一種汽車溫度及新風監控系統設計

吳征天+王濤+王建軍

摘 要：本文設計了一款基于STC89C52RC單片機的汽車溫度及新風監控系統，該系統運行穩定，成本低廉。該系統是以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等作為報警與調節模塊。該系統穩定性好，可以根據檢測到的數據，實時顯示車內溫濕度與氣體濃度，同時還能根據車內氣體情況啟動或停止換氣系統，改善車內空氣質量，并且，可以通過手機短信及時通知車主車內異常情況。

關鍵詞：新風系統 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

目前國內大部分經濟型汽車車內溫度調節及換氣系統還處于一個手動控制狀態，手動控制不能良好地為車內提供一個舒適的環境，這成為汽車空調發展的關鍵問題。大部分汽車是封閉式使用，由于汽車內部空間狹小，內部長時間內循環導致空氣不流通，有害氣體增加，車內空氣變得混濁，長時間駕駛時人們易出現疲勞問題，這會誘發事故；同時，車內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環境，我們需要改善汽車內部空調的檢測調節系統，來達到自動并且智能調節的效果，此舉具有很實用的社會意義和非常廣泛的 發展前景。另一方面，當家長離開汽車時，將兒童等弱小人群遺留車內，因車內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生。

本文是基于單片機的汽車溫度及新風監控設計系統，通過傳感器可自動檢測車內的溫度、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，發出報警信號，點亮相應的指示燈，向手機發送短信；當氣體濃度超過上限值時，發出報警信號，點亮相應指示燈，向手機發送短信，并打開換氣系統，對車內執行換氣動作，調 節車內空氣質量。

1 系統總體控制方案

本文自動控制系統可實現以下功能：當啟動系統時，可以檢測車內的溫度、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；當車內的溫濕度超過設定上限值或者低于設定下限值時，發出報警信號，報警燈亮，并向手機發送短信提醒；當一氧化碳濃度或二氧化碳濃度超過設定上限值時，發出報警信號，報警燈亮，啟動換風扇，風扇指示燈亮，同時向手機發送短信提醒；當檢測數據在設定值之內時，排風扇關閉，報警燈滅。該系統根據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 系統軟硬件設計

硬件設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流；而一氧化碳、二氧化碳傳感器電路，需要用進行模數轉化，本設計采用ADC0832，其雙通道的轉換能力完全滿足本設計的要求，并且轉換速度快，轉換精度較高，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，使測到的數據更加準確。報警器與繼電器模塊，主要采用三極管進行驅動電流的放大，同時，驅動繼電器增加了電氣隔離功能，起到了保護電路的功能。通信功能采用已經封裝好的模塊，使用方便。

想要完成基于單片機的設計，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，它們能夠識別并執行的只有機器語言。因此，必須將所寫的語言轉化成機器語言，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沒人使用。而憑借其迅速、省時省力、準確等優點，機器匯編大受歡迎。本設計的主要的程序設計，分為溫濕度、一氧化碳、二氧化碳檢測程序設計，按鍵程序設計以及通信程序設計，利用系統框圖，直觀地描述了它們工作的先后順序，以及軟件設計的思路。

仿真是系統設計的必要工作，在電路設計和調試中占有重要地位，在制作實物前利用軟件進行仿真，便于直觀地發現錯誤，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計的運行狀態。本設計將采用proteus軟件進行仿真。

3 結語

本文所設計的系統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，該系統不僅簡單實用，更重要的是運行穩定。該系統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，結構簡單，可讀性強。本文以單片機STC89C52RC作為控制核心，結合一些外圍電路構成了汽車溫度及新風監控系統。該系統基本滿足用戶的功能要求。

參考文獻

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