汽车地板底部除湿系统温湿度检测及标定

张许林 黄强 九江学院

汽车作为当今社会的主流交通工具，其安全性越来越受到广大车主的重视，而车辆地板底部潮湿或有积水问题容易被车主忽略。汽车地板底部长时间处于潮湿环境易导致隔音棉等棉织物产生有毒气体、车身腐蚀影响车身刚度、线束短路造成汽车自燃、蓄电池频繁馈电等严重隐患，而这一问题普遍存在。因此，亟待设计一套汽车地板底部潮湿度检测系统，实时检测其潮湿状况。

1 系统硬件选定

1.1 电源模块

汽车车载电源为12V，而汽车地板底部湿度报警系统的工作电压为5V，需增设电源模块进行变压处理。本设计采用三端集成稳压芯片LM7805为系统提供5V稳压电源。

1.2 单片机最小系统

本设计采用Arduino UNO为主控板，该板只需配合外围的传感器、控制开关、LED屏等器件,容易实现各种实用功能。

1.3 显示模块

显示模块选用LCD1602字符型液晶模块，它经过编程后显示内容可多样化。温湿度值的读取也可通过连接电脑实现。

1.4 传感器模块

DHT11传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。传感器与高性能8位单片机相连接，包括一个NTC测温元件和一个电阻式感湿元件，具有品质卓越、抗干扰能力强、超快响应、性价比高等优点。

2 温湿度监控系统软件设计

2.1 编写语言以及开发工具的选择

本系统的软件设计采用汇编语言程序，其具有较高的效率并且容易精确计算程序运行时间，C语言既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试。

2.2 主程序流程图

根据温湿度监控系统功能，系统软件流程框图如图1所示。

图1 主程序框图

3 温湿度检测试验

3.1 试验环境模拟

本试验将采用透明塑料箱模拟汽车地板地垫与车身地板间夹着的密闭空间，采用加湿器调节密闭空间内湿度的变化，采用吹风机调节密闭空间内温度的变化。通过不断的改变温度和湿度进行各类数据的采集，如高温高湿度、高温低湿度、低温高湿度、低温低湿度等。

3.2 试验步骤

第一步：编译程序，将温湿度检测程序传入Arduino1.8.5编辑器中；

第二步：将UNO主控板与笔记本电脑通过数据线连接好，将代码上传至主控板中；

第三步：将DHT11温湿度传感器与UNO主控板相连接；

第四步：打开COM串口监视器，观察获取温湿度值；

第五步：用本设计的温湿度计测量环境温度值和湿度值，温度值记为t，湿度值记为w；在相同试验环境下，用标准温湿度测量器分别测量环境温度值和湿度值，温度值记为T，湿度值记为W，并将数据整理与表中统计；

第六步：通过分析测量数据中的 t、w、T、W，对X1、X2、Y1、Y2数值进行标定；

第七步：通过标定值 X1、X2、Y1、Y2及常量 C1、C2，对测量数据进行验证。

3.3 试验数据及分析

根据试验汇总部分温湿度试验数据，采用多项式拟合法对试验测试数据拟合，其中t、w、T和W为实验数据。

利用MATLAB经过线性拟合，得到方程式（1）的系数为：X1=1.0240，X2=-0.0461，C1=0.1367。

采用多项式拟合得到（1）式的T方程三维图如图2所示。

图2 T方程三维图

经过线性拟合，得到方程式（2）的系数为：X2=0.5985，Y2=0.8698，C2=19.3200。

同理，采用多项式拟合得到（2）式的W方程三维图如图3所示。

图3 W方程三维图

3.4 标定值验证

在 X 、X、Y、Y及常量 C、C标定后，带入公式（1）和公式（2）中得：

将新测得实验数据t、w带入公式（3）中。经计算结果表明，与标准温湿测量仪测得的温度值T、湿度值W一致，说明标定值X1、X2、Y1、Y2标定值及常量C1、C2结果准确。

通过本系统的设计及试验验证，当车辆湿度高于72.5%RH时，车辆将会自动报警提醒驾驶员，打开空调“底部吹风挡”挡位，为车上人员保障环保、安全的环境。

4 结语

本文提出的汽车地板底部除湿系统，当温湿度值超出设定温、湿度值时，警装置工作。通过试验后统计出试验温湿度值及标准温湿度计测量值，结合MATLAB对数据进行拟合，得到X1、X2、Y1、Y2标定值及常量C1、C2并进行校核。当车辆湿度高于72.5%RH时，将会对驾驶员进行预警提醒，达到主动安全系统事故发生前的预警作用。