基于RFID技術(shù)的汽車尾氣檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

0 引言

傳統(tǒng)的汽車尾氣檢測(cè)方法采用底盤測(cè)功機(jī)測(cè)試法。該方法的工作原理是：在室內(nèi)，結(jié)合底盤測(cè)功機(jī)和氣體分析儀，在預(yù)設(shè)機(jī)動(dòng)車行駛工況下來(lái)測(cè)試機(jī)動(dòng)車的尾氣排放量.但由于這種方法必須在室內(nèi)，且要求按固定行駛工況對(duì)機(jī)動(dòng)車進(jìn)行測(cè)試，因此不能真實(shí)反映實(shí)際道路上的尾氣排放，且排放測(cè)試系統(tǒng)體積過(guò)于龐大，使用時(shí)操作困難，被檢測(cè)的車輛往往需花費(fèi)大量的時(shí)間才能得到檢測(cè)結(jié)果。

上述缺點(diǎn)的存在，表明傳統(tǒng)的汽車尾氣檢測(cè)系統(tǒng)無(wú)法有效的監(jiān)管汽車尾氣的排放，有必要研制出一種可檢測(cè)汽車行駛在實(shí)際道路時(shí)尾氣成分的系統(tǒng)，并且該系統(tǒng)能根據(jù)檢測(cè)結(jié)果立即判斷汽車尾氣是否超標(biāo)，有效節(jié)少檢測(cè)時(shí)間。

利用RFID技術(shù)可自動(dòng)識(shí)別的特性,本文基于RFID技術(shù)介紹了一種汽車尾氣檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。

1.系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的汽車尾氣檢測(cè)系統(tǒng)電路包括檢測(cè)模塊和判斷模塊，汽車尾氣檢測(cè)系統(tǒng)可通過(guò)檢測(cè)模塊準(zhǔn)確檢測(cè)行駛在實(shí)際道路的汽車尾氣成分，并將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送至檢測(cè)路段的判斷模塊，判斷模塊對(duì)汽車尾氣是否超標(biāo)作出判斷并發(fā)送相應(yīng)的信號(hào)給報(bào)警模塊。可在多個(gè)路段設(shè)可有判斷模塊，隨時(shí)接收經(jīng)過(guò)該檢測(cè)路段汽車的尾氣排放數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)需人工操作便可準(zhǔn)確測(cè)試機(jī)動(dòng)車尾氣成分，大大減少了檢測(cè)時(shí)間，汽車尾氣檢測(cè)系統(tǒng)的原理圖如圖1所示。

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該系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)以下任務(wù)：

(1)系統(tǒng)完成對(duì)汽車尾氣的檢測(cè)及對(duì)汽車尾氣是否超標(biāo)作出判斷。電路包括檢測(cè)模塊和判斷模塊，檢測(cè)模塊安裝在汽車上，判斷模塊安裝在檢測(cè)路段的附近。

(2)判斷模塊完成控制檢測(cè)模塊是否開(kāi)始檢測(cè)汽車尾氣，并根據(jù)檢測(cè)的數(shù)據(jù)是否超標(biāo)，對(duì)報(bào)警模塊發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)。

(3)檢測(cè)模塊完成對(duì)汽車尾氣的檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果及汽車車牌號(hào)發(fā)送給判斷模塊。

2.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

根據(jù)汽車尾氣檢測(cè)系統(tǒng)的功能要求，設(shè)計(jì)了基于RFID技術(shù)的汽車尾氣檢測(cè)系統(tǒng)。

2.1 檢測(cè)模塊

檢測(cè)模塊由中央控制模塊、傳感器模塊和檢測(cè)端RFID讀寫(xiě)器構(gòu)成，傳感器模塊中至少包括氮氧化物傳感器、一氧化碳傳感器及碳?xì)浠衔飩鞲衅?，傳感器模塊安裝在汽車排氣管內(nèi)部，中央控制模塊與檢測(cè)端RFID讀寫(xiě)器電連接，傳感器模塊與中央控制模塊電連接。

