基于單片機的汽車內環境自動調控系統初探

【摘 要】目前，隨著經濟的發展，我國汽車的消費量與日俱增，隨著生活水平的提高，人們對汽車的要求也越來越高。而汽車內環境作為汽車的一個重要組成部分，也成為該汽車有無競爭力的重要體現。本文以車內舒適度和空氣品質為設計標準，以AT89C51單片機為核心，簡介了汽車內環境自動調控系統的總體設計思想和方法。

【關鍵詞】單片機；汽車內環境自動調控系統

一、本文的背景和意義

近幾年，隨著國內生活水平的提高，汽車漸漸成為人們日常出行的主要交通工具之一。在汽車給我們生活帶來便捷的同時，它也造成了很多問題。汽車內環境的好壞，直接影響著駕駛及乘坐人員行車的舒適和健康。車內環境有很多參數，其中溫濕度作為汽車傳統的車內環境要素，一直受到很多的關注，但目前國內對汽車溫濕度的控制大部分仍為手動控制，且沒有一個合理的調控標準。人為調控往往具有滯后性，同時也會產生安全隱患，調控的效果也不會很理想。而空氣品質，在過去的很長一段時間內一直被人所忽視，實際上已經對使用者產生了很大的傷害。中國科協工程學會環境專業委員會檢測報告指出：中國國內有超過9成的車內空氣質量超標，汽車車內空氣污染問題非常令人擔憂。因車內空氣的有害物質引起的白血病等案例數以千計。因為來勢洶洶的PM2.5風波以及國家于2011年3月1日出臺的《乘用車內空氣質量評價指南》等的推動，車內空氣質量更是受到空前關注。

二、系統的設計思想

車內環境好壞以往并無一個明確的標準，人們對其也只是一個模糊的概念，并無準確的定義。本文認為，車內環境的好壞主要以車內的舒適度好壞和車內的空氣品質的好壞來決定。關于車內的舒適度好壞，通過對舒適度定義的分析，這里我們主要以車內的溫度和濕度結合一起綜合評價。而關于車內的空氣品質，我們根據2011年出臺的《乘用車內空氣質量評價指南》來評價，發現車內的污染主要有醛類，苯類等氣體物質，還有就是空氣中的粉塵污染。

1.總體設計思想。該系統應用傳感技術、通信技術、計算機技術，共同購建一個監測車內環境且控制車內空調、加濕機、空氣凈化裝置的系統，在給定預置溫濕度、空氣品質范圍后，自動控制不同系統單元的工作，并在超出范圍的情況下產生報警提示。其系統工作流程的框圖如圖1所示。

2.車內舒適度定義和設計思想。舒適度指數（DI）是描述氣溫和濕度對人體的綜合影響指標之一，它表征人體在某種溫、濕度條件下對該空氣環境感覺舒適的程度。舒適度的計算公式如式（1）所示，舒適度參數如表1所示。

圖1 系統工作流程圖

DI=T-（0.55-0.55f）（T-58），（1）

表1 舒適度參數表

這里我們考慮采用單片機系統對溫濕度進行自動控制，實時的對車內溫濕度進行檢測，在對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控的準則，通過調整溫濕度，以上表的結論作為標準，使車內舒適度在我們期望的結果之內，減少了人為調控的時間，且用這一準則更加科學合理。

3.車內空氣品質定義和設計思想。車內的空氣品質主要由車內的氣體含量和懸浮顆粒物的含量來決定。根據2011年出臺的《乘用車內空氣質量評價指南》，車內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車內甲醛和PM2.5含量，與設定的閾值比較，當數值超出閾值時，單片機控制揚聲器報警，并控制空氣凈化器工作。

三、系統的總體設計

針對目前國內汽車室內空氣質量差、環境控制系統嚴重滯后的現狀，本文針對汽車內環境質量，為增加車內人的舒適度，減少人為因素對車內環境的調節，采用單片機為核心來設計汽車室內環境自動控制系統。通過軟硬件相結合，最終達到單片機運行程序來自動控制汽車室內溫濕度及空氣清潔度的目的。本文設計主要是設計一個車內環境的調控系統對車內環境進行控制，該設備可以進行獨立的工作，并在液晶屏上實時顯示溫濕度的測量值，同時實時的對車內的甲醛和懸浮顆粒物進行監控。當溫濕度的測量值超過闕值范圍時，通過單片機控制空調和加濕機工作對車內溫濕度進行控制，而當PM2.5和甲醛含量超標時，系統語音進行報警，并同時通過單片機控制空氣凈化器對車內的空氣品質進行控制。車內環境調控系統主要實現下述一些功能：對車內的溫濕度、PM2.5、甲醛含量等信號數據進行實時采集，對信號進行A＼D轉換、濾波放大等處理，將其傳輸入單片機，通過單片機程序對其引腳進行控制，控制外圍器件的工作情況。這里，我們主要有三個目的，一是顯示實時的車內溫濕度狀況，二是實時監測車內空氣品質并報警，三是對車內的工作單元進行控制，這里我們主要控制的是空調、加濕機和空氣凈化器。該系統能智能的處理得到的數據和外圍電路，將車內環境控制在一個舒適和健康的范圍，而且人也可以從報警和顯示中得到信息。這就需要一個穩定，系統結構且高效的單片機，通過對功能的設想我們這里采用目前應用非常廣泛的單片機AT89C51作為設計的核心。下面圖2為系統的總體組成框架圖：

圖2 系統的總體組成框架圖

四、結語

本文主要通過對汽車內環境現狀的調查研究，將舒適度和空氣品質這一概念加入汽車內環境控制中，基于單片機為核心，初步設計了車內環境自動調控系統的工作原理，給出了設計的思想和總體的設計方案。

參 考 文 獻

[1]陳冬冬.客車車內空氣環境自動調節控制系統的研制[D].大連：大連理工大學.2005