一種汽車溫度及新風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

吳征天+王濤+王建軍

摘 要：本文設(shè)計(jì)了一款基于STC89C52RC單片機(jī)的汽車溫度及新風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，成本低廉。該系統(tǒng)是以DHT11溫濕度傳感器作為溫濕度檢測(cè)模塊；以MG811傳感器、MQ-7傳感器作為氣體檢測(cè)模塊；以SIM900A模塊作為通信模塊；以報(bào)警器、排風(fēng)扇以及LED等作為報(bào)警與調(diào)節(jié)模塊。該系統(tǒng)穩(wěn)定性好，可以根據(jù)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示車內(nèi)溫濕度與氣體濃度，同時(shí)還能根據(jù)車內(nèi)氣體情況啟動(dòng)或停止換氣系統(tǒng)，改善車內(nèi)空氣質(zhì)量，并且，可以通過(guò)手機(jī)短信及時(shí)通知車主車內(nèi)異常情況。

關(guān)鍵詞：新風(fēng)系統(tǒng) MG811 二氧化碳傳感器 SIM900A模塊 排風(fēng)扇

中圖分類號(hào)：TP336 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）10（b）-0128-02

目前國(guó)內(nèi)大部分經(jīng)濟(jì)型汽車車內(nèi)溫度調(diào)節(jié)及換氣系統(tǒng)還處于一個(gè)手動(dòng)控制狀態(tài)，手動(dòng)控制不能良好地為車內(nèi)提供一個(gè)舒適的環(huán)境，這成為汽車空調(diào)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。大部分汽車是封閉式使用，由于汽車內(nèi)部空間狹小，內(nèi)部長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)循環(huán)導(dǎo)致空氣不流通，有害氣體增加，車內(nèi)空氣變得混濁，長(zhǎng)時(shí)間駕駛時(shí)人們易出現(xiàn)疲勞問(wèn)題，這會(huì)誘發(fā)事故；同時(shí)，車內(nèi)的有毒有害氣體污染，嚴(yán)重影響到乘員的身心健康，甚至造成不可挽回的后果。為了獲得安全舒適的車內(nèi)環(huán)境，我們需要改善汽車內(nèi)部空調(diào)的檢測(cè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，來(lái)達(dá)到自動(dòng)并且智能調(diào)節(jié)的效果，此舉具有很實(shí)用的社會(huì)意義和非常廣泛的 發(fā)展前景。另一方面，當(dāng)家長(zhǎng)離開(kāi)汽車時(shí)，將兒童等弱小人群遺留車內(nèi)，因車內(nèi)二氧化碳濃度及有毒有害氣體濃度過(guò)高，使其人身安全受到威脅，造成無(wú)可挽回的傷害，甚至死亡的事時(shí)有發(fā)生。

本文是基于單片機(jī)的汽車溫度及新風(fēng)監(jiān)控設(shè)計(jì)系統(tǒng)，通過(guò)傳感器可自動(dòng)檢測(cè)車內(nèi)的溫度、濕度、一氧化碳?xì)怏w及二氧化碳?xì)怏w濃度，并實(shí)時(shí)反映在顯示屏中?？勺灾髟O(shè)置溫濕度上下限值與氣體濃度上限值，當(dāng)溫濕度超過(guò)或低于限定值時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，點(diǎn)亮相應(yīng)的指示燈，向手機(jī)發(fā)送短信；當(dāng)氣體濃度超過(guò)上限值時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，點(diǎn)亮相應(yīng)指示燈，向手機(jī)發(fā)送短信，并打開(kāi)換氣系統(tǒng)，對(duì)車內(nèi)執(zhí)行換氣動(dòng)作，調(diào) 節(jié)車內(nèi)空氣質(zhì)量。

