張 敏,孫志剛,高萌萌,程 海，王國(guó)濤,2

(1.黑龍江大學(xué) 電子工程學(xué)院，哈爾濱 150008；2.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 電器與電子可靠性研究所，哈爾濱 150001)

0 引言

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，普通家用汽車的保有率逐年提高。但是隨之而來(lái)的有關(guān)汽車安全的新聞報(bào)道層出不窮，如某新聞報(bào)導(dǎo)中，監(jiān)護(hù)人將女童遺忘在車內(nèi)，最終因夏季溫度過高、氣壓增強(qiáng)而使其缺氧窒息身亡。又如某老人在停車場(chǎng)被家人遺忘在車內(nèi)，也因呼吸不暢導(dǎo)致昏迷。如果能在現(xiàn)有汽車系統(tǒng)中配備監(jiān)測(cè)包括車內(nèi)溫濕度在內(nèi)的智能化車載監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能在一定程度上減少此類事件的發(fā)生。

目前，我國(guó)國(guó)內(nèi)中高檔汽車的中控系統(tǒng)已經(jīng)集成有環(huán)境參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，包括胎壓檢測(cè)、車內(nèi)溫濕度檢測(cè)和空氣質(zhì)量檢測(cè)等功能。但這套環(huán)境參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)在汽車出廠之前，已經(jīng)統(tǒng)一安裝到整車配件中。該系統(tǒng)通過有線傳輸方式將檢測(cè)到的參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸至汽車中控屏幕進(jìn)行顯示。因此，當(dāng)集成化的車載環(huán)境參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)的某個(gè)部件發(fā)生損壞時(shí)，需要前往固定維修地點(diǎn)，不僅維修過程復(fù)雜，而且所需維修費(fèi)用高昂。而對(duì)于目前使用范圍更廣的普通家用汽車、舊款家用汽車以及運(yùn)送批量貨物的面包車來(lái)說，都不具備車內(nèi)環(huán)境檢測(cè)功能。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)便攜式的可方便裝配的車載溫濕度檢測(cè)及報(bào)警裝置有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

在萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代，信息可以快速、高效地在人與物或者是物與物之間傳送。隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，近年來(lái)的智能家居產(chǎn)品層出不窮，和汽車有關(guān)的智能產(chǎn)品也逐漸涌現(xiàn)。文獻(xiàn)[3]設(shè)計(jì)了一套無(wú)線溫度智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)通過無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)采集溫度數(shù)據(jù)，借助Zigbee網(wǎng)絡(luò)傳輸至車載智能終端進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與處理。文獻(xiàn)[4]設(shè)計(jì)了一套基于車載WSN網(wǎng)絡(luò)的車載環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)包括基于Zigbee的車載WSN網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)設(shè)計(jì)、APU模塊設(shè)計(jì)、云端服務(wù)器以及移動(dòng)APP設(shè)計(jì)。文獻(xiàn)[5]設(shè)計(jì)了一個(gè)特種車輛溫控系統(tǒng)的溫濕度測(cè)量網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種基于XC164CS單片機(jī)和單總線技術(shù)相結(jié)合的溫濕度測(cè)量網(wǎng)絡(luò)，通過單路檢測(cè)電路完成多個(gè)溫濕度測(cè)點(diǎn)信號(hào)的同步測(cè)量。文獻(xiàn)[6]設(shè)計(jì)了一套基于信息融合技術(shù)的行車安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)由車載監(jiān)測(cè)終端、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)和Android移動(dòng)終端組成，實(shí)現(xiàn)了信息的采集與發(fā)送、本地預(yù)警判斷及遠(yuǎn)程報(bào)警等功能。

