基于arm的车用空气质量检测系统

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1、 基于ARM的车用空气质量检测系统CONTENTS控制系统的研究内容控制系统的研究内容0101目 录控制系统的整体架构控制系统的整体架构0202LPCLPC接口介绍接口介绍 0303控制系统的其他硬件设计控制系统的其他硬件设计 0404控制系统的软件设计控制系统的软件设计0505分析与展望分析与展望 0606车用空气质量检测系统 控制系统的研究内容本系统期望实现对车厢内温度，湿度，VOC气体的实时采集处理、显示、报警等功能。仪器采用锂电池供电，具有良好的便携性和通用性，并且使用液晶屏显示菜单，有良好的人机对话界面。同时设计了声光报警系统，实现在参数超标时及时的报警。车用空气质量检测系统 控制系

2、统的整体架构气体传感器LPC主控 制器液晶屏显 示数字式温度、湿度传感器声光报警电源输入键盘车用空气质量检测系统 LPC接口介绍LPC2138芯片LPC2138具有强大的存储空间， 内嵌32KB片内静态RAM和512KB 的Flash存储器；可以实现在系 统可编程（ISP)、在应用可编 程（IAP）；2个8路10位A/D转 换器，一个D/A转换器；多个串 行接口，包括2个16C550工业标 准UART、2个高速I2C接口、SPI ，以及具有缓冲作用和数据长 度可变功能的SSP协议。 LPC2138软件的可移植性好，工 作可靠。车用空气质量检测系统 LPC接口介绍LPC2138工作特性 小型LQ

3、FP64 封装的16/32 位ARM7TDMI-S 微控制器。 片内Boot 装载软件实现在系统/在应用中编程（ISP/IAP）。扇区擦除或整片擦除的时间为400ms，1ms 可编程256 字节。 EmbeddeDICE?RT 和嵌入式跟踪接口可实时调试（利用片内RealMonitor 软件）和高速跟踪执行代 码。 2 个32 位定时器/计数器（带4 路捕获和4 路比较通道）、PWM 单元（6 路输出）和看门狗。 实时时钟具有独立的电源和时钟源，在节电模式下极大地降低了功耗。 向量中断控制器。可配置优先级和向量地址。 多达47 个5V 的通用I/O 口（LQFP64 封装）。 9个边沿或电平触

4、发的外部中断引脚。 通过片内PLL可实现最大为60MHz的CPU 操作频率，PLL 的稳定时间为100us。 片内晶振频率范围：130 MHz。 2 个低功耗模式：空闲和掉电。 可通过个别使能/禁止外部功能和降低外部时钟来优化功耗。 通过外部中断将处理器从掉电模式中唤醒。车用空气质量检测系统 控制系统的其他硬件设计（1）气体传感器设计VOC气体传感器选用能够侦测 0.1ppm以上的气体的空气质量VOC 气体浓度传感器MS1100，该传感器用于检测空气中的甲醛、 苯、二甲苯等多种有机挥发成分，具有极高的灵敏度和稳定性， 体积小，价格便宜，响应速度。VOC传感器实物图VOC传感器 连接图车用空气质

5、量检测系统 控制系统的其他硬件设计温湿度传感器是指能将温度量和湿度量转换成容易被测量处理的信 号的设备或装置。温湿度传感器一般是测量温度量和相对湿度量。 而且人体对于温湿度的变化测量范围和精度要求不高，所以选用的 温湿度传感器也就相应的采用了数字温湿度传感器DHT11。DHT11传感器实物图（2）温度湿度传感器设 计DHT11连线图车用空气质量检测系统 控制系统的其他硬件设计为了使本系统对车厢 内内空气品质的监测更为直观，能够让车 主更便捷的 看到车厢内空气质量的变化，所以采用了由2个发光二极管和一个蜂鸣器构 成的声光报警电路。其中VOC气体含量超标时双灯闪烁蜂鸣器报警，温度超 标时D1灯亮蜂

6、鸣器报警，湿度超标时D2灯亮蜂鸣器报警。（3）声光报警蜂鸣器的设计声光报警电路连线图车用空气质量检测系统 控制系统的其他硬件设计本系统的电源电路设计采用集成稳压器7805，C29、C30分别为输 入端和输 出端滤波电容，D1为续流二极管。当输出电流较大时，7805应配上散热板 。（4）电源电路的设计电源电路连线图车用空气质量检测系统 控制系统的其他硬件设计选用的液晶显示模块应具有体积小、功耗低、显示内容丰富等特点，现在 字符型液晶显示模块已经是单片机应用设计中最常用的信息显示器件了。 所以，在该系统中选用LCD1602作为显示模块。（5）液晶显示电路的设计液晶显示电路连线图车用空气质量检测系统

