智能轮毂温度控制系统设计与实现

李 锐 （长江大学电子信息学院，湖北 荆州434023）

当前国内学者对汽车轮毂温度监控的研究较少，研制的相关产品在实际应用中对温度的监测不够准确，往往出现还没到设定的阀值温度就开始喷水或超过设定的温度阀值还不喷水的现象，这容易导致汽车刹车失灵而发生交通事故。为了解决上述问题，笔者对智能轮毂温度控制系统进行了研究。

1 系统工作原理

该系统以STC12C5A系列增强型8051内核单片机作为主控芯片，通过按键设定好温度阀值及水位参考值，调整好时间日期，水位传感器和温度传感器分别对水箱水位和多个轮毂温度实时采集并将采集数据传送给单片机进行处理。当轮毂温度升高到设定的温度值时，系统自动打开水阀对其进行喷水降温，语音报警电路启动语音报警功能，温度指示灯点亮；当温度降到另一设定的温度时［1］，系统自动关断水阀，语音报警电路启动语音报警功能，温度指示灯熄灭，从而实现了降温自动化。如果系统出现故障，无法自动打开水阀喷水或不能完成自动关断水阀时，驾驶员可以根据喷水阀状态指示灯和彩屏液晶显示器上的温度值采用手动方式打开或关闭水阀。当水箱中水位低于设定水位值时，语音报警装置启动语音报警功能，提醒驾驶员给水箱加水。彩屏液晶显示电路显示水箱水位值、时间和日期以及各个轮毂温度值并以醒目颜色显示轮毂最高温度［2］。系统框架图如图1所示。

图1 系统框架图

2 系统硬件设计

2.1 单片机最小系统与供电模块

该系统采用增强型LQFP48封装的STC12C5A60S2单片机，能大大减少PCB尺寸，同时提高了可靠性。系统通过点烟器取电给电磁阀供电，同时经LM2596S－5.0降压成5V给单片机、语音芯片、时钟芯片等供电，因而具有转换效率高的特点。供电模块电路图如图2所示。

图2 供电模块电路

2.2 轮毂温度与水箱水位监测模块

轮毂温度检测采用精度为±1%的负温度系数的热敏电阻，其具有精度高、价格低廉、安装方便的优点［3］。通过单片机自带AD、用电阻分压的方法来测量热敏电阻的阻值和水箱水位传感器的电阻，从而推算出轮毂温度与水箱水位。

2.3 语音报警与喷水电磁阀控制电路

当水箱中水位低于设定水位值时，语音报警装置启动语音报警功能，提醒驾驶员给水箱加水。彩屏液晶显示电路显示了水箱水位值、时间和日期以及各个轮毂温度值并以醒目的颜色显示其中最高轮毂温度。此外，通过光耦隔离电磁阀与单片机来提高系统抗干扰性能力。

图3 系统软件流程图

3 系统软件设计

在检测多个轮毂的温度时，先进行故障判断，判断传感器是否短路或者断路，然后将轮毂的最高温度与设定温度进行比较，超过设定温度就开启喷水电磁阀，同时利用相应控制算法判断温度变化趋势［4］。当轮毂温度超过设定温度时，若温度呈下降趋势，且通过风冷就能使温度降到合理范围时停止喷水，这样可以达到节水目的。系统软件流程图如图3所示。

4 结 语

选用STC12C5A系列增强型8051内核单片机作为系统的控制器，并利用相应控制算法，设计了智能轮毂温度控制系统。该系统具有如下特点：能够同时显示每个轮毂温度监测点的温度，并以醒目的颜色显示最高温度；传感器故障检测；独立于单片机的机械式手动喷水系统，即使单片机死机，也能通过手动开启喷水阀门。因此，通过该系统能够控制轮毂温度，从而有效减少因汽车刹车失灵而导致的交通事故。

［1］王楠，黄杰，谢超 .一种新型轮胎压力检测系统的实现 ［J］.微计算机信息，2006，22（10）：268－270.

［2］温阳东，张玉凤，朱敏，等 .基于无线传感网络的温度监测节点设计 ［J］.工矿自动化，2011，37（7）：67－71.

［3］江东，王竹萍，杨嘉祥.Z－型数字温度传感器设计 ［J］.哈尔滨理工大学学报，2008，13（3）：5－9.

［4］马玲官，张荣福，张军，等 .基于AD590的温度智能控制系统的设计 ［J］.仪表技术，2009（8）：54－56.