本文在總結(jié)現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上，利用成熟的物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套基于單片機(jī)的便攜式車載溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用STC89C52 為硬件終端的主控制器，通過其控制DHT11 溫濕度檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)采集車內(nèi)的溫濕度參數(shù)，并將參數(shù)數(shù)值顯示在本地的LCD液晶模塊上。該系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了可遠(yuǎn)程使用的手機(jī)APP軟件，它通過HC-05 藍(lán)牙通信模塊與主控制器建立通信連接。這樣，主控制器將實(shí)時(shí)采集的溫濕度參數(shù)通過藍(lán)牙通信鏈路，及時(shí)傳輸至手機(jī)APP軟件進(jìn)行顯示。同時(shí)，該系統(tǒng)保留本地與遠(yuǎn)程預(yù)警閾值的設(shè)定功能。即：一方面，可以在本地通過按鍵設(shè)置溫濕度參數(shù)的預(yù)警閾值；另一方面，還可以在遠(yuǎn)程通過手機(jī)APP軟件設(shè)置預(yù)警閾值，設(shè)置完成后傳輸?shù)街骺刂破鞅４?。在設(shè)置預(yù)警閾值后，主控制器在每次實(shí)時(shí)溫濕度參數(shù)采集時(shí)都會(huì)進(jìn)行一次判斷，當(dāng)采集的溫濕度數(shù)據(jù)超過設(shè)置的預(yù)警閾值，系統(tǒng)會(huì)及時(shí)進(jìn)行本地聲光報(bào)警。由此可見，本文設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的便攜式車載溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可移植性強(qiáng)，能夠有機(jī)的集成到現(xiàn)有的汽車控制系統(tǒng)中，擴(kuò)展其功能。同時(shí)，該系統(tǒng)信息化程度高，車主在離開車的一定范圍內(nèi)也能通過手機(jī)APP軟件查看車內(nèi)的溫濕度信息，使車主突破了車內(nèi)空間的限制。另外，該系統(tǒng)性價(jià)比較高，應(yīng)用場(chǎng)景和使用范圍較廣。

1 硬件設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的車載溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括車載監(jiān)測(cè)設(shè)備、藍(lán)牙通信模塊和手機(jī)移動(dòng)端APP軟件三部分，涵蓋物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的感知層、傳輸層和應(yīng)用層。系統(tǒng)的硬件部分主要包括車載監(jiān)測(cè)終端和藍(lán)牙通信模塊。車載監(jiān)測(cè)設(shè)備主要包括以STC89C52 主控制器為核心的最小控制電路，外接DHT11 溫濕度檢測(cè)模塊、LCD1602 液晶模塊和基本外圍電路。以STC89C52主控制器為核心的最小控制電路與其他硬件模塊通過I/O口相連接。其中，DHT11 溫濕度檢測(cè)模塊負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集車內(nèi)的溫濕度參數(shù)，通過I/O口將溫濕度數(shù)據(jù)傳輸至最小控制電路，最小控制電路再次通過I/O口將溫濕度數(shù)據(jù)傳輸至LCD1602 液晶模塊顯示。藍(lán)牙通信模塊同樣通過I/O口與車載監(jiān)測(cè)設(shè)備連接。它作為車載監(jiān)測(cè)設(shè)備與手機(jī)APP軟件的“中轉(zhuǎn)站”，一方面，將車載監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)采集的溫濕度參數(shù)發(fā)送至手機(jī)APP軟件；另一方面，將手機(jī)APP軟件設(shè)置的預(yù)警閾值及時(shí)反饋至車載監(jiān)測(cè)設(shè)備保存。需要說明的是，最小控制電路的外圍電路包括電源電路、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路等，聲光報(bào)警電路包括LED燈和蜂鳴器等。整個(gè)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

