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的電路設(shè)計和實現(xiàn)方法。它由單片機控制，具有洗車 效率高、省水、節(jié)能、消毒和環(huán)保等優(yōu)點，同時它操作簡便和功能多樣，并有多種可靠的安全警報功能。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。
關(guān)鍵詞：蒸汽；洗車；單片機；電路 中圖分類號：TP273文獻標識碼：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
隨著改革開放的不斷深入，我國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的出現(xiàn)，在這 種形勢下，我們新近研制和開發(fā)了一種智能型蒸汽洗車機，它 采用高效可調(diào)壓電鍋爐加熱，產(chǎn)生高壓蒸氣來快速吹除各種汽 車、機械、電器以及各種零配件上的灰塵和油跡。它具有自動泵 水、調(diào)壓等多種功能，效果極為顯著，獨特的電器設(shè)計使水充分 霧化，氣量大，但用水少。節(jié)水效果能達到98%，同時加入少量 消毒液后對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)停車場等地不 可多得的好幫手。
2設(shè)計方案介紹
1、結(jié)構(gòu)
新型蒸汽洗車機電路是采用高性能抗干擾的單片機技術(shù) 開發(fā)的一種電子產(chǎn)品，它的硬件無需調(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。當打開電 源，水泵通過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，對污物進行沖洗，
沖洗后的水蒸氣由外殼壁孔洞向機外噴出，進入出水管并冷凝 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，通過移動蒸氣 洗車器，使擦拭器對被擦物進行擦拭。本機還設(shè)有缺水、過壓自 動報警；高壓自動斷電;超壓自動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
本機電路主要以STC89RC52單片機為核心來構(gòu)建整個電 路，該款單片機的性能及其優(yōu)良，它具有極強的抗干擾性能，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 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 檢測電路、洗車液和玻璃液檢測電路、壓力和蒸汽位檢測電路、 熄火檢測和煤汽報警檢測電路、風扇水泵檢測電路、煤汽閥驅(qū) 動電路、風扇和水泵驅(qū)動電路、點火驅(qū)動和聲響驅(qū)動電路及各 類聲光電指示電路等。
中文核心期刊《微計算機信息》(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電路，通過它去控制 單片機的1腳，14腳上連接的是玻璃液檢測用發(fā)光二極管，當 檢測到有玻璃液存在時發(fā)光二極管就被點亮，18-19腳外接晶 振，頻率為11.0592MZH作為單片機的時鐘源。P2三極管外接 在單片機28腳上組成本機的有源受控上拉電路，它可以控制 當單片機在開機或運行時，某腳電壓不穩(wěn)定時，不至于去驅(qū)動 負載繼電器或使繼電器亂跳，從而使機器穩(wěn)定工作。由IC2 (LN2803)組成單片機輸出端口的驅(qū)動模塊，通過它可以直接驅(qū) 動煤氣電磁閥、風扇和水泵開關(guān)，并且能分別點燃對應(yīng)的各自 指示燈，它是一塊具有8路驅(qū)動，輸出電壓為0—50V，可以直 接驅(qū)動繼電器和燈泡等負載的電路。由N4三極管組成的為蜂 鳴器驅(qū)動電路，以配合各種報警器提示用戶；由IC5組成的是 玻璃液和洗車液位檢測轉(zhuǎn)換電路，它可以檢測玻璃液和洗車液 位的高低狀態(tài)；由IC7開關(guān)電源穩(wěn)壓模塊可供出28V直流電 壓，本模塊受單片機21腳控制，當21腳處于低電平時可使N3 截止，這時IC7的5腳為高電平，IC7的4腳輸出28V直流電 壓，同時通過IC3可以將24V直流電壓轉(zhuǎn)換為5V直流電壓供 給單片機使用。本機上還設(shè)有一些特殊狀態(tài)的檢測電路，它們 均采用光電耦合器來進行隔離，以減少被測電路對單片機的影 響，例如對風扇、水泵、煤氣電磁閥、煤氣報警器、運行開關(guān)、交 直流電源、壓力開關(guān)和除垢開關(guān)等內(nèi)容的檢測。