汽車環境監控系統的製作方法

2023-11-01 17:13:32

專利名稱：汽車環境監控系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於汽車電子領域，具體為一種基於空氣傳感技術和電子控制技術的汽車環境 監控系統。
背景技術：
隨著人們生活水平的提高，汽車的普及率越來越高。當人們享受著汽車帶來的巨大便 利的時候，也為其負面效應付出著代價。中科國際環境技術研究中心對汽車環境的一份報 告表明，車內空氣存在嚴重的汙染。汽車內環境首要汙染物質為甲苯，其次為一氧化碳和 甲醛，這幾種有害物質的汙染情況均比較嚴重。如果長期與其接觸，對駕乘者的身體健康 會造成危害。更為嚴重的是，近年來發生過多起封閉車廂內乘客窒息死亡的案例。這些情 況表明，如果利用空氣傳感技術和電子技術相結合，開發一套汽車環境監控系統，能有效 保證車內乘客的健康和安全。
目前，已有的專利產品都集中在氣體淨化領域，這些產品的一個共同缺陷是不能給出 汽車環境的實時數據信息，無法及時提醒乘客汽車內環境的異常，更無法自動實施報警措 施。

發明內容
本發明的目的在於提供一種能實時監測汽車內環境狀況，並可自動報警的汽車環境監 控系統。
本發明利用空氣傳感技術和電子控制技術相結合，開發了一套汽車環境監控系統。該 系統的空氣傳感器實時監測汽車車廂空氣中的氧氣、 一氧化碳、甲醛、甲苯等氣體的含量， 溫度傳感器實時檢測環境溫度，並顯示在顯示屏上。當任何氣體含量或溫度超過警戒值時 發出報警信號，並詢問用戶是否打開車窗換氣，等待一段時間無應答則強制打開車窗，以 避免發生危險。本系統可有效避免車內中毒或窒息事件的發生，具有極其重要的實用價值。
該系統由單片機、空氣傳感器、信號調理電路、控制按鈕、顯示屏、蜂鳴器及車窗控 制接口電路組成。其中，單片機為核心處理器，它一方面與控制按鈕、顯示屏、蜂鳴器、 車窗控制接口電路連接，另一方面，它通過信號調理電路與空氣傳感器連接，完成信號處 理、邏輯判斷、顯示控制、報警控制及車窗控制功能。
空氣傳感器包括氧氣傳感器、 一氧化碳傳感器、甲醛傳感器和甲苯傳感器，其作用是 實時檢測車廂空氣中上述氣體的含量，轉換成相應的電信號，並發送給信號調理電路。另
外還包括溫度傳感器，可實時檢測環境溫度
信號調理電路由1路電壓放大電路、3路電流放大電路及相應的濾波電路組成，信號 調理電路接收各個空氣傳感器傳來的微弱電信號，經過放大、濾波處理後，發送給單片機 的A/D信號輸入口，由單片機進行處理。
控制按鈕包括啟動/停止系統、取消/開啟強制車窗兩個按鈕，其作用是通過單片機分 別是啟動或停止該系統，及取消或開啟強制車窗控制功能。
顯示屏採用LCD顯示屏，實時顯示由單片機輸出的各種氣體的含量及溫度，並給出 安全範圍，超出警戒值時給出報警信號。
蜂鳴器由單片機控制驅動，其作用是在任何一種氣體含量或溫度超出警戒值時鳴叫報警。
車窗控制接口電路由電平轉換電路構成，其作用是在單片機報警信號產生且規定時間 內得不到有效應答的情況下，強制打開車窗進行換氣，該功能可由控制按鈕開啟或關閉。 本發明的積極效果
本發明是將空氣傳感技術和電子控制技術相結合，開發的一套汽車環境監控系統。該 系統能夠實時監測汽車車廂空氣中的氧氣、 一氧化碳、甲醛、甲苯等氣體含量，並顯示在 顯示屏上。而且具有報警和強制開窗功能，可有效避免車箱內中毒及窒息事件的發生，具 有極其重要的實用價值。


