基于RFID技術(shù)的汽車尾氣檢測系統(tǒng)的設(shè)計方案

 傳統(tǒng)的汽車尾氣檢測方法采用底盤測功機測試法。該方法的工作原理是：在室內(nèi)，結(jié)合底盤測功機和氣體分析儀，在預(yù)設(shè)機動車行駛工況下來測試機動車的尾氣排放量。但由于這種方法必須在室內(nèi)，且要求按固定行駛工況對機動車進行測試，因此不能真實反映實際道路上的尾氣排放，且排放測試系統(tǒng)體積過于龐大，使用時操作困難，被檢測的車輛往往需花費大量的時間才能得到檢測結(jié)果。

上述缺點的存在，表明傳統(tǒng)的汽車尾氣檢測系統(tǒng)無法有效的監(jiān)管汽車尾氣的排放，有必要研制出一種可檢測汽車行駛在實際道路時尾氣成分的系統(tǒng)，并且該系統(tǒng)能根據(jù)檢測結(jié)果立即判斷汽車尾氣是否超標，有效節(jié)少檢測時間。

利用RFID技術(shù)可自動識別的特性，本文基于RFID技術(shù)介紹了一種汽車尾氣檢測系統(tǒng)的設(shè)計方案。

1.系統(tǒng)的總體設(shè)計

本文設(shè)計的汽車尾氣檢測系統(tǒng)電路包括檢測模塊和判斷模塊，汽車尾氣檢測系統(tǒng)可通過檢測模塊準確檢測行駛在實際道路的汽車尾氣成分，并將檢測結(jié)果發(fā)送至檢測路段的判斷模塊，判斷模塊對汽車尾氣是否超標作出判斷并發(fā)送相應(yīng)的信號給報警模塊?？稍诙鄠€路段設(shè)可有判斷模塊，隨時接收經(jīng)過該檢測路段汽車的尾氣排放數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)無需人工操作便可準確測試機動車尾氣成分，大大減少了檢測時間，汽車尾氣檢測系統(tǒng)的原理圖如圖1所示。

圖1 汽車尾氣檢測系統(tǒng)的原理圖

該系統(tǒng)要實現(xiàn)以下任務(wù)：

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

(2)判斷模塊完成控制檢測模塊是否開始檢測汽車尾氣，并根據(jù)檢測的數(shù)據(jù)是否超標，對報警模塊發(fā)出相應(yīng)的信號。

(3)檢測模塊完成對汽車尾氣的檢測，并將檢測結(jié)果及汽車車牌號發(fā)送給判斷模塊。

2.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

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

2.1檢測模塊

檢測模塊由中央控制模塊、傳感器模塊和檢測端RFID讀寫器構(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氫化合物傳感器，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端RFID讀寫器電連接，傳感器模塊與中央控制模塊電連接。

檢測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STC12C5630AD，單片機的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。單片機SPI接口的4個引腳：MISO、SCLK、MOSI和S分別與檢測端RFID讀寫器的SPI接口電連接，用于接收檢測端RFID讀寫器讀取的可讀寫標簽的UID，并可將傳感器模塊采集的數(shù)據(jù)及汽車車牌號發(fā)送給檢測端RFID讀寫器。

圖2 檢測模塊的部分電路原理圖

2.2判斷模塊

判斷模塊由判斷端RFID讀寫器、可讀寫標簽、處理模塊和報警模塊構(gòu)成，處理模塊與判斷端RFID讀寫器電連接，處理模塊與報警模塊電連接。

圖3 判斷模塊的部分電路原理圖

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Atmega8，其SPI接口的4個引腳：MOSI、SCK、MISO、MOSI和S分別與判斷端RFID讀寫器的SPI接口電連接，用于讀取判斷端RFID讀寫器中的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是判斷端RFID讀寫器讀取可讀寫標簽存儲的數(shù)據(jù)。

報警模塊采用彩色LED作為指示燈、揚聲器作為發(fā)生裝置，單片機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端口通過電阻R5與揚聲器U1電連接。若被檢測的汽車尾氣超標，則紅色LED亮，且揚聲器發(fā)出警報;若未超標，只有綠色LED亮。

判斷模塊可分別設(shè)在多個路段，不同路段可隨時接收檢測經(jīng)過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，有效節(jié)約檢測時間。

3.系統(tǒng)軟件設(shè)計方案

汽車經(jīng)過尾氣檢測的路段時，系統(tǒng)的檢測端RFID讀寫器通過無線電波讀取該檢測路段判斷模塊的可讀寫標簽UID，并將UID發(fā)送至中央控制模塊，中央控制模塊發(fā)送信號至傳感器模塊，傳感器模塊接收信號后開始檢測汽車尾氣，中央控制模塊接收傳感器檢測到的信號，并將采集的數(shù)據(jù)及汽車車牌號發(fā)送給檢測端RFID讀寫器，檢測端RFID讀寫器通過無線電波將數(shù)據(jù)寫入判斷模塊的可讀寫標簽，判斷端RFID讀寫器讀取可讀寫標簽的數(shù)據(jù)并發(fā)送至處理模塊，處理模塊根據(jù)檢測到的數(shù)據(jù)是否超標，對報警模塊發(fā)出相應(yīng)的信號。

圖4 汽車尾氣檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計

4.總結(jié)

本文先介紹了汽車尾氣檢測系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，提出了一種汽車尾氣檢測系統(tǒng)的設(shè)計方案。本方案通過檢測模塊測試行駛在實際道路上汽車的尾氣成分，并通過檢測路段的判斷模塊立即作出是否超標的判斷，實現(xiàn)了無需人工操作便可準確測試汽車尾氣成分是否超標的功能，有效減少了檢測時間。

