移動式汽車尾氣分析儀的設計及實現

　　引言

　　汽車尾氣已成為城市大氣污染物的主要來源之一，各級政府從發展規劃、城市建設、能源供應等不同方面采取綜合措施，緩解汽車尾氣排放對大氣環境的影響。有關部門也在研究制定政策措施，推動建立更加方便快捷的公共交通體系，降低交通運輸行業能源消耗和尾氣排放。移動式汽車尾氣分析儀是用于檢測汽車在行駛過程中尾氣排放指標而設計的一款檢測設備，它將為控制尾氣排放、建立低碳生活發揮一定的作用。

　　移動式汽車尾氣分析儀

　　當汽車啟動后，移動汽車尾氣分析儀啟動抽氣泵從汽車排氣管采樣尾氣，經除塵、去油、濾水處理進入氣體分析部件IRidium100內，進行內部的紅外法處理，采集CO、CO2、HC的濃度數據，然后尾氣進入經過外部的O2、NOx傳感器，采集相應O2、NOx的尾氣濃度數據。這些數據是經過信號檢測、放大和處理后變為數字結果，通過IRidium100的RS-232串口傳到微處理器。微處理器經過統計、平均等算法處理和存儲，按自定義的環保通信協議進行數據封裝，經過GSM/GPRS/CDMA數據通信或短消息通信傳到指定的上位管理平臺。分析儀上的LCD上有操作菜單，使用者通過鍵盤進行菜單操作，可獲得設備工作狀態和尾氣分析結果，LCD上可顯示CO、CO2、HC、O2、NOx的具體檢測數據結果。移動汽車尾氣分析儀的結構如圖1所示。

　　移動汽車尾氣分析儀的硬件設計

　　尾氣分析儀的氣體分析部件采用英國CITY公司的IRidium100型氣體分析模塊。它通過內部的紅外法處理，采集CO、CO2、HC的的濃度數據。IRidium100可以通過外接的O2傳感器和NOx傳感器，得到O2和NOx的濃度數據。

　　單片機系統采用C8051F020，它具有兩個串口，其中一個串口連接IRidium100，另一個串口連接GSM/GPRS或CDMA通信模塊，用自定義的通信協議和上位管理平臺進行數據交換。

　　輸入電源直接接汽車電源DC12V～DC24V，轉換成DC12V提供給IRidium100，同時提供一組DC5V電源輸出給單片機和通信模塊使用。

　　單片機通過繼電器控制采樣抽氣泵的工作，主要控制進氣、排氣的動作。繼電器控制抽氣泵，平時處于斷開狀態，當系統開始進行尾氣分析時，給繼電器通電使抽氣泵工作5分鐘。

　　GSM模塊采用西門子公司的MC37I。該模塊是一個功能完整的移動通信工業模塊，CPU通過串口對它進行控制和數據傳輸，可以傳送包括短信、CSD、GPRS等在內的數據。CPU對模塊的控制采用的是AT指令，符合ETSI標準GSM 07.07和GSM 07.05。