轿车内环境测控系统设计

o第1章绪 1.1课题的研究背 1.2国内外研究现 第2章系统方案设 2.1系统总体设 2.2有害气体检测方案设 2.3主控的选 2.4传感器选 2.5人机交互方案设 第3章硬件电路设 3.1最小系统电路设 3.2传感器电路设 3.2.1温湿度检测电 3.2.2有害气体检测电 3.2.3SGP30传感器电 3.2.4MQ-2烟雾检测传感器电 3.2.5MQ- 乙醇检测电 3.3键盘显示电路设 3.4电路的设 3.5控制执行电路设 第4章软件设 4.1主控MSP430F149整体程序设 4.2温湿度程序设 4.3SGP30传感器程序设 4.5烟雾传感器处理程序设 4.6LCD显示程序设 程序设 4.7.1声光4.7.2语音提 第5章环境保护与社会经济效 系统选材与环境的影 系统设计对社会可持续发展的影 5.3系统的经济效益分 结 致 参考文 附 oooooooooooooo1.1课题的研究背o

1 oo 自1980o1989年制定并实施了P61307-98“汽车评估标准和方法”。按照德意 o 订的相关要求。同时车内皮革、黏合剂等物品中含有二甲苯 、订 空气 o o 情绪和注意力，可能造成潜在的交通事故。长期坐这种车对健康有害，重时甚至造 o事件，或许意味着这起事件引起了 的关注。2005年3月某位的o o o 后 o讼，因 o标准，导致妻子被苯。盾，用来推动检测和监督汽车中的空气质量。20044 oo 化碳 ooo o oo 线根据汽车工业远 的《中国发展前景和投资机会》，车线oo 系统，温湿度o o oo1.2国内外研究现现代汽车工业被视为知识、信息和技术高度发达的产业。十九世纪后期的时候欧美发达国家都有环境自动实时监测系统，其中地理信息系统（GIS）技术和o （GPS）技术被使用在了汽车环境监测问题中。目前，国际主要o oo辆环境监测，后来一些部委和公司开始研究开发环境监测系统。2000oo o o ooooooooooooooooo2.1系统总体设

2该系统选择MSP430F149单片机作为轿车车内环境测控系统设计的主oo o超阈 o 集模块、A/D转换电路、LCD液晶显示电路以及模块电路，车辆内部环 oo ooooooooooo2.1o2.2有害气体检测方案设oooo oo oo 2.3主控的选方案一：尝试使用SP430F149系列单片机。SP430是TI公生的，o 用SP430来实现低能耗。当然，质量好，价格也方案二：选 o o 这些单片机用起来都大同小异，这个要是学会了其中一种另一款也差不2.4传感器选o硬件电路简单、而且采用数字型内部高度集成的良好特点，内部集成有A/Doo 在 o 检测：金属氧化物传感器Sgp30的特点是在一 上o成了多个传感器单元，此外，SGPoo oo o 少的。该系统采用MQ-3探头搭建的乙醇检测模块能够测量车内环境中 2.5人机交互方案设计 信息并获得反馈，所以一个良好的人机交互方案设计是不可缺少的。 性（Visibilityofsystemstatus）、用户任意操作性（Usercontrolandfreedom）o一致性（Consistencyandstandards）o 和蜂鸣器组成声 系统，环境检测信号值超过阈值的时候，LED灯闪烁 。语音交互功能由DY-SV17F智能语音模块配合单oo感 ooooooo3o3.1最小系统电路o o 的最小系统电路主要由六部分组成：供电电路、时路、JTAG程 oo 伏电压输出电路的稳压并且将5V转为3.3V，它是一个效率很高的电压 。这 的输入电压只需在3.3V以上就可以正常工作，效率很高oo 输入VCC为5V，输入输出各有0.1uF电容和100uF电容滤波，1管脚接地o o1oo

VCC33.1oo oo

3.23.2传感器电路设计o3.2.1温湿度检测ooo oo 1VCC1

o3.2.2有害气体检测电o

3.6135空o ，5率，设计MQ-135电路可将有害气体浓度变化变成电导率的变化从而被单片机处理oooooooooo33TD0TD0TA087IN4 0

1234 1AB1AB2Mo04oo45o装

o3.2.3SGP30传感器电

3.7 oooooooooooSGP30可提供空气质量中的二氧化碳（CO2）和等有害物的含量，3.9ooooo

11234Header根据轿车车内有害气体浓度标准，当轿车车内甲烷浓度≥0.11mg/m3，o者一氧化碳浓度≥1.10mg/ 的时候，就会发 信号，车内人员需做出o3.2.4MQ-2烟雾检测传MQ-2oo 显然地烟气浓度愈高，电阻愈小，那么可以推断出来，输出电阻就愈低，输模拟信号也越大，MQ-2对气体检测非常精准，量程大小合适，可精确到小数oo 电路原理图如图3.10所示。 o ooo

o3.10o3.2.5MQ- 乙醇检测电MQ-3ooMQ-3乙醇检测也是通过检测电导率的变化来反映空气中浓度的情况，电路原理图如图3.11所示。ooooooooo图3.11MQ- 3.3键盘显示电路装oo1231234订ooHeader3.12 按键用于向MCU输入信息，按键种类繁多，功能有简有繁，生活中随ooo50mso10ms这里用3个独立按键，它们通过上拉电阻将单片机I/O口拉高，按键被按VCC3o oo

