一种自动洗车系统的智能控制器

向 楠

(安徽国防科技职业学院 汽车工程系，安徽 六安 237011)



一种自动洗车系统的智能控制器

向 楠

(安徽国防科技职业学院 汽车工程系，安徽 六安 237011)

介绍了一种自动洗车系统的智能控制器，包括中心控制模块，及与其连接的车辆检测模块、继电器模块、显示指示模块和报警模块，它可以很好地辅助现有的自动洗车系统，准确判断车辆进入情况，使现有的自动洗车系统更加自动化、智能化.

自动洗车系统；智能控制器；车辆检测模块

随着国民经济的持续快速发展，城市化的加快，人民的生活水平不断的提高.过快的发展使得现有的车辆美容相关营销市场快速增长.但是随着车辆惊人的增长速度，洗车已经是困扰广大车主的一个麻烦问题，特别是雨后或者节假日，洗车店里的人手供不应求.于是，很多店铺都引进自动洗车系统，可是现有的自动洗车系统虽然解决的人工洗车的繁重劳动力，可是还是离不开人操作，依赖性很强，大大降低了设备的先进性，亦然没有达到完全自动化的地步.另外，现有的少数控制器大多是PLC控制的系统，系统需要变频器及其他相关比较昂贵的器件，系统成本较高，技术较难，可移植性差，安装起来要求高.

本文提供的自动洗车系统的智能控制器及其控制方法，克服了现有技术的不足，解决了现有自动洗车的自动化程度低，系统成本高，可移植性差，技术要求高的技术问题.

1 系统设计

图1 系统原理图

自动洗车系统的智能控制器主要由中心控制模块，车辆检测模块、继电器模块、显示指示模块和报警模块等组成.其中车辆检测模块包括主动红外检测模块、被动红外检测模块和压力检测模块.主动红外检测模块包括红外发射电路、红外接收电路和第一信号调理电路；被动红外检测电路包括被动红外传感器和第二信号调理电路，被动红外传感器通过第二信号调理电路放大后连接至中心控制模块；压力检测电路包括压力传感器和第三信号调理电路，压力传感器通过第三信号调理电路放大后连接至中心控制模块；继电器模块为一继电器开关电路，由三极管放大电路及继电器连接组成，其驱动输入端连接至中心控制模块；报警模块为一蜂鸣器驱动电路，由三极管放大电路及蜂鸣器BUZ连接组成.其驱动输入端连接系统设计的原理图如图1所示.

1.1 中心控制模块

中心控制模块为单片机最小系统，主要由深圳宏晶科技生产的型号为STC12C5201AD的单片机芯片及其外围振荡电路组成，如图2所示.

图2 单片机控制模块原理图

1.2 车辆检测模块

所述的车辆检测模块包括主动红外检测模块、被动红外检测模块和压力检测模块.

1.2.1 主动红外检测模块[2]

主动红外检测模块包括红外发射电路、红外接收电路和第一信号调理电路.其中，所述红外发射电路主要由美国德州仪器公司生产的型号为LM567音频译码芯片，驱动放大电路、红外发射二极管依次连接组成，如图3所示.

红外接收电路主要由红外接收二极管和运放U1及其外围电路组成的带通滤波器依次连接组成，如图4所示.

图3 红外发射电路的原理图

图4 红外接收电路的原理图

第一信号调理电路主要由运放U2及其外围电路组成的电压跟随滤波电路、运放U3及外围可调电路组成的比例放大滤波电路、运放U4及其外围电路组成的限幅放大器、美国德州仪器公司生产的型号为LM567音频译码芯片组成的对码电路依次连接组成，如图5所示，所述对码电路的输出端连接至单片机芯片的P3.2脚。

图5 第一信号调理电路的原理图

1.2.2 被动红外检测模块

被动红外检测模块为一热释电红外检测电路，由热释电红外传感器和第二信号调理电路依次连接组成，如图6所示.其中，第二信号调理电路由上海京西电子信息系统有限公司生产的型号为BISS0001红外传感信号处理芯片及外围电路组成,红外传感信号处理芯片的输出端连接至单片机芯片的P2.7脚.

1.2.3 压力检测模块

压力检测模块由电阻应变式压力传感器和第三信号调理电路依次连接组成，如图7所示，第三信号调理电路为一比例放大电路，其输出端连接至单片机芯片的具有A/D转换功能的P2.6脚.

图6 第二信号调理电路的原理图

图7 压力检测模块的电路原理图

图8 程序流程图

1.3 继电器模块

所述继电器模块为一继电器开关电路，由三极管放大电路及继电器RL1连接组成，在此不再详述了.

1.4 报警模块及显示模块

所述报警模块为一蜂鸣器驱动电路，由三极管放大电路及蜂鸣器BUZ连接组成，其驱动输入端连接至单片机芯片的P3.5脚；所述显示指示模块为由LCD1602芯片及其外围电路组成，比较常用，在此不再详述了.

2 程序设计思路

智能控制器运行过程如下，程序流程图如图8所示.

(1)初始化STC12C5201AD型单片机和LCD1602，所述LCD1602显示00，车辆检测模块开始检测是否有车辆进入自动洗车系统.

(2)车辆检测模块检测是否有车辆进入自动洗车系统的步骤包括：

步骤一：被动红外检测模块检测到信号后，给STC12C5201AD型单片机输出低电平，并进行下一步骤；，否则，保持初始化状态.

