汽車舒適度的中心議題：

• 汽車內部環境影響駕駛及乘坐人員身體健康
• 汽車舒適度研究為改進汽車舒適度提供理論支持

汽車舒適度的解決方案：

• MSP43O單片機為核心的適度評價係統

引言

隨(sui)著(zhe)經(jing)濟(ji)水(shui)平(ping)的(de)發(fa)展(zhan)
，人(ren)們(men)對(dui)汽(qi)車(che)的(de)需(xu)求(qiu)量(liang)越(yue)來(lai)越(yue)大(da)。汽(qi)車(che)給(gei)我(wo)們(men)的(de)出(chu)行(xing)帶(dai)來(lai)了(le)極(ji)大(da)方(fang)便(bian)的(de)同(tong)時(shi)，也(ye)對(dui)駕(jia)駛(shi)及(ji)乘(cheng)坐(zuo)人(ren)員(yuan)的(de)健(jian)康(kang)提(ti)出(chu)了(le)挑(tiao)戰(zhan)。汽(qi)車(che)車(che)廂(xiang)是(shi)一(yi)個(ge)相(xiang)對(dui)狹(xia)小(xiao)的(de)空(kong)間(jian)
，其(qi)內(nei)部(bu)環(huan)境(jing)對(dui)於(yu)駕(jia)駛(shi)及(ji)乘(cheng)坐(zuo)人(ren)員(yuan)(尤其是對長時間駕車的駕駛員)的身體健康的影響不容忽略。

jiaqiangduiqicheshushidudeyanjiunengweigaijinqicheshushidutigonglilunzhichi。muqian
，renmenduiqicheshushidupingjiadeyanjiuhaishihenshao，wulunshililunhaishijishufangmiandouhaibuchengshu。tichuyitaohelideqicheshushidupingjiaxitongdeshejifangfa，jiangyouliyuqicheshushidudetigao
，yeyouliyuqichezonghexingnengdetigao。zaicijichushangwomenshejileyigejiyuMSP430單片機的汽車舒適度評價係統
，此係統用MSP430係列單片機為係統的硬件核心，通過三種傳感器(溫度傳感器，濕度傳感器，振動傳感器)探測相關參數
，經過數據融合，用液晶顯示器輸出結果
，顯示是否舒適。


工作原理：要對一輛汽車的內部空間進行舒適度評價
，首先要確定評價的參數。我們選用人體最為敏感的溫度

、濕度和振動程度作為評價參數。係統框圖如圖1所示
，單片機通過相應的驅動電路控製繼電器的開閉，用低功耗的MSP430單片機作為硬件核心，選擇合適的濕度
、溫度、振動傳感器作為參數測量的傳感器。由 MSP430的A／D端口導入，對導入的數據進行處理
，采用濾波、去噪等手段
，再采用相關辦法(比如查表法)計算出相應的濕度
、溫度、振zhen動dong程cheng度du

，再zai對dui三san個ge參can數shu做zuo出chu綜zong合he評ping價jia，並bing同tong時shi送song至zhi顯xian示shi端duan
，給gei出chu控kong製zhi信xin號hao

，調tiao節jie相xiang關guan設she備bei，改gai善shan車che廂xiang的de舒shu適shi度du，直zhi至zhi舒shu適shi為wei止zhi
，並bing保bao持chi
，用yong來lai完wan善shan整zheng套tao係xi統tong
，並bing與yu整zheng車che匹pi配pei。

