汽車地板底部除濕系統(tǒng)溫濕度檢測及標(biāo)定

張?jiān)S林 黃強(qiáng) 九江學(xué)院

汽車作為當(dāng)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(dǎo)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(yán)重隱患，而這一問題普遍存在。因此，亟待設(shè)計(jì)一套汽車地板底部潮濕度檢測系統(tǒng)，實(shí)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(shè)電源模塊進(jìn)行變壓處理。本設(shè)計(jì)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(jī)最小系統(tǒng)

本設(shè)計(jì)采用Arduino UNO為主控板，該板只需配合外圍的傳感器、控制開關(guān)、LED屏等器件,容易實(shí)現(xiàn)各種實(shí)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(shí)現(xiàn)。

1.4 傳感器模塊

DHT11傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。傳感器與高性能8位單片機(jī)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(qiáng)、超快響應(yīng)、性價比高等優(yōu)點(diǎn)。

2 溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 編寫語言以及開發(fā)工具的選擇

本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用匯編語言程序，其具有較高的效率并且容易精確計(jì)算程序運(yùn)行時間，C語言既具有高級語言的特點(diǎn)，又具有匯編語言的特點(diǎn)。目標(biāo)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(biāo)文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)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(yàn)

3.1 試驗(yàn)環(huán)境模擬

本試驗(yàn)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(fēng)機(jī)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(jìn)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(yàn)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(shè)計(jì)的溫濕度計(jì)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(yàn)環(huán)境下，用標(biāo)準(zhǔn)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(jì)；

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(jìn)行標(biāo)定；

第七步：通過標(biāo)定值 X1、X2、Y1、Y2及常量 C1、C2，對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。

3.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析

根據(jù)試驗(yàn)匯總部分溫濕度試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用多項(xiàng)式擬合法對試驗(yàn)測試數(shù)據(jù)擬合，其中t、w、T和W為實(shí)驗(yàn)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(xiàng)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(xiàng)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(biāo)定值驗(yàn)證

在 X 、X、Y、Y及常量 C、C標(biāo)定后，帶入公式（1）和公式（2）中得：

將新測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)t、w帶入公式（3）中。經(jīng)計(jì)算結(jié)果表明，與標(biāo)準(zhǔn)溫濕測量儀測得的溫度值T、濕度值W一致，說明標(biāo)定值X1、X2、Y1、Y2標(biāo)定值及常量C1、C2結(jié)果準(zhǔn)確。

通過本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及試驗(yàn)驗(yàn)證，當(dāng)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(fēng)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(dāng)溫濕度值超出設(shè)定溫、濕度值時，警裝置工作。通過試驗(yàn)后統(tǒng)計(jì)出試驗(yàn)溫濕度值及標(biāo)準(zhǔn)溫濕度計(jì)測量值，結(jié)合MATLAB對數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到X1、X2、Y1、Y2標(biāo)定值及常量C1、C2并進(jìn)行校核。當(dāng)車輛濕度高于72.5%RH時，將會對駕駛員進(jìn)行預(yù)警提醒，達(dá)到主動安全系統(tǒng)事故發(fā)生前的預(yù)警作用。