力高型號電壓vdc最大出流（a）最大量,g/mi（l/min）轉速r/min最高壓力psi （mpa）調壓開關（mpa）功率（w）dp-351272.5（9.5）120035（0.24）35（0.24）40244.83.2（12）130035（0.24）35（0.24）40dp-60126.01.3（5.0）120060（0.42）60（0.42）40243.01.3（5.0）120060（0.42）60（0.42）40dp-60a123.50.8（3.0）37560（0.42）-20dp100a24

46、1.10.32（1.2）375100（0.68）100（0.68）10dp-1252410.26（1.0）375125（0.86）125（0.86）10dp130b122.20.45（1.7）470130（0.90）125（0.86）15dp-130241.20.45（1.7）470130（0.90）/15122.20.45（1.7）470130（0.90）/15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.由于大型貨車長時間行駛或頻繁制動后，輪胎與地面摩擦產生熱量，會傳到鋼圈上，靠風冷散

47、熱,另外剎車片與剎車盤摩擦產生熱量，會傳到剎車盤上，部分傳到鋼圈上，靠風冷散熱,熱量不宜采集出，還有一部分通過水蒸發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。如上表所示選擇型號:dp-130（b），具體參數為： 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），轉速：470（r/min），最高壓力：130（0.90）psi （mpa），吸程：5（m），調壓開關：125（0.86）（mpa），功率：15（w）。4.1.3 水箱選用水箱采用食品級sus304系列、sus316系列或sus44

48、4系列,基本特點：優質食品級不銹鋼,sus304極大延長可水箱的使用壽命，并能較好防止水質的二次污染,結構獨特合理高強度的沖壓板及箱內分布均勻的不銹鋼拉筋使箱體承壓均勻合理.施工方便快捷標準沖壓板塊10001000、1000500、500500mm隨意裝配現場組裝焊接，無需吊裝設備.箱體輕盈美觀高質量的沖壓工藝，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。由于本課題是用于制動灑水降溫，對水箱的使用環境要求不太高，只要堅固耐用，根據貨車承載量及貨車的容積，使用者可以根據自己情況,可以自己做一個,也可以選購一個,選擇時選擇其中較為便宜能保證安全即可。4.1.4 三極

49、管選用單片機輸出口線控制pnp三極管作為開關管使用。pnp三極管基極與單片機分配口相聯接,當spk=0時，三極管飽和，相當于開關閉合;當spk=1時，三極管截止，相當于開關斷開。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/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：開關應用,射頻放大.在本課題中，選用普通的即可，用于開關作用.4.1.5 電磁閥的選用ztc系列電磁閥適用于水、油、氣、蒸氣蒸餾水為工作介質，采用電訊號

50、，可進行自動遠程控制工程介質管路通斷的自動化元件，具有啟閉迅速，使用方便，節能好，壽命長等優點，廣泛應用于染化、紡織、印染、食品、醫藥、卷煙、石油化工、冶金等部門的自動控制。主要技術參數公稱通徑: 6-300mm開閥能力:0.03-1mpa 0-0.6mpa適用介質:水、油、氣、蒸氣、蒸餾水工作壓差:0.03-0.8mpa 0.03-1.6mpa介質溫度:5-155和5-220環境溫度:-10-+50線圈允許溫升:80電源電壓:ac 220v 380v 36v；dc 24v 12v安裝方式:dg5 1/2” dg10 1/2” dg15 3/4”工作原理:ztc系列電磁閥是一次開閥和二次開閥，

