一種新風智能電子控制系統(tǒng)的設計

梁婷

摘?要： 本項目設計研究的車用新風系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，改善車內空氣質量，去除有毒有害氣體、細菌及有害微生物氣溶膠。本文闡述構成系統(tǒng)的硬件模塊：環(huán)境空氣檢測部分、A/D數據轉換部分、人機界面顯示部分、繼電器電路驅動部分以及報警電路驅動部分，環(huán)境空氣質量檢測等。介紹了本次設計的控制系統(tǒng)的軟件程序的結構和流程。對研發(fā)智能化車用新風系統(tǒng)提供一個新思路、新方法。

關鍵詞： 新風智能;電子控制系統(tǒng);設計

【中圖分類號】V233?【文獻標識碼】A?【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.34.140

1?新風系統(tǒng)智能化研究背景

新冠疫情爆發(fā)后，消費者對于汽車車內空氣健康保護的需求也愈發(fā)強烈。車用新風系統(tǒng)裝置凈化車內空氣，包括霧霾、甲醛、苯、TVOC等污染物。

近幾年智能化的車用新風系統(tǒng)己成為各企業(yè)和研究機構主要的研究產品之一，在智能控制系統(tǒng)研發(fā)方面，美國及一些歐洲國家一直處于領先地位，近年來，以美國微軟公司及摩托羅拉公司等為首的一批國外知名企業(yè)，先后擠身于智能控制系統(tǒng)的研發(fā)中[1]。

2?車用新風智能化系統(tǒng)總體模塊設計

2.1?基本模塊設計。

系統(tǒng)采用模塊化設計，主要有智能化遠程控制模塊、PM2.5智能感知，預留智能終端互聯(lián)模塊、實時調節(jié)模塊，以及各模塊間數據通信接口，并且進行系統(tǒng)集成實現系統(tǒng)的功能。

2.2?物聯(lián)網通信模塊設計。

為了系統(tǒng)能夠實時遠程控制和監(jiān)控，設計物聯(lián)網通信模塊，主要由智能移動設備通過WIFI、4G等無線技術實現遠程控制和監(jiān)控，進行運行狀態(tài)的反饋、自動空氣質量的調節(jié)、實時提醒用戶和報警等功能，更好的實現互聯(lián)互通。自動調節(jié)空氣質量，改善車載環(huán)境，有益于人們健康。實時監(jiān)測PM2.5濃度化及有害氣體水平，隨時掌握室內空氣質量，可進行智能移動控制及運行狀態(tài)查看，實現產品智能化，有利于提升產品的競爭力[1]。

3?車用新風智能化系統(tǒng)系統(tǒng)結構

3.1?車用新風智能化系統(tǒng)系統(tǒng)硬件結構。

本設計由環(huán)境空氣檢測部分、A/D數據轉換部分、人機界面顯示部分、繼電器電路驅動部分以及報警電路驅動部分，環(huán)境空氣質量檢測通過QS-01傳感器檢測設備空間的空氣質量，根據環(huán)境質量的優(yōu)劣，傳感器的數據輸出端輸出響應的線性模擬量電壓，傳感器DATA端輸出的檢測電壓信號直接傳輸給A/D數據轉換芯片ADC0831，模數轉換芯片及外圍驅動電路的搭建，使得芯片接收到的模擬量電壓信號通過芯片內部的集成電路將模擬量信號轉換成單片機可識別的純數字量信號，供單片機進行數據的讀取及數據處理。通過單片機將傳感器的實時數據進行預設報警值的對比，得到相應的控制標志位，驅動相應的IO口輸出高低電平，以實現外設繼電器電路的驅動，控制負離子空氣凈化裝置和排風換氣裝置的工作以及系統(tǒng)報警電路的驅動，實現聲光報警。另外本設計為了體現系統(tǒng)的直觀性，系統(tǒng)中還通過LCD1602作為人機交互顯示界面，由于LCD1602的顯示功能驅動采用并行接口方式進行數據傳輸，不僅保證數據的傳輸速度，更保證了數據傳輸的穩(wěn)定性。系統(tǒng)結構圖如圖1所示。在設計定型后，再用成本較低的定制LED字碼管代替LCD1602顯示。

3.2?車用新風智能化系統(tǒng)系統(tǒng)軟件結構。

軟件是計算機系統(tǒng)的大腦，沒有軟件的計算機就像沒有大腦的人一樣，不能充分發(fā)揮它的功能。在本次設計的控制系統(tǒng)中，硬件設備的功能是通過軟件來賦予其意義的，如系統(tǒng)要控制負離子空氣凈化裝置，首先要通過有線串行通信程序來完成控制功能，其次在定義按鍵功能，通過編程完成LED數碼顯示等等，綜上所訴，軟件是控制系統(tǒng)中的一個非常重要組成部分。

本次設計的控制系統(tǒng)的軟件程序包括：風扇開關控制程序、負離子空氣凈化開關控制程序、報警掃描控制程序、傳感器數據采集程序、液晶屏顯示控制程序、紅外遙控程序以及按鍵功能程序等。本著軟件設計的基本方法此次設計控制程序的軟件設計方法是利用傳統(tǒng)的結構化分析與設計方法來完成的。結構化程序設計方法雖然是早期的程序設計方法，但該方法還一直被廣泛地使用。結構化系統(tǒng)分析與設計貫穿整個軟件設計過程，遵循“自頂向下，逐步求精”的基本原則。

3.3?新風系統(tǒng)風扇開關及負離子空氣凈化開關控制程序調試模塊

#include

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit P11=P1^1;//串口485通信收發(fā)控制

sbit P12=P1^2;//串口485通信收發(fā)控制

sbit P13=P1^3;//新風系統(tǒng)風扇開關控制

sbit P14=P1^4;//負離子空氣凈化開關控制

uint j; char code str[] = "Welcome to the air purifier?nr";

unsigned charCount=0;

void InitUART（void） //串口初始化、外部中斷初始化

{ IP?= 0x01;IT0 = 1;IT01=1;IE?= 0x81;TMOD = 0x20;SCON = 0x50;

TL1=0xfd;TH1=0xfd;PCON = 0x00;EA = 1;ES = 1;TR1 = 1;

P11=1;P12=0;}

void SendOneByte（unsigned char c）

{ SBUF = c;while（！TI）;TI = 0;}

main（）{InitUART（）;while（1）;}

void ISR0（） interrupt 0

{P13=～P13;//新風系統(tǒng)風扇開關控制，P3.2風扇開關按鍵}

void ISR0（） interrupt 2

{P14=～P14;//負離子空氣凈化開關控制，P3.3負離子開關按鍵}

void UARTInterrupt（void） interrupt 4//串口中斷調試

{ if（RI） { RI = 0;Count=SBUF;P11=0;P12=1;

for（j=0;j<50000;j++）;SendOneByte（Count）;

P11=1;P12=0;for（j=0;j<50000;j++）;}elseTI = 0;}

參考文獻

[1]?湯云峰.空氣凈化器智能化系統(tǒng)的設計與實現[D].東南大學，2015.