摘要

　　冬季,特別是在一些嚴寒地區，公路結冰對行車(chē)安全具有重大隱患, 人工除冰耗時(shí)、費力、效率低,顯然不滿(mǎn)足現代高速社會(huì )發(fā)展的需求。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，撒布機已經(jīng)逐漸替代人工進(jìn)行融雪除冰作業(yè)。然而我國部分撒布機在技術(shù)上進(jìn)行引進(jìn)，自助開(kāi)發(fā)能力弱，造成技術(shù)引進(jìn)撒布機花費昂貴，維護應用成本居高不下，自主開(kāi)發(fā)撒布機融雪除冰效率低，撒布精度差，既造成融雪劑的浪費，對公路、環(huán)境等還會(huì )造成不可逆的破壞。

　　基于撒布機效率的核心還是控制系統，因此，設計出一套能夠有效融雪除冰、破壞程度小、自動(dòng)化程度高的多功能融雪撒布機勢在必行。本論文是在借鑒青海潔神裝備制造集團公司自韓國引進(jìn)RSW-800型濕式撒布機基礎上，通過(guò)以單片機為核心控制器自主開(kāi)發(fā)控制系統，搭建閉環(huán)控制、通過(guò)PID算法精確實(shí)現對撒布密度、撒布寬度、融雪劑濕度等控制，提高自動(dòng)化程度，降低維護應用成本。此外，基于青海潔神裝備制造集團公司自韓國引進(jìn)RSW-800型濕式撒布機人機操作界面分離、操作不易的缺點(diǎn)自主開(kāi)發(fā)基于觸摸屏技術(shù)可視化界面系統，與上位機通過(guò)串口通信連接，達到既整合各功能操作界面，又能容易上手之目的。

　　本論文主要介紹了濕式撒布機的工作流程，借鑒青海潔神裝備制造集團公司自韓國引進(jìn)RSW-800型濕式撒布機并闡述存在的不足。在此基礎上，自主設計開(kāi)發(fā)出了基于單片機自動(dòng)化控制系統以及界面系統。介紹了單片機及外圍硬件電路選型、設計、軟件編程，最后在實(shí)驗條件下對系統工作結果進(jìn)行仿真。

　　關(guān)鍵詞：濕式撒布機；單片機；PID；觸摸屏；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,尤其是嚴寒地區公路結冰對行車(chē)安全具有重大隱患, 人工除冰耗時(shí)、費力、效率低,顯然不滿(mǎn)足現代高速社會(huì )發(fā)展的需求。快速、高效、環(huán)保對結冰路面進(jìn)行除冰是當前亟需解決的一項艱巨任務(wù)。濕式撒布車(chē)是一種新型的融雪化冰設備，但要實(shí)現快速、高效及環(huán)保的融雪除冰，控制系統設計將起著(zhù)決定性作用，實(shí)現其智能化控制是一個(gè)重要目標,當前，濕式撒布車(chē)的研究和使用還不是很成熟，本設計借鑒青海潔神裝備制造集團有限公司自韓國引進(jìn)RSW-800型濕式撒布機,基于單片機擬開(kāi)發(fā)一具有較強控制性能,有良好操作界面濕式撒布機控制系統。

　　改革開(kāi)放后,我國公路建設迅速發(fā)展,公路通車(chē)里程由1978年的88萬(wàn)km猛增到2002年底的 175.8 萬(wàn) km,整整翻了一番。1988 年實(shí)現了高速公路零的突破,1999 年突破 1 萬(wàn)km,2002 年突破 2 萬(wàn) km, 截至 2013 年年底，我國公路通車(chē)總里程達 434.5969 萬(wàn)公里，省道公路通車(chē)總里程達 49.5029 萬(wàn)公里，全國高速公路通車(chē)里程達 10.4 萬(wàn)公里。由此帶來(lái)冬季道路融冰的任務(wù)越來(lái)越重。

　　國內目前狀況大部分地區撒布機作業(yè)是人工、半自動(dòng)化控制機械融冰為主，是一種開(kāi)環(huán)和粗放的撒布方式。出現很多弊端，這種拋灑方式撒布極不均勻，一部分路面融雪劑撒布量大，雪融化后，融雪劑仍有剩余，造成對路面的腐蝕和不必要的經(jīng)濟損失；但有的卻沒(méi)有撒到，此部分的雪就不能融化或融化緩慢；這樣路面上的冰雪就融化得很不均勻，造成路面坑洼不平，無(wú)法正常行走，更提不上高速行駛了。為此，國家汽車(chē)行業(yè)標準規定了撒布機的撒布量允許偏差為≤±10%。對撒布精度高低的要求反映了目前行業(yè)廠(chǎng)家的制造水平與能力，更高的撒布精度不僅能達到融冰雪效果，而且能降低對環(huán)境的污染，還能節約除雪成本。

