基于C51單片機(jī)的智能車載回水泵

張琳玉+周建甫+韋金玲

摘 要：隨著中國現(xiàn)代化的建設(shè)，自駕游已經(jīng)是中國民眾較為普遍的一種旅游方式。該項(xiàng)目就是迎合現(xiàn)代社會(huì)自駕游的旅游方式孕育而出基于80C51單片機(jī)的產(chǎn)品。該產(chǎn)品主要功能就是為車主和旅游乘客提供一個(gè)可以智能調(diào)節(jié)水溫的洗菜，淋浴工具。當(dāng)物品靠近時(shí)自動(dòng)出水，在溫度傳感器的作用下自動(dòng)的調(diào)節(jié)適合人體的水溫，本項(xiàng)目的特色在于小巧便于攜帶，有普及大眾的可能。技術(shù)簡單便于維護(hù)和硬件的更新，只要對單片機(jī)溫度感應(yīng)模塊有初步的了解即可以為產(chǎn)品維護(hù)。本項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)在于巧妙地應(yīng)用了感應(yīng)水龍頭的設(shè)計(jì)思想，在此思想上得以創(chuàng)新，感應(yīng)水龍頭會(huì)出水但它并不會(huì)根據(jù)環(huán)境的改變而做出調(diào)節(jié)水溫的響應(yīng)。

關(guān)鍵詞：C51單片機(jī)，溫度傳感器

（西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院本科生雙E項(xiàng)目資助，項(xiàng)目編號：20161813）

前言

隨著中國綜合國力的不斷增強(qiáng)，人民生活質(zhì)量的不斷提高，越來越多的人選擇自駕游作為自己的一種旅游方式，每個(gè)人可以根據(jù)自己的喜好制定屬于自己的旅游方案。但是每個(gè)人的愛車的級別不同，相應(yīng)的自駕游體驗(yàn)也大相徑庭但都有一個(gè)公共的問題那就是無法合理找到并且加熱生民之源“水”來解決我們的一些日常生活問題。有時(shí)到達(dá)目的地的時(shí)候發(fā)現(xiàn)沒有適合自己的水源，野炊時(shí)無法找到合適干凈的水來清理新鮮的食材、在野外玩耍一天無法找到合適的地點(diǎn)、水溫淋浴。這使自駕游的樂趣大打折扣，所以本項(xiàng)目旨在改善這種情況。如果每臺車都裝配了本項(xiàng)目，將大大提升顧客對自駕游的興趣，他是廚房里的暖手小水槽也是衛(wèi)生間里可以幫你去除一天疲憊的淋浴器。

當(dāng)前中國市場每年銷售出去的汽車數(shù)以千萬為單位，但并不是每臺車都裝配有便捷人們旅游應(yīng)用的設(shè)備，在德國家家戶戶都有一套符合自己車型的旅游硬件套裝，隨著中國車輛市場的不斷擴(kuò)大，新能源，混動(dòng)汽車的加入，因?yàn)橛辛穗姷墓?yīng)，使顧客旅游更加方便，國內(nèi)汽車業(yè)的大亨比亞迪就是很好的先例。電在19世紀(jì)改變了人們的生活，現(xiàn)在又在慢慢的改變我們的生活模式。讓我們的生活無處不變得更加便捷。

基于E18-D80NK紅外模塊識別開關(guān)的設(shè)計(jì)

E18-D80NK是一種集成發(fā)射與接收于一體的光電傳感器，發(fā)射光經(jīng)過調(diào)制后發(fā)出，接收頭對反射光進(jìn)行解調(diào)輸出，有效的避免了可見光的干擾，其原理圖如圖1所示[1]

本項(xiàng)目中將使用兩塊E18-D80NK紅外模塊，通過兩塊模塊的使用來確認(rèn)是否有物體進(jìn)入飲水區(qū)，兩個(gè)模塊同排放置目的在于對同一個(gè)物體檢測兩次，第一塊模塊預(yù)檢測物體當(dāng)檢測到障礙物時(shí)才會(huì)啟動(dòng)第二個(gè)模塊進(jìn)行檢測，若物體長時(shí)間觸發(fā)兩個(gè)紅外模塊系統(tǒng)將完成的工作是持續(xù)供水，在兩個(gè)模塊都未檢測到物體時(shí)，或有一個(gè)未檢測到物體時(shí)在延遲20秒后將斷水，以節(jié)約水資源。

基于80C51單片機(jī)控制系統(tǒng)

