基于单片机控制的车载空气净化器设计
2018-02-27张仁朝张茂贵
张仁朝 张茂贵
摘要
本文设计了一种基于STC89C52单片机控制的车载空气净化器，从而达到净化车内空气的效果。该净化器采用手机APP控制，利用空气质量传感器进行空气的检测，若没有污染源的出现，该净化器可以过滤粉尘与PM2.5的气体，若检测到有害气体，该净化器可以释放臭氧消毒来净化空气。
【关键词】单片机 传感器 手机APP 净化
1 引言
随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，汽车已经走入平常百姓家，车内的座椅、沙发垫等装饰材料会释放苯、甲醛等有毒物质，导致车内空气质量恶化，同时车内封闭的小环境，容易使人感到不适，引起头痛，恶心等现象。本人根据实际生活的需要设计了一种车载空气净化器。
2 硬件电路设计
2.1 系统结构
该项目主要由空气质量传感器模块、MCU控制模块、液晶显示模块、空气净化模块、电源模块、蓝牙模块、手机APP等组成，如图1所示。
2.2 硬件模块介绍
2.2.1 MCU模块
MCU模块是采用STC89C52单片机作为控制核心，此单片机是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字节系统可编程Flash存储器，价格便宜，适合实际应用需要。如图2所示。
除了复位电路、时钟电路外，P2端口连接LCD1602的液晶显示。
2.2.2 显示模块
本电路显示模块采用的是LCD1602，可以显示2行*16字符，主要用来显示净化时间。其中第3脚为Vo为对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，实际使用中用一个电位器来调整，如图3所示。
2.2.3 空气质量传感器模块
空气质量检测模块采用的是SM427N001，它是一款高性价比的四等级空气质量传感器。能够检测氨气、氢气、酒精、一氧化碳、甲烷、丙烷、甘烷、苯乙烯、丙二醇、酚、甲苯、乙苯、二甲苯、甲醛等有机挥发气体以及香烟、木材、纸张燃烧烟雾、油烟等。该模块通过XH2.54-4立式插座与单片机P1^2、Pl^3相连，接口定义如表1所示。输出信号A、B与污染等级0-3相对应，0表示没有污染，3表示污染最严重，级别越高表示污染越严重，具体如表2所示。
2.2.4 空气净化模块
该电路执行空气的过滤、净化和消毒功能。具体如图4所示。JP1与JP2所接的风扇通过过滤网进行空气循环，过滤网能不仅够滤除颗粒尘埃、毛发、絮状物等悬浮物，还可以滤除部分PM2.5、甲苯、TVOC等有害气体。当红灯亮时，说明车内空气污染严重，JP4臭氧电路工作，进行消毒;蓝灯亮时，JP5负离子电路工作，进行空气净化。
2.2.5 手机APP模块
該APP用于直接控制空气净化器中的净化和消毒，简单方便，可以提前开启空气净化，当你打开车门就可以享受清新的空气，具有很高的实用性。如图5所示。
2.2.6 蓝牙模块
蓝牙模块采用的是CC2541，手机APP发出指令后，蓝牙模块接收信号并传到单片机中，单片机根据接收的信号做出相应的判断，控制净化模块和消毒模块进行相关的操作。其中蓝牙模块TXD连接单片机的P3^0;RXD连接单片机的P3^1;如图6所示。
3 软件流程
系统上电后，先进行初始化。单片机检测按键是否有按下，如果有按键，则执行净化处理，并在液晶上显示时间;同时还要检测手机APP送来的信号，如果空气质量达到污染程度，则启动臭氧电路进行消毒处理，如图7所示。
主要程序如下：
#include
#define uchar unsigned char
#define Port PO
sbit RS=P3^5;
sbit RW=P3^6;
sbit E=P3^4;
sbit foot2=P3^2;//按键中断
sbit foot 1-P1^1;//风扇
sbit foot3=P1^2;//空气传感器
sbitfoot4=P1^3;//空气传感器
sbit foots=P1^4;//臭氧
sbit foot6=P1^5;//负离子
sbit LED6=P1^6;
sbit Busy=P0^7;
ucharstr[16]="0123456789-"，hour=3，min=0，sec=0，num=0，i，j，flags，flag;
uchar strl[16]="**CleaningAir**"，str2[16]="Time：";//利用数组，调用数组
void delay（）//延时函数
{
uchar ij;//延时变量
for（i-0;i<50;i++）
for（j=0;j<100;j++）;
}
void Read Busy（void）//读忙信号判断
{
uchark=255;
Port=0xff;
RS=0;
RW=0;
E=0;
while（（k--）&&（Busy））;
E=0;
}
