论文总字数：19124字

摘 要

现在国内的公路标线工作大多由人工手推小车完成，画线车存在自动化水平较低的情况。因此，本文提出了一种基于单片机控制的道路划线车自动控制系统的设计方案。本设计以STC89C52RC单片机为核心控制器，以单片机的I/O口输出的时序方波作为控制信号驱动直流电动机；采集温度由DS18B20温度传感器来采集；以超声波测距技术来实现小车的自动定位，实现自动画线功能；使用LED1602液晶屏显示涂料温度、划线距离的信息；建立控制系统的硬件平台，设计了对应的软件程序。试验结果验证了该系统可实现标线车的涂料温度检测、超声波测距、自动运行控制、自动标线、涂料温度及标线距离显示等功能，提高了道路划线车的自动化水平。

关键词：划线车；超声波测距；单片机；温度传感器

Design of Single-chip Microcomputer Control System For Road Automatic Marking Car

Abstract

At present, most of highway marking projects in our country use trolleys. Therefore, this paper puts forward a design scheme of street vehicle automatic control system based on single chip microcomputer. In this design, stc89c52rc mcu is used as the core controller, and DC motor is driven by timing square wave output of mcu I / O port. The temperature is collected by the DS18B20 temperature sensor. The technology of ultrasonic ranging is used to realize auto-positioning and auto-drawing. The hardware platform of the control system for coating temperature and marking distance information of led1602 Liquid Crystal Display was established, and the corresponding software program was designed. The test results show that the system can realize coating temperature detection, ultrasonic distance measurement, automatic operation control, automatic marking, coating temperature and marking distance display, and improve the automation level of road marking vehicles. 

Keywords: Crossed The Car, Ultrasonic Ranging, Single Chip Microcomputer, Temperature Sensor

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1 课题研究的背景 1

1.2 课题研究的意义 1

1.3 国内外发展现状 1

1.4 本课题的主要研究内容 2

第二章 系统硬件设计 4

2.1 主控模块设计 4

2.2 温度检测模块 5

2.3 超声波模块 6

2.3.1模块主要技术参数 6

2.3.2超声波测距原理 6

2.4.3模块工作原理 7

2.4 电机驱动模块 7

2.5 显示模块 8

第三章 系统软件设计 10

3.1 软件开发语言及开发工具 10

3.2 系统程序设计 10

3.2.1主程序设计 10

3.2.2温度检测模块设计 11

3.2.3超声波测距模块设计 12

3.2.4电机驱动模块设计 12

3.2.5涂料喷涂模块设计 13

第四章 系统调试与运行结果分析 14

4.1 系统的调试 14

4.1.1系统的硬件调试 14

4.1.2系统的软件调试 14

4.2 各功能模块结果分析 14

4.2.1超声波测距模块调试分析 14

4.2.2电机驱动模块结果分析 15

第五章 结束语 17

致 谢 18

参考文献（References） 19

附 录 19

第一章 引 言

1.1 课题研究的背景

公路标线是用来规范公路交通秩序的标线设施，可以有效地缓解公路交通拥堵的情况。近年来，我国国民经济的发展可谓日新月异，城市道路建设取得了前所未有的发展，路网逐步形成，交通运输在国民经济中的地位越来越重要。交通安全设施属于公路网的基础设施，在去除种种纵向、横向干扰、减少交通事故发生、提高道路服务水平、提供视线引导、改善道路景观等方面发挥着非常关键的作用。道路标线是交通安全设施中最基本组成部分之一。我国最近几十年来修建的公路很多已进入养护期，需要维护修整的老路旧路数量较大。随着劳动力成本的不断提高，人工手动标线正在慢慢退出道路标线行列，各种各样的自动标记车开始慢慢进入市场。在中国，常用的自动标线方法是：车辆头部与定位杆连接，定位杆水平倾斜，操作划线车的工作人员眼睛要不停的观察定位杆是否在旧的标线上。这种方法很容易让划线车工作人员产生疲劳，而且不能有效地观察前方道路，画出来的标线也不能算十分精准。画线精度不仅难以保证，而且也不能保证驾驶员的行车安全。虽然国外产品的开发比较成熟，但是由于国外的划线车设计标准与我国的标准不一致，在使用中可能会出现“水土不服”，从而影响划线车的精度和效率。因此，我国迫切需要开发一种基于中国道路标准的自动定位标线车，以满足我国日益增长的画线需求。所以，开发一种高效、操作简单、价格合理的公路自动标线车是非常重要的。本文设计了一种基于单片机控制和超声波测距技术的道路自动划线车控制系统。