圖1:系統示意圖。
圖2:程序流程圖。
圖中標號l為單片機，2為溫度傳感器，3為氧氣傳感器，4為一氧化碳傳感器，5為
甲醛傳感器，6為甲苯傳感器，7為信號調理電路，8為控制按鈕，9為顯示屏，IO為蜂鳴器，
ll為車窗控制接口電路。
具體實施例方式
一、硬體設備
系統框圖如圖1所示，整個系統由單片機、若干空氣傳感器、信號調理電路、顯示屏、 控制按鈕、蜂鳴器及車窗控制接口電路組成。 系統電路設計
本系統採用SONIX公司的SN8P1卯9系列工業級單片機作為控制核心。該單片機是 一個8位微控制器，包括一個大容量(8K-word)的程序存儲器(OTPROM)， 512-byte的 數據存儲器； 一個8位基本定時器T0，帶有RTC(實時時鐘)功能，兩個定時/計數器(TCO，TC1), 一個看門狗定時器，六個中斷源(T0， TCO， TC1， SIO， INTO, INT1)， 5通道16 位ADC，可編程增益放大器(PGIA)，升壓穩壓器(Charge pump / Regulator),2通道的PWM 輸出(PWM0,PWM1)， 2通道的buzzer輸出(BZ0， BZ1)， 4-co腿on和32-segment LCD driver。由於該單片機集成了多種外設接口，大大簡化了整個系統的電路設計。
空氣傳感器包括氧氣傳感器3、 一氧化碳傳感器4、甲醛傳感器5、甲苯傳感器6及 溫度傳感器2。
氧氣傳感器3採用M-04系列氧氣傳感器，該傳感器具有體積小、工作壽命長(4年)， 測量範圍大(0-100%)，輸出近似線性(輸出電壓13to 16.5 mV)，解析度高(0.1%)等 優點。
一氧化碳傳感器4採用CO/CF-1000系列一氧化碳傳感器，該傳感器具有體積小、工 作壽命長G年)，檢測靈敏度高(100±20nA/ppm)，輸出信號線性(4-20mA)等優點。 甲醛傳感器5採用CH2O/C-10系列甲醛傳感器，該傳感器具有體積小、工作壽命長(3 年)，檢測靈敏度高(1200±300nA/ppm)，輸出信號線性(4-20mA)等優點。
甲苯傳感器6採用CGD-I-1C6H6甲苯傳感器，檢測範圍0-500ppm，輸出信號 4-20mA，輸出線性。
上述氣體傳感器直接與信號調理電路連接，使用非常方便。
溫度傳感器2採用TI公司的TMP100系列溫度傳感器，該傳感器測溫範圍可達-40 °C 到120 °C，接口為I2C總線，可直接將數字溫度信號發送給MCU，不需任何外圍電路， 使用非常方便。
信號調理電路7包括一路電壓放大電路、3路電流放大電路及相應的濾波電路，電壓 放大電路採用美信的MAX4208系列精密放大器組成電壓放大電路和濾波電路，將氧氣傳 感器的低電壓信號放大到0-5V。
電流放大電路採用美信的MAX472系列精密、高端電流檢測放大器組成成低電流 (4-20mA)至U (0-5V)電壓的轉換電路和濾波電路。
顯示屏9採用小規模4X32點陣的LCD，直接與單片機的LCD接口連接，實時顯示 檢測到的各種氣體含量，溫度等信息，並提供報警指示。
控制按鈕8包括啟動/停止系統、取消/開啟強制車窗控制功能的兩個按鈕，直接與單 片機的IO口 相連，採用中斷控制方式。
蜂鳴器10直接與單片機1的BZO 口連接，由單片機控制報警指示，以提醒乘客。
車窗控制接口電路ll與車窗控制器相連，由單片機提供緊急開窗信號，驅動車窗控 制電路打開車窗，以保障乘客的安全。
二、控制流程，如圖2所示。
空氣傳感器實時採集各種氣體含量及溫度信息，經過信號放大後發送給單片機的A/D 埠，經A/D變換後在顯示器的液晶面板上顯示氣體含量數據和溫度值。當任何氣體含量 或溫度超過警戒值時發出報警信號，並詢問用戶是否打開車窗換氣，5秒無應答則強制打 開車窗，以保障乘客的安全。
權利要求
1一種汽車環境監控系統，其特徵是該系統由單片機、空氣傳感器、信號調理電路、控制按鈕、顯示屏、蜂鳴器及車窗控制接口電路組成，其中，單片機為核心處理器，它一方面與控制按鈕、顯示屏、蜂鳴器、車窗控制接口電路連接，另一方面，它通過信號調理電路與空氣傳感器連接，完成信號處理、邏輯判斷、顯示控制、報警控制及車窗控制功能。
全文摘要
本發明屬於汽車電子技術領域，具體為一種基於空氣傳感技術和電子控制技術的汽車環境監控系統。本系統由單片機、空氣傳感器、信號調理電路、顯示屏、控制按鈕、蜂鳴器及車窗控制接口電路組成。空氣傳感器實時監測汽車車廂空氣中的氧氣、一氧化碳、甲醛、甲苯等氣體含量，溫度傳感器實時檢測環境溫度，並顯示在顯示屏上。當任何氣體含量或溫度超過警戒值時發出報警信號，並詢問用戶是否打開車窗換氣，等待一段時間無應答則強制打開車窗，以避免發生危險。本系統可有效避免車廂內中毒或窒息事件的發生，具有極其重要的實用價值。
文檔編號G05B19/048GK101206462SQ200710047409
公開日2008年6月25日 申請日期2007年10月25日 優先權日2007年10月25日
發明者歡 倪, 商慧亮, 鋒 李 申請人:復旦大學