单片机湿式撒布机控制系统开发

摘要

　　冬季,特别是在一些严寒地区，公路结冰对行车安全具有重大隐患, 人工除冰耗时、费力、效率低,显然不满足现代高速社会发展的需求。随着科学技术的发展，撒布机已经逐渐替代人工进行融雪除冰作业。然而我国部分撒布机在技术上进行引进，自助开发能力弱，造成技术引进撒布机花费昂贵，维护应用成本居高不下，自主开发撒布机融雪除冰效率低，撒布精度差，既造成融雪剂的浪费，对公路、环境等还会造成不可逆的破坏。

　　基于撒布机效率的核心还是控制系统，因此，设计出一套能够有效融雪除冰、破坏程度小、自动化程度高的多功能融雪撒布机势在必行。本论文是在借鉴青海洁神装备制造集团公司自韩国引进RSW-800型湿式撒布机基础上，通过以单片机为核心控制器自主开发控制系统，搭建闭环控制、通过PID算法精确实现对撒布密度、撒布宽度、融雪剂湿度等控制，提高自动化程度，降低维护应用成本。此外，基于青海洁神装备制造集团公司自韩国引进RSW-800型湿式撒布机人机操作界面分离、操作不易的缺点自主开发基于触摸屏技术可视化界面系统，与上位机通过串口通信连接，达到既整合各功能操作界面，又能容易上手之目的。

　　本论文主要介绍了湿式撒布机的工作流程，借鉴青海洁神装备制造集团公司自韩国引进RSW-800型湿式撒布机并阐述存在的不足。在此基础上，自主设计开发出了基于单片机自动化控制系统以及界面系统。介绍了单片机及外围硬件电路选型、设计、软件编程，最后在实验条件下对系统工作结果进行仿真。

　　关键词：湿式撒布机；单片机；PID；触摸屏；串口通信

Abstract

　　In winter, especially in the cold area, highway icing has great hidden danger to the safety of artificial icing time consuming and low efficiency, obviously does not meet the demand of the social development of modern high speed. With the development of science and technology, spreader has gradually replaced the artificial ice melting operation. However the spreader in technology introduction, self development ability is weak, resulting in technology introduction spreader expensive, application and maintenance cost is high, self-developed spreader snowmelt in low efficiency, spreading precision, resulting in waste of snowmelt agent, irreversible damage to the highway, the environment will be. Based on the efficiency of spreading machine core or control system. Therefore, the design of a set of effective snowmelt deicing, damage degree, high degree of automation of multifunctional snow spreader is imperative. This paper is in reference to the Qinghai Jieshen equipment manufacturing group company from South Korea to introduce RSW-800 wet type spreading machine based on through to MCU as the core controller developed control system, closed loop control, through the PID algorithm to achieve accurate on spreading density, spreading width, deicing salt, and humidity control, improve the degree of automation, reduce the maintenance cost of application is built. In addition, based on the Qinghai Jieshen equipment manufacturing group company from South Korea imported RSW-800 wet spreader separation of the man-machine interface, easy to operate the disadvantages of independent development based on touch screen visualization interface system, and PC through the serial communication connection, so as to integrate the function of the operation interface, and easy to get started with the purpose of.

　　This paper mainly introduces the wet dusting machine working process, learn from the Qinghai Jieshen equipment manufacturing group company from South Korea introduced RSW-800 wet spreader and expounds the existing problems. On this basis, independent design and development a single-chip automatic control system and interface system based on. The introduction of single-chip microcomputer and peripheral hardware circuit selection, design, software programming, the simulation results under the experimental conditions.

　　Key Words：Wet spreader; MCU; PID; Touch screen; Serial communication

　　冬季,尤其是严寒地区公路结冰对行车安全具有重大隐患, 人工除冰耗时、费力、效率低,显然不满足现代高速社会发展的需求。快速、高效、环保对结冰路面进行除冰是当前亟需解决的一项艰巨任务。湿式撒布车是一种新型的融雪化冰设备，但要实现快速、高效及环保的融雪除冰，控制系统设计将起着决定性作用，实现其智能化控制是一个重要目标,当前，湿式撒布车的研究和使用还不是很成熟，本设计借鉴青海洁神装备制造集团有限公司自韩国引进RSW-800型湿式撒布机,基于单片机拟开发一具有较强控制性能,有良好操作界面湿式撒布机控制系统。

　　改革开放后,我国公路建设迅速发展,公路通车里程由1978年的88万km猛增到2002年底的 175.8 万 km,整整翻了一番。1988 年实现了高速公路零的突破,1999 年突破 1 万km,2002 年突破 2 万 km, 截至 2013 年年底，我国公路通车总里程达 434.5969 万公里，省道公路通车总里程达 49.5029 万公里，全国高速公路通车里程达 10.4 万公里。由此带来冬季道路融冰的任务越来越重。

　　国内目前状况大部分地区撒布机作业是人工、半自动化控制机械融冰为主，是一种开环和粗放的撒布方式。出现很多弊端，这种抛洒方式撒布极不均匀，一部分路面融雪剂撒布量大，雪融化后，融雪剂仍有剩余，造成对路面的腐蚀和不必要的经济损失；但有的却没有撒到，此部分的雪就不能融化或融化缓慢；这样路面上的冰雪就融化得很不均匀，造成路面坑洼不平，无法正常行走，更提不上高速行驶了。为此，国家汽车行业标准规定了撒布机的撒布量允许偏差为≤±10%。对撒布精度高低的要求反映了目前行业厂家的制造水平与能力，更高的撒布精度不仅能达到融冰雪效果，而且能降低对环境的污染，还能节约除雪成本。

