基于道路自动划线车单片机控制系统设计探析.docx

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基于道路自动划线车单片机控制系统设计探析

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（广西恒企建筑设计有限公司）

摘要：随着我国经济能力的飞速提高，国家对于道路建设越来越重视，修建了大大小小的公路，给我们带来了方便。由人工手推车完成的公路划线工作无法满足需求，研发一个全自动化的自动划线系统显得至关重要。本文提出了一种基于单片机控制的道路自动划线车系统设计，该系统基于STC89C51RC单片机控制器，使用QT18B20温度传感器采集涂料的温度，实现涂料的加热控制；使用超声波传感器采集划线的距离；使用PWM方波信号实现驱动电机的调速控制；上位机使用液晶显示屏显示实时温度值和划线距离值。本全自动划线车可以实现自动运行，实现了划线车的自动化控制，经过验证，此设计可行。

关键词：划线车；单片机；直流电机；超声波传感器；温度传感器

引言

随着我国经济的快速发展，道路交通发展上了新的台阶。公路交通规范中的常用方式就是道路标线，旧式使用的人工手推喷涂小车对道路划线满足不了道路的快速发展要求，自动化的道路划线车不论从质量还是效率上都满足了需求。

1.系统结构

本文中基于单片机控制的道路自动划线车系统主要有温度检测模块、距离检测模块、加热控制、喷涂控制和上位机显示组成，本控制系统是基于STC89C51RC控制芯片。本系统中通过温度传感器实时监测涂料的温度，并控制整个涂料的自动加热，只有涂料的温度达到设定温度给定值，方可进行划线操作；现场划线时可按需选择划线的类型，系统自动通过控制电磁阀的启动和关断来实现实现和虚线的喷涂。上位机的液晶显示屏中可监测到涂料温度、形式速度等信息。系统结构图如图1所示。

本设计使用的STC89C51RC单片机，是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，采用8051核的ISP（InSystemProgramming）在系统可编程芯片，最高工作时钟频率为80MHz，片内含8KBytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构。该芯片在众多控制系统中取得了广泛应用。

划线车中使用直流电机驱动小车行动，直流电机具有运转距离比较大、起动和调速性能好，调速范围广平滑，过载能力较强，受电磁干扰影响小等优势。本系统中的直流电机使用l298n驱动芯片，通过控制器的PWM波形实现直流电机的调速。

涂料箱的温度测量使用QT18B2温度传感器，温度的测量范围为-55~125℃，测试精度为0.5℃，分辨率为12位，该单总线温度传感器具有应用简单、转换时间快、功耗低、报警等优点。采用全自动闭环加热控制系统实现涂料箱的温度控制，控制示意图如下图2所示。

对于划线的间距检测使用超声波的特性研制而成的传感器，超声波是一种振动频率高于声波的波声，它有频率高、波长短、方向性及能成为射线定向传播等特点。通过使用高频振荡电路实现高频率波，该测距装置有超声波传感器、发射/接收电路及显示模块等组成，通过不断检测超声波发射后遇到障碍物的回波，测试出发射和接收回波的时间差，通过计算得到距离参数，并在LCD显示屏中显示距离值。

LCD液晶显示屏实时显示涂料的温度和划线距离参数，该显示屏具有显示质量高、数字量接口、体积小、重量轻及功耗低等特点，该显示器显示容量为16*2个字符，第一行用于显示涂料的实测温度，第二行用与显示划线距离。

软件控制流程图

控制系统的软件流程图如下图3所示，整个控制程序包括初始化、划线线性选择、检测程序、温度控制、喷涂控制和运行控制等。

系统通过采集的温度值与设定值进行比较，进行涂料加热控制，待涂料温度达到要求后进行喷涂划线工作。该设计经过多次调试试验，实现的设计的功能。

参考文献：

[1]《基于PIC单片机的道路划线车控制系统设计》，太原理工大学，2007，陈国柱

[2]《超声测距的智能导盲系统中的应用》，南京理工大学，2012，杜新珂

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-全文完-