1 系統(tǒng)總體控制方案

本文自動(dòng)控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以下功能：當(dāng)啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，可以檢測(cè)車內(nèi)的溫度、濕度、一氧化碳濃度以及二氧化碳?xì)怏w濃度，并顯示在顯示屏上；當(dāng)車內(nèi)的溫濕度超過(guò)設(shè)定上限值或者低于設(shè)定下限值時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，報(bào)警燈亮，并向手機(jī)發(fā)送短信提醒；當(dāng)一氧化碳濃度或二氧化碳濃度超過(guò)設(shè)定上限值時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，報(bào)警燈亮，啟動(dòng)換風(fēng)扇，風(fēng)扇指示燈亮，同時(shí)向手機(jī)發(fā)送短信提醒；當(dāng)檢測(cè)數(shù)據(jù)在設(shè)定值之內(nèi)時(shí)，排風(fēng)扇關(guān)閉，報(bào)警燈滅。該系統(tǒng)根據(jù)主要功能模塊可分為控制模塊、檢測(cè)模塊、報(bào)警模塊、換氣模塊、通信模塊以及它們的外圍電路。對(duì)于檢測(cè)模塊，本設(shè)計(jì)以STC89C52RC單片作為主控器；采用DHT11溫濕度傳感器，MQ-7一氧化碳?xì)怏w傳感器，MG811二氧化碳?xì)怏w傳感器來(lái)進(jìn)行檢測(cè)；報(bào)警方面采用蜂鳴器與LED等結(jié)合的聲光報(bào)警方式；換氣方面，選用松樂(lè)的12V繼電器，用于風(fēng)扇的通斷電控制，結(jié)合汽車的實(shí)際，選用12V直流風(fēng)扇，來(lái)進(jìn)行功能的模擬；同時(shí)也選用了基于SIM900A芯片的模塊，用于短信的發(fā)送，提醒車主異常情況，及時(shí)做出反應(yīng)?？傮w方案框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)主要包括傳感器的信號(hào)處理電路、報(bào)警器、繼電器以及通信模塊的驅(qū)動(dòng)電路，完成各種指令控制的單片機(jī)控制電路。其中，溫濕度信號(hào)可以直接連接單片機(jī)I/O口，接上拉電阻進(jìn)行供電與穩(wěn)流；而一氧化碳、二氧化碳傳感器電路，需要用進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)化，本設(shè)計(jì)采用ADC0832，其雙通道的轉(zhuǎn)換能力完全滿足本設(shè)計(jì)的要求，并且轉(zhuǎn)換速度快，轉(zhuǎn)換精度較高，同時(shí)，因二氧化碳傳感器探頭輸出電壓過(guò)小，因此選用了高阻抗的CA3140放大器，進(jìn)行信號(hào)的放大，同時(shí)，考慮到溫度的影響，使用熱敏電阻來(lái)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，使測(cè)到的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。報(bào)警器與繼電器模塊，主要采用三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)電流的放大，同時(shí)，驅(qū)動(dòng)繼電器增加了電氣隔離功能，起到了保護(hù)電路的功能。通信功能采用已經(jīng)封裝好的模塊，使用方便。

想要完成基于單片機(jī)的設(shè)計(jì)，除單片機(jī)等硬件之外，軟件也是不可或缺的一部分，換句話說(shuō)，就是必須編寫出源程序使得系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。然而，單片機(jī)的CPU不能直接識(shí)別所寫的C程序，它們能夠識(shí)別并執(zhí)行的只有機(jī)器語(yǔ)言。因此，必須將所寫的語(yǔ)言轉(zhuǎn)化成機(jī)器語(yǔ)言，這個(gè)過(guò)程就是通常所說(shuō)的匯編。常用的兩種方式有手動(dòng)方式與機(jī)器方式。從目前來(lái)看，由于耗時(shí)耗力，手動(dòng)進(jìn)行匯編的方式幾乎已經(jīng)沒(méi)人使用。而憑借其迅速、省時(shí)省力、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，機(jī)器匯編大受歡迎。本設(shè)計(jì)的主要的程序設(shè)計(jì)，分為溫濕度、一氧化碳、二氧化碳檢測(cè)程序設(shè)計(jì)，按鍵程序設(shè)計(jì)以及通信程序設(shè)計(jì)，利用系統(tǒng)框圖，直觀地描述了它們工作的先后順序，以及軟件設(shè)計(jì)的思路。

仿真是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必要工作，在電路設(shè)計(jì)和調(diào)試中占有重要地位，在制作實(shí)物前利用軟件進(jìn)行仿真，便于直觀地發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，同時(shí)，仿真軟件的暫停功能和串口顯示功能，方便我們更直觀地觀察設(shè)計(jì)的運(yùn)行狀態(tài)。本設(shè)計(jì)將采用proteus軟件進(jìn)行仿真。

3 結(jié)語(yǔ)

本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要由溫濕度檢測(cè)模塊、一氧化碳及二氧化碳?xì)怏w檢測(cè)模塊、報(bào)警模塊、換氣模塊以及通信模塊幾部分組成，該系統(tǒng)不僅簡(jiǎn)單實(shí)用，更重要的是運(yùn)行穩(wěn)定。該系統(tǒng)程序的編寫全部使用C語(yǔ)言，對(duì)使用C語(yǔ)言編寫的一個(gè)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可讀性強(qiáng)。本文以單片機(jī)STC89C52RC作為控制核心，結(jié)合一些外圍電路構(gòu)成了汽車溫度及新風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)基本滿足用戶的功能要求。

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