汽車內(nèi)空氣凈化和清潔裝置的設計 畢業(yè)設計 畢業(yè)論文及文獻綜述

1、l 汽車內(nèi)空氣凈化和清潔裝置的設計 摘 要此裝置是針對汽車內(nèi)煙油量過多，對人體造成危害的問題，同時為了給車內(nèi)人一個舒服的環(huán)境，而設計的汽車內(nèi)空氣凈化與清潔裝置。此裝置是利用汽車上的電源對此裝置供電，以單片機AT89C52為核心部件，通過空氣質(zhì)量傳感器檢測空氣質(zhì)量并將空氣質(zhì)量轉(zhuǎn)換成電壓信號，并將電壓信號通過數(shù)模轉(zhuǎn)換傳至單片機內(nèi)，由單片機來判斷空氣質(zhì)量是否合格，并控制是否要啟動凈化和清潔系統(tǒng)，從而可以實現(xiàn)凈化車內(nèi)空氣的目的。同時此裝置具有手動控制該裝置的啟動與關閉、體積小，方便易使用等功能。關鍵字：空氣凈化和清潔系統(tǒng)； AT89C52； ADC0809N；離子交換器；空氣質(zhì)量傳感器QS-01；AB

2、STRACTThis device is against excessive oil smoke in the car, causing harm to human problems and to give the car a comfortable environment for people, and the design of the car and clean air purification devices. This device is to use this car on the power supply devices to SCM AT89S52 as the core co

3、mponents, through air quality testing air quality sensor and air quality into voltage signal and voltage signal through the conversion spread to a few die - Machine, to judge by the SCM air quality is qualified, and to control whether or not to start cleaning and purification systems, thus achieving

4、 the purpose of purifying the air inside. At the same time this equipment has to manually control the device with the closure of the start-up, small size, user-friendly features such as the use of.Keyword: Air purification system;AT89C52; ADC0809N; ion exchange；the pressure transmitte QS-01目 錄緒論1第1章

5、 系統(tǒng)設計21.1 設計任務及要求21.1.1 設計任務21.1.2 設計要求 21.2 總體設計方案31.2.1 系統(tǒng)總體設計思路及方框圖51.2.2 各方案論證及選擇61.2.3 系統(tǒng)組成81.3 本章小結(jié)8第2章 空氣污染指數(shù).9第3章 各模塊工作原理及電路設計133.1 空氣凈化裝置的工作原理及電路設計133.1.1 空氣凈化裝置的工作原理133.1.2 空氣凈化裝置的電路設計133.2 74LS90N的工作原理及電路設計143.3 ADC0809N的工作原理及驅(qū)動電路設計163.3.1 ADC0809N的工作原理183.3.2 ADC0809N的驅(qū)動電路設計223.4 報警電路原理及

6、設計223.5 控制器控制原理及接口設計233.5.1 AT89C52芯片介紹233.5.2 單片機的控制原理及接口設計273.6 電源模塊283.7 本章小結(jié)28第4章 控制面板設計、裝置安裝及使用說明294.1 控制面板設計294.2 裝置安裝294.3 裝置的使用說明29第5章 硬件調(diào)試及展望305.1 硬件調(diào)試305.2 展望31總結(jié)32致 謝33參考文獻34附錄 主要元器件明細表35緒論煙油量過多是汽車內(nèi)很常見的問題。在汽車里，抽煙是個很常見的現(xiàn)象，不管是在私家車還是在出租車，而且在2個季節(jié)，車窗都是關閉著的，夏天炎熱，冬天寒冷都需要開空調(diào)，如果這時在車內(nèi)抽煙就會導致車內(nèi)煙油量過大，

7、而使車內(nèi)人不舒服，出于這些現(xiàn)象我們有必要設計能在汽車內(nèi)使用的空氣凈化裝置。目前市場上還沒未出現(xiàn)此類似產(chǎn)品。這篇設計就是摸索著設計，由于理論知識和實踐經(jīng)驗的欠缺，其中肯定有很多不足，有待指正。此裝置采用以單片機AT89C52為核心，通過ADC0809N將空氣質(zhì)量傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，利用AT89C52來判斷空氣質(zhì)量是否合格，如果空氣質(zhì)量合格，綠指示燈亮，如果空氣質(zhì)量不合格，紅指示燈亮，并啟動蜂鳴器跟空氣凈化系統(tǒng)，從而達到對空氣的檢測與處理。本裝置的空氣凈化系統(tǒng)采用活性碳的吸附作用跟離子交換器。本裝置的控制部分基本上都是由單片機的軟件來實現(xiàn)的。根據(jù)此裝置設計分工，分為硬件和軟件兩部分

