车载空气质量监测系统的设计

蒋鑫蕊 马翔 朱萍凌 启东

摘要：随着汽车的普及，车内空气污染问题受到人們的重视。为了解决此问题，设计了一种基于STC51微控制器的车载空气质量监测系统，选用PM2.5传感器GP2Y1014AU，对车内空气的PM2.5实时检测。本系统能有效检测车内空气质量，实现成本较低，运行效果良好，有较好的实际应用价值。

关键词：STC51;PM2.5;车内空气质量

中图分类号：TP274;X831 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）04-0178-01

0 引言

随着经济发展生活水平的提高，家用汽车成为生活必需品截止到2018年底，全国机动车保有量已经达到3.27亿辆，车辆给人们带来便利的同时也带来了一些问题，其中车内污染问题也收到了越重视，成为人们关注的热点问题，世界卫生组织已经将车内空气污染列为人类健康的10大威胁。为此本文设计了一套基于单片机的车载空气质量监测系统，该系统通过STC51微控制器和传感器对空气质量进行采集，然后通过LCD显示出来，实现车内空气质量数据显示、报警等功能，完成对车内空气质量的实时检测，方便用户掌握车内空气质量的变化，为用户的健康出行提供建议。

1 总体设计

本设计主要由微控制器、PM2.5传感器采集模块、LCD显示模块、组成。系统的整体结构如图1所示，PM2.5传感器与微控制器相连，将采集的信息传输到控制器然后通过液晶显示屏显示采集到的数据，当PM2.5值超过临界值时，蜂鸣器进行报警，提醒用户同时通过蓝牙模块将信息传输到手机APP上。

2 系统的硬件电路设计

硬件电路详细设计如图2所示，本系统选用的控制器为微控制器STC15F2K60S2，该控制器为增强型8051内核，速度比传统8051快7～12倍，有低速模式、空闲模式和掉电模式，支持掉电唤醒，具有高速ADC、定时器、中断等丰富的外设功能，方便进行设计。

PM2.5信息的采集选用的是GP2Y1014AU一种基于光散射法的粉尘传感器[2]，它对检测香烟烟雾、粉尘等细小颗粒颇有成效，常被用于空气净化器系统中。此模块通过输出的是模拟信号，通过AO引脚输入到STC的AD接口，传输给单片机进行数据处理。

本设计通过液晶屏模块直接显示车内PM2.5信息，显示模块选用的是LCD12864，LCD12864主要有显示屏、控制器、驱动器和偏压产生电路构成[3]，可以显示汉字及图形，显示内容丰富，而且功耗低。12864模块的PSB引脚接地，设置为串行通信，CS、STD和SCLK引脚分别接到控制器的26、25和24引脚，控制模块将要显示的信息通过串行通信发送给12864LCD显示器。

当车内空气质量超过预设的安全值时，启动蜂鸣器报警，提示用户车内空气存在问题。蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，蜂鸣器驱动电路由一个三极管、一个蜂鸣器、一个限流电阻组成。三极管Q1起开关作用，由单片机的P3.0引脚进行控制，输出低电平至基极，三极管饱和导通，使蜂鸣器发声，当P3.0引脚输出高电平至基极时，三极管截止，无电流通过，蜂鸣器停止发声[4]。

3 结语

本系统基于STC51微控制器和PM2.5传感器实时检测车内空气质量，实现成本较低。在实际环境中进行了现场测试，测试结果显示，该系统能有效监测车内空气质量，实现成本较低，运行效果良好，对于车内空气污染的监测具有一定的应用价值。

参考文献

[1] 毛光峰.汽车车内污染及净化研究[J].淮北职业技术学院学报，2018，17（06）：115-116.

[2] 郭桂绵，钟志浮，侯斌，刘雪锋，陈少锋，王丽媛，罗中良.WiFi控制的智能空气净化器设计[J].日用电器，2018（08）：11-14.

[3] 张秋艳，张俊霞，王煦凯.一种低功耗多功能的车库门管理系统设计[J].信息技术，2019（03）：19-23.

[4] 刘子扬，苏祺钧，陈万通.基于单片机的防酒驾系统设计[J].电子技术，2018，47（08）：58-60.