1.2 课题研究的意义

道路标线在控制和引导交通、保障交通安全和人身安全、减少交通事故等方面具有重要作用。合理设置交通标志和线路，可有效降低交通事故发生的概率，缓解驾驶员驾驶疲劳，让驾驶员多一份安心，在一些事故多发地很多时候都是由于交通标志设置不合理造成的。根据英国的调查资料显示，在有明显标志的路段内，交通事故最多可减少75%。“中国《公路工程质量检验评定标准》规定，修建好的道路必须符合相应的标准，其中路面标线是重要指标之一，在公路路面画标识线，目前国内主要利用手推式画线车，不仅效率低，而且浪费人力物力”^[11]。一些发达国家很早就开展了关于道路标线车的研究，因为发展较早，所以这些国家的划线车产业已经比较成熟，相对的，他们的技术也比我们先进的多，但是进口的划线车与我们国家划线车相比，虽然比较智能，能够实现自动划线，在划线技术方面也没比我们好到哪里去。由于也没有定位系统，使用国外生产的标线车在新路上作业时，也必须先放水线才能划线。所以，开发关于道路标线车的自动控制系统，让划线系统又快又好的进行划线，是实现道路标线自动化的关键问题。

1.3 国内外发展现状

英国、美国和其他发达国家自动标线车起步较早，技术先进，不管是画线精度还是准确度都要比我们好，工作效率也高，而且类型也多种多样，这些发达国家都有道路自动标线车在我国销售。但国外标线车在使用中仍有一些问题难以解决:标线车自动能力差，有些需要专车运输，使用十分不便，员工在操作标线车过程中难以保证安全，也不利于道路标线车的维护。进口划线车价格昂贵，对划线工人的操作、维护、保养水平的要求也比较高。此外，若配件损毁或者需要更换，也必须要从国外进口，不利于划线车的维修使用，更重要的是，还有可能造成工期延误这种情况的的发生。还有一个问题，就是他们的标线车是根据国家的道路标准设计的，需要进一步调整和改进才能适应中国的道路标线标准。近年来，随着世界工业技术的进步和大家对道路交通安全重要性有了更多的认识，道路标线的作用也随之体现，由于施工要求不同、使用涂料不同、各国画线标准不同，对划线车的需求也不同。市场出现了各种各样规格的划线车。随着各项技术的飞速发展，公路标线车的自动化水平也有了很大的提高。目前，在世界道路划线车行业中，英国、美国和其他发达国家想来都比国内技术先进。他们的标线车机械化、智能化程度比较高，大、中、小型也比较完善，种类繁多，不同的划线类型、不同的涂料、不同的喷涂方式都能满足。现在，我国大部分地区的标线车仍采用老式改装车画线或依旧由人工画线，通常采用的是低压空气喷涂，难以保证精度，不仅麻烦效率还低。二战后，随着高速公路里程的迅速增加，原有的手工刷涂法已不再适合施工要求。在国内，由于技术、经济等因素，生产的主要是一些小型设备，自动化、机械化水平也难以满足国内道路标线的需求。

1.4 本课题的主要研究内容

本课题的设计采用模块化结构，由温度检测模块、超声波测距模块、运动控制模块、喷涂控制模块和显示模块组成。主要功能有传感器信号的采集与控制、电机前进停止等操作的控制、在液晶屏幕上显示相关信息、标线车自动画线的实现、单片机程序的初始化等。

本设计以单片机作为主控芯片，通过超声波测距来获取标线车距离参照物的距离，主控系统根据反馈信息判断并调整标线车的行驶方向和速度，由LCD显示模块显示测得的温度和距离。本课题研究的主要内容和特点：

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