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基于 SC92F8003 单片机的轻量级太阳能车载空气净化器的设计
摘要:近年来,伴随着城市工业和经济的发展,空气中的污染问题日渐突出,空气质量受到了人
们越来越严密的关注。由于汽车室内的装饰材料等含有甲醛、苯、TVOC 等有机污染物超标,使得
汽车室内空气中的灰尘、细菌、病毒、有毒化学物危害着人们的身体健康。近期有很多研究表明
汽车室内往往存在着甲醛、苯、TVOC 等有机污染物超标的情况,对人体造成了尤为严重的伤害。
目前改善室内空气质量的方法以空气净化器为主,空气净化器被广泛应用,是一种国际公认的方
法。本文采用目前主流的空气净化技术及高效率的太阳能充电技术设计的一种综合型设计。
本文开发设计的轻量级太阳能车载空气净化器,利用了模块结构理念设计,运用 MPPT 和锂
电池充电技术对本系统进行供电,采用气体传感器技术,采集汽车室内的空气质量数据,利用高
速 MCU 赛元微单片机作为中央理器,通过中央理器控制负离子发生器释放负离子来对汽车室内的
空气进行净化。首先,联合系统设计需要,采用了赛元微单片机中的 SC92F8003 作为系统中央处
理器,并且对气体传感器等模块结构的需求进行选型,完成系统基本方案的设计;其次,对系统
的电路部分分模块结构进行初步设计,主要包括电源电能转化模块、气体传感器模块、风机驱动
控制模块、负离子净化模块以及人机交互模块等,并进行 PCB 样板的设计;再次,对系统的软件
部分进行初步设计,在完成模块选型和硬件电路初步设计的基础上,介绍系统软件主要程序功能;
最后,运用了实物软硬件结合模块结构化调试的方式,进行系统软硬件的调试工作。本设计开发
的轻量级太阳能车载空气净化器具有环保、节能、可视化、及其价格亲民等特点。在本设计开发
与研究阐明,轻量级太阳能车载空气净化器计思路符合工程设计和市场需求。
关键词:车载,负离子,太阳能,空气净化器
Design of lightweight solar car air purifier based on SC92F8003
Abstract:In recent years, with the development of urban industry and economy, the problem of air
pollution is becoming more and more prominent, and air quality has been paid more and more
attention.Because the decoration materials in the car interior contain formaldehyde, benzene, TVOC and
other organic pollutants beyond the standard, the dust, bacteria, viruses and toxic chemicals in the air
inside the car endanger people's health.A lot of recent studies have shown that there are often excessive
organic pollutants such as formaldehyde, benzene, TVOC and so on in automobile interiors, which
cause particularly serious injuries to human body.At present, the main methods to improve indoor air
quality are air purifiers, which are widely used and recognized internationally.This paper adopts the
current mainstream air purification technology and high efficiency solar energy charging technology
design of a comprehensive design.
In this paper, development and design of lightweight solar car air purifier, using the concept of
modular structure design, using the MPPT and lithium battery technology for power supply, this system
USES the gas sensor technology, car indoor air quality data, using the yuan micro high-speed MCU
microcontroller as the central principle, through the central manager machine control anion generator
release negative ions to the car indoor air purification.First of all, the design of the joint system requires
that SC92F8003 in the seiyuan microcontroller is adopted as the central processing unit of the system,
and the requirements of the gas sensor and other module structures are selected to complete the design
of the basic scheme of the system.Secondly, the circuit structure of the system is preliminarily designed,
which mainly includes the power conversion module, the gas sensor module, the fan drive control
module, the negative ion purification module and the man-machine interaction module.Thirdly, the
software part of the system is preliminarily designed. On the basis of module selection and hardware
circuit preliminary design, the main program functions of the system software are introduced.Finally,
the hardware and software of the system are debugged by the way of structured debugging.This design
and development of lightweight solar car air purifier has environmental protection, energy saving,
visualization, and its price friendly.In this design development and research to clarify that lightweight
solar vehicle air purifier design ideas in line with the engineering design and market demand.
