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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

现在随着人们生活水平的提高，现在几乎每个家庭都有私家轿车，根据统计，2016年我国汽车的销售量已经突破2800万辆，但是在我国汽车工业高速发展，给人们带来方便和欢乐的同时，隐患也随之而来。2016年我国汽车承担有事故责任引发的道路交通事故达16.5245万起，共致人死亡5.1834万人，致16.828万人受伤，这样的道路事故发生率是远远超过了西方发达国家的平均水平，而在上面的道路事故发生的起因中，有相当一部分事故的发生是因为在冬天或者下雨天的时候，由于挡风玻璃出现雾气造成司机视线模糊不清，从而引发了道路事故的发生。因此，保证汽车具有良好的除雾性能，特别是关键视野区域的迅速清晰具有十分重要的意义。

目前，大部分汽车都具备了“除雾档”按钮，但大部分驾驶者们不能确定汽车玻璃是否起雾以及是否需要去除雾。大多数情况下，驾驶员发现挡风玻璃上已经起雾一段时间了才去手动开启除雾档的按钮，造成除雾的不及时，从而存在了因驾驶员视线模糊不清引发交通事故的隐患；同时，驾驶员在手动开启除雾档后，还继续启动着除雾的这个功能，运行着汽车的暖风系统进行除雾，大大浪费了能源的消耗。例如，在欧洲，当温度小于12度，车厢内相对湿度大于80%的时候，汽车的空调系统就应该开始除雾，通过统计，每年有上亿吨的燃油使用在了空调除雾上面。一般汽车空调的发动机功率8-10千瓦，汽车的发动机功率100千瓦，时速百公里消耗了10升油，那么空调就耗油了差不多1升，如果可以有效的利用空调的除雾系统，在一个小时内就可以节省1升的油。

目前，挡风玻璃除雾系统最常用的检测玻璃是否起雾的方法是通过测量车内某一点的温度和湿度，利用公式去计算出此时车内的露点温度，然后再与挡风玻璃的温度进行大小比较。露点温度（dew point temperature）是在固定气压之下，空气中所含的气态水达到饱和而凝结成液态水所需要降至的温度。在这温度时，凝结的水飘浮在空中称为雾、而沾在固体表面上时则称为露，因而得名露点。在一个给定的温度环境下，空气所能承受的水蒸汽的压力是一定的，越高的温度， 大气能承受水蒸汽的压力就越大，水汽就越不容易达到饱和气压，相反，越低的温度，水汽就越容易达到饱和，越容易形成露水。汽车玻璃上起雾的重要原因就是挡风玻璃的温度下降并低于了车厢里面空气中露点的温度。此现象的产生一方面可以是因为车厢里面空气中湿度的增加，从而增加了露点的温度，也可以是因为挡风玻璃温度的持续下降而使挡风玻璃起雾。

2. 研究的基本内容

本设计的主要工作内容是使用MSP430单片机，温湿度检测模块，红外探测模块来实现对挡风玻璃上雾气的检测，并通过单片机控制汽车的暖风系统达到自动除雾的目的。通过温湿度传感器测出车内某一点的温度和湿度，以及挡风玻璃的温度，将这三个数据传入MSP430单片机，利用公式计算出空气中的露点温度，然后再把露点温度与挡风玻璃温度进行比较，当露点温度大于挡风玻璃温度时，MSP430单片机判断玻璃起雾，并控制汽车暖风系统自动开始工作进行除雾；当露点温度小于挡风玻璃温度时，判断为不起雾，汽车暖风系统不工作。考虑到温湿度传感器的测量精度不够高、稳定性不高的缺点，本设计增加了红外探测模块，对挡风玻璃是否起雾进行再次检测，提高判断玻璃是否起雾的准确性。红外探测器向挡风玻璃发射红外线，根据挡风玻璃的状况反射回来一定数量的红外线，反射回来的红外线被红外探测器内的光敏二极管接收，并转换为相应的电信号，送入到MSP430单片机中，通过起雾前后反射回来的红外线强度的变化，即电信号的变化，来判断玻璃是否起雾。只要温湿度检测模块和红外探测模块有一个满足起雾条件，MSP430单片机就判断为起雾，并控制汽车暖风系统开始工作。

本文设计的汽车玻璃智能除雾系统采用了温湿度检测模块和红外探测模块对汽车玻璃是否起雾进行判断，结构简单，判断迅速准确，可以及时清除汽车玻璃上的雾气。整个系统成本低廉，功耗低，可以在汽车玻璃起雾后自动控制暖风系统的启动，并将雾气清除，提高了汽车除雾系统的智能性，减少因挡风玻璃除雾不及时造成驾驶员视线模糊不清从而引发道路交通安全事故的现象，同时还避免了除雾完成后暖风系统的持续开启，减少了汽车能源的消耗。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

本设计的智能除雾系统包括msp430单片机及温湿度检测模块、红外探测模块、电源模块等，系统原理框图如下图所示。温湿度模块将检测到的挡风玻璃的温度和汽车内某一点温湿度输入到单片机中，同时红外探测模块对玻璃上的雾气进行探测，并将接收到的物理信号转变为电信号输入到单片机中；单片机对接收到的数据进行处理，判断挡风玻璃是否起雾，并控制汽车暖风系统的开启和关闭；暖风系统对挡风玻璃进行除雾操作。

该智能除雾系统的核心是msp430单片机，温湿度传感器将测得的数据输入到单片机中，单片机对数据进行处理，判断玻璃是否起雾；红外探测模块将接收到的红外信号转变为电信号输入到单片机中，单片机对电信号进行处理，判断挡风玻璃的起雾状况；最后单片机控制汽车的暖风系统开始起雾。

智能除雾系统的温湿度检测模块采用了dht21温湿度传感器，它是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。传感器包括一个电容式感湿元件和一个ntc测温元件，能够同时测出汽车内的温湿度，使除雾系统变得更加清晰简洁。温湿度检测模块是本系统最根本的一个环节，只有测出了车内的温湿度，单片机才能对数据进行处理，从而判断玻璃是否起雾，避免起雾时驾驶员手动去开启除雾档，提高系统的智能性。

4. 参考文献

[1]赵南，田钧.基于h2tg3551湿度传感器的汽车自动防雾系统的研究设计.传感器世界，2011，4（37）:37-40.

[2]李红，何玉军.基于传感器技术的汽车挡风玻璃防雾系统在商用车的应用研究.设计研究，2012，汽车科技(2):16-18.

[3]王保成.车用除雾器：中国，201420370786.1[p].2014-11-26．