1 硬件設計

1．1 電源及係統複位電路
整個係統采用3．3V供電

，考慮到硬件係統要求電源具有穩壓功能和紋波小等特點
，另外也考慮到硬件的低功耗等特點

，因此係統硬件的電源部分采用TI公司的TPS76033芯片實現，該芯片能很好地滿足本硬件係統的要求。

複位電路的設計一定要使係統能夠在各種複雜情況下穩定可靠地工作。複位性能不好會影響係統的正常運行。在MSP430單片機中有一RSTfuweiguanjiao，tayubukepingbizhongduangongnengguanjiaofuyong
，keyouruanjianxuanzeqigongneng
，zhengchangqingkuangxiaweifuweigongneng，zhiyaoyoudidianpingshuru，xitongjiujiangfuwei。fuweidianlukeyicaiyongR-C複位電路，也可以采用以複位芯片實現的複位電路
，R-C複fu位wei電dian路lu具ju有you經jing濟ji性xing，但dan可ke靠kao性xing不bu高gao，用yong複fu位wei芯xin片pian實shi現xian的de複fu位wei電dian路lu具ju有you很hen高gao的de可ke靠kao性xing，因yin此ci為wei了le保bao證zheng複fu位wei電dian路lu的de可ke靠kao性xing
，本ben係xi統tong采cai用yong複fu位wei芯xin片pian實shi現xian的de複fu位wei電dian路lu，本ben係xi統tong采cai甩shuaiMAX809芯片。複位電路如圖2所示。為了減小電源的幹擾，還要在複位芯片的電源輸入端加一個0．1 μF的電容來實現濾波，以減小輸入端受到的幹擾。


1．2 溫度傳感器的選擇及電路設計
AD7416是美國模擬器件公司(ADI)推出的單片低功耗數字溫度傳感器，其內部包含帶隙溫度傳感器和10位A／D變換器，可將感應溫度以0．25℃的分辨率轉換為數字信號。單片機通過ⅡC接口可對內部寄存器進行讀寫操作，並允許8片AD7416掛在同一串行總線上。該溫度傳感器可廣泛應用於環境溫度檢測、工業過程控製
、家用電器



、電池充電、計算機係統等。其功耗極低
，在應用於暖氣管道溫度測量時，采用特定的電源管理模式
，以20s采樣周期工作
，平均功耗僅66(nW)，很適合與TI公司MSP430超低功耗單片機構成電池供電的熱能計算表
，使隨機電池工作時間長達5年以上。利用P1．6接10kΩ上拉電阻分別模擬I2C的SCL
、SDA

，硬件連接圖如圖3所示。

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1．3 濕度傳感器的選擇及電路設計
濕度傳感器選用Honeywell公司的集成濕度傳感器HTH3610，該gai傳chuan感gan器qi采cai用yong熱re固gu性xing聚ju脂zhi電dian容rong式shi傳chuan感gan頭tou
，同tong時shi在zai內nei部bu集ji成cheng了le信xin號hao處chu理li功gong能neng電dian路lu，因yin此ci該gai傳chuan感gan器qi可ke完wan成cheng將jiang相xiang對dui濕shi度du值zhi變bian換huan成cheng電dian容rong值zhi
，再zai將jiang電dian容rong值zhi轉zhuan換huan成cheng線xian性xing電dian壓ya輸shu出chu的de任ren務wu，同tong時shi該gai傳chuan感gan器qi還hai具ju有you高gao精jing度du
、快速成響應
、穩定性好、低溫飄、抗化學腐蝕性能強及互換性好等優點，由於是線性電壓輸出故可簡化外圍電路設計。但是該傳感器在使用時仍需注意以下兩點：a．該傳感器在相對濕度由0％～100％變化時其電壓輸出為0．8V～3．9V
，此輸出電壓值無法滿足A／D采集板標準輸入電壓 (0～5V，±5V，O～10V)的需求
，故仍需進行電壓變換。b．IH3610內部的信號調理電路被修正為Vsupply=5V
，25℃時在 0％～100％相對濕度範圍內輸出電壓變化範圍為0．8～3．9V，dandanggaishiduchuanganqigongzuodewendufashengbianhuashi，xiangtongdeshiduzhi，qishuchudianyazhiyejiangbutong
，yincigaichuanganqizaishiyongshihaixujinxingwendubuchang。buchanggongshi(1)為：

RH=(sensor％RH)／(1．0546-0．02l6T) (1)

由於HIH-3610濕度傳感器為線性輸出，因此它與MSP430F149的接口電路非常簡單。如圖4所示。


1．4 振動傳感器的選擇及電路設計
汽車行駛過程中，涉及到的振動一般是三維的
，所以采集振動參數需要采集x
、y、z三個方向的振動程度。測量振動程度需要用加速度傳感器
，本係統采用精量儀器公司的EGAXT3係列加速度傳感器。

