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1、装订线长 春 大 学 毕业设计（论文）纸目录第1章 绪论11.1 课题的研究背景11.2 国内外研究现状2第2章 系统方案设计42.1系统总体设计42.2 有害气体检测方案设计42.3 主控芯片的选择52.4 传感器选择52.5人机交互方案设计6第3章 硬件电路设计73.1 最小系统电路设计73.2传感器电路设计93.2.1温湿度检测电路93.2.2有害气体检测电路93.2.3 SGP30传感器电路103.2.4 MQ-2烟雾检测传感器电路113.2.5 MQ-3酒精乙醇检测电路113.3 键盘显示电路设计123.4报警电路的设计133.5 控制执行电路设计15第4章 软件设计174.1主控M
2、SP430F149整体程序设计174.2 温湿度程序设计174.3 SGP30传感器程序设计194.5烟雾传感器处理程序设计204.6 LCD显示程序设计214.7报警程序设计224.7.1声光报警224.7.2 语音提示23第5章 环境保护与社会经济效益255.1 系统选材与环境的影响255.2 系统设计对社会可持续发展的影响255.3 系统的经济效益分析26结 论27致 谢28参考文献29附 录30全套图纸加扣 3346389411或3012250582II装订线长 春 大 学 毕业设计（论文）纸第1章 绪论1.1 课题的研究背景我国是世界上人口最多的国家，随着经济的发展，我国机械制造产业
3、进入了高速增长阶段，人民生活水平与上世纪相比有着明显的改善。特别是近年来，中国汽车业主增长迅速，平均每年增长110万辆。据统计截至2011年底我国居民已经有2.25亿辆汽车。如果仅用10%的车辆测量值进行测量，车辆识别市场将超过1000万辆，随着车辆数量的增加，检查中发现的车辆数量也会增加。这就是为什么人们越来越重视道路安全、车辆舒适性等方面，为了保证自己的道路安全和良好舒适的车内环境，他们成为购车的重要因素。自1980年以来，许多欧洲国家开始关注汽车的环境污染问题。俄罗斯于1989年制定并实施了P61307-98“汽车评估标准和方法”。按照德意志联邦共和国环保署与该国的汽车生产商协会共同制定
4、的汽车内饰环境规范的规定，车体本身、车壁毡、车内塑制品、座椅、脚垫等应符合德国“Blue Angel”环境标签的相关要求。同时车内皮革、黏合剂等物品中含有二甲苯、甲醛、苯丙酮等有害物质含量不得超过德意志联邦车内环境环保标准的三级要求，且车辆要销售出去应先排放掉新车环境内的有毒空气。近年来，我国发生多起与汽车空气污染有关的纠纷案件。汽车内部的有害气体会给车内人员带来诸如头痛、恶心、咳嗽等症状，直接影响司机及乘客的情绪和注意力，可能造成潜在的交通事故。长期坐这种车对人体健康有害，严重时甚至造成死亡。2004年，中国汽车行业发生的第一起环境事件奥拓苯中毒事件，或许意味着这起事件引起了上千人的关注。2
5、005年3月某位李先生的妻子因患重症再生障碍性贫血而去世，事情追溯7个月前，也就是04年8月份李先生妻子在某4S店里购买了一款私家车，在购车大约月余，李先生妻子身体出现异常，表现为身体多处原因不明的出血点。之后医院确诊为重症再生障碍性贫血最终因治疗效果不佳而去世。妻子去世后四个月，李先生偶然得知重症再生障碍性贫血的一个重要原因是苯中毒，这是一种急性病，经主管当局审查后，确定汽车内苯含量超过标准；李先生在与卖方协商后撤销了赔偿，并对卖方提起诉讼，因为李先生认为卖方是其妻子购买的，新汽车的气味不同。他的妻子每天工作。由于汽车里热空气的使用，汽车中的苯污染更为严重。a/苯含量超过标准，导致妻子被苯中
6、毒。到目前为止，我国尚未制定检测车辆环境质量的某些标准。2014年，我国发布了汽车环境质量标准措施，汽车制造商和购车用户将有坚实的法律后盾，用来推动检测和监督汽车中的空气质量。2004年4月，由中国科学技术协会汽车环境专业委员会投入了近一个月的人力物力，率先开启了汽车环境污染调查的先河，在调查所涉及到的1,275种汽车类型中，汽车类型范围涵盖中低端汽车。调查结果显示92.81%的机动车受到车内环境污染，毋庸置疑这给汽车制造商和运营商敲响了警钟。汽车中的环境污染物是甲苯，其次是二甲苯，一氧化碳或甲醛，这几种有害物质的污染比较严重。同时，它也大大有效地促进了汽车制造商采用环保材料、并开发相关技术以
7、去除汽车等中的污染物的行动，以改善家用汽车环境的舒适性，既能满足消费者的愿望，也使我们在这方面的技术更加完善。近年来，我国在这方面投入了大量的资金和人力，一些国家也在这方面进行了投资，随着经济水平的提高，汽车越来越受到重视。比如近期购买的私家车甲烷含量高、新车舒适性好等因素引起了人们的关注。这就是为什么对这个问题的研究对我们了解汽车的状况有很大的帮助，近年来随着科学的发展和人类的需求，湿度控制变得非常小、快速和舒适。新型数字仪表的发展主要体现在低电压、低能耗、低价格等几个方面。从总体设计上看，其应用主要是便携式产品和家用电器，应用范围广泛，低电压、低能耗、低价格也基本上适合人们使用。微计算机的
8、输入从根本上改变了很多设备的功能作用范围，从只能测量单个参数到测量系统的全部参数，从简单的接收呈现数据到变量控制，数据分析，问题处理，从一个测量设备到测量系统。因此，我们需要研究汽车的状况，帮助车主创造一个舒适安全的车内环境。根据汽车工业远景研究所最新出版的中国发展前景和投资机会，车主从汽车安全的角度一直非常严格。汽车安全的重要性在购车和驾车时日益凸显，为了不断推动汽车市场的检修，对汽车检测提出了新的要求。因此，在机器上安装带有控制系统的系统，可以保证驾驶舒适性，有效降低性能。由于单片机、温湿度传感器和气体传感器的高灵敏度和数字信号的控制，可以产生模拟信号，根据模拟芯片的特点，将A/D转换成基