80C51單片機(jī)是本項(xiàng)目的主要核心芯片，51芯片結(jié)構(gòu)簡單便于操作，對于初學(xué)者便于學(xué)習(xí)、領(lǐng)悟、維護(hù)。通過51芯片收集紅外模塊的信息，分析DHT11傳回的模擬值，通過電壓來控制水泵的轉(zhuǎn)速來控制每個(gè)水泵的抽水能力以此來調(diào)節(jié)水溫的目的，并將信息匯總傳回給12864液晶顯示屏，用戶可以通過12864液晶屏讀取出水位的多少、電池的剩余電量等當(dāng)前回水泵大體信息。

通過紅外模塊來檢測是否有物體通過，并且實(shí)時(shí)反饋給單片機(jī)，兩個(gè)紅外模塊相互協(xié)調(diào)工作，當(dāng)檢測到物體時(shí)反饋給單片機(jī)，單片機(jī)隨即啟動(dòng)水泵工作，通過DHT11來確定室外溫度，通過自己的算法給已設(shè)定好的預(yù)期值進(jìn)行比較。若室外溫度高于設(shè)定好的炎熱區(qū)值將提高D1泵（冷水泵）的轉(zhuǎn)速，制動(dòng)D2泵。通過兩個(gè)水泵之間轉(zhuǎn)速的差異來調(diào)節(jié)水溫。同時(shí)單片機(jī)將處理流量計(jì)反饋的模擬信號，來記錄使用水量，當(dāng)使用水量過多時(shí)將觸發(fā)蜂鳴器，來提醒客戶水量不足及時(shí)補(bǔ)水。最后單片機(jī)將把收集到的所有信息發(fā)送給12864液晶顯示屏。用戶可以通過12864顯示屏和系統(tǒng)工作指示燈來判斷系統(tǒng)工作是否正常，及時(shí)采取必要的措施進(jìn)行維護(hù)。

本項(xiàng)目根據(jù)人們的生活習(xí)慣初步設(shè)有三個(gè)溫度區(qū)分別為：炎熱區(qū)（30℃+）、舒適區(qū)（22℃～30℃）、寒冷區(qū)（22℃以下），通過溫區(qū)的設(shè)定便于單片機(jī)根據(jù)DHT11反饋的值進(jìn)行比較判斷當(dāng)前室外環(huán)境，在后期的不斷完善中將不斷細(xì)化溫度區(qū)。

基于L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)水泵系統(tǒng)

如圖2所示H橋式電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括4個(gè)晶體管和一個(gè)電機(jī)。要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須導(dǎo)通對角線上的一對三極管。根據(jù)不同三極管對的導(dǎo)通情況，電流可能會(huì)從左至右或從右至左流過電機(jī)，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向。例如：如圖所示，當(dāng)Q1管和Q4管導(dǎo)通時(shí)，電流就從電源正極經(jīng)Q1從左至右穿過電機(jī)，在經(jīng)過Q4回到電源負(fù)極，該電流將驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)[2]

L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊接收到單片機(jī)的指令，驅(qū)動(dòng)D1或D2泵進(jìn)行工作，通過調(diào)節(jié)占空比來調(diào)節(jié)每一個(gè)水泵的抽水能力，通過抽取水量的多少來調(diào)節(jié)釋放出去的水溫度。在綜合水池中安裝有水溫傳感器，當(dāng)水溫過高時(shí)將向單片機(jī)發(fā)出中斷請求啟動(dòng)D1泵，反之亦然。

結(jié)語

本文通過E18-D80NK紅外模塊，80C51單片機(jī)，L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊三者結(jié)合設(shè)計(jì)的車載智能回水泵系統(tǒng)，并在實(shí)踐中上得到實(shí)現(xiàn)，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的有效性。本設(shè)計(jì)思路簡單，硬件搭建較易，在現(xiàn)有技術(shù)得以簡單的創(chuàng)新完善。使大眾的生活變得更加簡單，讓匆匆忙忙趕路的人省下更多的時(shí)間來享受旅行。本項(xiàng)目在硬件和軟件方面還需要很大的改進(jìn)，細(xì)化溫區(qū)的劃分，讓每一個(gè)溫度都有合適的水溫。在外形上減小占用空間，充分利用機(jī)器的內(nèi)部空間，使其更加小巧便于攜帶安裝。

參考文獻(xiàn)：

[1] zuojo 百度文庫 E18-D80NK紅外避障傳感器說明書

[2] 道客巴巴網(wǎng) L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

作者簡介：

第一作者：張琳玉，男，漢族，吉林通化人，西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院本科生在讀生，此項(xiàng)目由西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院雙e項(xiàng)目資助。

其他組員：周建甫，韋金玲