　　用于保證撒布精度的自動(dòng)化裝置是撒布機的關(guān)鍵技術(shù)。控制精度越高，撒布機越先進(jìn)，技術(shù)難度也越大。

　　濕式撒布機作為環(huán)衛設備之一，是一種集高效、節能和環(huán)保為一體的新型冬季路面養護設備。主要應用于冬季道路除雪和融雪劑撒布，采用的是車(chē)、箱分離的方式，融雪撒布機具有獨立的動(dòng)力驅動(dòng)機構智能控制系統，可以和多種運輸車(chē)輛配套使用。本設計基于目前濕式撒布機開(kāi)環(huán)粗放控制系統，擬基于閉環(huán)、實(shí)時(shí)檢測為基礎,自行設計其自動(dòng)化控制系統. 利用智能控制融雪撒布機撒布融雪劑，靠鏈條輸送裝置連續不斷地將融雪劑輸送至拋灑裝置，將融雪劑均勻連續地拋灑至路面。這樣，路面融雪劑均勻分配，雪融化速度一致、同步，不結冰，保證道路通行正常。并且融雪劑撒布量可根據冰雪的多少、環(huán)境溫度的高低來(lái)調整設備的控制參數，從而調整每平方米的融雪劑撒布量，使其達到物盡所用，節約成本。對保證公路全天候通車(chē)、提高公路的使用效率提供有力保障。

　　單片機濕式撒布機控制系統界面設計：

S5PV210 框圖

存儲電路圖

主界面A

主界面B

濕度及角度控制界面

主控制系統仿真圖

串口調試程序界面

串口接收停止發(fā)送

串口接收發(fā)送數據

下位機接收數據

目 錄

　　摘要
　　Abstract
　　插圖索引
　　附表索引
　　第 1 章 緒 論
　　　　1.1 引 言
　　　　1.2 論文設計背景及意義
　　　　1.3 國內外研究概況
　　　　1.4 論文主要內容
　　　　　　1.4.1 論文設計主要工作
　　　　　　1.4.2 論文設計主要創(chuàng )新點(diǎn)
　　　　　　1.4.3 論文設計技術(shù)指標
　　　　1.5 論文的結構
　　第 2 章 環(huán)衛濕式撒布機介紹
　　　　2.1 環(huán)衛濕式撒布機介紹
　　　　　　2.1.1 環(huán)衛濕式撒布機組成
　　　　　　2.1.2 環(huán)衛濕式撒布機工作原理
　　　　　　2.1.3 環(huán)衛濕式撒布機存在的問(wèn)題
　　　　　　2.1.4 環(huán)衛濕式撒布機改進(jìn)方案
　　　　2.2 本章小結
　　第 3 章 環(huán)衛濕式撒布機主控制系統設計
　　　　3.1 本文系統的實(shí)現目標
　　　　3.2 系統總體方案設計
　　　　　　3.2.1 方案論證
　　　　3.3 系統硬件電路設計
　　　　　　3.3.1 主要元器件介紹
　　　　　　3.3.2 單片機最小系統設計
　　　　　　3.3.3 電磁閥控制電路設計
　　　　　　3.3.4 串口通信電路設計
　　　　　　3.3.5 測速電路設計
　　　　　　3.3.6 步進(jìn)電機控制電路設計
　　　　　　3.3.7 比例閥控制電路設計
　　　　　　3.3.8 程序下載電路設計
　　　　　　3.3.9 穩壓電路設計
　　　　　　3.3.10 光電隔離電路設計
　　　　3.4 系統軟件設計
　　　　　　3.4.1 系統主程序設計
　　　　　　3.4.2 測速子程序設計
　　　　　　3.4.3 PID 算法子程序設計
　　　　　　3.4.4 PWM子程序設計
　　　　　　3.4.5 步進(jìn)電機驅動(dòng)子程序設計
　　　　　　3.4.6 串口通信子程序設計
　　　　3.5 本章小結
　　第 4 章 環(huán)衛濕式撒布機人機界面系統設計
　　　　4.1 引言
　　　　4.2 基于 S5PV210 嵌入式 Linux 系統觸摸屏驅動(dòng)設計與實(shí)現
　　　　　　4.2.1 嵌入式系統簡(jiǎn)介
　　　　　　4.2.2 觸摸屏技術(shù)
　　　　4.3 人機界面系統實(shí)現目標
　　　　4.4 系統總體方案設計
　　　　　　4.4.1 硬件方案
　　　　　　4.4.2 軟件方案
　　　　4.5 系統硬件介紹
　　　　　　4.5.1 系統硬件原理圖
　　　　　　4.5.2 CPU 介紹
　　　　　　4.5.3 液晶觸摸屏顯示電路
　　　　　　4.5.4 串口通信電路
　　　　　　4.5.5 存儲電路
　　　　　　4.5.6 內存電路
　　　　4.6 系統軟件設計
　　　　　　4.6.1 Bootloader 移植
　　　　　　4.6.2 嵌入式系統移植
　　　　　　4.6.3 應用軟件設計
　　　　4.7 本章小結
　　第 5 章系統調試
　　　　5.1 主控制系統調試
　　　　　　5.1.1 主控制系統仿真實(shí)物
　　　　　　5.1.2 測試結果與分析
　　　　5.2 人機界面系統調試
　　　　5.3 本章小結
　　結論
　　參考文獻
　　致謝

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