摘要：本文介绍一种全新概念的高性能、多功能人工智能型蒸汽洗车机的电路设计和实现方法。它由单片机控制，具有洗车 效率高、省水、节能、消毒和环保等优点，同时它操作简便和功能多样，并有多种可靠的安全警报功能。是一种理想的新型蒸 汽洗车装置，目前正在迅速地推向市场。

 

关键词：蒸汽；洗车；单片机；电路 中图分类号：TP273文献标识码：B

 

Abstract： This paper introduced a new type circuit design and realization of a high performance, multifunction, artificial intelligence steam washing machine. It’s controlled by single chip. It has the advantages of high efficiency washing, saving water and energy sources, disinfections and environmental protection, etc. You can operate easily. It has many functions and reliable safety alarm. It is a new type steam - washing device, at present, it is pushing to the Key words: steam; car-washing; single chip; circuit

 

1引言

 

随着改革开放的不断深入，我国居民汽车的保有量在不断 的增加，日益急增的洗车业吹生着新一代洗车机的出现，在这 种形势下，我们新近研制和开发了一种智能型蒸汽洗车机，它 采用高效可调压电锅炉加热，产生高压蒸气来快速吹除各种汽 车、机械、电器以及各种零配件上的灰尘和油迹。它具有自动泵 水、调压等多种功能，效果极为显著，独特的电器设计使水充分 雾化，气量大，但用水少。节水效果能达到98%，同时加入少量 消毒液后对车辆任何部位均能喷洒覆盖，可起到杀菌和消毒作 用，是各大汽车维修厂、洗车店、各超市、住宅小区停车场等地不 可多得的好帮手。

 

2设计方案介绍

 

1、结构

 

新型蒸汽洗车机电路是采用高性能抗干扰的单片机技术 开发的一种电子产品，它的硬件无需调试，软件稳定可靠，便于 处在各类恶劣环境中使用。它主要由电源、主控板、手柄、水泵、

 

出入水管、蒸气发生器、集水槽、擦拭器、外壳等组成。当打开电 源，水泵通过入水管抽水送入喷水头，喷水头向电热蒸发器喷 水，产生水蒸气，高压水蒸气从喷气头喷出，对污物进行冲洗，

 

冲洗后的水蒸气由外壳壁孔洞向机外喷出，进入出水管并冷凝 成水;设在外壳内壁上的集水槽用于收集内壁上的冷凝水并使 其沿出水管流出，外壳底部擦拭器，紧靠被擦物，通过移动蒸气 洗车器，使擦拭器对被擦物进行擦拭。本机还设有缺水、过压自 动报警；高压自动断电;超压自动排气等多重安全装置，保证使 用安全可靠。

 

2、蒸汽洗车的基本原理

 

水经过加热变成蒸汽后，再将165T的蒸汽从喷嘴喷出，这

技术创新

market rapidly.

时蒸汽中就含有了一定的热能，汽车车身表面的温度低于蒸汽 的温度，蒸汽洗车在车身表面迅速冷凝成水，蒸汽在冷凝过程 中释放出凝结热，其凝结热作用车身表面的污垢层，使污垢层 受热软化并在专用车身清洗剂的分解及后续带有压力的蒸汽 喷射下便非常容易去除。

 

3、电路硬件部分：

①方框图

 

本机电路主要以STC89RC52单片机为核心来构建整个电 路，该款单片机的性能及其优良，它具有极强的抗干扰性能，可 以工作在及其恶劣的环境之中，工作稳定可靠。它的方框图见 附图1。它由以下几部分电路组成，包括：电源电路、水位和液位 检测电路、洗车液和玻璃液检测电路、压力和蒸汽位检测电路、 熄火检测和煤汽报警检测电路、风扇水泵检测电路、煤汽阀驱 动电路、风扇和水泵驱动电路、点火驱动和声响驱动电路及各 类声光电指示电路等。

 

 

中文核心期刊《微计算机信息》(嵌入式与SOC)2009年第25卷第1-2期

汽车电子

②工作原理：

 