1.1 最小控制電路

車載監(jiān)測(cè)設(shè)備選取STC89C52 型號(hào)的芯片為主控制器，它與電源電路、復(fù)位電路和時(shí)鐘電路組成最小控制電路。該芯片具有256 字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，8 k字節(jié)的程序存儲(chǔ)空間，共有32 個(gè)I/O口。其中，P0 端口是8 個(gè)具有漏級(jí)開路的雙向I/O口，P1 、P2 和P3 端口都是8 個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可直接用串口下載數(shù)據(jù)及程序。同時(shí)，STC89C52 還擁有可編程的存儲(chǔ)器Flash，可以借助KEIL軟件對(duì)其進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。由此可見，本文選取的以STC89C52 為主控制器的最小控制電路能夠有效滿足溫濕度參數(shù)的實(shí)時(shí)采集、雙向藍(lán)牙通信和預(yù)警判斷的功能需求，其電路原理圖如圖2 所示。

圖2 最小控制電路原理圖

1.2 DHT11溫濕度檢測(cè)模塊

車載監(jiān)測(cè)設(shè)備選取了結(jié)合NTC熱敏電阻器和電阻感濕元件為一體的DHT11 溫濕度檢測(cè)模塊，用于實(shí)時(shí)采集車內(nèi)的溫濕度參數(shù)。DHT11 溫濕度檢測(cè)模塊的每個(gè)電阻感應(yīng)元件都與一個(gè)高性能的單片機(jī)引腳相連，具有較高的穩(wěn)定性和可靠性。該檢測(cè)模塊各種模擬串行接口均采用單線制，大大提升了傳輸效率。DHT11 溫濕度傳感器的溫度測(cè)量范圍是-20 至70 ℃，濕度測(cè)量范圍是20% 至90% RH，溫度的靈敏度為±1 ℃，濕度靈敏度為±5% RH。通常情況下，車內(nèi)的溫度范圍為-20至50 ℃，濕度范圍為20% 至70% RH。可以發(fā)現(xiàn)，使用該型號(hào)的溫濕度檢測(cè)模塊能夠有效、快速的對(duì)車內(nèi)環(huán)境進(jìn)行測(cè)量，其電路原理圖如圖3 所示。

圖3 DHT11溫濕度檢測(cè)模塊電路原理圖

1.3 LCD1602液晶模塊

車載監(jiān)測(cè)設(shè)備選取LCD1602 液晶模塊作為溫濕度數(shù)據(jù)的本地顯示模塊。LCD1602 液晶模塊的VCC端口連接5 V電壓源，VSS端口連接接地端。該模塊的寄存器選擇引腳是RS，當(dāng)輸入高、低電平時(shí)，RS分別選擇為數(shù)據(jù)寄存器和指令寄存器。該模塊的讀寫線為R/W，當(dāng)輸入高、低電平時(shí)，R/W分別為讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)。E為控制端，當(dāng)E電平發(fā)生由高到低的變化時(shí)，液晶模塊開始執(zhí)行任務(wù)。該模塊可直接用引腳與主控制器相連，它的讀寫操作都可以通過編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。其電路原理圖如圖4 所示。

圖4 LCD1602液晶模塊電路原理圖

1.4 藍(lán)牙通信模塊

車載監(jiān)測(cè)設(shè)備選取HC-05 藍(lán)牙通信模塊用于與手機(jī)軟件進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信。HC-05 藍(lán)牙通信模塊是可以配對(duì)手機(jī)、平板電腦等帶有藍(lán)牙功能的智能電子產(chǎn)品的藍(lán)牙串口模塊。HC-05 支持的波特率范圍是4 800 至1 382 400，通信距離為10 m，可支持的工作溫度為-25 至75 ℃。該模塊默認(rèn)狀態(tài)為從機(jī)，可隨意進(jìn)行指令切換，實(shí)用性強(qiáng)，方便靈活。由此可見，使用該通信模塊能夠滿足在車輛范圍內(nèi)的溫濕度數(shù)據(jù)的快速傳輸，其電路原理圖如圖5 所示。

