車載空氣質量監測系統的設計

蔣鑫蕊 馬翔 朱萍凌 啟東

摘要：隨著汽車的普及，車內空氣污染問題受到人們的重視。為了解決此問題，設計了一種基于STC51微控制器的車載空氣質量監測系統，選用PM2.5傳感器GP2Y1014AU，對車內空氣的PM2.5實時檢測。本系統能有效檢測車內空氣質量，實現成本較低，運行效果良好，有較好的實際應用價值。

關鍵詞：STC51;PM2.5;車內空氣質量

中圖分類號：TP274;X831 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）04-0178-01

0 引言

隨著經濟發展生活水平的提高，家用汽車成為生活必需品截止到2018年底，全國機動車保有量已經達到3.27億輛，車輛給人們帶來便利的同時也帶來了一些問題，其中車內污染問題也收到了越重視，成為人們關注的熱點問題，世界衛生組織已經將車內空氣污染列為人類健康的10大威脅。為此本文設計了一套基于單片機的車載空氣質量監測系統，該系統通過STC51微控制器和傳感器對空氣質量進行采集，然后通過LCD顯示出來，實現車內空氣質量數據顯示、報警等功能，完成對車內空氣質量的實時檢測，方便用戶掌握車內空氣質量的變化，為用戶的健康出行提供建議。

1 總體設計

本設計主要由微控制器、PM2.5傳感器采集模塊、LCD顯示模塊、組成。系統的整體結構如圖1所示，PM2.5傳感器與微控制器相連，將采集的信息傳輸到控制器然后通過液晶顯示屏顯示采集到的數據，當PM2.5值超過臨界值時，蜂鳴器進行報警，提醒用戶同時通過藍牙模塊將信息傳輸到手機APP上。

2 系統的硬件電路設計

硬件電路詳細設計如圖2所示，本系統選用的控制器為微控制器STC15F2K60S2，該控制器為增強型8051內核，速度比傳統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、定時器、中斷等豐富的外設功能，方便進行設計。

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]，它對檢測香煙煙霧、粉塵等細小顆粒頗有成效，常被用于空氣凈化器系統中。此模塊通過輸出的是模擬信號，通過AO引腳輸入到STC的AD接口，傳輸給單片機進行數據處理。

本設計通過液晶屏模塊直接顯示車內PM2.5信息，顯示模塊選用的是LCD12864，LCD12864主要有顯示屏、控制器、驅動器和偏壓產生電路構成[3]，可以顯示漢字及圖形，顯示內容豐富，而且功耗低。12864模塊的PSB引腳接地，設置為串行通信，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串行通信發送給12864LCD顯示器。

當車內空氣質量超過預設的安全值時，啟動蜂鳴器報警，提示用戶車內空氣存在問題。蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，蜂鳴器驅動電路由一個三極管、一個蜂鳴器、一個限流電阻組成。三極管Q1起開關作用，由單片機的P3.0引腳進行控制，輸出低電平至基極，三極管飽和導通，使蜂鳴器發聲，當P3.0引腳輸出高電平至基極時，三極管截止，無電流通過，蜂鳴器停止發聲[4]。

3 結語

本系統基于STC51微控制器和PM2.5傳感器實時檢測車內空氣質量，實現成本較低。在實際環境中進行了現場測試，測試結果顯示，該系統能有效監測車內空氣質量，實現成本較低，運行效果良好，對于車內空氣污染的監測具有一定的應用價值。

參考文獻

[1] 毛光峰.汽車車內污染及凈化研究[J].淮北職業技術學院學報，2018，17（06）：115-116.

[2] 郭桂綿，鐘志浮，侯斌，劉雪鋒，陳少鋒，王麗媛，羅中良.WiFi控制的智能空氣凈化器設計[J].日用電器，2018（08）：11-14.

[3] 張秋艷，張俊霞，王煦凱.一種低功耗多功能的車庫門管理系統設計[J].信息技術，2019（03）：19-23.

[4] 劉子揚，蘇祺鈞，陳萬通.基于單片機的防酒駕系統設計[J].電子技術，2018，47（08）：58-60.