51、其中dg10-15為二次開閥的特點，當電磁閥線圈通電后,形成磁場吸起活動鐵芯，閥內上部壓力消償，閥塞被迅速托起，主閥口開啟，閥便形成通路:dg6采用一次開閥的直動式結構，其工作壓差為0-0.6mpa。駕駛者根據車輛運載情況選擇閥的型號.4.1.6 蜂鳴器的選用 當系統檢測到缺少水時，蜂鳴器發出報警信息.單片機口線spk控制pnp三極管作為開關管使用。當spk=0時，三極管飽和，相當于開關閉合，電壓vcc加在蜂鳴器上，蜂鳴器鳴叫;當spk=1時，三極管截止，相當于開關斷開，沒有電壓加在蜂鳴器上，蜂鳴器不工作。品牌：hydz，型號：hyt-12xx ，種類：蜂鳴器(片) ， 材質：ppo sgs，

52、規格尺寸：12*9.5（mm），市場價1.5元/個 ，主要技術參數如下：型 號 type unit hyt-1205額定電壓（vdc） rated voltage v 5電壓范圍（vdc） operating voltage v 4 -7壓定電流（ma） rated current ma 30額定聲壓（db） sound output at 10cm db 85諧振頻率（hz） resonant frequency hz 2300300反應時間（ms） response time -20+70工作溫度（） operating temperature -30+85儲存溫度（） storage t

53、emperature noryl重量（g） weight g 24.1.7 led燈的選用與二極管 普通單色發光二極管具有體積小、工作電壓低、工作電流小、發光均勻穩定、響應速度快、壽命長等優點，可用各種直流、交流、脈沖等電源驅動點亮。它屬于電流控制型半導體器件，使用時需串接合適的限流電阻，所以選用市場上常見即可。4.2 溫度檢測單元設計4.2.1 溫度傳感器的選擇大多數情況下，對溫度傳感器選用，需考慮以下幾方面問題： 1） 被測對象溫度否需記錄、報警和自動控制，否需要遠距離測量和傳送。 2） 測溫范圍大小和精度要求。 3） 測溫元件大小否適當。 4） 被測對象溫度隨時間變化場合，測溫元件滯后能

54、否適應測溫要求。 5） 被測對象環境條件對測溫元件否損害。 6） 成本低，使用是否方便。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字輸出兩種類型。熱電偶應用很廣泛，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、低穩定性、中等精度、響應速度慢、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。它們特別穩定，并有許多種配置。但它們的最高工作溫度只能達到400左右。它們也有很大的tc，且價格昂貴(是熱電偶的410

55、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 (如果配合一個模數轉換器或adc可產生數字輸出)、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(-55150)，并且需要一個外部參考源。數字輸出ic溫度傳感器帶有一個內置參考源，它們的響應速度也相當慢(100 ms數量級)。雖然它們固有地會自身發熱，但可以采用自動關閉和單次轉換模式使其在需要測量之前將ic設置為低功耗狀態，從而將自身發熱降到最低。與熱敏電阻、rtd和熱電偶傳感器相比，ic溫度傳感器具有很高的線性，低系統成本，集成復雜的功能，能夠提供一個數字輸出，并能夠在一個相當有用的范圍內進行

56、溫度測量本系統中,溫度測量是極其重要的一個環節,準確的溫度測量是提供有效溫度控制功能的必要前提. 在實際設計時,考慮到使用情況的多樣性,系統為使用者提供了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境較為惡劣,若采用傳統的將溫度信號轉換為電信號,再經a /d轉換的溫度測量方法,不但硬件電路較為復雜,維護較為困難,且系統的可靠性不高.針對上述情況,在本系統中,采用ic數字輸出型傳感器, ds18b20 傳感器在現實生活中應用范圍廣泛。4.2.2 ds18b20的特點及硬件圖圖14 ds18b20引腳與封裝 如圖14所示為ds18b20的引腳與封裝圖，ds18b20引腳定義如下：1) dq為數字信號輸入/輸出端； 2) gnd為電源地； 3) vdd為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地.）圖15 ds18b20傳感器內部結構圖ds18b20傳感器的內部結構如圖15，它的內部結構，決定了它作為溫度傳感元件,主要特點如下 5 : 1) 應用范圍廣泛,適用于恒溫控制、工業系統、消費類產品、溫度計或任何熱敏系統; 2)