SW- 电路的设计

3.13使用蜂鸣 时，无法直接使用单片机的I/O端口驱动，因为只有电o50~100mAI/Oo o电路，作为蜂鸣器功率驱动装置。本系统以8050三极管为，采用NPNo3.143.14ooooooo除了蜂鸣 之外，Dy-sv17f智能语音接口模块也融合了以下几大功o模块，分别是，I/O引脚微电路、UARTMP35WD3-5W、4欧姆的扬声器。不光如此，Dy-sv17f4Mbyteo本地保存声音文件，可 MP3，WAV等其他格式的音频文件。Dy-o贝到模块内部。模块实物图如图3.15所示。ooooooooo图3.15DY-SV17F该模块支持多种模式，可以通过输入输出分段触发，语音模块也可以通过o9600atobit1位，InspectionpositionNI/O 有两种类型的I/O触发模式，组合I/O模式和单独I/O模式的组合，其中每 o o 放中途有新的信息触发，则新的语音 完毕后停 。如果它一 oooooooooo3.16oTA1~TA8这8个单片机引脚输出 ”信号的时候，该系统就会发o曲111111101111110111111100111110111111101011111001111110000制00000oooo 空空oo

3.17oooooooooooooooooooooooooo4o4.1主控MSP430F149整体程序主控MSP430F149整体程序设计包括各传感器数据获取、LCD显示程oo4.14.1ooooooooooo4.2温湿度程序设 oo据传输。16位得到的数据与湿度16位与温度有关8位提o问题），放弃这次数据。编写DHT11_Read_Data()函数温湿度数据，通o 始信号送给模块，然后从机（DHT11温湿度传感器）接收起始信号发出应答oooo为输入的）。然后传感器模块会将data线置低电平，接着单片机 电平信号。之后传感器模块会将data线重新拉高，并且单片机等候约40us后 data引脚电平，低电平时为“0”，高电平时为“1”o o当data线被拉低大约50us的时候，意味着数据 o4.2o 程序流程图如图4.3所示ooooooooo图4.3温湿度程序流程温湿度函数：temp代表温度值(范围:0~50°)，humi表示湿度值(范围:20%~90%)，返回值：0表示正常；1表示失败：4.3SGP30传感器程序ooooooooo oSGP30是数字传感器，直接使用I2C接口进 ，如图4.5是oooooooooooooooooooooooo图图4.6SGP30传感器程序设订ooo4.5烟雾传感器处理程序设计o线该系统使用的MQ-2烟雾传感器内部集成了 它是一个8线A/D转换器。ADC08093 oA/D转换开始后，EOCoOEo当传感器检测到要测量的气体时，电压增加0.1Vooooooooooooooooo 4.6LCD显示程序设与LCD相关的程序代码在lcd.c和lcd.h里，分 LCD的驱动库文线和头文件。LCD_WR_Byte()是写入一个字节函数，LCD_Display_On(void)开线LCD_ShowChar(u8x,u8yu8chr)函数，x,yoooooooooooooooooooooLCD清屏子函数：voidoLCD指定位置显示一个字符,包括部分字符,x，y是开始显示第一个字线符的坐标:voidLCD_ShowChar(u8x,u8y,u8chr)；显示数字函数：voidLCD_ShowNum(u8x,u8y,u32num,u8len,u8size2) 程序设 4.7.1 采用LED和蜂鸣器组 部分，LED电路主要由上拉电阻ooLEDI/O o o蜂鸣器电平信号置为高电平，LED300毫秒，恢复电平。这样就会形成LED闪烁、蜂鸣器“滴~滴”，程序流程图如图4.9oooooooooooo4.7.2语音提 图4.9声 在模块内部ram中oo线I/O4.10ooooooooooooooooooo 图4.10程序流程图0000x.MP3是上位机录制的语音 oooooooo5.1系统选材与环境的影oo o o 主要包括冲击、碰撞、离心加速度、振动、等，会造成机器的永久性损坏。oo o危害并不 o 有 oo5.2系统设计对社会可持续发展的本文以 最小oo5.3系统的经济效益分o改善 o多种探测器 ooooooooooooooooooooooo ，围绕MSP430F149设计一套监测系统，可以安装 车上，实现对o o 订根据实际需要做出一些调整，不能仅仅查 进行设计，需要做出一订灵活的调整。选择主 时，可以参考的有飞 系列 ，经过对比之后我选择了 oo 需要设计单片机供电系统，选用 实现5V转3.3V的稳压，另外 o ooomain oo雾 浓度等信息，当超出阈值的时候发出声 和语音提示并且通过oo动化。这大学四年里我掌握了C/C++Keil、IARo发环境对飞 、32等单片机进行编程，学会了使用AltiumDesigner设计 oo 订这里 订四年前， oo ooooooooooooooo[1]康团结.多传感器数据处理的列车环境监测系统[D].西南交通大学o . .酿 o o . 供 .装 何勉.基于物联网的温室环 系统设计[J].陕西理工大学学报(自然科学 版),2020,36(03):54- .基于ARM11的温室环境参数自动调控系统的设计与实现[D]. 院 汽车乘务舱模拟环境纳米光净化效应与建模研究[D].东北林业大学[11]JiaxiongWen.Designof ligentgreenhouseautomaticcontrolsystembasedonlanguage[P].Proceedingsofthe20162ndWorkshoponAdvancedResearchoTechnologyinIndustryo[12]JamshidiSama