圖5 藍(lán)牙通信模塊電路原理圖

1.5 其他硬件說明

按鍵模塊用來(lái)設(shè)置本地溫濕度預(yù)警閾值，采用一排四列的連接方式。STC89C52 主控制器的P1 端口連接著按鍵控制端，按鍵按下的瞬間，系統(tǒng)就有了輸入信號(hào)的信息，根據(jù)輸入電平的高低決定P1 端口如何執(zhí)行操作。

聲光報(bào)警電路在整個(gè)系統(tǒng)中起著提示作用，本文選用的是壓電式蜂鳴器和LED燈用于組成聲光報(bào)警電路。當(dāng)STC89C52 主控制器判斷實(shí)時(shí)采集的溫濕度數(shù)據(jù)超過設(shè)定的預(yù)警閾值時(shí)，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲且LED燈閃爍提示。

2 軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)前文所述，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分也包括車載監(jiān)測(cè)設(shè)備、藍(lán)牙通信模塊、手機(jī)APP軟件3個(gè)部分。其中，車載監(jiān)測(cè)設(shè)備在KEIL軟件中基于C語(yǔ)言環(huán)境開發(fā)，主要包括溫濕度數(shù)據(jù)的采集與傳送、預(yù)警閾值的設(shè)置和聲光報(bào)警。藍(lán)牙通信模塊集成在車載監(jiān)測(cè)設(shè)備的軟件程序設(shè)計(jì)中，并根據(jù)設(shè)定的藍(lán)牙通信協(xié)議完成參數(shù)信息的發(fā)送、預(yù)警閾值的設(shè)置等雙向數(shù)據(jù)傳輸功能。手機(jī)APP軟件是基于Android技術(shù)開發(fā)的，主要包括溫濕度數(shù)據(jù)的接收與解析、預(yù)警閾值的設(shè)定等功能。

2.1 系統(tǒng)軟件流程設(shè)計(jì)

2.1.1 車載監(jiān)測(cè)設(shè)備的流程設(shè)計(jì)

車載監(jiān)測(cè)設(shè)備上電，系統(tǒng)初始化。初始化過程包括STC89C52 主控制器初始化，外圍電路初始化，藍(lán)牙通信模塊初始化配對(duì)連接，LCD1602 液晶模塊初始化。初始化完成后，首先判斷使用人員是否使用按鍵或手機(jī)APP軟件設(shè)置預(yù)警閾值。如果有新的預(yù)警閾值被設(shè)置，將其保存至本地監(jiān)測(cè)設(shè)備的存儲(chǔ)空間中。如果未有新的預(yù)警閾值被設(shè)置，則開始一次實(shí)時(shí)的溫濕度參數(shù)采集，并將采集的溫濕度數(shù)據(jù)顯示到LCD液晶模塊。同時(shí)，通過藍(lán)牙通信模塊將該條溫濕度數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程發(fā)送至手機(jī)APP軟件。車載監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)比采集的溫濕度數(shù)據(jù)與設(shè)置的預(yù)警閾值，判斷是否到達(dá)報(bào)警條件。若采集的溫濕度數(shù)據(jù)到達(dá)預(yù)警閾值，則進(jìn)行本地聲光報(bào)警；若未超過預(yù)警閾值，直接進(jìn)行下一輪溫濕度參數(shù)采集。整個(gè)車載監(jiān)測(cè)設(shè)備的軟件流程如圖6 所示。

圖6 車載監(jiān)測(cè)設(shè)備的軟件流程圖

2.1.2 藍(lán)牙通信模塊的流程設(shè)計(jì)

藍(lán)牙通信模塊初始化過程中，系統(tǒng)完成車載監(jiān)測(cè)設(shè)備與手機(jī)APP軟件的配對(duì)連接，直至配對(duì)成功。此時(shí)，藍(lán)牙通信模塊時(shí)刻處于待“命”狀態(tài)，判斷是否有來(lái)自車載監(jiān)測(cè)設(shè)備或手機(jī)APP需要遠(yuǎn)程傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。如果判斷到來(lái)自車載監(jiān)測(cè)設(shè)備的溫濕度數(shù)據(jù)，則及時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)至手機(jī)APP軟件；如果判斷到來(lái)自手機(jī)APP軟件設(shè)置的預(yù)警閾值，則及時(shí)反饋至車載監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行保存。藍(lán)牙通信模塊的軟件流程如圖7 所示。

