基于压力感应的地铁论文范文

1装置的硬件设计

1.1温湿度传感器温湿度传感器放置于车箱内，用于时刻检测车箱内的温度，并把获得的数据传输给MCU，显示屏上会将得到的数据显示出来。传感器包括一个电阻式测湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。DATA用于微处理器与DHT11之间的通讯和同步，采用单总线数据格式，一次通讯时间4ms左右，数据分小数部分和整数部分，具体格式在下面说明，当前小数部分用于以后扩展，现读出为零，操作流程如下：一次完整的数据传输为40bit，高位先出。数据格式：8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bit温度整数数据+8bit小数数据+8bit校验和数据传送正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bit温度整数数据+8bit温度小数数据”所得结果的末8位。用户MCU发送一次开始信号后，DHT11从低功耗模式转换到高速模式，等待主机开始信号结束后，DHT11发送响应信号，送出40bit的数据，并触发一次温湿度采集，如果没有接收到主机发送开始信号，DHT11不会主动进行温湿度采集，数据后转换到低速模式。部分通讯过程如图3所示。总线空闲状态为高电平，主机把总线拉低等待DHT11响应，主机把总线拉低必须大于18毫秒，保证DHT11能检测到起始信号。DHT11接收到主机发送开始信号结束后，延时等待20－40us后，读取DHT11的响应信号，主机发送开始信号后，可以切换到输入模式，或者输出高电平均可，总线由上拉电阻拉高。

1.2制冷模块半导体制冷器在通电的情况下，两端极板会产生一定的温差，人们正是利用它的冷凝面为物体提供一个低温环境、发热面提供热源能量，效果非常明显，使用极其方便。TEL1-12706采用半导体材料是碲化铋，加入不纯物经过特殊处理而N型或P型半导体温差元件。它的工作特点是一面制冷而一面发热。接通直流电源后，电子由负极出发，首先经过P型半导体，在此吸收热量，到了N型半导体，又将热量放出，每经过一个NP模组，就有热量由一边被送到另外一边，生成温差，从而形成冷热端。如图4所示为温湿度传感器。需要指出的是制冷片的功率指的是耗电量，制冷效率一般在60%左右，也就是能效比在0.6左右，因此要将模型中的温度降下来需要很长的一段时间。同时制冷片的效果还受热面的散热效果有很大关系，所以我们在制冷片的热面上加了一个铝制散热器。

1.3显示模块12864点阵液晶显示模块（LCM）就是由128*64个液晶显示点组成的一个128列*64行的阵列。每个二进制数，显示点对应一位二进制数，1表示亮，0表示灭。存储这些点阵信息的RAM称为显示数据存储器。要显示某个图形或汉字就是将相应的点阵信息写入到相应的存储单元中。图形或汉字的阵信息由自己设计，问题关键就是显示点在液晶屏上的位置与其在存储器中的地址之间的关系。由于多数液晶显示模块的驱动电路是由一片行驱动器和两片列驱动器构成，所以12864液晶屏实际上是由左右两志独立的64*64液晶屏拼接而成，每半屏有一个512*8bit显示数据RAM。左右半屏驱动电路及存储器分别由片选信号CS1和CS2选择。显示点在64*64液晶屏上的位置由行号（line,0-63）与列号确定（coloumn,0-63）。512*8bitsRAM中某个存储单元的地址由页地址和列地址确定。每个存储单元存储8个液晶点的显示信息。加入12864的目的就是为了确保得到的数据能够显示在屏幕上，并且屏幕上数字的实时变化能体现出本装置的可行性，给人直观的感受，同时在后期的装置改进中有利于添加各种可视化因素，对于提高装置的整体性能有很大益处。

2装置程序设计

图5为本装置的程序流程图。开始运行时，单片机通过温湿度传感器和压力传感器分别检测地铁车辆内的温度和总载重，进行程序的分析和整理，并控制制冷片的开关，使得制冷片开始工作，降低车箱内的温度达到理想温度，达到一个平衡。考虑到车箱中空气质量受到人数量的影响，因此压力传感器的作用除了传递压力之外，还用于计算车箱中所需要的风力大小。由于现在地铁领域对车箱内人体所需适宜风力的大小还没有一个准确的数据，而且我们现阶段也无法通过准确的数学模型来计算车箱内风力大小的变化，所以只能用一个简单的线性方程来模拟车箱内人数和风力之间的关系，并且风力的大小由变量车箱内的温度来替代。通过查寻资料知道人体感知外界最舒适温度为27℃，在此基础上建立温度和人数量的数学模型，且随着人密度的增加，所需要的温度也在增加，即温度的人数成线性关系。温度传感器时时检测车箱内的温度，并把数据传递给单片机，单片机通过简单的计算得出车箱内所需的适宜温度并和现有温度作比较，若高于现有温度高于适宜温度，则发出指令控制制冷片工作，将车箱内的温度降低到适宜温度。

3总结

本装置模拟地铁车箱的空调系统，通过单片机自动调节车箱内的温度，并从传感器灵敏度、程序优化度等方面对装置自动调节温度的结果进行分析，总结起来得出了以下结论：（1）地铁车箱内的温度可以实现通过重力感应根据车辆的载重进行简单的自动调节；（2）本装置的原理简单，控制灵活，安装方便，对于人口较为稠密的地区可以广泛用于地铁车辆上；（3）要使车箱内的温度迅速调整到理想温度，需要对传感器的灵敏度有较高的要求，并且在程序上还需要进一步的优化。

作者：王赫李小波陈培罗浩鑫单位：上海工程技术大学