本機中的各個 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 制風扇啟動;K3控制水泵的抽排水;K4控制煤氣電磁閥。IC16 為單片機數(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)復位電路：由IC4組成的備用強制復位電路，可以在單 片機運行死機后實施強制復位，由N1三極管和Z1穩(wěn)壓二極管 組成的電源復位電路，當開機上電后，穩(wěn)壓管擊穿，電壓對電容 器C進行充電，使三極管導通，單片機9腳電位接近為零，單片
機復位，見圖2
(2)檢測電路
本機采用的傳感器有以下幾類:檢測水位采用兩個金屬導 體作電極，輸出開關(guān)信號；米用壓力表作為壓力傳感器輸出開 關(guān)信號;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電路。具體電路見圖3
作，P1為充電管，它的基極接的是電壓過充開關(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電池組是否過充的參考電壓值。如果過流，該點電 壓升高即立刻停止充電。由D1、D2、D3組成浮充和穩(wěn)壓啟動電 路，以保證對電池的充電電流是脈動的，同時由IC17和N2組 成過流保護電路以保證電池以免過充，由K2繼電器組成運行 控制開關(guān)，以保證整機的正常啟動和運行。見圖4
圖4電平充電保護電路
4、軟件部分：
首先對CPU控制系統(tǒng)進行初始化，初始化的目的能使系統(tǒng) 的一些特征參數(shù)復原到初始設(shè)定值，要求完成I/O的設(shè)置、數(shù)據(jù) 存儲器的合理分配、定時器、A/D的設(shè)置，同時在每階段要進行 按鍵掃描的處理，看看鍵盤有沒有信號輸入，如果有輸入就進 行更新原始狀態(tài)且按照鍵盤定義功能要求發(fā)送對應(yīng)數(shù)據(jù)。接下 來要對電源電壓進行檢測，來判電源電壓是否正確和穩(wěn)定，如 果不對就馬上返回開機狀態(tài)，如果正確就進入水位檢測階段， 當一旦檢測到有水位不夠的現(xiàn)象，就要求立刻啟動水泵進行加 水，同時驅(qū)動蜂鳴器報警。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， 就啟動水泵加液，如果玻璃液不夠，就要求啟動液泵加入玻璃 液，接著進入下一階段是壓力檢測，首先看蒸汽壓力是否夠，要 滿足(洗車要求6-8kg/m2)，否則就要使壓縮機工作，同時啟動 壓力報警，以提示用戶，然后進入最后一個環(huán)節(jié)蒸氣水位檢測， 先對熱蒸汽的水位進行檢測，如果不到，就啟動水泵加水，以滿 足使用者的要求。完成之后，經(jīng)過系統(tǒng)設(shè)定定時10秒后再發(fā)送 數(shù)據(jù)到程序開頭形成循環(huán)，來完成定時計數(shù)，為系統(tǒng)提供數(shù)碼。 由于本機的工作環(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，當程序一旦沒有按 原先的軌道運行，并超過一定的時間限制，看門狗電路馬上產(chǎn) 生一復位信號，強行對單片機進行復位，使程序重新開始，以避 免死機。另外還可以采用在非程序區(qū)中設(shè)置“軟件陷阱”，當程 序彈飛到軟件陷阱中時，程序?qū)⒆詣訄?zhí)行事先編好的干擾處理 復位子程序，將程序重新納入正常軌道。軟件設(shè)計流程圖見圖5
3電路硬件設(shè)計注意事項和調(diào)試方法
本人在實際設(shè)計電路中遇到以下一些問題需要注意：
1、 由于本機的工作環(huán)境及其惡劣，特別是在點火和汽車發(fā) 動時對本系統(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STC89RC52，同時在軟件上采取看門狗電路和軟件陷 阱等種手段來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、摸擬信號電路和數(shù)字信號電路布線時要求分開各成系 統(tǒng)獨立布線。
技術(shù)創(chuàng)新
圖3液位檢測電路 (3)電平充電保護電路
本機由IC6、P1組成電池浮充電路以保證蓄電池的可靠工
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