圖7 藍(lán)牙通信模塊的軟件流程圖

2.1.3 手機(jī)APP軟件的流程設(shè)計(jì)

打開手機(jī)APP軟件進(jìn)入主界面，在初始化階段與車載監(jiān)測(cè)設(shè)備通過藍(lán)牙通信模塊配對(duì)成功。手機(jī)APP軟件實(shí)時(shí)判斷是否接收到來(lái)自車載監(jiān)測(cè)設(shè)備發(fā)送的溫濕度數(shù)據(jù)，在判斷接收到溫濕度數(shù)據(jù)后，手機(jī)APP軟件解析溫濕度數(shù)據(jù)并在主界面進(jìn)行顯示。在此過程中，手機(jī)APP軟件實(shí)時(shí)判斷使用人員是否在主界面設(shè)置預(yù)警閾值，若判斷設(shè)置了新的預(yù)警閾值，則及時(shí)將設(shè)置的預(yù)警閾值信息通過藍(lán)牙通信模塊反饋至車載監(jiān)測(cè)設(shè)備。手機(jī)APP軟件的軟件流程如圖8 所示。

圖8 手機(jī)APP軟件的軟件流程圖

2.2 藍(lán)牙通信協(xié)議

車載監(jiān)測(cè)設(shè)備與手機(jī)APP軟件通過藍(lán)牙通信模塊建立通信鏈路后，進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信需要遵守設(shè)定的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，該協(xié)議包括參數(shù)傳輸協(xié)議和閾值設(shè)定協(xié)議。前者是由車載監(jiān)測(cè)設(shè)備遵循，根據(jù)該協(xié)議車載監(jiān)測(cè)設(shè)備將采集到的溫濕度參數(shù)整合成一條數(shù)據(jù)，經(jīng)藍(lán)牙通信模塊發(fā)送至手機(jī)APP軟件。后者是由手機(jī)APP軟件遵循，根據(jù)該協(xié)議將手機(jī)APP軟件設(shè)置的預(yù)警閾值整合成一條數(shù)據(jù)，通過藍(lán)牙通信模塊反饋給車載監(jiān)測(cè)設(shè)備。兩種協(xié)議均采用“起始幀+幀間隔+數(shù)據(jù)幀”的設(shè)定形式，如表1 所示。

表1 藍(lán)牙通信協(xié)議的設(shè)定形式

參數(shù)傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)幀由溫濕度參數(shù)與參數(shù)間隔組成，本文中，參數(shù)間隔符號(hào)選用英文半角下的“,”。數(shù)據(jù)幀的組成包括車內(nèi)溫度和車內(nèi)濕度。一條參數(shù)傳輸協(xié)議的信息示例如下：

*HLJUC,25,60

上述數(shù)據(jù)幀表示當(dāng)前采集的車內(nèi)的溫度為25 ℃，車內(nèi)的濕度為60% RH。

閾值設(shè)定協(xié)議的數(shù)據(jù)幀由溫度上限、溫度下限、濕度上限、濕度下限和參數(shù)間隔組成。此處的參數(shù)間隔符號(hào)同樣選用英文半角下的“,”。一條閾值設(shè)定協(xié)議的信息示例如下：

