基于單片機(jī)的汽車內(nèi)環(huán)境自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)初探

【摘 要】目前，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)汽車的消費(fèi)量與日俱增，隨著生活水平的提高，人們對(duì)汽車的要求也越來越高。而汽車內(nèi)環(huán)境作為汽車的一個(gè)重要組成部分，也成為該汽車有無競(jìng)爭(zhēng)力的重要體現(xiàn)。本文以車內(nèi)舒適度和空氣品質(zhì)為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以AT89C51單片機(jī)為核心，簡(jiǎn)介了汽車內(nèi)環(huán)境自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思想和方法。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；汽車內(nèi)環(huán)境自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)

一、本文的背景和意義

近幾年，隨著國(guó)內(nèi)生活水平的提高，汽車漸漸成為人們?nèi)粘３鲂械闹饕煌üぞ咧?。在汽車給我們生活帶來便捷的同時(shí)，它也造成了很多問題。汽車內(nèi)環(huán)境的好壞，直接影響著駕駛及乘坐人員行車的舒適和健康。車內(nèi)環(huán)境有很多參數(shù)，其中溫濕度作為汽車傳統(tǒng)的車內(nèi)環(huán)境要素，一直受到很多的關(guān)注，但目前國(guó)內(nèi)對(duì)汽車溫濕度的控制大部分仍為手動(dòng)控制，且沒有一個(gè)合理的調(diào)控標(biāo)準(zhǔn)。人為調(diào)控往往具有滯后性，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生安全隱患，調(diào)控的效果也不會(huì)很理想。而空氣品質(zhì)，在過去的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)一直被人所忽視，實(shí)際上已經(jīng)對(duì)使用者產(chǎn)生了很大的傷害。中國(guó)科協(xié)工程學(xué)會(huì)環(huán)境專業(yè)委員會(huì)檢測(cè)報(bào)告指出：中國(guó)國(guó)內(nèi)有超過9成的車內(nèi)空氣質(zhì)量超標(biāo)，汽車車內(nèi)空氣污染問題非常令人擔(dān)憂。因車內(nèi)空氣的有害物質(zhì)引起的白血病等案例數(shù)以千計(jì)。因?yàn)閬韯?shì)洶洶的PM2.5風(fēng)波以及國(guó)家于2011年3月1日出臺(tái)的《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》等的推動(dòng)，車內(nèi)空氣質(zhì)量更是受到空前關(guān)注。

二、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想

車內(nèi)環(huán)境好壞以往并無一個(gè)明確的標(biāo)準(zhǔn)，人們對(duì)其也只是一個(gè)模糊的概念，并無準(zhǔn)確的定義。本文認(rèn)為，車內(nèi)環(huán)境的好壞主要以車內(nèi)的舒適度好壞和車內(nèi)的空氣品質(zhì)的好壞來決定。關(guān)于車內(nèi)的舒適度好壞，通過對(duì)舒適度定義的分析，這里我們主要以車內(nèi)的溫度和濕度結(jié)合一起綜合評(píng)價(jià)。而關(guān)于車內(nèi)的空氣品質(zhì)，我們根據(jù)2011年出臺(tái)的《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》來評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)車內(nèi)的污染主要有醛類，苯類等氣體物質(zhì)，還有就是空氣中的粉塵污染。

1.總體設(shè)計(jì)思想。該系統(tǒng)應(yīng)用傳感技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，共同購(gòu)建一個(gè)監(jiān)測(cè)車內(nèi)環(huán)境且控制車內(nèi)空調(diào)、加濕機(jī)、空氣凈化裝置的系統(tǒng)，在給定預(yù)置溫濕度、空氣品質(zhì)范圍后，自動(dòng)控制不同系統(tǒng)單元的工作，并在超出范圍的情況下產(chǎn)生報(bào)警提示。其系統(tǒng)工作流程的框圖如圖1所示。

2.車內(nèi)舒適度定義和設(shè)計(jì)思想。舒適度指數(shù)（DI）是描述氣溫和濕度對(duì)人體的綜合影響指標(biāo)之一，它表征人體在某種溫、濕度條件下對(duì)該空氣環(huán)境感覺舒適的程度。舒適度的計(jì)算公式如式（1）所示，舒適度參數(shù)如表1所示。

