基于单片机的汽车尾气检测系统基于单片机的汽车尾气检测系统
当前国内对汽车尾气排放情况进行检测的方式主要是在台架上对汽车进行检测,不能对正在实际路况上行驶的
汽车进行检测。针对上述存在的问题,设计了一种基于单片机的汽车尾气检测系统,该系统通过电化学传感器
检测气体,并用无线通信技术将探测到的数据进行传输,提高了汽车尾气检测的灵活方便性,实现对汽车尾气
的全面实时监测。实验结果表明,该检测系统运行稳定可靠,有利于加强对汽车尾气污染的防治,具有一定的
推广价值。
摘摘 要要: 当前国内对汽车尾气排放情况进行检测的方式主要是在台架上对汽车进行检测,不能对正在实际路况上行驶的汽
车进行检测。针对上述存在的问题,设计了一种基于
关键词关键词:尾气检测;电化学传感器;单片机;无线通信
近年来国内城市汽车的拥有量越来越大,汽车尾气对城市大气环境的危害也日益加剧。因此,快速、简便、准确地检测汽
车尾气的成分和含量对控制汽车尾气的排放以及改善城市大气环境具有重要的现实意义。然而,由于技术条件的限制,目前国
内主要采用年检方式对汽车尾气排放情况进行检测[1],不能在实际路况上对汽车尾气进行检测,汽车实际运行时其尾气所含
的污染物不能及时掌握,从而无法及时有效地控制汽车的尾气污染。
针对上述问题,本文给出了一种基于单片机的汽车尾气检测系统方案,本方案以低功耗的控制器作为控制核心,利用电化
学传感器采集尾气信号,并通过无线通信技术将最后的数据传输到监控设备,使得相关检测者能随时随地检测汽车尾气,实时
掌握汽车的尾气排放情况,及时制止超标车辆上路,最大程度上减少汽车尾气对空气的污染。
1 系统工作原理和总体方案系统工作原理和总体方案
1.1 系统工作原理系统工作原理
在汽车尾气排放口安装电化学传感器,采集行驶中的汽车尾气信息。由于采集来的信号很小,因此需利用运算放大器将该
信号进行放大,放大后的信号传输给单片机,先进行A/D转换,再进行信息处理,处理的结果通过无线通信技术传输。
1.2 系统总体方案系统总体方案
系统包含两部分,第一部分安装在汽车排气管附近,由电化学传感器、运算放大器ADA4505、单片机STC12C5A60S2、
供电模块、无线通信模块NRF24L01等部分组成;第二部分由监测人员手持,由单片机STC12C5A60S2、供电模块、无线通
信模块NRF24L01、显示屏1602、按键等几个部分组成。车速传感器测得的车速通过CAN总线传到安装在汽车上的单片机,
最终在1602显示屏显示当前的车速。由于电路功耗很低,供电模块都采用锂电池供电。系统结构框架如图1所示。
2 系统的硬件设计系统的硬件设计
2.1 电化学传感器电化学传感器
电化学传感器通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。电化学传感器由传感电极(或工作电
极)和反电极组成,并由一个薄电解层隔开。图2为电化学传感器测量电路的原理示意图。气体通过薄膜扩散到传感器内,并
与工作电极(WE)相互作用。传感器参考电极(RE) 提供反馈,以便通过改变反电极(CE) 上的电压保持WE引脚的恒定电位,流
入WE引脚的电流对于每ppm气体浓度低于100 nA,其中Vout = 2.5 V + IWE × RF。气体传感器模块是一氧化碳传感器
TGS2201、氮氧化合物传感器4Nox-1500和碳氢化合物传感器4CHx-1500。
2.2 微处理器微处理器
STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机,是高速/低功耗/超强抗干扰的新
一代8051单片机,指令代码完全兼容传统8051,但速度快8~12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位
A/D转换(250 Kb/s),针对电机控制,强干扰场合。
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