8、。筆者負責硬件部分，軟件部分由其合作者湯潔同學負責設計。因此在本論文中，主要就硬件部分進行闡述和設計。第一章主要就本次論文的設計任務及要求做了簡單的介紹，同時就整個論文的設計做了詳細的論證。第二章就各個模塊的工作原理做了詳細的介紹，同時對各個部分的電路設計做了詳細的分析。第三章就裝置的安裝和使用做了簡單的說明。第四章就對實驗數(shù)據(jù)做了的分析的總結(jié)。本次論文的設計部分中，主要的難點部分有兩處，一是怎么去判斷空氣質(zhì)量是否合格，以及具體的電路設計；二是空氣凈化裝置的凈化空氣部分，選擇怎樣的方式來使空氣凈化。在解決這兩點問題時，筆者做了大量的資料查詢，同時也得到了很多老師和同學的指點。第1章 系統(tǒng)設計1

9、.1 設計任務及要求1.1.1 設計任務設計一個汽車內(nèi)空氣凈化與清潔裝置。示意圖如圖1-1-1所示圖1-1-1汽車內(nèi)空氣凈化與清潔裝置外型實物圖1.1.2 設計要求及技術參數(shù)（1）能依據(jù)空氣污染指數(shù)來判斷空氣是否合格（當R0上的電壓值超過20mv時為不合格）。 （2）當空氣不合格時，能發(fā)出報警信號，并啟動空氣凈化裝置。（3）能凈化空氣達標（讓R0上的電壓值不超過20mv）。 （4）裝置能適合安裝于車內(nèi)（體積小）。 1.2 總體設計方案系統(tǒng)總體電路圖圖1-2-1 總體設計電路圖 1.2.1 系統(tǒng)總體設計思路及方框圖系統(tǒng)由傳感器模塊、74LS90N5分頻器、ADC0809N數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、單片機AT

10、89C52 控制模塊、指示燈模塊、報警模塊以及空氣凈化系統(tǒng)組成。系統(tǒng)框圖如圖1-2-1所示。通過傳感器模塊將空氣污染程度轉(zhuǎn)化為電壓輸入ADC0809N數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊并將轉(zhuǎn)換完的數(shù)子信息傳送給控制模塊。當控制模塊將數(shù)字信息比較完成后判斷空氣質(zhì)量是否合格，當空氣質(zhì)量合格指示燈模塊亮綠燈，當空氣質(zhì)量不合格時指示燈模塊亮紅燈，與此同時啟動蜂鳴器跟空氣凈化裝置。傳感器模塊74LS90N5分頻器ADC0809N模塊綠指示燈模塊電源模塊AT89C52控制器模塊紅指示燈蜂鳴器模塊空氣凈化裝置模塊模塊圖1-2-2 總體設計方框圖1.2.2 各方案論證及選擇（1）傳感器模塊：采用空氣質(zhì)量傳感器QS-01來實現(xiàn)。在本

11、設計中空氣質(zhì)量的檢測采用日本進口的QS-01空氣質(zhì)量傳感器。QS-O1是一種二氧化錫半導體氣體傳感器，可以檢測香煙、 NH3、酒精、CO等多種空氣中的污染氣體，靈敏度高，并且響應時間很快，傳感器采用塑料外殼，有3個引腳，可在極低的功耗 情況下獲得極好的感應特性，非常適合應用于空氣品質(zhì)控制系統(tǒng)、排風電扇和空氣清新機文獻1。 圖1-2-2-1 管腳排列 圖1-2-2-1 電路圖（2）分頻器： 采用74LS90N五分頻芯片來實現(xiàn)。（3）數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊： 采用ADC0809N來實現(xiàn)。ADC0809N是8位、逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換芯片，具有地址鎖存控制的8路模擬開關，應用單一+5V電源，其模擬量輸入電壓的范

12、圍為0+5V，對應的數(shù)字量輸出為00HFFH，轉(zhuǎn)換時間為100US，無須零或調(diào)整滿量程文獻2。 （4）控制器模塊：對于控制器的選擇有兩種方案。方案一：采用FPGA（現(xiàn)場可編程門列陣）作為系統(tǒng)的控制器。FPGA可以實現(xiàn)各種復雜的邏輯功能，規(guī)模大，密度高，它將所有器件集成在一塊芯片上，減少了體積，提高了穩(wěn)定性，并且可應用EDA軟件仿真、調(diào)試，易于進行功能擴展。FPGA采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)模實時系統(tǒng)的控制核心。由檢測模塊輸出的信號并行輸入FPGA，F(xiàn)PGA通過程序設計控制電機做出相應的轉(zhuǎn)動，但由于本設計對數(shù)據(jù)處理的速度要求不是很高，F(xiàn)PGA的高速處理的優(yōu)勢得不到