由N5三极管组成的煤气打火针检测电路，通过它去控制 单片机的1脚，14脚上连接的是玻璃液检测用发光二极管，当 检测到有玻璃液存在时发光二极管就被点亮，18-19脚外接晶 振，频率为11.0592MZH作为单片机的时钟源。P2三极管外接 在单片机28脚上组成本机的有源受控上拉电路，它可以控制 当单片机在开机或运行时，某脚电压不稳定时，不至于去驱动 负载继电器或使继电器乱跳，从而使机器稳定工作。由IC2 (LN2803)组成单片机输出端口的驱动模块，通过它可以直接驱 动煤气电磁阀、风扇和水泵开关，并且能分别点燃对应的各自 指示灯，它是一块具有8路驱动，输出电压为0—50V，可以直 接驱动继电器和灯泡等负载的电路。由N4三极管组成的为蜂 鸣器驱动电路，以配合各种报警器提示用户；由IC5组成的是 玻璃液和洗车液位检测转换电路，它可以检测玻璃液和洗车液 位的高低状态；由IC7开关电源稳压模块可供出28V直流电 压，本模块受单片机21脚控制，当21脚处于低电平时可使N3 截止，这时IC7的5脚为高电平，IC7的4脚输出28V直流电 压，同时通过IC3可以将24V直流电压转换为5V直流电压供 给单片机使用。本机上还设有一些特殊状态的检测电路，它们 均采用光电耦合器来进行隔离，以减少被测电路对单片机的影 响，例如对风扇、水泵、煤气电磁阀、煤气报警器、运行开关、交 直流电源、压力开关和除垢开关等内容的检测。本机中的各个 控制部分均采用继电器控制模式，它既安全又可靠，例如K1控 制风扇启动;K3控制水泵的抽排水;K4控制煤气电磁阀。IC16 为单片机数据寄存器，用于存放一些备用数据和信息。（具体电 原理图可以向著作索取）

 

③特殊电路介绍：

 

(1)复位电路：由IC4组成的备用强制复位电路，可以在单 片机运行死机后实施强制复位，由N1三极管和Z1稳压二极管 组成的电源复位电路，当开机上电后，稳压管击穿，电压对电容 器C进行充电，使三极管导通，单片机9脚电位接近为零，单片

 

机复位，见图2

(2)检测电路

 

本机采用的传感器有以下几类:检测水位采用两个金属导 体作电极，输出开关信号；米用压力表作为压力传感器输出开 关信号;采用电热偶模块作煤气熄火传感器，并配有多种与不 同传感器相连接的传感检测电路。具体电路见图3

作，P1为充电管，它的基极接的是电压过充开关，IC6为双向比 较器，组成电池充电范围控制电路，它可以在IC6的6脚上获 得直流24V电池组是否过充的参考电压值。如果过流，该点电 压升高即立刻停止充电。由D1、D2、D3组成浮充和稳压启动电 路，以保证对电池的充电电流是脉动的，同时由IC17和N2组 成过流保护电路以保证电池以免过充，由K2继电器组成运行 控制开关，以保证整机的正常启动和运行。见图4

图4电平充电保护电路

4、软件部分：

 

首先对CPU控制系统进行初始化，初始化的目的能使系统 的一些特征参数复原到初始设定值，要求完成I/O的设置、数据 存储器的合理分配、定时器、A/D的设置，同时在每阶段要进行 按键扫描的处理，看看键盘有没有信号输入，如果有输入就进 行更新原始状态且按照键盘定义功能要求发送对应数据。接下 来要对电源电压进行检测，来判电源电压是否正确和稳定，如 果不对就马上返回开机状态，如果正确就进入水位检测阶段， 当一旦检测到有水位不够的现象，就要求立刻启动水泵进行加 水，同时驱动蜂鸣器报警。同理程序转入下一阶段去判定洗车 液和玻璃液的液位高低状态，先判洗车液位的高低，如果不够， 就启动水泵加液，如果玻璃液不够，就要求启动液泵加入玻璃 液，接着进入下一阶段是压力检测，首先看蒸汽压力是否够，要 满足(洗车要求6-8kg/m2)，否则就要使压缩机工作，同时启动 压力报警，以提示用户，然后进入最后一个环节蒸气水位检测， 先对热蒸汽的水位进行检测，如果不到，就启动水泵加水，以满 足使用者的要求。完成之后，经过系统设定定时10秒后再发送 数据到程序开头形成循环，来完成定时计数，为系统提供数码。 由于本机的工作环境及其恶劣，所以在软件部分增加了一些抗 干扰的措施和手段，例如采用看门狗电路，当程序一旦没有按 原先的轨道运行，并超过一定的时间限制，看门狗电路马上产 生一复位信号，强行对单片机进行复位，使程序重新开始，以避 免死机。另外还可以采用在非程序区中设置“软件陷阱”，当程 序弹飞到软件陷阱中时，程序将自动执行事先编好的干扰处理 复位子程序，将程序重新纳入正常轨道。软件设计流程图见图5

 

3电路硬件设计注意事项和调试方法

 

本人在实际设计电路中遇到以下一些问题需要注意：

 

1、 由于本机的工作环境及其恶劣，特别是在点火和汽车发 动时对本系统的干扰特别大，所以硬件上采用抗干扰性能极佳 的单片机STC89RC52，同时在软件上采取看门狗电路和软件陷 阱等种手段来保证电路的可靠工作，另外在电路的处理上增加 了一些电磁屏蔽的措施。

 

2、摸拟信号电路和数字信号电路布线时要求分开各成系 统独立布线。

技术创新

图3液位检测电路 (3)电平充电保护电路

 

本机由IC6、P1组成电池浮充电路以保证蓄电池的可靠工