圖1 系統(tǒng)工作流程圖

DI=T-（0.55-0.55f）（T-58），（1）

表1 舒適度參數(shù)表

這里我們考慮采用單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)溫濕度進(jìn)行自動(dòng)控制，實(shí)時(shí)的對(duì)車內(nèi)溫濕度進(jìn)行檢測(cè)，在對(duì)其控制方面我們引入舒適度這一概念，將舒適度作為溫濕度調(diào)控的準(zhǔn)則，通過調(diào)整溫濕度，以上表的結(jié)論作為標(biāo)準(zhǔn)，使車內(nèi)舒適度在我們期望的結(jié)果之內(nèi)，減少了人為調(diào)控的時(shí)間，且用這一準(zhǔn)則更加科學(xué)合理。

3.車內(nèi)空氣品質(zhì)定義和設(shè)計(jì)思想。車內(nèi)的空氣品質(zhì)主要由車內(nèi)的氣體含量和懸浮顆粒物的含量來決定。根據(jù)2011年出臺(tái)的《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》，車內(nèi)的主要污染物有甲醛、苯、TVOC等。本文以甲醛和PM2.5值為例，我們通過傳感器檢測(cè)車內(nèi)甲醛和PM2.5含量，與設(shè)定的閾值比較，當(dāng)數(shù)值超出閾值時(shí)，單片機(jī)控制揚(yáng)聲器報(bào)警，并控制空氣凈化器工作。

三、系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

針對(duì)目前國(guó)內(nèi)汽車室內(nèi)空氣質(zhì)量差、環(huán)境控制系統(tǒng)嚴(yán)重滯后的現(xiàn)狀，本文針對(duì)汽車內(nèi)環(huán)境質(zhì)量，為增加車內(nèi)人的舒適度，減少人為因素對(duì)車內(nèi)環(huán)境的調(diào)節(jié)，采用單片機(jī)為核心來設(shè)計(jì)汽車室內(nèi)環(huán)境自動(dòng)控制系統(tǒng)。通過軟硬件相結(jié)合，最終達(dá)到單片機(jī)運(yùn)行程序來自動(dòng)控制汽車室內(nèi)溫濕度及空氣清潔度的目的。本文設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)一個(gè)車內(nèi)環(huán)境的調(diào)控系統(tǒng)對(duì)車內(nèi)環(huán)境進(jìn)行控制，該設(shè)備可以進(jìn)行獨(dú)立的工作，并在液晶屏上實(shí)時(shí)顯示溫濕度的測(cè)量值，同時(shí)實(shí)時(shí)的對(duì)車內(nèi)的甲醛和懸浮顆粒物進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)溫濕度的測(cè)量值超過闕值范圍時(shí)，通過單片機(jī)控制空調(diào)和加濕機(jī)工作對(duì)車內(nèi)溫濕度進(jìn)行控制，而當(dāng)PM2.5和甲醛含量超標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)語(yǔ)音進(jìn)行報(bào)警，并同時(shí)通過單片機(jī)控制空氣凈化器對(duì)車內(nèi)的空氣品質(zhì)進(jìn)行控制。車內(nèi)環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)下述一些功能：對(duì)車內(nèi)的溫濕度、PM2.5、甲醛含量等信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，對(duì)信號(hào)進(jìn)行A＼D轉(zhuǎn)換、濾波放大等處理，將其傳輸入單片機(jī)，通過單片機(jī)程序?qū)ζ湟_進(jìn)行控制，控制外圍器件的工作情況。這里，我們主要有三個(gè)目的，一是顯示實(shí)時(shí)的車內(nèi)溫濕度狀況，二是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車內(nèi)空氣品質(zhì)并報(bào)警，三是對(duì)車內(nèi)的工作單元進(jìn)行控制，這里我們主要控制的是空調(diào)、加濕機(jī)和空氣凈化器。該系統(tǒng)能智能的處理得到的數(shù)據(jù)和外圍電路，將車內(nèi)環(huán)境控制在一個(gè)舒適和健康的范圍，而且人也可以從報(bào)警和顯示中得到信息。這就需要一個(gè)穩(wěn)定，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)且高效的單片機(jī)，通過對(duì)功能的設(shè)想我們這里采用目前應(yīng)用非常廣泛的單片機(jī)AT89C51作為設(shè)計(jì)的核心。下面圖2為系統(tǒng)的總體組成框架圖：

圖2 系統(tǒng)的總體組成框架圖

四、結(jié)語(yǔ)

本文主要通過對(duì)汽車內(nèi)環(huán)境現(xiàn)狀的調(diào)查研究，將舒適度和空氣品質(zhì)這一概念加入汽車內(nèi)環(huán)境控制中，基于單片機(jī)為核心，初步設(shè)計(jì)了車內(nèi)環(huán)境自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)的工作原理，給出了設(shè)計(jì)的思想和總體的設(shè)計(jì)方案。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]陳冬冬.客車車內(nèi)空氣環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的研制[D].大連：大連理工大學(xué).2005