檢測(cè)模塊的部分電路原理圖如圖2所示，中央控制模塊采用單片機(jī)STC12C5630AD,單片機(jī)的P3.7端口與傳感器模塊電連接，用于控制傳感器模塊是否工作，單片機(jī)的第P1.0、P1.1和P1.2引腳與傳感器模塊電連接，用于接收傳感器模塊采集的信號(hào)。單片機(jī)SPI接口的4個(gè)引腳： MISO 、SCLK 、MOSI 和S 分別與檢測(cè)端RFID讀寫(xiě)器的SPI接口電連接，用于接收檢測(cè)端RFID讀寫(xiě)器讀取的可讀寫(xiě)標(biāo)簽的UID,并可將傳感器模塊采集的數(shù)據(jù)及汽車車牌號(hào)發(fā)送給檢測(cè)端RFID讀寫(xiě)器。

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2.2 判斷模塊

判斷模塊由判斷端RFID讀寫(xiě)器、可讀寫(xiě)標(biāo)簽、處理模塊和報(bào)警模塊構(gòu)成，處理模塊與判斷端RFID讀寫(xiě)器電連接，處理模塊與報(bào)警模塊電連接。

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判斷模塊的部分電路原理圖如圖3所示，處理模塊采用單片機(jī)Atmega8,其SPI接口的4個(gè)引腳： MOSI 、SCK 、MISO 、MOSI 和S 分別與判斷端RFID讀寫(xiě)器的SPI接口電連接，用于讀取判斷端RFID讀寫(xiě)器中的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是判斷端RFID讀寫(xiě)器讀取可讀寫(xiě)標(biāo)簽存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。

報(bào)警模塊采用彩色LED作為指示燈、揚(yáng)聲器作為發(fā)生裝置，單片機(jī)Atmega8的第PC3、PC4端口分別與綠色指示燈D1、紅色指示燈D2電連接，PC5端口通過(guò)電阻R5與揚(yáng)聲器U1電連接。若被檢測(cè)的汽車尾氣超標(biāo)，則紅色LED亮，且揚(yáng)聲器發(fā)出警報(bào);若未超標(biāo)，只有綠色LED亮。

判斷模塊可分別設(shè)在多個(gè)路段，不同路段可隨時(shí)接收檢測(cè)經(jīng)過(guò)該路段汽車的尾氣排放成分，并可立即判斷出汽車尾氣是否超標(biāo)，有效節(jié)約檢測(cè)時(shí)間。

3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案

汽車經(jīng)過(guò)尾氣檢測(cè)的路段時(shí)，系統(tǒng)的檢測(cè)端RFID讀寫(xiě)器通過(guò)無(wú)線電波讀取該檢測(cè)路段判斷模塊的可讀寫(xiě)標(biāo)簽UID,并將UID發(fā)送至中央控制模塊，中央控制模塊發(fā)送信號(hào)至傳感器模塊，傳感器模塊接收信號(hào)后開(kāi)始檢測(cè)汽車尾氣，中央控制模塊接收傳感器檢測(cè)到的信號(hào)，并將采集的數(shù)據(jù)及汽車車牌號(hào)發(fā)送給檢測(cè)端RFID讀寫(xiě)器，檢測(cè)端RFID讀寫(xiě)器通過(guò)無(wú)線電波將數(shù)據(jù)寫(xiě)入判斷模塊的可讀寫(xiě)標(biāo)簽，判斷端RFID讀寫(xiě)器讀取可讀寫(xiě)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)并發(fā)送至處理模塊，處理模塊根據(jù)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)是否超標(biāo)，對(duì)報(bào)警模塊發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)。

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4.總結(jié)

本文先介紹了汽車尾氣檢測(cè)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，提出了一種汽車尾氣檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。本方案通過(guò)檢測(cè)模塊測(cè)試行駛在實(shí)際道路上汽車的尾氣成分，并通過(guò)檢測(cè)路段的判斷模塊立即作出是否超標(biāo)的判斷，實(shí)現(xiàn)了無(wú)需人工操作便可準(zhǔn)確測(cè)試汽車尾氣成分是否超標(biāo)的功能，有效減少了檢測(cè)時(shí)間。