摘 要

论文主要目的是开发汽车尾气排放检测仪可以对汽车排放的一氧化碳、氧化氮以及对人体产生不良影响的其他一些固体颗粒进行监测，检测出汽车排放污染物中的有害气体浓度值是否超出国家规定的排放标准。该仪器能记录主要的尾气成分，并能对超过上限值进行报警。

论文主要内容是结合当前学习过的单片机微处理器以及基于LabVIEW的信号处理等课程，综合现有的汽车尾气检测技术，设计一款新型便携式汽车尾气检测设备。将传统的独立汽车尾气检测设备和车辆结合到一起，以单片机微处理器为控制核心，以传感器技术作为数据采集传输载体，结合LCD显示和LabVIEW上位机显示等技术，最终实现汽车尾气实时检测、数据保存、超标报警等多功能，灵敏度高，稳定性好，随车携带的检测设备。

本文的特色：本次设计基于国内现阶段最高端的尾气污染物检测技术，结合了以前学习过的C语言编程以及单片机开发技术，响应了现代化检测设备所具备的小型化、便携化以及功能化的发展趋势，是对大学四年学习成果的检验以及提高。

关键字：汽车尾气；单片机；红外检测；数字显示；报警

Abstract

Paper main purpose is to develop automobile emission detector can be auto emissions of carbon monoxide, nitrogen oxide and other solid particles adverse influence on the human body to monitor, detect whether the harmful gas of vehicle emission pollutant density beyond the discharge standards stipulated by the state.The instrument can record the main exhaust gas composition, and to make alarm over upper limit.

Paper main content is combined with the current study of single chip microprocessor and signal processing based on LabVIEW courses, comprehensive existing vehicle detection technology, design a new type of portable car tail gas detection equipment.The traditional independent auto tail gas detection equipment and vehicles together, with the single chip microprocessor as the core, as a carrier for data collection and transmission in sensor technology combined with LCD display and LabVIEW PC display technology, finally realizes the real-time vehicle detection, data save, excessive alarm, such as multi-function, high sensitivity, good stability, onboard test equipment.

This article features: the design based on the present stage the top domestic exhaust pollutants detection technology, combined with the previously studied and MCU development technology, C programming language to respond to the modern testing equipment of the development trend of miniaturization, portable and functionality, is the university four years of inspection and improve the learning outcomes.

Key words: automobile exhaust;Single chip microcomputer;Infrared detection; Digital display;give an alarm

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究的背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 我国汽车尾气排放标准及测试规范 2

1.3.1 我国汽车尾气排放标准 2

1.3.2怠速与高怠速工况 2

1.3.3 基本技术要求及测量程序 3

1.4 课题研究内容 3

第2章 方案设计 4

第3章 下位机的结构设计 5

3.1 主控模块的设计 5

3.1.1单片机的介绍 5

3.1.2时钟电路的设计 6

3.1.3复位电路的设计 7

3.2 NDIR不分光红外仪 7

3.3 电化学检测 8

3.4 ADC的选用 8

3.4.1 ADC的工作原理 8

3.4.2 ADC0832的选择 9

3.4.3 ADC0832的使用 9

3.5 LCD显示 10

第4章 上位机的程序设计 12

4.1 虚拟仪器 12

4.2 虚拟仪器的特点 12

4.3 LabVIEW的发展历程 13

4.4 LabVIEW的编程环境 13

4.5 LbVIEW处理信号的优势 13

4.6 上位机程序设计 14

4.6.1 主程序 14

4.6.2 数据采集部分 15

4.6.3 节点公式 15

4.6.4 均值部分 16

4.6.5 报警部分 16

第5章 汽车尾气检测系统调试 17

5.1 下位机部分 17

5.2 上位机部分 17

第6章 结论 19

参考文献 20

致 谢 21

附录A 硬件电路图

附录B 元器件清单

1. 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

在经济急速发展的今天，人们的生活水准日益上升，人们活动的范围越来越大，对交通工具的需求也越来越高，汽车已经逐渐成为人们日常出行的必需品。汽车的使用量，尤其是私家车的数量在短短几年的时间内迅速膨胀。汽车在给人们的生活带来了便利的同时，也对环境带来了严峻的考验。经过调查人员科学调查研究发现：汽车尾气中包含水分、氧气、氢气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫以及其它微粒物质等，其中的一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫以及其它微粒物质等对人体有害的成分以及对自然环境造成严重破坏的成分称为污染物质^[1]。已经有统计数据表明，普通的一辆汽车在一年内的尾气排放量远远超过其自身重量^[2]。因此，限制汽车尾气的排放，特别是针对于尾气排放值超标的不合格汽车的限制已经迫在眉睫。

为了满足人们对生活质量，居住环境的需求，为了减少因为汽车尾气排放对空气造成的污染，为了改善越来越差的大气环境，已经有许多国家在汽车尾气领域的研究上投入了大量的人力、物力和资金支持，而且制定并发布了一系列的更加严格的排放标准和改进汽车尾气检测方法。《点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法》从出台到现在也已经有多年了。从2013年元旦起，环保部要求所有的气体燃料点燃式发动机与汽车都执行国五排放标准^[3]。这一系列的举措明显表明，我国对于汽车尾气污染物的排放提出了更高更严格的要求。然而现实中的情况是，我国现有的汽车尾气分析技术与国外的技术相比，还存在着很大的差距。具体点说就是，尾气检测相关的基础理论还不够完善，不够系统，国内整体自动化水平较低，最关键的，也是最重要的一点就是缺乏核心技术。