现有技术的汽车空调虽然具备自动调温的功能，但是通风装置及车窗系统的打开或关闭通常为手动控制. 采用手动控制无法精确控制空调、通风装置的开启与关闭时间，使得车内环境达不到最佳状态，降低了乘车舒适度. 同时不恰当的开启与关闭会造成车内燃油的额外浪费. 本文设计了一种新型的车内环境舒适度调节器，以STM32型单片机为控制芯片，将CO2传感器、温度传感器、车速传感器作为信息采集端，结合外围电路实现与车内空调系统、通风系统的硬件连接，并基于C语言编写控制程序. 该系统可自动对车速、车内温度和车内CO2浓度的检测及综合判断，控制空调、循环开关和车窗的开关，自动控制车内环境，使得车内环境达到最佳状态，以提高舒适度. 该调节器体积小、成本低、调节模式多样，易于车内环境监测和控制，具有较强的实用价值，是一种新型的车内环境舒适度调节器系统.

1　系统整体结构设计

系统整体结构设计如图1所示. 车内舒适度调节器是以STM32单片机为主控单元，车内温度、CO2浓度经DHT11与HT01_CO2传感器采集后传递给单片机，利用STM32的CAN通讯模块与汽车ECU建立通讯，获取当前行驶车速. STM32单片机主要负责接收各传感器采集后发来的数据，对接收的数据进行综合判断，控制空调系统、通风系统、车窗系统的开启与关闭. 并且通过CAN通讯模块实现单片机与汽车ECU的数据共享，将车内当前环境状况显示在汽车仪表系统上. 故需要设计的控制器主要包括以下3个部分：第1部分是信号采集电路，获取车内当前环境状况；第2部分是继电器控制电路，控制空调系统、通风系统、车窗系统、报警电路的开启与关闭；第3部分是变压电路，让单片机及采集传感器处于正常的工作电压下，以保护电路及传感器.

图1　系统结构图

2　系统硬件设计

2.1　主控芯片选择

调节器采用基于Cortex－M3的STM32F103ZET6单片机. 其具有以下特点：STM32F103系列芯片数据总线拥有32位宽度，其工作频率最高可达72 MHz，运算速度快，完全符合车内环境舒适度调节器对芯片运算速度的要求. STM32系列芯片资源丰富，共有4个通用定时器，2个高级定时器、2个基本定时器、2路CAN模块和5路串口，可以产生7路PWM波，能够胜任控制多个电机的任务，并且拥有针对转子位置检测的编码器接口和互补输出的PWM波，足够处理调节器大量的信号接收与输出.

2.2　温度传感器

调节器的温度传感器采用DHT11数字式传感器，其测量范围大，温度最高可以达到50 ℃，可以满足日常气温的监控. 同时DHT11与单片机中间使用简单的单总线通讯方式进行控制，只需要一个输入输出管脚就可以进行通讯，非常节约单片机的引脚资源. 温度采集传感器电路设计如图2所示.

内蒙古河套灌区位于巴彦淖尔市境内，总灌溉面积57.4×104hm2，有总干渠1条，干渠13条，分干渠48条，各级灌排渠道6.4万km。该区属典型温带大陆性气候，夏季高温干旱、冬季严寒少雪，年降雨量100～250 mm，蒸发量2 400 mm，主要种植向日葵、玉米、小麦等作物 [8-10]。根据监测，河套灌区2010—2016年单个面积大于3.33 hm2的淖尔数量平均为401个，水面面积平均101.27×102hm2。淖尔多处于低洼地，湖渠交错，周边耕地资源丰富。

图2　温度采集传感器电路

2.3　HT01_CO2传感器

车窗电机控制玻璃车窗的升降，车窗电机获得12 V电压时，电机转速达到最大，这样的转速会造成玻璃车窗与汽车壳体相撞，导致车窗损坏. 故本系统利用STM32单片机调节出4路PWM波控制车窗电机，给定占空比，从而给车窗电机一个平稳的转速. 电机驱动模块选用TB6612FNG芯片，该芯片体积小，可接收两路PWM波，最高额定电压为12 V，满足该系统工作需要. 电机驱动电路如图6所示.

从与人们息息相关的果蔬安全入手，以果蔬的生产及流通过程为背景，结合我国现有的果蔬安全监管流程，最终提出了通过借助某种编码技术实现果蔬流向的监控与追溯，将信息技术运用在整个果蔬供应链条过程中，实现对整个果蔬供应链中每个环节进行监控，以确保果蔬生产质量的安全，对果蔬的追踪和溯源管理有一定的借鉴意义。

图3　HT01_CO2传感器采集电路

2.4　CAN通讯模块

本系统中需要将霍尔式车速传感器采集到的车速通过整车局域网络传给单片机，故设置CAN通讯模块. CAN通讯模块主要包括STM32F103ZET6的CAN通道端口和CAN总线收发器. 本模块中，STM32F103ZET6负责CAN通讯协议的配置，实现报文数据的打包、拆分、校验，与主控单元ECU建立联系. 其中CAN收发器选用TJA1050，实现CAN控制器和CAN总线的硬件连接. 所选用的TJA1050具备瞬间抗干扰、降低射频干扰以及实现热防护的能力，数据传输速率达1 MBaud，完全满足本系统处理数据速度需求较快的苛刻要求. CAN通讯模块的电路图如图4所示.