9、于MSP430F149的监控系统，温湿度监测机的安装让车主能够独立调节车辆的舒适性，对车辆环境应进行监测。通过对这一问题的深入研究，我们将比以往单个产品的价值更了解消费者和他们的品质，实施这一主题将使人们更加关注汽车的居住条件，并趋于健康这一主题将为消费者提供更多的机会，为制造商提供新的商机，特别关注即将满足公众要求的车辆环境监测。1.2 国内外研究现状在19世纪初，国外很多国家就已经开始关注车内环境问题了。在许多国家，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）技术和全球定位系统（GPS）技术被使用在了
10、汽车环境监测问题中。目前，国际主要汽车零部件和汽车制造商正在合作开发和调试中小型和高质量的汽车。不过，除了中控锁和防盗报警系统，高价位在应用领域并不普遍，经过进一步的研发和产业化，很快就会在所有汽车中普及。我国在这一方面起步稍微晚一点，上世纪80年代以后，人们才开始关注车辆环境监测，后来一些部委和公司开始研究开发环境监测系统。2000年前后研究工作才能正式开始。近年来，我国已经在此领域投入了大量的人力物力，使得我国在此领域的技术更上一层楼，传感器及其应用技术发展较快，但与世界其他国家的差距主要是生产技术，与日本相比，产品的工业化和耐久性又延长了十年。目前，我国对车辆污染的检测和处理尚无合适的标
11、准，因此只能根据国内环境标准对车辆的状况进行检查。然而，由于私家车车内环境监测的装置较少，因此对车辆环境监测控制研究有助于为驾驶员及乘车人员创造一个美好而又安全的空间。 第2章 系统方案设计2.1系统总体设计 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控芯片，利用DHT11模块、有害气体检测模块等来采集车内环境信息，通过传感器特殊材质制作的探头进行信号的采集，同时，作为模拟信号的模拟环境信息输入A/D转换器，经由A/D转换器处理成数字信号，然后这些数字信号被传输到单片机进行分析处理。液晶LCD实时显示环境信息，显示应急电源信号，实现超阈值报警的功能。轿车车内环境测控
12、系统包括温湿度检测模块、有害气体采集模块、A/D转换电路、LCD液晶显示电路以及报警模块电路，车辆内部环境测控系统的设计将支持实时自动监控车内环境，并将变化予以显示。设计具有完全个性化和人性化。该设计具有测量精度高，系统硬件和软件设计简单，设计精巧，显示效果好，可以间隔一定的时间或按规定好的时间对汽车环境进行检测。而且检测过程可以自主完成不需要人工介入，前提是用户进行调整报警调整好合理的阈值范围。本系统总体框图如图2.1所示：图2.1 系统总体框图 2.2 有害气体检测方案设计车内可能会有甲醛、一氧化碳、氮气、二氧化硫和微量的稀有气体等存在于车内，除此之外二氧化碳浓度也是一个不可忽视的监测指标
13、。该系统中主要监测的有害气体信息主要是车内空气质量、二氧化碳浓度、粉尘等。方案一：采用纯电路搭建的方式，不使用微处理器编程处理，降低成本。它包括气体浓度检测和转换电路、模拟电路、数字开关、数字指示器和信号开关。通过传感器的开关功能，气体浓度可以转化为电压信号，这样才方便测量。然后设计了一个开关电路，主要有线性补偿电路，放大电路，电压电流转换电路组成。从传感器输出的电压信号不是线性的，并且值很小，因此需要线性化和放大。多谐振荡器用于产生脉冲，控制多通道模拟开关，检测16种气体的浓度和显示当前检测通道的数量。通过计数和解码将检测到的气体的浓度值显示在数字管上。方案二：使用传感器检测多通道气体浓度参
14、数，通过单片机微处理器进行数据处理，用矩阵键盘设定报警标准值，采用LCD显示屏进行实时显示，具有直观方便的特点。以上两种方案均符合本设计的任务要求，均可以达到本设计的预期目标。为了减少复杂度，使该系统精度更高，响应速度更快，更可靠，选择方案二更适合。2.3 主控芯片的选择方案一：尝试使用MSP430F149系列单片机。MSP430是TI公司生产的，总的来说，本系统更倾向于用MSP430来实现低能耗。当然，质量好，价格也不贵。方案二：选择恩智浦系列单片机。参加过智能车竞赛的人都知道恩智浦飞思卡尔系列单片机，库比较齐全，调用也很方便。只可惜我的学的时间不是很长，掌握的不是很好，而且这类芯片都比较贵
15、。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多就会用了。通过比较两款MCU，性能上相差无几，MSP430功耗更低，考虑性价比，决定选择选项一。2.4 传感器选择温湿度检测：DHT11传感器可用于测量温度和湿度，它具有测量精度准确、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/D转换，并且能很好的进行显示。有害气体检测：二氧化锡是一种特殊的物质，其导电率会随空气质量环境而变化。具体来说，暴露在干净空气环境当中二氧化锡的导电率较低，而有害气体比如氨气含量增大时，二氧化锡的导电率也会随之增大。由于这个特性，二氧化锡被广泛应用于测量空气质量的mq-135传感器中。因此，如