*HLJUC&35,15,70,40

上述數(shù)據(jù)幀表示當(dāng)前設(shè)定的溫度上限為35 ℃，溫度下限為15 ℃，濕度上限為70% RH，濕度下限為40% RH。

2.3 仿真測(cè)試

由于整個(gè)系統(tǒng)的硬件核心都在車載監(jiān)測(cè)設(shè)備，因此在制作整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)物之前，需要對(duì)設(shè)計(jì)的車載監(jiān)測(cè)電路進(jìn)行仿真測(cè)試。本文選用proteus99 軟件進(jìn)行仿真測(cè)試，驗(yàn)證車載監(jiān)測(cè)設(shè)備能否正常運(yùn)行。我們使用按鍵在本地設(shè)置溫度和濕度的預(yù)警閾值。如圖9 所示，此次仿真設(shè)置的溫度上限為30 ℃，溫度下限為10 ℃，濕度上限為50% RH，濕度下限為30% RH。

在仿真過程中，我們手動(dòng)設(shè)置當(dāng)前溫度為22 ℃，濕度為20% RH。此時(shí)，溫度和濕度都在設(shè)定的預(yù)警閾值范圍內(nèi)，聲光報(bào)警電路不工作，如圖10 所示。

圖9 車載監(jiān)測(cè)設(shè)備啟動(dòng)后仿真圖

圖10 溫濕度在預(yù)警閾值范圍內(nèi)仿真圖

當(dāng)實(shí)時(shí)采集的溫度或濕度數(shù)據(jù)超出設(shè)置的預(yù)警閾值，會(huì)觸發(fā)聲光報(bào)警電路。聲光報(bào)警電路控制蜂鳴器發(fā)出鳴叫的同時(shí)，還會(huì)控制對(duì)應(yīng)的LED燈閃爍。聲光報(bào)警電路中LED燈從左到右依次對(duì)應(yīng)的是溫度上限、溫度下限、濕度上限和濕度下限。因此，當(dāng)我們手動(dòng)將溫度和濕度分別設(shè)置為35 ℃和45% RH，此時(shí)濕度在預(yù)警閾值范圍內(nèi)，但濕度超出預(yù)警閾值的上限?？梢园l(fā)現(xiàn)的是，仿真圖中的左一LED燈亮起，蜂鳴器鳴叫，其仿真效果如圖11 所示。

圖11 溫度超過閾值上限聲光報(bào)警仿真圖

3 系統(tǒng)測(cè)試

在對(duì)車載監(jiān)測(cè)設(shè)備成功仿真的基礎(chǔ)上，我們制作整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)物，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體測(cè)試。首先，我們啟動(dòng)車載監(jiān)測(cè)設(shè)備，此刻實(shí)時(shí)采集的溫濕度參數(shù)為：溫度22 ℃，濕度66% RH。我們通過按鍵設(shè)置溫濕度參數(shù)的預(yù)警閾值。其中，我們?cè)O(shè)置溫度上限為36 ℃，溫度下限為18 ℃，濕度上限為80% RH，濕度下限為30% RH，如圖12 所示。

同時(shí)，我們運(yùn)行手機(jī)APP軟件，與車載監(jiān)測(cè)設(shè)備建立藍(lán)牙配對(duì)連接。我們可以發(fā)現(xiàn)，手機(jī)APP的主界面也實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前采集的溫濕度數(shù)據(jù)。并且，我們通過點(diǎn)擊設(shè)置按鈕和增大減小按鈕也能設(shè)置溫濕度參數(shù)的預(yù)警閾值，如圖13 所示。

圖12 按鍵模塊設(shè)置閾值圖 圖13 手機(jī)APP軟件主界面

為了測(cè)試本地聲光報(bào)警電路，我們?nèi)藶榈膶囟认孪揲撝抵匦略O(shè)置為23 ℃，則此時(shí)實(shí)時(shí)檢測(cè)的溫度數(shù)據(jù)22 ℃低于閾值下限?？梢园l(fā)現(xiàn)，車載監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行聲光報(bào)警，如圖14 所示。

