一种新风智能电子控制系统的设计

梁婷

摘 要： 本项目设计研究的车用新风系统的控制系统，改善车内空气质量，去除有毒有害气体、细菌及有害微生物气溶胶。本文阐述构成系统的硬件模块：环境空气检测部分、A/D数据转换部分、人机界面显示部分、继电器电路驱动部分以及报警电路驱动部分，环境空气质量检测等。介绍了本次设计的控制系统的软件程序的结构和流程。对研发智能化车用新风系统提供一个新思路、新方法。

关键词： 新风智能;电子控制系统;设计

【中图分类号】V233 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.34.140

1 新风系统智能化研究背景

新冠疫情爆发后，消费者对于汽车车内空气健康保护的需求也愈发强烈。车用新风系统装置净化车内空气，包括雾霾、甲醛、苯、TVOC等污染物。

近几年智能化的车用新风系统己成为各企业和研究机构主要的研究产品之一，在智能控制系统研发方面，美国及一些欧洲国家一直处于领先地位，近年来，以美国微软公司及摩托罗拉公司等为首的一批国外知名企业，先后挤身于智能控制系统的研发中[1]。

2 车用新风智能化系统总体模块设计

2.1 基本模块设计。

系统采用模块化设计，主要有智能化远程控制模块、PM2.5智能感知，预留智能终端互联模块、实时调节模块，以及各模块间数据通信接口，并且进行系统集成实现系统的功能。

2.2 物联网通信模块设计。

为了系统能够实时远程控制和监控，设计物联网通信模块，主要由智能移动设备通过WIFI、4G等无线技术实现远程控制和监控，进行运行状态的反馈、自动空气质量的调节、实时提醒用户和报警等功能，更好的实现互联互通。自动调节空气质量，改善车载环境，有益于人们健康。实时监测PM2.5浓度化及有害气体水平，随时掌握室内空气质量，可进行智能移动控制及运行状态查看，实现产品智能化，有利于提升产品的竞争力[1]。

3 车用新风智能化系统系统结构

3.1 车用新风智能化系统系统硬件结构。

本设计由环境空气检测部分、A/D数据转换部分、人机界面显示部分、继电器电路驱动部分以及报警电路驱动部分，环境空气质量检测通过QS-01传感器检测设备空间的空气质量，根据环境质量的优劣，传感器的数据输出端输出响应的线性模拟量电压，传感器DATA端输出的检测电压信号直接传输给A/D数据转换芯片ADC0831，模数转换芯片及外围驱动电路的搭建，使得芯片接收到的模拟量电压信号通过芯片内部的集成电路将模拟量信号转换成单片机可识别的纯数字量信号，供单片机进行数据的读取及数据处理。通过单片机将传感器的实时数据进行预设报警值的对比，得到相应的控制标志位，驱动相应的IO口输出高低电平，以实现外设继电器电路的驱动，控制负离子空气净化装置和排风换气装置的工作以及系统报警电路的驱动，实现声光报警。另外本设计为了体现系统的直观性，系统中还通过LCD1602作为人机交互显示界面，由于LCD1602的显示功能驱动采用并行接口方式进行数据传输，不仅保证数据的傳输速度，更保证了数据传输的稳定性。系统结构图如图1所示。在设计定型后，再用成本较低的定制LED字码管代替LCD1602显示。

3.2 车用新风智能化系统系统软件结构。

软件是计算机系统的大脑，没有软件的计算机就像没有大脑的人一样，不能充分发挥它的功能。在本次设计的控制系统中，硬件设备的功能是通过软件来赋予其意义的，如系统要控制负离子空气净化装置，首先要通过有线串行通信程序来完成控制功能，其次在定义按键功能，通过编程完成LED数码显示等等，综上所诉，软件是控制系统中的一个非常重要组成部分。

本次设计的控制系统的软件程序包括：风扇开关控制程序、负离子空气净化开关控制程序、报警扫描控制程序、传感器数据采集程序、液晶屏显示控制程序、红外遥控程序以及按键功能程序等。本着软件设计的基本方法此次设计控制程序的软件设计方法是利用传统的结构化分析与设计方法来完成的。结构化程序设计方法虽然是早期的程序设计方法，但该方法还一直被广泛地使用。结构化系统分析与设计贯穿整个软件设计过程，遵循“自顶向下，逐步求精”的基本原则。

3.3 新风系统风扇开关及负离子空气净化开关控制程序调试模块

#include

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit P11=P1^1;//串口485通信收发控制

sbit P12=P1^2;//串口485通信收发控制

sbit P13=P1^3;//新风系统风扇开关控制

sbit P14=P1^4;//负离子空气净化开关控制

uint j; char code str[] = "Welcome to the air purifier nr";

unsigned charCount=0;

void InitUART（void） //串口初始化、外部中断初始化

{ IP = 0x01;IT0 = 1;IT01=1;IE = 0x81;TMOD = 0x20;SCON = 0x50;

TL1=0xfd;TH1=0xfd;PCON = 0x00;EA = 1;ES = 1;TR1 = 1;

P11=1;P12=0;}

void SendOneByte（unsigned char c）

{ SBUF = c;while（！TI）;TI = 0;}

main（）{InitUART（）;while（1）;}

void ISR0（） interrupt 0

{P13=～P13;//新风系统风扇开关控制，P3.2风扇开关按键}

void ISR0（） interrupt 2

{P14=～P14;//负离子空气净化开关控制，P3.3负离子开关按键}

void UARTInterrupt（void） interrupt 4//串口中断调试

{ if（RI） { RI = 0;Count=SBUF;P11=0;P12=1;

for（j=0;j<50000;j++）;SendOneByte（Count）;

P11=1;P12=0;for（j=0;j<50000;j++）;}elseTI = 0;}

参考文献

[1] 汤云峰.空气净化器智能化系统的设计与实现[D].东南大学，2015.