該加速度傳感器采用電橋式測量，傳感器共有12根接線
，每軸有電源線和地線
，及輸出線兩根，三軸可以獨立供電。如圖5所示。


1．5 顯示器件的選擇及輔助電路設計
係統選擇帶有中文字庫的液景顯示模塊LCMl2864ZK。其ROM內含8192個16×16點中文字型和128個16×8半寬的字母符號字型
；另外繪圖顯示畫麵提供一個64×256點的繪圖區域GDRAM；而且內含CGRAM提供4組軟件可編程的 16×16點陣造字功能。電源操作範圍寬(2．7V到5．5V)；低功耗設計可滿足產品的省電要求。

同時
，與單片機等微控製器的接口界麵靈活(三種模式：並行8位／4位，串行3線／2線)。本係統由於MSP430F149的端口豐富，所以采用並行8位模式。

LCMl2864ZK可實現漢字
、ASCII碼
、點陣圖形的同屏顯示
，廣泛用於各種儀器儀表

、家用電器和信息產品上作為顯示器件。

LCMl2864ZK具有上／下／左／右移動當前顯示屏幕及清除屏幕的命令
，具有光標顯示／閃爍控製命令及液晶睡眠／喚醒／關閉顯示命令。預留多種控製線(複位／串並選擇／亮度調整)供用戶靈活使用。LCMl2864ZK與MSP430F149的接口電路如圖6所示。


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2 軟件程序設計

2．1 溫度參數的采集
結合溫度傳感器和MSP430F149的結構特點，溫度的采集需要先將與溫度傳感器連接的P1．6和P1．7設置成輸出，對溫度傳感器進行參數配置，配置完畢後再改P1．6和P1．7設she置zhi成cheng輸shu入ru，讀du取qu溫wen度du傳chuan感gan器qi數shu據ju寄ji存cun器qi中zhong的de溫wen度du值zhi，送song入ru單dan片pian機ji的de內nei存cun中zhong用yong來lai進jin行xing舒shu適shi度du評ping價jia
，然ran後hou返fan回hui進jin行xing下xia一yi個ge模mo塊kuai程cheng序xu的de執zhi行xing。

2．2 濕度參數的采集
濕度參數采集，應該在溫度采集完成後才能進行。因為濕度傳感器需要進行溫度補償。濕度傳感器HIH3610是模擬電壓輸出
，電壓範圍在0．8V～3．9V，通過電壓調整，通過MSP430Fll49的ADC口(即P6口)的一個通道P6．0對模擬電壓進行AD轉換。再經過式(1)計算
，就可以得出濕度值。

2．3 振動參數的采集
振動加速度參數的采集是利用MSP430F149的ADC端口(P6口)中的3個通道P6．3

、P6．4
、P6．5采集的，所以實現采集功能，應該先設置這三個通道為ADC模式，然後依次從三個通道中讀取相應的電壓量，再存入相應的地址，然後轉入到主程序。

采用ADC通道進行參數采集，需要時間上的配合，因為ADC需要轉換時間。時間配合可以采用軟件延時方法，或者是采用定時器中斷的方法，還有軟件查詢方法。

2．4 液晶顯示的輸出
液晶顯示器在上電後應先初始化，首先延時40ms以上
，進行功能設定(8位／4位、基本指令／擴充指令)；再延時100 μs，同樣是功能設定；然後延時37 μs，開關顯示設定；延時10 μs，清屏(清除顯示RAM)；最後延時10ms，設置讀取與寫入時光標的移動方向等。

2．5 綜合處理程序
綜合處理程序也就是主程序，主程序負責單片機的啟動，先後調用各個模塊子程序，實現係統功能。綜合處理程序流程圖如圖7所示。


3 結束語

本文設計了一個基於超低功耗單片機MSP430F149的汽車舒適度評價係統，此係統能實時采集汽車車廂的溫度

、濕度和振動加速度

，將汽車舒適度分為5個等級，給出汽車車廂的舒適程度。