汽车作为现代人出行的常用交通工具,人们每天呆在车内的时间越来越长,由于车内的空间相对狭小、封闭且空气流动不畅,故车内的空气极易浑浊。随着人们对乘车环境舒适度要求的提高,人们也越来越关注车内的空气质量。空气中悬浮颗粒物作为影响空气质量的主要污染物,不但严重危害人体健康,同时还会吸附车内其他污染物,进而对车内人员造成更大的危害。为此,本文基于光散射法的原理结合嵌入式技术设计了车载空气颗粒物浓度检测装置。检测装置对车内空气总悬浮颗粒物(TSP)浓度和温湿度进行实时检测和报警,与用户移动终端之间近距离通信并将采集到的相关数据信息发送至汽车相应电子控制单元,供汽车电子控制单元在颗粒物浓度超标时采取相应措施。此外检测装置还提供记录装置中颗粒浓度检测部件使用时间的功能,以便在其达到使用寿命时提醒用户及时更换。本文完成的主要工作如下:(1)介绍了颗粒群光散射法检测颗粒物浓度的原理,并以此作为本文检测颗粒浓度的理论依据;分析了检测装置功能和性能的要求并确定了装置的总体设计框架,将装置划分为颗粒物浓度检测前端和车载颗粒物浓度采集系统两部分。(2)基于光散射法原理设计了颗粒物浓度检测前端。检测前端用于感知空气中的颗粒物浓度,并输出与浓度成正比的电压信号。设计时将其划分为光路系统和电路系统两个部分,在光路系统部分,完成了光源和光电探测器的选型以及光学腔体的结构设计;在电路系统部分,完成了光源驱动与调制电路的设计以及对光电探测器输出的微弱电流信号进行转换和放大的信号调理电路的设计。(3)完成了车载颗粒物浓度采集系统的硬件设计。采集系统以主控制模块为核心,利用ADC模块对颗粒物浓度检测前端输出的电压进行采集和浓度转换,利用温湿度检测模块采集车内温湿度数据,控制报警模块在浓度超标时进行报警,由TFT-LCD显示模块显示系统的工作状态以及车内相关环境信息,由蓝牙模块实现与用户移动终端的数据传输,通过CAN通信模块将系统采集的数据信息传输至汽车电子控制单元,针对这些模块逐一进行设计后完成整个系统硬件PCB的设计。(4)完成了车载颗粒物浓度采集系统的软件设计。考虑到采集系统的功能任务较多,为提高系统实时性,本文基于μC/OS-Ⅲ操作系统进行了采集系统的软件设计。在系统软件设计时完成了μC/OS-Ⅲ操作系统的移植以及基于μC/OS-Ⅲ的多任务并发程序设计,根据系统功能划分为数据采集任务、颗粒浓度计算及报警任务、TFT-LCD显示任务、通信任务、按键检测任务、独立看门狗任务以及起始任务七个任务,为这七个任务分配优先级后分别针对各个任务进行设计。最后,进行了车载空气颗粒物浓度检测装置的实验测试,包括颗粒物浓度检测前端的实验和整个车载空气颗粒物浓度检测装置的功能测试。其中,在检测前端的实验中完成了标定实验以及对其测量误差的初步分析;在检测装置的功能测试中主要测试了报警功能、CAN通信功能以及蓝牙数据传输功能。测试结果表明:颗粒物浓度检测前端对颗粒物浓度的变化有较好的感知能力;车载颗粒物检测装置信息显示正常、报警及时且数据传输准确,达到了预期设计目标。