基于ARM的車用空氣質量檢測系統

1、 基于ARM的車用空氣質量檢測系統 車用空氣質量檢測系統 控制系統的研究內容本系統期望實現對車廂內溫度，濕度，VOC氣體的實時采集處理、顯示、報警等功能。儀器采用鋰電池供電，具有良好的便攜性和通用性，并且使用液晶屏顯示菜單，有良好的人機對話界面。同時設計了聲光報警系統，實現在參數超標時及時的報警。車用空氣質量檢測系統 控制系統的整體架構氣體傳感器LPC主控制器液晶屏顯示數字式溫度、濕度傳感器聲光報警電源輸入鍵盤車用空氣質量檢測系統 LPC接口介紹LPC2138芯片LPC2138具有強大的存儲空間，內嵌32KB片內靜態(tài)RAM和512KB的Flash存儲器；可以實現在系統可編程（ISP)、在應用可

2、編程（IAP）；2個8路10位A/D轉換器，一個D/A轉換器；多個串行接口，包括2個16C550工業(yè)標準UART、2個高速I2C接口、SPI，以及具有緩沖作用和數據長度可變功能的SSP協議。LPC2138軟件的可移植性好，工作可靠。車用空氣質量檢測系統 LPC接口介紹LPC2138工作特性 小型LQFP64 封裝的16/32 位ARM7TDMI-S 微控制器。 片內Boot 裝載軟件實現在系統/在應用中編程（ISP/IAP）。扇區(qū)擦除或整片擦除的時間為400ms，1ms 可編程256 字節(jié)。 EmbeddeDICE?RT 和嵌入式跟蹤接口可實時調試（利用片內RealMonitor 軟件）和高速

3、跟蹤執(zhí)行代碼。 2 個32 位定時器/計數器（帶4 路捕獲和4 路比較通道）、PWM 單元（6 路輸出）和看門狗。 實時時鐘具有獨立的電源和時鐘源，在節(jié)電模式下極大地降低了功耗。 向量中斷控制器。可配置優(yōu)先級和向量地址。 多達47 個5V 的通用I/O 口（LQFP64 封裝）。9個邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷引腳。 通過片內PLL可實現最大為60MHz的CPU 操作頻率，PLL 的穩(wěn)定時間為100us。 片內晶振頻率范圍：130 MHz。 2 個低功耗模式：空閑和掉電。 可通過個別使能/禁止外部功能和降低外部時鐘來優(yōu)化功耗。 通過外部中斷將處理器從掉電模式中喚醒。車用空氣質量檢測系統 控制系統的

4、其他硬件設計（1）氣體傳感器設計VOC氣體傳感器選用能夠偵測0.1ppm以上的氣體的空氣質量VOC氣體濃度傳感器MS1100，該傳感器用于檢測空氣中的甲醛、苯、二甲苯等多種有機揮發(fā)成分，具有極高的靈敏度和穩(wěn)定性，體積小，價格便宜，響應速度。VOC傳感器實物圖VOC傳感器連接圖車用空氣質量檢測系統 控制系統的其他硬件設計溫濕度傳感器是指能將溫度量和濕度量轉換成容易被測量處理的信號的設備或裝置。溫濕度傳感器一般是測量溫度量和相對濕度量。而且人體對于溫濕度的變化測量范圍和精度要求不高，所以選用的溫濕度傳感器也就相應的采用了數字溫濕度傳感器DHT11。DHT11傳感器實物圖（2）溫度濕度傳感器設計DH

5、T11連線圖車用空氣質量檢測系統 控制系統的其他硬件設計為了使本系統對車廂內內空氣品質的監(jiān)測更為直觀，能夠讓車主更便捷的看到車廂內空氣質量的變化，所以采用了由2個發(fā)光二極管和一個蜂鳴器構成的聲光報警電路。其中VOC氣體含量超標時雙燈閃爍蜂鳴器報警，溫度超標時D1燈亮蜂鳴器報警，濕度超標時D2燈亮蜂鳴器報警。（3）聲光報警蜂鳴器的設計聲光報警電路連線圖車用空氣質量檢測系統 控制系統的其他硬件設計本系統的電源電路設計采用集成穩(wěn)壓器7805，C29、C30分別為輸入端和輸出端濾波電容，D1為續(xù)流二極管。當輸出電流較大時，7805應配上散熱板。（4）電源電路的設計電源電路連線圖車用空氣質量檢測系統 控

6、制系統的其他硬件設計選用的液晶顯示模塊應具有體積小、功耗低、顯示內容豐富等特點，現在字符型液晶顯示模塊已經是單片機應用設計中最常用的信息顯示器件了。所以，在該系統中選用LCD1602作為顯示模塊。（5）液晶顯示電路的設計液晶顯示電路連線圖車用空氣質量檢測系統 控制系統的其他硬件設計按鍵電路共設置五個獨立按鍵，實現功能為設定鍵可進行設定的進入與退出，同時可實現兩種范圍（VOC濃度上限按照國際標準設定好）的切換，另設左右移位鍵、上下調值鍵各兩個，與此同時考慮到用戶可能需要在一定時間內連續(xù)測量一種量，故設計了上調鍵的第二功能：當只有上調鍵按下時完成顯示的自動與手動的切換以實現良好的人機對話。（6）按

