吳征天+王濤+王建軍

摘 要：本文設(shè)計了一款基于STC89C52RC單片機的汽車溫度及新風監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)運行穩(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模塊；以MG811傳感器、MQ-7傳感器作為氣體檢測模塊；以SIM900A模塊作為通信模塊；以報警器、排風扇以及LED等作為報警與調(diào)節(jié)模塊。該系統(tǒng)穩(wěn)定性好，可以根據(jù)檢測到的數(shù)據(jù)，實時顯示車內(nèi)溫濕度與氣體濃度，同時還能根據(jù)車內(nèi)氣體情況啟動或停止換氣系統(tǒng)，改善車內(nèi)空氣質(zhì)量，并且，可以通過手機短信及時通知車主車內(nèi)異常情況。

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

中圖分類號：TP336 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（b）-0128-02

目前國內(nèi)大部分經(jīng)濟型汽車車內(nèi)溫度調(diào)節(jié)及換氣系統(tǒng)還處于一個手動控制狀態(tài)，手動控制不能良好地為車內(nèi)提供一個舒適的環(huán)境，這成為汽車空調(diào)發(fā)展的關(guān)鍵問題。大部分汽車是封閉式使用，由于汽車內(nèi)部空間狹小，內(nèi)部長時間內(nèi)循環(huán)導致空氣不流通，有害氣體增加，車內(nèi)空氣變得混濁，長時間駕駛時人們易出現(xiàn)疲勞問題，這會誘發(fā)事故；同時，車內(nèi)的有毒有害氣體污染，嚴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)的檢測調(diào)節(jié)系統(tǒng)，來達到自動并且智能調(diào)節(jié)的效果，此舉具有很實用的社會意義和非常廣泛的 發(fā)展前景。另一方面，當家長離開汽車時，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高，使其人身安全受到威脅，造成無可挽回的傷害，甚至死亡的事時有發(fā)生。

本文是基于單片機的汽車溫度及新風監(jiān)控設(shè)計系統(tǒng)，通過傳感器可自動檢測車內(nèi)的溫度、濕度、一氧化碳氣體及二氧化碳氣體濃度，并實時反映在顯示屏中。可自主設(shè)置溫濕度上下限值與氣體濃度上限值，當溫濕度超過或低于限定值時，發(fā)出報警信號，點亮相應的指示燈，向手機發(fā)送短信；當氣體濃度超過上限值時，發(fā)出報警信號，點亮相應指示燈，向手機發(fā)送短信，并打開換氣系統(tǒng)，對車內(nèi)執(zhí)行換氣動作，調(diào) 節(jié)車內(nèi)空氣質(zhì)量。

1 系統(tǒng)總體控制方案

本文自動控制系統(tǒng)可實現(xiàn)以下功能：當啟動系統(tǒng)時，可以檢測車內(nèi)的溫度、濕度、一氧化碳濃度以及二氧化碳氣體濃度，并顯示在顯示屏上；當車內(nèi)的溫濕度超過設(shè)定上限值或者低于設(shè)定下限值時，發(fā)出報警信號，報警燈亮，并向手機發(fā)送短信提醒；當一氧化碳濃度或二氧化碳濃度超過設(shè)定上限值時，發(fā)出報警信號，報警燈亮，啟動換風扇，風扇指示燈亮，同時向手機發(fā)送短信提醒；當檢測數(shù)據(jù)在設(shè)定值之內(nèi)時，排風扇關(guān)閉，報警燈滅。該系統(tǒng)根據(jù)主要功能模塊可分為控制模塊、檢測模塊、報警模塊、換氣模塊、通信模塊以及它們的外圍電路。對于檢測模塊，本設(shè)計以STC89C52RC單片作為主控器；采用DHT11溫濕度傳感器，MQ-7一氧化碳氣體傳感器，MG811二氧化碳氣體傳感器來進行檢測；報警方面采用蜂鳴器與LED等結(jié)合的聲光報警方式；換氣方面，選用松樂的12V繼電器，用于風扇的通斷電控制，結(jié)合汽車的實際，選用12V直流風扇，來進行功能的模擬；同時也選用了基于SIM900A芯片的模塊，用于短信的發(fā)送，提醒車主異常情況，及時做出反應。總體方案框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)軟硬件設(shè)計

硬件設(shè)計主要包括傳感器的信號處理電路、報警器、繼電器以及通信模塊的驅(qū)動電路，完成各種指令控制的單片機控制電路。其中，溫濕度信號可以直接連接單片機I/O口，接上拉電阻進行供電與穩(wěn)流；而一氧化碳、二氧化碳傳感器電路，需要用進行模數(shù)轉(zhuǎn)化，本設(shè)計采用ADC0832，其雙通道的轉(zhuǎn)換能力完全滿足本設(shè)計的要求，并且轉(zhuǎn)換速度快，轉(zhuǎn)換精度較高，同時，因二氧化碳傳感器探頭輸出電壓過小，因此選用了高阻抗的CA3140放大器，進行信號的放大，同時，考慮到溫度的影響，使用熱敏電阻來進行溫度補償，使測到的數(shù)據(jù)更加準確。報警器與繼電器模塊，主要采用三極管進行驅(qū)動電流的放大，同時，驅(qū)動繼電器增加了電氣隔離功能，起到了保護電路的功能。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的設(shè)計，除單片機等硬件之外，軟件也是不可或缺的一部分，換句話說，就是必須編寫出源程序使得系統(tǒng)能夠正常運行。然而，單片機的CPU不能直接識別所寫的C程序，它們能夠識別并執(zhí)行的只有機器語言。因此，必須將所寫的語言轉(zhuǎn)化成機器語言，這個過程就是通常所說的匯編。常用的兩種方式有手動方式與機器方式。從目前來看，由于耗時耗力，手動進行匯編的方式幾乎已經(jīng)沒人使用。而憑借其迅速、省時省力、準確等優(yōu)點，機器匯編大受歡迎。本設(shè)計的主要的程序設(shè)計，分為溫濕度、一氧化碳、二氧化碳檢測程序設(shè)計，按鍵程序設(shè)計以及通信程序設(shè)計，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)計的思路。

仿真是系統(tǒng)設(shè)計的必要工作，在電路設(shè)計和調(diào)試中占有重要地位，在制作實物前利用軟件進行仿真，便于直觀地發(fā)現(xiàn)錯誤，同時，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)計的運行狀態(tài)。本設(shè)計將采用proteus軟件進行仿真。

3 結(jié)語

本文所設(shè)計的系統(tǒng)主要由溫濕度檢測模塊、一氧化碳及二氧化碳氣體檢測模塊、報警模塊、換氣模塊以及通信模塊幾部分組成，該系統(tǒng)不僅簡單實用，更重要的是運行穩(wěn)定。該系統(tǒng)程序的編寫全部使用C語言，對使用C語言編寫的一個系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，可讀性強。本文以單片機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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