基于壓力感應的地鐵論文范文

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1裝置的硬件設計

1.1溫濕度傳感器溫濕度傳感器放置于車箱內(nèi)，用于時刻檢測車箱內(nèi)的溫度，并把獲得的數(shù)據(jù)傳輸給MCU，顯示屏上會將得到的數(shù)據(jù)顯示出來。傳感器包括一個電阻式測濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。DATA用于微處理器與DHT11之間的通訊和同步，采用單總線數(shù)據(jù)格式，一次通訊時間4ms左右，數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分，具體格式在下面說明，當前小數(shù)部分用于以后擴展，現(xiàn)讀出為零，操作流程如下：一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit，高位先出。數(shù)據(jù)格式：8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit校驗和數(shù)據(jù)傳送正確時校驗和數(shù)據(jù)等于“8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結(jié)果的末8位。用戶MCU發(fā)送一次開始信號后，DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式，等待主機開始信號結(jié)束后，DHT11發(fā)送響應信號，送出40bit的數(shù)據(jù)，并觸發(fā)一次溫濕度采集，如果沒有接收到主機發(fā)送開始信號，DHT11不會主動進行溫濕度采集，數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。部分通訊過程如圖3所示。總線空閑狀態(tài)為高電平，主機把總線拉低等待DHT11響應，主機把總線拉低必須大于18毫秒，保證DHT11能檢測到起始信號。DHT11接收到主機發(fā)送開始信號結(jié)束后，延時等待20－40us后，讀取DHT11的響應信號，主機發(fā)送開始信號后，可以切換到輸入模式，或者輸出高電平均可，總線由上拉電阻拉高。

1.2制冷模塊半導體制冷器在通電的情況下，兩端極板會產(chǎn)生一定的溫差，人們正是利用它的冷凝面為物體提供一個低溫環(huán)境、發(fā)熱面提供熱源能量，效果非常明顯，使用極其方便。TEL1-12706采用半導體材料是碲化鉍，加入不純物經(jīng)過特殊處理而N型或P型半導體溫差元件。它的工作特點是一面制冷而一面發(fā)熱。接通直流電源后，電子由負極出發(fā)，首先經(jīng)過P型半導體，在此吸收熱量，到了N型半導體，又將熱量放出，每經(jīng)過一個NP模組，就有熱量由一邊被送到另外一邊，生成溫差，從而形成冷熱端。如圖4所示為溫濕度傳感器。需要指出的是制冷片的功率指的是耗電量，制冷效率一般在60%左右，也就是能效比在0.6左右，因此要將模型中的溫度降下來需要很長的一段時間。同時制冷片的效果還受熱面的散熱效果有很大關系，所以我們在制冷片的熱面上加了一個鋁制散熱器。

1.3顯示模塊12864點陣液晶顯示模塊（LCM）就是由128*64個液晶顯示點組成的一個128列*64行的陣列。每個二進制數(shù)，顯示點對應一位二進制數(shù)，1表示亮，0表示滅。存儲這些點陣信息的RAM稱為顯示數(shù)據(jù)存儲器。要顯示某個圖形或漢字就是將相應的點陣信息寫入到相應的存儲單元中。圖形或漢字的陣信息由自己設計，問題關鍵就是顯示點在液晶屏上的位置與其在存儲器中的地址之間的關系。由于多數(shù)液晶顯示模塊的驅(qū)動電路是由一片行驅(qū)動器和兩片列驅(qū)動器構(gòu)成，所以12864液晶屏實際上是由左右兩志獨立的64*64液晶屏拼接而成，每半屏有一個512*8bit顯示數(shù)據(jù)RAM。左右半屏驅(qū)動電路及存儲器分別由片選信號CS1和CS2選擇。顯示點在64*64液晶屏上的位置由行號（line,0-63）與列號確定（coloumn,0-63）。512*8bitsRAM中某個存儲單元的地址由頁地址和列地址確定。每個存儲單元存儲8個液晶點的顯示信息。加入12864的目的就是為了確保得到的數(shù)據(jù)能夠顯示在屏幕上，并且屏幕上數(shù)字的實時變化能體現(xiàn)出本裝置的可行性，給人直觀的感受，同時在后期的裝置改進中有利于添加各種可視化因素，對于提高裝置的整體性能有很大益處。

2裝置程序設計

圖5為本裝置的程序流程圖。開始運行時，單片機通過溫濕度傳感器和壓力傳感器分別檢測地鐵車輛內(nèi)的溫度和總載重，進行程序的分析和整理，并控制制冷片的開關，使得制冷片開始工作，降低車箱內(nèi)的溫度達到理想溫度，達到一個平衡?？紤]到車箱中空氣質(zhì)量受到人數(shù)量的影響，因此壓力傳感器的作用除了傳遞壓力之外，還用于計算車箱中所需要的風力大小。由于現(xiàn)在地鐵領域?qū)囅鋬?nèi)人體所需適宜風力的大小還沒有一個準確的數(shù)據(jù)，而且我們現(xiàn)階段也無法通過準確的數(shù)學模型來計算車箱內(nèi)風力大小的變化，所以只能用一個簡單的線性方程來模擬車箱內(nèi)人數(shù)和風力之間的關系，并且風力的大小由變量車箱內(nèi)的溫度來替代。通過查尋資料知道人體感知外界最舒適溫度為27℃，在此基礎上建立溫度和人數(shù)量的數(shù)學模型，且隨著人密度的增加，所需要的溫度也在增加，即溫度的人數(shù)成線性關系。溫度傳感器時時檢測車箱內(nèi)的溫度，并把數(shù)據(jù)傳遞給單片機，單片機通過簡單的計算得出車箱內(nèi)所需的適宜溫度并和現(xiàn)有溫度作比較，若高于現(xiàn)有溫度高于適宜溫度，則發(fā)出指令控制制冷片工作，將車箱內(nèi)的溫度降低到適宜溫度。

3總結(jié)

本裝置模擬地鐵車箱的空調(diào)系統(tǒng)，通過單片機自動調(diào)節(jié)車箱內(nèi)的溫度，并從傳感器靈敏度、程序優(yōu)化度等方面對裝置自動調(diào)節(jié)溫度的結(jié)果進行分析，總結(jié)起來得出了以下結(jié)論：（1）地鐵車箱內(nèi)的溫度可以實現(xiàn)通過重力感應根據(jù)車輛的載重進行簡單的自動調(diào)節(jié)；（2）本裝置的原理簡單，控制靈活，安裝方便，對于人口較為稠密的地區(qū)可以廣泛用于地鐵車輛上；（3）要使車箱內(nèi)的溫度迅速調(diào)整到理想溫度，需要對傳感器的靈敏度有較高的要求，并且在程序上還需要進一步的優(yōu)化。

作者：王赫李小波陳培羅浩鑫單位：上海工程技術(shù)大學