13、充分體現(xiàn)，并且由于其集成度高，使其成本偏高，同時由于芯片的引腳較多，實物硬件電路布線復雜，加重了電路設計和實際焊接的工作。方案二：采用ATMEL公司的AT89C52作為系統(tǒng)的控制器。單片機算術運算功能強，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且由于其功耗低、體積小、技術成熟和成本低等優(yōu)點，使其在各個領域應用廣泛文獻2?；谝陨戏治觯驹O計選擇采用方案二，單片機控制的方框圖如圖1-1-2所示。在本設計中，AT89C52負責監(jiān)測空氣質(zhì)量是否合格，控制空氣凈化裝置和報警裝置。（5）指示燈模塊：采用發(fā)光二極管。（6）報警模塊方案一：采用單片機或可編程邏輯器件完成。由于本系統(tǒng)的控

14、制器是采用單片機的，使用單片機直接蜂鳴器，不僅可以有效地利用系統(tǒng)的資源、簡化電路，同時還可以實現(xiàn)多種報警功能。這樣大大增強了液體點滴監(jiān)控裝置的實用性。方案二：采用分立元件來實現(xiàn)。用分立元件大大增加了電路的復雜程度，而且不能很好的實現(xiàn)多種報警功能?；谝陨戏治?，本設計采用單片機了來實現(xiàn)電路的報警功能。（7）空氣凈化裝置模塊： 采用活性碳和換氣箱。（8）電源模塊過去，汽車內(nèi)的電器較少，通常的12伏和14伏電源系統(tǒng)已能滿足需要，因此一直沿用了50年。然而，隨著電器和各種電子裝備的大量使用，14伏所能提供的功率，已滿足不了汽車的發(fā)展需要。42伏系統(tǒng)為車輛的結(jié)構(gòu)改進提供了更大的可能性。使用42V電源系統(tǒng)

15、，發(fā)動機的一些附件，如轉(zhuǎn)向助力泵、水泵、冷卻風扇、空調(diào)壓縮機和氣泵等，可以直接由新的電源系統(tǒng)驅(qū)動，從而減少空轉(zhuǎn)消耗，提高能源利用效率。此外，這些部件也可以從發(fā)動機中分離出來，減少發(fā)動機的部件數(shù)量，改善設計，提高發(fā)動機的效率。對于電動制動系統(tǒng)，由電源直接驅(qū)動，可以省去液壓或氣壓系統(tǒng)，帶來更好的駕駛舒適性和更好的燃油經(jīng)濟性。  在本設計中由于裝置需要的功率不是很高，所以使用汽車內(nèi)的12V直流電源對其整個電路供電。1.2.3 系統(tǒng)組成經(jīng)過仔細分析和論證，決定了各系統(tǒng)模塊的最終方案如下。（1）傳感器模塊： 采用空氣質(zhì)量傳感器；（2）數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊： 采用ADC0809N型芯片；（3）

16、控制模塊： 采用AT89C52控制；（4）指示燈模塊： 采用發(fā)光二極管(紅，綠)；（5）報警模塊： 采用單片機驅(qū)動蜂鳴器。（6）空氣凈化裝置模塊： 采用采用單片機驅(qū)動離子交換器；（7）電源模塊： 采用12V的汽車電源。1.3 本章小結(jié) 本章主要就本設計的基本要求和總體設計方案做了簡單的介紹。同時還對各模塊的方案選擇做了詳細的論證第2章 空氣污染指數(shù)2.1 空氣污染指數(shù)的定義及分級限值 API（Air Pollution Index的英文縮寫）是空氣污染指數(shù)，我國城市空氣質(zhì)量日報API分級標準如表1文獻3： 表1 空氣污染指數(shù)對應的污染物濃度限值 污染指數(shù)污染物濃度（毫克/立方米）APISO2（

17、日均值）NO2（日均值）PM10（日均值）CO（小時均值）O3（小時均值）500.0500.0800.050 50.1201000.1500.1200.150 100.2002000.8000.2800.350 600.4003001.6000.5650.420 900.8004002.1000.7500.5001201.0005002.6200.9400.6001501.200表2 空氣污染指數(shù)范圍及相應的空氣質(zhì)量類別 空氣污染指數(shù)API空氣質(zhì)量狀況對健康的影響建議采取的措施050優(yōu) 可正常活動51100良101150輕微污染 易感人群癥狀有輕度加劇，健康人群出現(xiàn)刺激癥狀 心臟病和呼吸系統(tǒng)疾