7、 控制系统的其他硬件设计按键电路共设置五个独立按键，实现功能为设定键可进行设定的进入与退 出，同时可实现两种范围（VOC浓度上限按照国际标准设定好）的切换，另 设左右移位键、上下调值键 各两个，与此同时考虑到用户可能需要在一定 时间内连续测 量一种量，故设计了上调键的第二功能：当只有上调键按下 时完成显示的自动与手动的切换以实现良好的人机对话。（6）按键输入电路的设计按键输入电路连线图车用空气质量检测系统 控制系统的软件设计（1）软件设计模块流程图初始化开始DHT11传感器 数据采集VOC传感器数 据采集VOC浓度显示延时、报警函数温度显示延时、报警函数延时、报警函数湿度显示进入设 定功能进入

8、切换 功能按键调 整函数设置完 成YNYNN手自动切换函数自动显 示NY车用空气质量检测系统 控制系统的软件设计（2）主要程序代码#include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define Data P0 /数据端口 /*1602管脚定义*/ sbit RS=P26; sbit RW=P25; sbit E=P27; /*按键管脚定义*/ sbit key_U=P20; sbit key_D=P21; sbit key_L=P22; sbit key_R=P23; sbit key_S=P24;

9、 /*报警管脚定义*/ sbit beep=P34; sbit led1=P35; sbit led2=P36; unsigned char num=0;/记录 设定键按下次数 unsigned char k_flag=0;/记 录设置键按下次数(用于调用) unsigned char wei=0;/光标 位置 unsigned char c_num=0;/记 录切换键按下次数 unsigned char c_flag=0;/记 录切换键按下次数(用于调用) unsigned char voc_ad;/AD读 取数据车用空气质量检测系统 控制系统的软件设计（2）主要程序代码unsigned c

10、har flag;/DHT11函数用到 /*/ sbit DHT=P37; uchar WEN1=“wen:16.00-28.00“; /温度第一行数 据 uchar WEN2=“ 00.00 “; /温度第二行数据 uchar SHI1=“shi:30.00-70.00“; /湿度第一行数 据 uchar SHI2=“ 00.00 “; /湿度第二行数据 unsigned char shiZ,shiX,wenZ,wenX,check; unsigned char tr_shiZ,tr_shiX,tr_wenZ,tr_wenX; 车用空气质量检测系统 控制系统的软件设计（2）主要程序代码/*延

11、时*/ void delay_1ms(uint x) uchar i; while(x-) for(i=0;i1; /*12MHz频率*/ while(-uscnt); /*1602显示*/ /*写命令*/ void lcd_write_com(uchar c) delay_1ms(5);/操作前短暂延时，保证信号 稳定E=0; RS=0; RW=0; _nop_(); E=1; 车用空气质量检测系统 控制系统的软件设计（2）主要程序代码Data=c; E=0; /*写数据*/ void lcd_write_dat(uchar c) delay_1ms(5); /操作前短 暂延时， 保证信号稳

12、定E=0; RS=1; RW=0; _nop_(); E=1; Data=c;E=0; RS=0; /*LCD初始化*/ void lcd_init() delay_1ms(15); lcd_write_com(0x38); /display mode lcd_write_com(0x38); /display mode lcd_write_com(0x38); /display mode lcd_write_com(0x06); /显示光标移动 位置lcd_write_com(0x0c); /显示开关及光 标设置lcd_write_com(0x01); /显示清屏 车用空气质量检测系统 控制

13、系统的软件设计（2）主要程序代码/*显示单个字符 */ void ShowChar(uchar pos,uchar c) unsigned char p; if (pos=0x10) p=pos+0xb0; /是第二行则命 令代码 高4位为0xc else p=pos+0x80; /是第二行则命 令代码 高4位为0x8 lcd_write_com(p);/写命令lcd_write_dat(c); /写数据 /*显示字符串*/ void ShowString (uchar line,char *ptr) unsigned char l,*p; p=ptr; l=linevoc_h) Beep(1

14、,1); else Beep(0,0); void wen_warning() unsigned char wen_t; unsigned char wen_h; 车用空气质量检测系统 控制系统的软件设计（2）主要程序代码unsigned char wen_l; wen_t=(0+WEN26)*10+(0+WEN27 ); wen_l=(0+WEN14)*10+(0+WEN15 ); wen_h=(0+WEN110)*10+(0+WEN1 11); if(wen_twen_h|wen_tshi_h|shi_tshi_l) Beep(3,1); else Beep(0,0); /*按键*/ /*

15、进入设定功能*/ unsigned char key_set(void) if(key_S=0) delay_1ms(10); 车用空气质量检测系统 分析与展望（1）本系统选用了集传感器，转换器于一体，能直接输出标 准模拟信号的传感器，这无疑会增加系统的成本，今后可选用 能达到要求的价格低廉的传感器，而信号的放大和调理电路部 分可自行设计。 （2）由于汽车车厢内各种环境因子相互影响，而本系统的控 制输出仅为简单的百分比信号量，这显然不能满足高精度的控 制要求，应引入模糊算法，专家系统等技术以进一步提高系统 的智能决策水平。 （3）本系统可以改为多路气体检测，未来可以实现更多的监 测功能。THANKS