一种汽车温度及新风监控系统设计

吴征天+王涛+王建军

摘 要：本文设计了一款基于STC89C52RC单片机的汽车温度及新风监控系统，该系统运行稳定，成本低廉。该系统是以DHT11温湿度传感器作为温湿度检测模块；以MG811传感器、MQ-7传感器作为气体检测模块；以SIM900A模块作为通信模块；以报警器、排风扇以及LED等作为报警与调节模块。该系统稳定性好，可以根据检测到的数据，实时显示车内温湿度与气体浓度，同时还能根据车内气体情况启动或停止换气系统，改善车内空气质量，并且，可以通过手机短信及时通知车主车内异常情况。

关键词：新风系统 MG811 二氧化碳传感器 SIM900A模块 排风扇

中图分类号：TP336 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）10（b）-0128-02

目前国内大部分经济型汽车车内温度调节及换气系统还处于一个手动控制状态，手动控制不能良好地为车内提供一个舒适的环境，这成为汽车空调发展的关键问题。大部分汽车是封闭式使用，由于汽车内部空间狭小，内部长时间内循环导致空气不流通，有害气体增加，车内空气变得混浊，长时间驾驶时人们易出现疲劳问题，这会诱发事故；同时，车内的有毒有害气体污染，严重影响到乘员的身心健康，甚至造成不可挽回的后果。为了获得安全舒适的车内环境，我们需要改善汽车内部空调的检测调节系统，来达到自动并且智能调节的效果，此举具有很实用的社会意义和非常广泛的 发展前景。另一方面，当家长离开汽车时，将儿童等弱小人群遗留车内，因车内二氧化碳浓度及有毒有害气体浓度过高，使其人身安全受到威胁，造成无可挽回的伤害，甚至死亡的事时有发生。

本文是基于单片机的汽车温度及新风监控设计系统，通过传感器可自动检测车内的温度、湿度、一氧化碳气体及二氧化碳气体浓度，并实时反映在显示屏中。可自主设置温湿度上下限值与气体浓度上限值，当温湿度超过或低于限定值时，发出报警信号，点亮相应的指示灯，向手机发送短信；当气体浓度超过上限值时，发出报警信号，点亮相应指示灯，向手机发送短信，并打开换气系统，对车内执行换气动作，调 节车内空气质量。

1 系统总体控制方案

本文自动控制系统可实现以下功能：当启动系统时，可以检测车内的温度、湿度、一氧化碳浓度以及二氧化碳气体浓度，并显示在显示屏上；当车内的温湿度超过设定上限值或者低于设定下限值时，发出报警信号，报警灯亮，并向手机发送短信提醒；当一氧化碳浓度或二氧化碳浓度超过设定上限值时，发出报警信号，报警灯亮，启动换风扇，风扇指示灯亮，同时向手机发送短信提醒；当检测数据在设定值之内时，排风扇关闭，报警灯灭。该系统根据主要功能模块可分为控制模块、检测模块、报警模块、换气模块、通信模块以及它们的外围电路。对于检测模块，本设计以STC89C52RC单片作为主控器；采用DHT11温湿度传感器，MQ-7一氧化碳气体传感器，MG811二氧化碳气体传感器来进行检测；报警方面采用蜂鸣器与LED等结合的声光报警方式；换气方面，选用松乐的12V继电器，用于风扇的通断电控制，结合汽车的实际，选用12V直流风扇，来进行功能的模拟；同时也选用了基于SIM900A芯片的模块，用于短信的发送，提醒车主异常情况，及时做出反应。总体方案框图如图1所示。

2 系统软硬件设计

硬件设计主要包括传感器的信号处理电路、报警器、继电器以及通信模块的驱动电路，完成各种指令控制的单片机控制电路。其中，温湿度信号可以直接连接单片机I/O口，接上拉电阻进行供电与稳流；而一氧化碳、二氧化碳传感器电路，需要用进行模数转化，本设计采用ADC0832，其双通道的转换能力完全满足本设计的要求，并且转换速度快，转换精度较高，同时，因二氧化碳传感器探头输出电压过小，因此选用了高阻抗的CA3140放大器，进行信号的放大，同时，考虑到温度的影响，使用热敏电阻来进行温度补偿，使测到的数据更加准确。报警器与继电器模块，主要采用三极管进行驱动电流的放大，同时，驱动继电器增加了电气隔离功能，起到了保护电路的功能。通信功能采用已经封装好的模块，使用方便。

想要完成基于单片机的设计，除单片机等硬件之外，软件也是不可或缺的一部分，換句话说，就是必须编写出源程序使得系统能够正常运行。然而，单片机的CPU不能直接识别所写的C程序，它们能够识别并执行的只有机器语言。因此，必须将所写的语言转化成机器语言，这个过程就是通常所说的汇编。常用的两种方式有手动方式与机器方式。从目前来看，由于耗时耗力，手动进行汇编的方式几乎已经没人使用。而凭借其迅速、省时省力、准确等优点，机器汇编大受欢迎。本设计的主要的程序设计，分为温湿度、一氧化碳、二氧化碳检测程序设计，按键程序设计以及通信程序设计，利用系统框图，直观地描述了它们工作的先后顺序，以及软件设计的思路。

仿真是系统设计的必要工作，在电路设计和调试中占有重要地位，在制作实物前利用软件进行仿真，便于直观地发现错误，同时，仿真软件的暂停功能和串口显示功能，方便我们更直观地观察设计的运行状态。本设计将采用proteus软件进行仿真。

3 结语

本文所设计的系统主要由温湿度检测模块、一氧化碳及二氧化碳气体检测模块、报警模块、换气模块以及通信模块几部分组成，该系统不仅简单实用，更重要的是运行稳定。该系统程序的编写全部使用C语言，对使用C语言编写的一个系统，结构简单，可读性强。本文以单片机STC89C52RC作为控制核心，结合一些外围电路构成了汽车温度及新风监控系统。该系统基本满足用户的功能要求。

参考文献

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