傳統(tǒng)的汽車尾氣檢測方法采用底盤測功機測試法。該方法的工作原理是：在室內(nèi)，結(jié)合底盤測功機和氣體分析儀，在預(yù)設(shè)機動車行駛工況下來測試機動車的尾氣排放量。但由于這種方法必須在室內(nèi)，且要求按固定行駛工況對機動車進行測試，因此不能真實反映實際道路上的尾氣排放，且排放測試系統(tǒng)體積過于龐大，使用時操作困難，被檢測的車輛往往需花費大量的時間才能得到檢測結(jié)果。

上述缺點的存在，表明傳統(tǒng)的汽車尾氣檢測系統(tǒng)無法有效的監(jiān)管汽車尾氣的排放，有必要研制出一種可檢測汽車行駛在實際道路時尾氣成分的系統(tǒng)，并且該系統(tǒng)能根據(jù)檢測結(jié)果立即判斷汽車尾氣是否超標，有效節(jié)少檢測時間。

利用RFID技術(shù)可自動識別的特性，本文基于RFID技術(shù)介紹了一種汽車尾氣檢測系統(tǒng)的設(shè)計方案。

1.系統(tǒng)的總體設(shè)計

本文設(shè)計的汽車尾氣檢測系統(tǒng)電路包括檢測模塊和判斷模塊，汽車尾氣檢測系統(tǒng)可通過檢測模塊準確檢測行駛在實際道路的汽車尾氣成分，并將檢測結(jié)果發(fā)送至檢測路段的判斷模塊，判斷模塊對汽車尾氣是否超標作出判斷并發(fā)送相應(yīng)的信號給報警模塊。可在多個路段設(shè)可有判斷模塊，隨時接收經(jīng)過該檢測路段汽車的尾氣排放數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)無需人工操作便可準確測試機動車尾氣成分，大大減少了檢測時間，汽車尾氣檢測系統(tǒng)的原理圖如圖1所示。

圖1 汽車尾氣檢測系統(tǒng)的原理圖

該系統(tǒng)要實現(xiàn)以下任務(wù)：

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

(2)判斷模塊完成控制檢測模塊是否開始檢測汽車尾氣，并根據(jù)檢測的數(shù)據(jù)是否超標，對報警模塊發(fā)出相應(yīng)的信號。

(3)檢測模塊完成對汽車尾氣的檢測，并將檢測結(jié)果及汽車車牌號發(fā)送給判斷模塊。

2.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

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

2.1檢測模塊

檢測模塊由中央控制模塊、傳感器模塊和檢測端RFID讀寫器構(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氫化合物傳感器，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端RFID讀寫器電連接，傳感器模塊與中央控制模塊電連接。

檢測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STC12C5630AD，單片機的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。單片機SPI接口的4個引腳：MISO、SCLK、MOSI和S分別與檢測端RFID讀寫器的SPI接口電連接，用于接收檢測端RFID讀寫器讀取的可讀寫標簽的UID，并可將傳感器模塊采集的數(shù)據(jù)及汽車車牌號發(fā)送給檢測端RFID讀寫器。

圖2 檢測模塊的部分電路原理圖

2.2判斷模塊

判斷模塊由判斷端RFID讀寫器、可讀寫標簽、處理模塊和報警模塊構(gòu)成，處理模塊與判斷端RFID讀寫器電連接，處理模塊與報警模塊電連接。

圖3 判斷模塊的部分電路原理圖

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Atmega8，其SPI接口的4個引腳：MOSI、SCK、MISO、MOSI和S分別與判斷端RFID讀寫器的SPI接口電連接，用于讀取判斷端RFID讀寫器中的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是判斷端RFID讀寫器讀取可讀寫標簽存儲的數(shù)據(jù)。

報警模塊采用彩色LED作為指示燈、揚聲器作為發(fā)生裝置，單片機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端口通過電阻R5與揚聲器U1電連接。若被檢測的汽車尾氣超標，則紅色LED亮，且揚聲器發(fā)出警報;若未超標，只有綠色LED亮。

判斷模塊可分別設(shè)在多個路段，不同路段可隨時接收檢測經(jīng)過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，有效節(jié)約檢測時間。

3.系統(tǒng)軟件設(shè)計方案

汽車經(jīng)過尾氣檢測的路段時，系統(tǒng)的檢測端RFID讀寫器通過無線電波讀取該檢測路段判斷模塊的可讀寫標簽UID，并將UID發(fā)送至中央控制模塊，中央控制模塊發(fā)送信號至傳感器模塊，傳感器模塊接收信號后開始檢測汽車尾氣，中央控制模塊接收傳感器檢測到的信號，并將采集的數(shù)據(jù)及汽車車牌號發(fā)送給檢測端RFID讀寫器，檢測端RFID讀寫器通過無線電波將數(shù)據(jù)寫入判斷模塊的可讀寫標簽，判斷端RFID讀寫器讀取可讀寫標簽的數(shù)據(jù)并發(fā)送至處理模塊，處理模塊根據(jù)檢測到的數(shù)據(jù)是否超標，對報警模塊發(fā)出相應(yīng)的信號。

圖4 汽車尾氣檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計

4.總結(jié)

本文先介紹了汽車尾氣檢測系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，提出了一種汽車尾氣檢測系統(tǒng)的設(shè)計方案。本方案通過檢測模塊測試行駛在實際道路上汽車的尾氣成分，并通過檢測路段的判斷模塊立即作出是否超標的判斷，實現(xiàn)了無需人工操作便可準確測試汽車尾氣成分是否超標的功能，有效減少了檢測時間。