張許林 黃強 九江學院

汽車作為當今社會的主流交通工具，其安全性越來越受到廣大車主的重視，而車輛地板底部潮濕或有積水問題容易被車主忽略。汽車地板底部長時間處于潮濕環(huán)境易導致隔音棉等棉織物產(chǎn)生有毒氣體、車身腐蝕影響車身剛度、線束短路造成汽車自燃、蓄電池頻繁饋電等嚴重隱患，而這一問題普遍存在。因此，亟待設計一套汽車地板底部潮濕度檢測系統(tǒng)，實時檢測其潮濕狀況。

1 系統(tǒng)硬件選定

1.1 電源模塊

汽車車載電源為12V，而汽車地板底部濕度報警系統(tǒng)的工作電壓為5V，需增設電源模塊進行變壓處理。本設計采用三端集成穩(wěn)壓芯片LM7805為系統(tǒng)提供5V穩(wěn)壓電源。

1.2 單片機最小系統(tǒng)

本設計采用Arduino UNO為主控板，該板只需配合外圍的傳感器、控制開關、LED屏等器件,容易實現(xiàn)各種實用功能。

1.3 顯示模塊

顯示模塊選用LCD1602字符型液晶模塊，它經(jīng)過編程后顯示內(nèi)容可多樣化。溫濕度值的讀取也可通過連接電腦實現(xiàn)。

1.4 傳感器模塊

DHT11傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器。傳感器與高性能8位單片機相連接，包括一個NTC測溫元件和一個電阻式感濕元件，具有品質(zhì)卓越、抗干擾能力強、超快響應、性價比高等優(yōu)點。

2 溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計

2.1 編寫語言以及開發(fā)工具的選擇

本系統(tǒng)的軟件設計采用匯編語言程序，其具有較高的效率并且容易精確計算程序運行時間，C語言既具有高級語言的特點，又具有匯編語言的特點。目標文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對目標文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標準的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進行源代碼級調(diào)試。

2.2 主程序流程圖

根據(jù)溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)功能，系統(tǒng)軟件流程框圖如圖1所示。

圖1 主程序框圖

3 溫濕度檢測試驗

3.1 試驗環(huán)境模擬

本試驗將采用透明塑料箱模擬汽車地板地墊與車身地板間夾著的密閉空間，采用加濕器調(diào)節(jié)密閉空間內(nèi)濕度的變化，采用吹風機調(diào)節(jié)密閉空間內(nèi)溫度的變化。通過不斷的改變溫度和濕度進行各類數(shù)據(jù)的采集，如高溫高濕度、高溫低濕度、低溫高濕度、低溫低濕度等。

3.2 試驗步驟

第一步：編譯程序，將溫濕度檢測程序傳入Arduino1.8.5編輯器中；

第二步：將UNO主控板與筆記本電腦通過數(shù)據(jù)線連接好，將代碼上傳至主控板中；

第三步：將DHT11溫濕度傳感器與UNO主控板相連接；

第四步：打開COM串口監(jiān)視器，觀察獲取溫濕度值；

第五步：用本設計的溫濕度計測量環(huán)境溫度值和濕度值，溫度值記為t，濕度值記為w；在相同試驗環(huán)境下，用標準溫濕度測量器分別測量環(huán)境溫度值和濕度值，溫度值記為T，濕度值記為W，并將數(shù)據(jù)整理與表中統(tǒng)計；

第六步：通過分析測量數(shù)據(jù)中的 t、w、T、W，對X1、X2、Y1、Y2數(shù)值進行標定；

第七步：通過標定值 X1、X2、Y1、Y2及常量 C1、C2，對測量數(shù)據(jù)進行驗證。

3.3 試驗數(shù)據(jù)及分析

根據(jù)試驗匯總部分溫濕度試驗數(shù)據(jù)，采用多項式擬合法對試驗測試數(shù)據(jù)擬合，其中t、w、T和W為實驗數(shù)據(jù)。

利用MATLAB經(jīng)過線性擬合，得到方程式（1）的系數(shù)為：X1=1.0240，X2=-0.0461，C1=0.1367。

采用多項式擬合得到（1）式的T方程三維圖如圖2所示。

圖2 T方程三維圖

經(jīng)過線性擬合，得到方程式（2）的系數(shù)為：X2=0.5985，Y2=0.8698，C2=19.3200。

同理，采用多項式擬合得到（2）式的W方程三維圖如圖3所示。

圖3 W方程三維圖

3.4 標定值驗證

在 X 、X、Y、Y及常量 C、C標定后，帶入公式（1）和公式（2）中得：

將新測得實驗數(shù)據(jù)t、w帶入公式（3）中。經(jīng)計算結(jié)果表明，與標準溫濕測量儀測得的溫度值T、濕度值W一致，說明標定值X1、X2、Y1、Y2標定值及常量C1、C2結(jié)果準確。

通過本系統(tǒng)的設計及試驗驗證，當車輛濕度高于72.5%RH時，車輛將會自動報警提醒駕駛員，打開空調(diào)“底部吹風擋”擋位，為車上人員保障環(huán)保、安全的環(huán)境。

4 結(jié)語

本文提出的汽車地板底部除濕系統(tǒng)，當溫濕度值超出設定溫、濕度值時，警裝置工作。通過試驗后統(tǒng)計出試驗溫濕度值及標準溫濕度計測量值，結(jié)合MATLAB對數(shù)據(jù)進行擬合，得到X1、X2、Y1、Y2標定值及常量C1、C2并進行校核。當車輛濕度高于72.5%RH時，將會對駕駛員進行預警提醒，達到主動安全系統(tǒng)事故發(fā)生前的預警作用。