基于PIC单片机控制的公路热熔涂料标线自动划线机的研究

摘 要：目前，在公路热熔涂料标线划线机市场上，主要有智能型自动划线机和手推式划线机两种。智能型自动划线机主要依靠进口，技术先进，但结构庞大，价格昂贵（大约20-30万美元）；手推式划线机结构简单、价格较低（大约3-5万元人民币），但操作繁琐、劳动强度高，道路施工划线质量受操作人员技术水平制约。针对以上问题，本文设计了一种价格较低、操作简单的基于PIC单片机控制的手推式公路热熔涂料标线自动划线机。

关键词：热熔涂料；自动划线机；PIC单片机

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.028

0 绪论

热熔型道路划线机是随着热熔型涂料的发展而逐渐发展提高起来的，用来涂刷热熔型反光涂料，具有涂料与路面粘结力强、定向反光效果好、耐磨、抗老化、干燥迅速、流动性好等优点，但此种结构材料对所使用的划线机技术要求高。施工需要有数台设备分别完成从熔料到划线各个环节。智能型自动划线机主要依靠进口，技术先进，但结构庞大，价格昂贵，难以大面积推广；手推式划线机结构简单、价格较低，但操作繁琐、工人劳动强度高，难以铺设均匀间隔线，至今尚无理想的国产机型。针对以上问题，本文设计了一种价格较低、操作简单的基于PIC单片机控制的手推式公路热熔涂料标线自动划线机。它具有涂料加热、涂料温度显示、自动出料控制功能。

本文主要讨论了它机械结构和控制系统的软硬件设计。

1 机械部分结构及工作原理

基于PIC 单片机控制的热熔涂料标线自动划线机工作时，温度检测装置先检测熔釜内热熔融的涂料温度，将检测到的温度与设定的温度进行比较，加热系统控制模块根据比较的结果控制加热系统的启停，对涂料进行加热或保温，显示模块显示温度检测模块检测到的实时温度，当检测温度达到预设温度后，热熔涂料经料斗过滤，搅拌叶片搅拌均匀，由电磁阀控制料门自动打开出料开始划线，同时后部的玻璃珠储箱开关也开始撒玻璃珠，划线机在移动过程中，热涂料缓缓流入料斗后涂敷在路面上，同时玻璃珠通过撒珠箱落在涂料层中，含有玻璃珠的涂料层冷却后形成反光型热熔涂料标线。其原理示意图如图1所示。

该划线机主要由前后车轮、机架、搅拌桶、划线斗、玻璃珠斗、撒播器、电动机及单片机等组成。该机型结构紧凑，质量可靠，操作简便。该机的熔料釜采用耐热不锈钢制造，机身配有温度检测控制装置。涂料斗通过调整杠杆的高度来实现无级调节涂膜厚度。涂料斗与地接触的落地刀采用耐磨硬质合金制造，使其具有很好的耐久性；玻璃珠的撒布采用齿条轴随划线车的前进而联动的定量进料装置，当划线机进行划线时，定量辊洒下与所涂面积相当的玻璃珠，且玻璃珠撒布装置备有离合装置，可方便地离合，控制撒布装置的动作状态。

2 道路划线车控制系统总体设计

道路划线车控制系统总体设计包括硬件和软件两部分，主要有设定模块，温度检测模块，加热系统控制模块，自动出料控制模块和显示模块五个部分。硬件部分主要介绍单片机和其它外围硬件电路的联系，软件部分包括控制系统主程序设计。

2.1 控制系统硬件设计

根据道路划线车控制系统功能需要，其硬件电路包括单片机复位和时钟电路，温度仪，加热器件，电机控制电路、显示电路。其结构简图如图2所示。

单片机选用作为控制主机。PIC16F676是MICROCHIP公司的一款14引脚封装双列直插式结构的中档单片机，它体积小，功耗低，指令少，抗干扰性好，可靠性高，具有较强的模拟接口，代码保密性好。在一些小型应用中，比传统的C51单片机更加灵活。

温度控制器采用欧姆龙E5CSZ温度控制器。它是一种精确的温度检测控制器，可以对温度进行数字量化控制。采用热电偶作为温度检测元件，它的原理是把热电偶设计到相应电路中，热电偶随温度变化而改变，就会产生相应的电压电流改变，再通过微控制器对改变的电压电流进行检测、量化显示出来，并做相应的控制。数字温度控制器具有精确度高、灵敏度好、直观、操作方便等特点。

电磁阀选用高粘度法兰电磁阀。当线圈通电时，先导阀芯吸合，先导孔打开，阀上腔卸压，活塞靠下腔介质压力推动，电磁阀打开出料。当线圈断电时，先导阀芯靠弹簧复位，先导孔关闭，阀上腔由活塞节流孔增压和复位弹簧的推力，电磁阀关闭。

根据PIC16F676的端口功能和控制系统的需求情况，对单片机的端口进行分配，分配情况如表1。

2.2 道路划线车控制系统软件设计

道路划线车控制系统的主程序主要完成单片机的初始化涂料温度检测、料斗自动出料和涂料温度显示功能。其程序流程图如图3所示。

3 总结

基于PIC单片机控制的公路热熔涂料标线自动划线机它不同于以往的划线机，通过单片机的控制，将自动化和低成本统一起来，实现划线设备的升级，大大降低了操作人员的劳动强度。该新产品具有广阔的市场空间。本文设计的道路划线车控制系统基本可以满足设计的要求，但是它在抗干扰方面还需要进一步改善。

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作者简介：赵立燕（1981-），女，工学学士，讲师，主要从事电子信息、自动控制等方面的教学工作。