图4　CAN通讯模块电路

2.5　继电器控制电路

汽车空调压缩机与通风风扇的工作电压为12 V，但单片机端口电压不足以提供较大电压，故控制中采用继电器控制空调压缩机与通风风扇，通过继电器可以实现小电流对大电流的控制，达到预期的效果. 图5为继电器控制模块电气结构示意图，为了满足在特定的温度与CO2浓度范围内开启压缩机或者通风风扇，故电路设计时采用IC－LM393比较进行控制继电器吸合.

[1]顾涵.基于AT89S51单片机的电子血压计设计[J].常熟理工学院学报，2011，25（8）：93－100.

HT01_CO2传感器为集成模组，采集的CO2浓度以PPM（10－6）值呈现，浓度越高，PPM值越大. 该模组测量精度准确，且测量范围很大，该系统中设定最高可达9999 PPM. 同时该模组只需要一路串口即可实现与单片机的通讯，节省资源引脚，便于排布. HT01_CO2传感器采集电路如图3所示.

图5　继电器控制电路电气结构图

图6　电机驱动电路

2.6　车速警报单元

[3]徐杨.遥控挖掘机的控制系统设计[D].泉州：华侨大学，2015.

图7　警示电路

3　系统软件设计

参考文献：

图8　控制程序框图

车内环境舒适度调节器主控程序包括：系统初始化，信号采集处理，信号比较器判断，继电器开关控制，具体流程图如图9所示.

为验证设计效果，本系统采用实验板焊接硬件电路，以KeiluVision5为工作环境编程，将预编译成功程序烧录到单片机中. 系统实验板如图10所示. 本次测试中，用OLED显示屏模拟仪表系统. 测试结果如下：当车内情况正常时，仪表系统显示当前温度、湿度、CO2浓度值，如图11所示；当车内环境指标异常，进入调节界面，如图12所示.

图9　主控程序流程图

4　系统测试

图10　系统实验板

图11　界面1——各项指标正常

图12　界面2——需要调节界面

5　结论

基于STM32设计的车内环境舒适度调节器，相比市场现有的调节器成本低，且改变了传统调节器调节模式的单一性. 通过在线调试实时仿真，证明了该调节器的可行性，为提高车内环境舒适度指数提供了一种新的方法.

菏泽境内洙赵新河有海头、史庄、侯集、安兴、赵楼、毛张庄、于楼等7个节制闸，平均两闸之间的距离为15 km。每个节制闸对应一个管理所，目前各个管理所中有各自的变压器，支持节制闸的启闭。可以从管理所的变压器向堤防架设电线，也可以在单堤上架设高压电线，供所有闸管所的生产、生活用电，又兼作抗旱灌溉用电。随着水利工程现代化的建设，未来的自动化监控、远程监测、视频监视系统均需要电力支持。从而，应以信息化管理手段为基础，推进堤防现代化管理，确保堤防管理精细化、规范化、专业化。

如图8所示，车内环境舒适度调节器控制程序分为数据采集层和执行层两部分. 数据采集层包括温度、车内CO2浓度、行驶车速3类数据的采集. 执行包括：通讯数据传输、比较器判定电路、电机驱动模块、压缩机及风扇驱动电路.具体执行流程如下：数据采集层用于获取相关数据，继电器控制模块用于根据数据采集端传输过来的数据控制继电器控制电路动作，空调继电器动作时空调打开，循环继电器动作时外循环打开，第一继电器动作时车窗打开，第二继电器动作时车窗关闭. 该调节器通过对车速、车内温度和车内CO2浓度的检测及综合判断，控制空调、循环开关和车窗的开关，使得车内环境达到最佳状态，提高舒适度.

(1)利用ANSYS二次开发成果对薄壁空心高墩结构的温度场和温差效应进行计算分析，快速方便，结果合理，可为空心墩结构设计提供参考。

[2]贾南.采用MSP430单片机的多传感器智能监控系统设计[J].电子产品世界，2013（4）：60－63.

当车速高于80 km/h（经验值）时，如果车窗开启，车辆行驶不稳定，易引发交通事故. 故本系统特别设置报警系统，当行驶车速高于80 km/h时，用于提醒驾驶员及时关窗. 警示电路如图7所示.

[4]杨菊辉，范玉德，陆蔺辉.设备故障预诊断与维修信息化管理系统的设计与实现[J].化工自动化及仪表， 2015（1）：20－23.

[5]李卓.汽车多温区建模和控制方法的研究[D].南京：南京理工大学，2008.

实践教育作为一种教育思想，需要找到适宜的课程载体，以使这种思想转化为具体的、常态化的教育行为。这个载体我以为非综合实践活动课程莫属。综合实践活动课程是新课程改革的亮点，它具有综合性、开放性、实践性、经验性、活动性、生成性等特点。它是基于学生的直接经验和体验，注重知识技能的综合运用，体现生活和活动对学生发展价值的实践性课程。

[6]谭浩强.C程序设计[M].北京：清华大学出版社，1991.

[7]胡汉才.单片机原理及接口[M].北京：清华大学出版社，2004.

记得春节团聚时，饭后家人陪着父母打麻将，妹妹却继续她20年的备课习惯。我问妹妹天天讲相同的课还需准备？她说，只有厚积薄发与时俱进才能常讲常新百听不厌。她在研修国学的同时，教学之外唯一稳定的活动是参加主流社会的国学交流，这就是她做的课外功夫。