步骤二：主动红外检测模块检测到信号后，给STC12C5201AD型单片机输出低电平，红外发射二极管V1发光，并进行下一步骤，否则，保持初始化状态.

步骤三：压力检测模块检测到符合车辆重量的信号变化后，给STC12C5201AD型单片机输出低电平，代表有车辆进入自动洗车系统中，并进行步骤三；否则，保持初始化状态.

所述主动红外检测模块、被动红外检测模块和压力检测模块的时序图如图9所示.

图9 时序图

(3)当步骤二的主动红外检测模块、被动红外检测模块和压力检测模块同时满足低电平时，启动蜂鸣报警器发出提示声，提醒车主车辆已进入自动洗车系统中并可以开始启动洗车程序；蜂鸣报警器启动时间超过一定阈值时自动关闭.

(4)车主自行选择自动洗车系统的快洗或慢洗模式，并将信号输送给STC12C5201AD型单片机，STC12C5201AD型单片机将信号输送给LCD1602，并驱动继电器吸合，同时进行倒计时，自动洗车系统开启.

(5)洗车过程中，主动红外检测模块、被动红外检测模块和压力检测模块持续检测，若该3个检测模块不同时满足低电平，判定车辆突然离开，则STC12C5201AD型单片机驱动LCD1602暂停倒计时，并断开继电器，开启蜂鸣报警器，直至该3个检测模块再次同时输出低电平后，STC12C5201AD型单片机驱动LCD1602倒计时继续，并驱动继电器闭合，蜂鸣报警器关闭；或者，若超过时间阈值仍未同时满足低电平，则STC12C5201AD型单片机驱动LCD1602归零，蜂鸣报警器关闭，系统恢复初始化状态.

(6)当LCD1602倒计时至00时，STC12C5201AD型单片机驱动蜂鸣报警器开启，蜂鸣报警器发出提示声，同时断开继电器，完成洗车.

(7)当车辆检测模块的3个检测模块不同时满足低电平时，蜂鸣报警器关闭，系统恢复初始化状态；或者，当蜂鸣报警器启动时间超过一定阈值时自动关闭，系统恢复初始化状态.

该控制方法中，假如有人或者发热的可活动的物体进入洗车区，主动红外检测模块和被动红外检测模块均能检测到信号，但是到压力检测模块时就满足不了条件，汽车的质量比人体大得多，所以压力检测模块检测到的电信号(电压值)由接入的可变电阻器进行调节，必须要大于某个临界值，而这个临界值要比人重量大得多，单片机才能处理信号输出低电平满足条件，有效避免了人或其他发热的可活动的物体进入自动洗车系统中发生误判.

3 结语

文中描述了一种自动洗车系统的智能控制器及其控制方法，该智能控制器可以很好地辅助现有的自动洗车系统，准确判断车辆进入情况，使现有的自动洗车系统更加自动化、智能化.利用该智能控制器，车主可以自行操作，还可以根据时间安排自助选择快洗或者慢洗，减少了雇佣人工成本，降低了综合洗车的成本，可移植性高；自动洗车系统不仅仅能安装在车辆美容店铺里，而且在各个住宅小区或停车场也可以引进该自动洗车系统，实现自助洗车，大大提高了自动洗车系统的普遍性和可移植性，有效缓解了车主到车辆美容店排队的现象.

[1] 刘华勇.基于单片机的自动洗车控制系统设计[J].科技咨询，2013(5):90.

[2] 彭伟.单片机C语言程序设计实训[M].北京：电子工业出版社,2009.

[3] 乔维高.汽车自动清洗机电路系统的单片机控制[J].机电工程,2000,17(1):25-29.

[4] 邵鸿翔,徐晓辉.基于PLC的自助式洗车房设计[J].自动化技术与应用，2011，30(10):87-90.

[5] 陈芳,任光胜,刘玉岩.基于PLC的轻轨列车清洗机控制系统[J].制造业自动化,2007,29(12):53-55.

[6] 阎俊荣,郭西进.PLC在自动洗车系统中的应用[J].电气时代,2004(6):58-59.

[责任编辑 王新奇]

An Intelligent Controller for Automatic Car Washing System

XIANG Nan

(Department of Automobile Engineering, Anhui Vocational College of Defense Technology, Liuan 237011, China)

In this paper, an intelligent controller for automatic washing system is introduced, it includes the central control module and its connected vehicle detection module, relay module, display indication module and alarm module. The intelligent controller can well assist the existing automatic washing system, it can accurately determine the entry of vehicles and make the existing automatic car washing system more automatic and intelligent.

automatic car washing system; intelligent controller; vehicle detection module

1008-5564(2016)04-0034-05

2016-01-22

安徽省2016年高校领军人才引进与培育计划项目(皖教秘人[2015]211号)：2016年高校优秀青年人才支持计划重点项目阶段性成果(gxyqZD2016462) ；安徽省2016年度高校自然科学基金重点项目:《陀螺仪悬浮系统设计及优化研究》项目阶段性成果(KL2016A118)

向 楠(1983—)，女，湖北恩施人，安徽国防科技职业学院汽车工程系讲师，硕士，主要从事汽车电子技术研究.

TP272

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