車載空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

蔣鑫蕊 馬翔 朱萍凌 啟東

摘要：隨著汽車的普及，車內(nèi)空氣污染問(wèn)題受到人們的重視。為了解決此問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種基于STC51微控制器的車載空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，選用PM2.5傳感器GP2Y1014AU，對(duì)車內(nèi)空氣的PM2.5實(shí)時(shí)檢測(cè)。本系統(tǒng)能有效檢測(cè)車內(nèi)空氣質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)成本較低，運(yùn)行效果良好，有較好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：STC51;PM2.5;車內(nèi)空氣質(zhì)量

中圖分類號(hào)：TP274;X831 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）04-0178-01

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展生活水平的提高，家用汽車成為生活必需品截止到2018年底，全國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量已經(jīng)達(dá)到3.27億輛，車輛給人們帶來(lái)便利的同時(shí)也帶來(lái)了一些問(wèn)題，其中車內(nèi)污染問(wèn)題也收到了越重視，成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，世界衛(wèi)生組織已經(jīng)將車內(nèi)空氣污染列為人類健康的10大威脅。為此本文設(shè)計(jì)了一套基于單片機(jī)的車載空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)STC51微控制器和傳感器對(duì)空氣質(zhì)量進(jìn)行采集，然后通過(guò)LCD顯示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)車內(nèi)空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)顯示、報(bào)警等功能，完成對(duì)車內(nèi)空氣質(zhì)量的實(shí)時(shí)檢測(cè)，方便用戶掌握車內(nèi)空氣質(zhì)量的變化，為用戶的健康出行提供建議。

1 總體設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)主要由微控制器、PM2.5傳感器采集模塊、LCD顯示模塊、組成。系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，PM2.5傳感器與微控制器相連，將采集的信息傳輸?shù)娇刂破魅缓笸ㄟ^(guò)液晶顯示屏顯示采集到的數(shù)據(jù)，當(dāng)PM2.5值超過(guò)臨界值時(shí)，蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，提醒用戶同時(shí)通過(guò)藍(lán)牙模塊將信息傳輸?shù)绞謾C(jī)APP上。

2 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)

硬件電路詳細(xì)設(shè)計(jì)如圖2所示，本系統(tǒng)選用的控制器為微控制器STC15F2K60S2，該控制器為增強(qiáng)型8051內(nèi)核，速度比傳統(tǒng)8051快7～12倍，有低速模式、空閑模式和掉電模式，支持掉電喚醒，具有高速ADC、定時(shí)器、中斷等豐富的外設(shè)功能，方便進(jìn)行設(shè)計(jì)。

PM2.5信息的采集選用的是GP2Y1014AU一種基于光散射法的粉塵傳感器[2]，它對(duì)檢測(cè)香煙煙霧、粉塵等細(xì)小顆粒頗有成效，常被用于空氣凈化器系統(tǒng)中。此模塊通過(guò)輸出的是模擬信號(hào)，通過(guò)AO引腳輸入到STC的AD接口，傳輸給單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

本設(shè)計(jì)通過(guò)液晶屏模塊直接顯示車內(nèi)PM2.5信息，顯示模塊選用的是LCD12864，LCD12864主要有顯示屏、控制器、驅(qū)動(dòng)器和偏壓產(chǎn)生電路構(gòu)成[3]，可以顯示漢字及圖形，顯示內(nèi)容豐富，而且功耗低。12864模塊的PSB引腳接地，設(shè)置為串行通信，CS、STD和SCLK引腳分別接到控制器的26、25和24引腳，控制模塊將要顯示的信息通過(guò)串行通信發(fā)送給12864LCD顯示器。

當(dāng)車內(nèi)空氣質(zhì)量超過(guò)預(yù)設(shè)的安全值時(shí)，啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，提示用戶車內(nèi)空氣存在問(wèn)題。蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路由一個(gè)三極管、一個(gè)蜂鳴器、一個(gè)限流電阻組成。三極管Q1起開(kāi)關(guān)作用，由單片機(jī)的P3.0引腳進(jìn)行控制，輸出低電平至基極，三極管飽和導(dǎo)通，使蜂鳴器發(fā)聲，當(dāng)P3.0引腳輸出高電平至基極時(shí)，三極管截止，無(wú)電流通過(guò)，蜂鳴器停止發(fā)聲[4]。

3 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)基于STC51微控制器和PM2.5傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)車內(nèi)空氣質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)成本較低。在實(shí)際環(huán)境中進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示，該系統(tǒng)能有效監(jiān)測(cè)車內(nèi)空氣質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)成本較低，運(yùn)行效果良好，對(duì)于車內(nèi)空氣污染的監(jiān)測(cè)具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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