7、鍵輸入電路的設計按鍵輸入電路連線圖車用空氣質量檢測系統 控制系統的軟件設計（1）軟件設計模塊流程圖初始化開始DHT11傳感器數據采集VOC傳感器數據采集VOC濃度顯示延時、報警函數溫度顯示延時、報警函數延時、報警函數濕度顯示進入設定功能進入切換功能按鍵調整函數設置完成YNYNN手自動切換函數自動顯示NY車用空氣質量檢測系統 控制系統的軟件設計（2）主要程序代碼#include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define Data P0 /數據端口/*1602管腳定義*/ sbit RS=P26;

8、sbit RW=P25; sbit E=P27; /*按鍵管腳定義*/ sbit key_U=P20; sbit key_D=P21; sbit key_L=P22; sbit key_R=P23; sbit key_S=P24; /*報警管腳定義*/ sbit beep=P34; sbit led1=P35; sbit led2=P36; unsigned char num=0;/記錄設定鍵按下次數unsigned char k_flag=0;/記錄設置鍵按下次數(用于調用) unsigned char wei=0;/光標位置unsigned char c_num=0;/記錄切換鍵按下次數u

9、nsigned char c_flag=0;/記錄切換鍵按下次數(用于調用) unsigned char voc_ad;/AD讀取數據車用空氣質量檢測系統 控制系統的軟件設計（2）主要程序代碼unsigned char flag;/DHT11函數用到/*/ sbit DHT=P37; uchar WEN1=wen:16.00-28.00; /溫度第一行數據uchar WEN2= 00.00 ; /溫度第二行數據uchar SHI1=shi:30.00-70.00; /濕度第一行數據uchar SHI2= 00.00 ; /濕度第二行數據unsigned char shiZ,shiX,wenZ,

10、wenX,check; unsigned char tr_shiZ,tr_shiX,tr_wenZ,tr_wenX; 車用空氣質量檢測系統 控制系統的軟件設計（2）主要程序代碼/*延時*/ void delay_1ms(uint x) uchar i; while(x-) for(i=0;i1; /*12MHz頻率*/ while(-uscnt); /*1602顯示*/ /*寫命令*/ void lcd_write_com(uchar c) delay_1ms(5);/操作前短暫延時，保證信號穩(wěn)定 E=0; RS=0; RW=0; _nop_(); E=1; 車用空氣質量檢測系統 控制系統的軟

11、件設計（2）主要程序代碼Data=c; E=0; /*寫數據*/ void lcd_write_dat(uchar c) delay_1ms(5); /操作前短暫延時， 保證信號穩(wěn)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(0 x38); /display mode lcd_write_com(0 x38); /display mode lcd_write_com(0 x38); /display mode lcd_write

12、_com(0 x06); /顯示光標移動位置 lcd_write_com(0 x0c); /顯示開關及光標設置 lcd_write_com(0 x01); /顯示清屏車用空氣質量檢測系統 控制系統的軟件設計（2）主要程序代碼/*顯示單個字符*/ void ShowChar(uchar pos,uchar c) unsigned char p; if (pos=0 x10) p=pos+0 xb0; /是第二行則命令代碼 高4位為0 xc else p=pos+0 x80; /是第二行則命令代碼 高4位為0 x8 lcd_write_com(p);/寫命令 lcd_write_dat(c); /

13、寫數據/*顯示字符串*/ void ShowString (uchar line,char *ptr) unsigned char l,*p; p=ptr; l=line4; while(*p)!=0) ShowChar(l+,*(p); p+; 車用空氣質量檢測系統 控制系統的軟件設計（2）主要程序代碼/*溫度顯示函數*/ void WENdisp(void) ShowString(0,WEN1); _nop_(); ShowString(1,WEN2); /*濕度顯示函數*/ void SHIdisp(void) ShowString(0,SHI1); _nop_(); ShowStrin

14、g(1,SHI2); /*VOC調用的顯示函數*/ void VOCdisp(void) ShowString(0,VOC1); _nop_(); ShowString(1,VOC2); /*報警用函數*/ void Beep(unsigned char i,j)/i用于確定亮燈方式，j用于確定蜂鳴器是否報警 unsigned char m; led1=led2=1; for(m=0; mvoc_h) Beep(1,1); else Beep(0,0); void wen_warning() unsigned char wen_t; unsigned char wen_h; 車用空氣質量檢測系統 控制系統的軟件設計（2）主要程序代碼unsigned char wen_l; wen_t=(0+WEN26)*10+(0+WEN27); wen_l=(0+WEN14)*10+(0+WEN15); wen_h=(0+WEN110)*10+(0+WEN111); if(wen_twen_h|wen_tshi_h|shi_tshi_l) Beep(3,1); else Beep(0,0); /*按鍵*/ /*進入設定功能*/ unsigned char key_set(void) if(key_S=0) delay_1ms(1