基于RFID技術(shù)的汽車(chē)尾氣檢測系統的設計

0 引言

傳統的汽車(chē)尾氣檢測方法采用底盤(pán)測功機測試法。該方法的工作原理是：在室內，結合底盤(pán)測功機和氣體分析儀，在預設機動(dòng)車(chē)行駛工況下來(lái)測試機動(dòng)車(chē)的尾氣排放量.但由于這種方法必須在室內，且要求按固定行駛工況對機動(dòng)車(chē)進(jìn)行測試，因此不能真實(shí)反映實(shí)際道路上的尾氣排放，且排放測試系統體積過(guò)于龐大，使用時(shí)操作困難，被檢測的車(chē)輛往往需花費大量的時(shí)間才能得到檢測結果。

上述缺點(diǎn)的存在，表明傳統的汽車(chē)尾氣檢測系統無(wú)法有效的監管汽車(chē)尾氣的排放，有必要研制出一種可檢測汽車(chē)行駛在實(shí)際道路時(shí)尾氣成分的系統，并且該系統能根據檢測結果立即判斷汽車(chē)尾氣是否超標，有效節少檢測時(shí)間。

利用RFID技術(shù)可自動(dòng)識別的特性,本文基于RFID技術(shù)介紹了一種汽車(chē)尾氣檢測系統的設計方案。

1.系統的總體設計

本文設計的汽車(chē)尾氣檢測系統電路包括檢測模塊和判斷模塊，汽車(chē)尾氣檢測系統可通過(guò)檢測模塊準確檢測行駛在實(shí)際道路的汽車(chē)尾氣成分，并將檢測結果發(fā)送至檢測路段的判斷模塊，判斷模塊對汽車(chē)尾氣是否超標作出判斷并發(fā)送相應的信號給報警模塊?？稍诙鄠€(gè)路段設可有判斷模塊，隨時(shí)接收經(jīng)過(guò)該檢測路段汽車(chē)的尾氣排放數據，可實(shí)現無(wú)需人工操作便可準確測試機動(dòng)車(chē)尾氣成分，大大減少了檢測時(shí)間，汽車(chē)尾氣檢測系統的原理圖如圖1所示。

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該系統要實(shí)現以下任務(wù)：

(1)系統完成對汽車(chē)尾氣的檢測及對汽車(chē)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(chē)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(kāi)始檢測汽車(chē)尾氣，并根據檢測的數據是否超標，對報警模塊發(fā)出相應的信號。

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

2.系統硬件電路設計

根據汽車(chē)尾氣檢測系統的功能要求，設計了基于RFID技術(shù)的汽車(chē)尾氣檢測系統。

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(xiě)器構成，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(chē)排氣管內部，中央控制模塊與檢測端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(gè)引腳： MISO 、SCLK 、MOSI 和S 分別與檢測端RFID讀寫(xiě)器的SPI接口電連接，用于接收檢測端RFID讀寫(xiě)器讀取的可讀寫(xiě)標簽的UID,并可將傳感器模塊采集的數據及汽車(chē)車(chē)牌號發(fā)送給檢測端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)標簽、處理模塊和報警模塊構成，處理模塊與判斷端RFID讀寫(xiě)器電連接，處理模塊與報警模塊電連接。

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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)器中的數據，該數據是判斷端RFID讀寫(xiě)器讀取可讀寫(xiě)標簽存儲的數據。

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(guò)電阻R5與揚聲器U1電連接。若被檢測的汽車(chē)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。

判斷模塊可分別設在多個(gè)路段，不同路段可隨時(shí)接收檢測經(jīng)過(guò)該路段汽車(chē)的尾氣排放成分，并可立即判斷出汽車(chē)尾氣是否超標，有效節約檢測時(shí)間。

3.系統軟件設計方案

汽車(chē)經(jīng)過(guò)尾氣檢測的路段時(shí)，系統的檢測端RFID讀寫(xiě)器通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波讀取該檢測路段判斷模塊的可讀寫(xiě)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(kāi)始檢測汽車(chē)尾氣，中央控制模塊接收傳感器檢測到的信號，并將采集的數據及汽車(chē)車(chē)牌號發(fā)送給檢測端RFID讀寫(xiě)器，檢測端RFID讀寫(xiě)器通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波將數據寫(xiě)入判斷模塊的可讀寫(xiě)標簽，判斷端RFID讀寫(xiě)器讀取可讀寫(xiě)標簽的數據并發(fā)送至處理模塊，處理模塊根據檢測到的數據是否超標，對報警模塊發(fā)出相應的信號。

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4.總結

本文先介紹了汽車(chē)尾氣檢測系統的研究現狀，提出了一種汽車(chē)尾氣檢測系統的設計方案。本方案通過(guò)檢測模塊測試行駛在實(shí)際道路上汽車(chē)的尾氣成分，并通過(guò)檢測路段的判斷模塊立即作出是否超標的判斷，實(shí)現了無(wú)需人工操作便可準確測試汽車(chē)尾氣成分是否超標的功能，有效減少了檢測時(shí)間。