圖14 本地聲光報(bào)警工作圖

至此，系統(tǒng)整體測(cè)試結(jié)束。需要說明的是，在實(shí)際測(cè)試過程中，因?yàn)槠囃鈿せ驕囟鹊纫蛩氐挠绊?，多次測(cè)試得出，藍(lán)牙通信的有效范圍為距離車載監(jiān)測(cè)設(shè)備的8.2 m內(nèi)。另外，在不同的溫度區(qū)間內(nèi)，車載監(jiān)測(cè)設(shè)備通過藍(lán)牙通信模塊向手機(jī)APP軟件傳輸溫濕度數(shù)據(jù)存在時(shí)間延遲，如表2 所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的便捷式車載溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，有效解決了普通家用汽車或小型運(yùn)輸車輛內(nèi)部溫濕度快速監(jiān)測(cè)的問題。系統(tǒng)包含車載監(jiān)測(cè)設(shè)備、藍(lán)牙通信模塊和手機(jī)APP軟件三部分。車載監(jiān)測(cè)設(shè)備用于實(shí)時(shí)采集車內(nèi)的溫濕度參數(shù)，并及時(shí)在本地液晶屏上進(jìn)行顯示。同時(shí)，車載監(jiān)測(cè)設(shè)備與手機(jī)APP軟件通過藍(lán)牙通信模塊建立雙向數(shù)據(jù)通信。這樣，用戶同樣可以在手機(jī)APP軟件的主界面查看車內(nèi)的溫濕度數(shù)據(jù)。用戶還可以通過本地按鍵或遠(yuǎn)程手機(jī)APP軟件設(shè)置溫濕度參數(shù)的預(yù)警閾值，待設(shè)置完成后，車載監(jiān)測(cè)設(shè)備會(huì)在實(shí)時(shí)參數(shù)采集的同時(shí)進(jìn)行判斷，并及時(shí)進(jìn)行本地聲光報(bào)警。以筆者所在的黑龍江省哈爾濱市為例，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)試，本文設(shè)計(jì)的車載溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在車內(nèi)溫度范圍為-18 ℃至32 ℃、濕度范圍為50% RH至80% RH的環(huán)境中運(yùn)行正常。經(jīng)過多次測(cè)試，得出藍(lán)牙通信模塊的有效傳輸長(zhǎng)度為8.2 m。另外。在-18 ℃至32 ℃對(duì)應(yīng)的大溫度區(qū)間范圍內(nèi)，車載監(jiān)測(cè)設(shè)備與手機(jī)APP軟件之間參數(shù)傳輸?shù)钠骄鶗r(shí)延為265 ms。

表2 不同溫度區(qū)間的平均時(shí)延

下一步，筆者打算從兩個(gè)方面對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。一方面，目前本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的車載監(jiān)測(cè)設(shè)備還屬于測(cè)試品，但多次測(cè)試表明其功能完備、原理設(shè)計(jì)可靠。筆者將考慮與科技公司合作，將該系統(tǒng)成品化，進(jìn)一步增強(qiáng)其實(shí)用性。另一方面，本系統(tǒng)選用的藍(lán)牙通信模塊的參數(shù)傳輸距離會(huì)受車體、溫度等因素的影響，具體表現(xiàn)為離開藍(lán)牙通信模塊7 m以后，信號(hào)開始迅速減弱。當(dāng)超過8.2 m后，溫濕度數(shù)據(jù)的傳輸開始不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)藍(lán)牙中斷現(xiàn)象。因此，筆者計(jì)劃將藍(lán)牙通信模塊更換為GSM/GPRS模塊。此時(shí)，只要保證人和車處于基站覆蓋的環(huán)境下，溫濕度數(shù)據(jù)就能進(jìn)行有效傳輸，真正突破了空間的限制。并且，考慮到每條溫濕度數(shù)據(jù)的字節(jié)長(zhǎng)度較小，通過設(shè)置GSM/GPRS模塊的傳輸頻次，能夠減少數(shù)據(jù)通信的流量，降低使用成本。