随着汽车电子技术的发展,各种车载电子控制单元被开发出来,以提高汽车性能,改善其舒适性、安全性。然而车内空气污染依然严重危害驾乘人员的身体健康。因此设计安全方便、多功能的车载空气质量监控系统具有重要意义。首先,对监控器进行了总体方案设计。将监控器分为监测单元与执行单元,两者通过CAN总线通信,监测单元将采集的空气污染物浓度发送给执行单元,如果污染物浓度超过设定值执行单元将驱动电机转动,带动风扇净化装置排出污染物。在硬件设计时,监控器采用MQ138半导体气体传感器,以及自带ADC和CAN控制器的STM32微控制器。监测单元包括MQ138信号采集、CAN通信、下载调试和触屏电路;执行单元包括CAN通信、直流电机驱动、电机测速、串口通讯等硬件电路。监测单元基于多任务内核μC/OS-II进行软件设计,创建的任务主要包括ADC采集、CAN数据发送等。其次,利用基于模型的设计完成执行单元的功能,实现PID调速。首先将微控制器MCU的驱动程序封装在simulink库模块中,在模型文件中搭建simulink框图实现电机测速算法设计,利用自动生成代码工具将算法下载到MCU中运行以获得速度响应。然后估算电机传递函数,以此为模型调节PID参数。最后将直流电机PID调速算法框图下载到MCU中运行即可。结合串口完成了MATLAB与MCU协同工作,以此实现了方便实时的软硬件联合调试。最后,制作监控器,并完成试验。实验结果表明,当车内空气污染物浓度超过设定值时,会输出相应占空比的PWM。电机PID调速可使速度误差在±0.3r/min范围内,精度达0.3%,控制性能良好。