void Write_Comm（uchar Icdcomm）//写指令函数
{
Read Busy（）;//先读忙
RS=0;//端口定义为写指令
RW=0;//端口写入使能
E=1;//端口输入总使能
Port=1cdcomm;//数据端送指令
E=0;//端口输入总禁止
}
void Write_Chr（uchar lcddata）//写数据函数
{
Read_Busy（）;//先读忙
RS=1;//端口写数据使能
RW=0;//端口写入使能
E=1;//端口总输入使能
Port=1cddata;//数据端口送数据
E=0;//端口总输入禁止
}
void Init_LCD（void）
{
delay（）;//稍微延时，等待LCD进入工作状态
Write_Comm（0x38）;//8位2行5*7
Write_Comm（0x0c）;//显示开，光标开闪烁开
Write_Comm（0x01）;//清屏
Write_Comm（0x02）;//光标归位
}
void zhongduan0（）interrupt0
{
foot1=～foot1;
foot6=～foot6;
TR0=～TR0;
while（foot2！=0）;
}
//串口中断
void UART_SER（）interrupt 4
{
uchar temp=2;
if（RI）
{
RI=0;//清除接收标志
temp=SBUF;
switch（temp）
{
case'3'：foot1=1;foot6=1：TRO=1：break：//开风扇和负离子
case'4 '：foot1=0;foot6=0：TR0=0：break;//关风扇和负离子
case'1'：foot5=1;break;
//开臭氧
case'2'：foot5=0;break;
//关臭氧
}
}
}
void Timer0（）interrupt1//
{
num++;
if（num==20）
{
flag=num=0;
}
if（flag==0&&num==0）
{flag=1;
if（sec==0&&min==0）
{
if（hour！=0）
{
hour--;
min=59;
sec=59;
}
}
else//少了之后就是58开始
if（sec！=O）
{
sec--;
}
else//少了之后就是58开始
if（min！=0）
{
min-sec-59;
}
if（hour==0&&min==0&&sec==0）
{
TR0=0;
num=0;
}
}
}
void displayl（）
{
Write_Comm（0x80）;//定位第一行第一个位
for（i=0;i<16;i++）
{
Write_Chr（strl[i]）;
}
str2[9]=str[12];
str2[10]=str[min/10];
str2[11]=str[min%10];
str2[12]=str[12];
str2[13]=str[sec/10];
str2[14]=str[sec%10]：//不加while，会出现闪烁的现象，因为Init-Lcd有清屏的作用，一开一闭就会有闪;
Write_Comm（0xC0）;//定位第二行第一个位
for（j=0;j<16;j++）
{
Write_Chr（str2[j]）;
}
}
void main（）
{
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
IT0=1;//跳变沿出发方式（下降沿）
EX0=1;//打开INTO的中断允许。
TH0=（65536-50000）/256;//50ms
TL0=（65536-50000）%256;
TMOD&=0xf0;//定时器。工作方式1（16位）=0x20|0x01;
TMOD|=0x03;
foot1=1;
foot3-0;
foot4=0;
foot5-0;
foot6=1;
TMOD&=0x0f;//定时器0工作方式1（16位）=0x20|00x01;
TMOD|=0x20;
TMOD|=0x00;
SM0=0;
SM1=0;//串口工作方式1
REN=1;//允许串口接收
TH1=0xfd;
TL1=0xfd;//9600波特率
ES=1;
Init_LCD（）;
while（1）
{
displayl（）;
if（foot3==1‖foot4==1）
{
foot5=1;
}
}
}
4 结束语
本文设计的车载空气净化器，充分利用了单片机在控制领域的性能优势，能够检测车内空气质量，并作出相应的处理，采用一键启动，同时使用手机APP控制，具有很高的实用性。
参考文献
[1]翟龙涛.李庆才.高勇善.基于单片机控制的PM2.5空气净化器的设计与研究[J].电子世界，2016（11）：55-57.
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