　　用于保证撒布精度的自动化装置是撒布机的关键技术。控制精度越高，撒布机越先进，技术难度也越大。

　　湿式撒布机作为环卫设备之一，是一种集高效、节能和环保为一体的新型冬季路面养护设备。主要应用于冬季道路除雪和融雪剂撒布，采用的是车、箱分离的方式，融雪撒布机具有独立的动力驱动机构智能控制系统，可以和多种运输车辆配套使用。本设计基于目前湿式撒布机开环粗放控制系统，拟基于闭环、实时检测为基础,自行设计其自动化控制系统. 利用智能控制融雪撒布机撒布融雪剂，靠链条输送装置连续不断地将融雪剂输送至抛洒装置，将融雪剂均匀连续地抛洒至路面。这样，路面融雪剂均匀分配，雪融化速度一致、同步，不结冰，保证道路通行正常。并且融雪剂撒布量可根据冰雪的多少、环境温度的高低来调整设备的控制参数，从而调整每平方米的融雪剂撒布量，使其达到物尽所用，节约成本。对保证公路全天候通车、提高公路的使用效率提供有力保障。

　　单片机湿式撒布机控制系统界面设计：

S5PV210 框图

存储电路图

主界面A

主界面B

湿度及角度控制界面

主控制系统仿真图

串口调试程序界面

串口接收停止发送

串口接收发送数据

下位机接收数据

目 录

　　摘要
　　Abstract
　　插图索引
　　附表索引
　　第 1 章 绪 论
　　　　1.1 引 言
　　　　1.2 论文设计背景及意义
　　　　1.3 国内外研究概况
　　　　1.4 论文主要内容
　　　　　　1.4.1 论文设计主要工作
　　　　　　1.4.2 论文设计主要创新点
　　　　　　1.4.3 论文设计技术指标
　　　　1.5 论文的结构
　　第 2 章 环卫湿式撒布机介绍
　　　　2.1 环卫湿式撒布机介绍
　　　　　　2.1.1 环卫湿式撒布机组成
　　　　　　2.1.2 环卫湿式撒布机工作原理
　　　　　　2.1.3 环卫湿式撒布机存在的问题
　　　　　　2.1.4 环卫湿式撒布机改进方案
　　　　2.2 本章小结
　　第 3 章 环卫湿式撒布机主控制系统设计
　　　　3.1 本文系统的实现目标
　　　　3.2 系统总体方案设计
　　　　　　3.2.1 方案论证
　　　　3.3 系统硬件电路设计
　　　　　　3.3.1 主要元器件介绍
　　　　　　3.3.2 单片机最小系统设计
　　　　　　3.3.3 电磁阀控制电路设计
　　　　　　3.3.4 串口通信电路设计
　　　　　　3.3.5 测速电路设计
　　　　　　3.3.6 步进电机控制电路设计
　　　　　　3.3.7 比例阀控制电路设计
　　　　　　3.3.8 程序下载电路设计
　　　　　　3.3.9 稳压电路设计
　　　　　　3.3.10 光电隔离电路设计
　　　　3.4 系统软件设计
　　　　　　3.4.1 系统主程序设计
　　　　　　3.4.2 测速子程序设计
　　　　　　3.4.3 PID 算法子程序设计
　　　　　　3.4.4 PWM子程序设计
　　　　　　3.4.5 步进电机驱动子程序设计
　　　　　　3.4.6 串口通信子程序设计
　　　　3.5 本章小结
　　第 4 章 环卫湿式撒布机人机界面系统设计
　　　　4.1 引言
　　　　4.2 基于 S5PV210 嵌入式 Linux 系统触摸屏驱动设计与实现
　　　　　　4.2.1 嵌入式系统简介
　　　　　　4.2.2 触摸屏技术
　　　　4.3 人机界面系统实现目标
　　　　4.4 系统总体方案设计
　　　　　　4.4.1 硬件方案
　　　　　　4.4.2 软件方案
　　　　4.5 系统硬件介绍
　　　　　　4.5.1 系统硬件原理图
　　　　　　4.5.2 CPU 介绍
　　　　　　4.5.3 液晶触摸屏显示电路
　　　　　　4.5.4 串口通信电路
　　　　　　4.5.5 存储电路
　　　　　　4.5.6 内存电路
　　　　4.6 系统软件设计
　　　　　　4.6.1 Bootloader 移植
　　　　　　4.6.2 嵌入式系统移植
　　　　　　4.6.3 应用软件设计
　　　　4.7 本章小结
　　第 5 章系统调试
　　　　5.1 主控制系统调试
　　　　　　5.1.1 主控制系统仿真实物
　　　　　　5.1.2 测试结果与分析
　　　　5.2 人机界面系统调试
　　　　5.3 本章小结
　　结论
　　参考文献
　　致谢

（如您需要查看本篇毕业设计全文，请您联系客服索取）