Keywords:Vehicle-mounted, Anion, Solar energy, Air purifier
目 录
第 1 章 绪 论 ...................................................................1
1.1 系统开发的背景及意义.......................................................1
1.2 国内外研究状况 ............................................................2
1.2.1 国外研究状况.........................................................2
1.2.2 国内研究状况.........................................................2
1.3 课题的主要研究内容.........................................................3
1.3.1 总体任务.............................................................3
1.3.2 系统整体设计.........................................................5
1.4 系统设计的软硬件环境.......................................................6
第 2 章 系统总体设计方案 ..........................................................7
2.1 微处理器的选型.............................................................7
2.2 TVOC 测量检测装置的选型....................................................8
2.3 MPPT 辅电源装置选型........................................................8
2.4 系统总体方案设计...........................................................8
2.5 本章小结...................................................................9
第 3 章 系统硬件设计与实现 .......................................................10
3.1 系统硬件设计概述..........................................................10
3.2 各模块硬件电路的设计......................................................10
3.2.1 电源模块............................................................10
3.2.2 TVOC 测量检测模块...................................................14
3.2.3 负离子净化模块......................................................15
3.2.4 风机驱动模块........................................................16
3.2.5 人机交互模块........................................................17
3.3 PCB 板的设计..............................................................18
3.4 本章小结..................................................................19
第 4 章 系统软件设计与实现 .......................................................20
4.1 系统软件设计概述..........................................................20
4.2 编程软件环境..............................................................21
4.3 系统主程序设计............................................................22
4.4 各子模块程序设计..........................................................22
4.4.1 系统初始化程序设计..................................................22
4.4.2 人机交互模块序程设计................................................24
4.5 软件可靠性设计............................................................27
4.6 本章小结..................................................................28
第 5 章 实物调试与功能实现 .......................................................29
5.1 实物调试概述..............................................................29
5.2 系统软件与硬件调试........................................................29
5.3 功能实现..................................................................30
5.4 本章小结..................................................................31
第 6 章 总结与展望 ...............................................................32
6.1 全文总结..................................................................32
6.2 课题展望..................................................................33
参考文献: .......................................................................34
致谢 .............................................................................35
1
第 1 章 绪 论
1.1 系统开发的背景及意义
社会高速发展的条件下,空气质量问题日渐突出,其主要有两个方面的原因:1、
空气质量污染源种类增多;2、自然环境的自我恢复能力减弱。在日常生活中,生活
垃圾焚烧处理产生了大量灰尘、二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物等有害污
染气体污染环境
①
;化工厂的废水、气体处理不当,随意排放;装修材料中含有各种
微量有害有毒等的元素等,都是空气质量问题日渐严重的原因之一。此外,人们的乱
砍滥伐导致大自然的自我恢复能力减弱,全球空气质量问题面临着严峻考验。我国处
于发展中国家,工业化的普及也带来诸多空气质量的问题。
人们向往美好的生活,健康、环保的意识逐渐提高的同时更注重生活质量。空气
质量问题给人们健康生活带来诸多不利,同时国家层面有关部门也出台了一系列改善
环境问题的政策。在人们追求更加美好生活的同时,汽车已经深入人们的生活方式并
已经成为人们生活的一部分。与室内空气质量问题相比,人们更加关注室外环境的空
气质量问题,因而很大程度上忽略了室内空气质量问题,尤其是汽车室内空气质量问
题。汽车大部分时间都处于相对密闭环境下,汽车内装修材料中混有甲醛、苯等有毒
物质,经过长期室内密封的环境和自然环境作用下,使得汽车室内的有毒有害物质挥
发出来,导致汽车室内空气含有相对较高浓度的有害气体,人们长期处于此类环境下
会对生命健康产生较为严重的影响。
本课题主要研究解决汽车内空气质量情况的问题,分析国内外目前市场的空气净
化器的优劣,有目的性地改善目前车载空气净化器的劣势,作为市场的一种补充。轻
量级太阳能车载空气净化器采用不同的设计方案进行理论分析,并将两种不同的方案
结合市场需求综合进行评估,总结出最优的方案,从而减少汽车内空气中的有毒有害
气体,解决改善汽车室内空气质量的问题,提高人们的生活水平。因此轻量级太阳能
车载空气净化器的设计很有意义。
�
唐晓波,王永清.城市空气污染治理的有效思路探索[J]. 2015
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