18、病患者應減少體力消耗和戶外活動151200輕度污染201250中度污染 心臟病和肺病患者癥狀顯著加劇，運動耐受力降低，健康人群中普遍出現(xiàn)癥狀 老年人和心臟病、肺病患者應在停留在室內(nèi)，并減少體力活動251300中度重污染>300重污染 健康人運動耐受力降低，有明顯強烈癥狀 老年人和病人應當留在室內(nèi)，避免體力消耗   2.2 空氣污染指數(shù)的計算方法：      基本計算式：           設I為某污染物的污染指數(shù)，C為該污染物的濃度。則：

19、     式中：C大與C?。涸贏PI分級限值表（表1）中最貼近C值的兩個值，C大為大于C的限值，C小為小于C的限值。     I大與I?。涸贏PI分級限值表（表1）中最貼近I值的兩個值，I大為大于I的值，I小為小于I的值。      全市API的計算步驟         a 求某污染物每一測點的日均值     式中：Ci為測點逐時污染物濃度，n為測點的日測試次數(shù) &#

20、160;   b 求某一污染物全市的日均值     式中：l為全市監(jiān)測點數(shù)     c 將各污染物的市日均值分別代入API基本計算式所得值，便是每項污染物的API分指數(shù)。     d 選取API分指數(shù)最大值為全市API。      全市主要污染物的選取         各種污染物的污染分指數(shù)都計算出以后，取最大者為該區(qū)域或城市的空氣污染指

21、數(shù)API，則該項污染物即為該區(qū)域或城市空氣中的首要污染物。     API = max(I1,I2IiIn）     假定某地區(qū)的PM10日均值為0.215毫克/立方米，SO2日均值為0.105毫克/立方米，NO2日均值為0.080毫克/立方米，則其污染指數(shù)的計算如下：按照表1，PM10實測濃度0.215毫克/立方米介于0.150毫克/立方米和0.350毫克/立方米之間，按照此濃度范圍內(nèi)污染指數(shù)與污染物的線性關系進行計算，即此處濃度限值C2 =0.150毫克/立方米，C3 =0.350毫克/立方米，而相應的分指數(shù)值

22、I2 =100，I3 =200，則PM10的污染分指數(shù)為：     I （200100）/（0.3500.150）×(0.2150.150) +100132     這樣，PM10的分指數(shù)I =132；其它污染物的分指數(shù)分別為I =76（SO2），I =50（NO2）。取污染指數(shù)最大者報告該地區(qū)的空氣污染指數(shù)： API =max（132,76,50）=132 2.3 空氣質(zhì)量傳感器R0電壓與空氣污染程度參數(shù)與曲線圖此表所列為空氣質(zhì)量傳感器R0電壓與空氣污染程度參數(shù)R0電壓值空氣污染指數(shù)API質(zhì)量狀況012

23、mv050.優(yōu)1320mv51100良.2140mv101200輕度污染困倦無力4160mv201300中度污染精神恍惚>60mv>300嚴重污染強烈癥狀出現(xiàn)某些疾病.圖2-1 空氣質(zhì)量傳感器Rl電壓與空氣污染程度曲線圖 第3章 各模塊工作原理及電路設計3.1 空氣凈化系統(tǒng)的工作原理及電路設計 空氣凈化系統(tǒng)中使用活性炭，因為活性炭具有強大的吸附功能。而且體積小，使用方便，對于本系統(tǒng)是一個很不錯的選擇。3.1.1 空氣凈化系統(tǒng)的工作原理在本文設計中采用活性炭的吸附跟負離子交換器來做為空氣凈化系統(tǒng)，凈化原理如圖3-1-1所示。串離子板墊風扇活性碳過濾器離子交換器圖3-1-1 空氣凈化系

24、統(tǒng)示意圖 圖3-1-2 空氣凈化系統(tǒng)工作原理活性炭表面積大，具有發(fā)達孔隙結(jié)構(gòu)，有億萬以上的納米孔，具有極強的吸附力，是竹炭等吸附力的5倍，具有凈化空氣、除濕、去味、殺菌等功效。 活性炭在世界上廣泛應用于生化防毒面具、制藥、化學氣體清除、純凈水過濾等領域，技術成熟、安全可靠，無毒性和副作用?；钚蕴坑糜谖?、凈化室內(nèi)裝修材料及新購家俱殘留的甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨氣、氡氣及總揮發(fā)性有機化合物（TVOC）等所有對人體有毒有害的氣體和空氣中的浮游細菌。具有吸味、去毒、除臭、去濕、防霉、殺菌、凈化等綜合功能。有效去除室內(nèi)各種異味。凈化空氣用的活性碳內(nèi)部有發(fā)達的空隙結(jié)構(gòu)和豐富的微孔組織，這些微孔組織具有

25、強大的吸附力場，當空氣中的有毒有害氣體與活性炭接觸時，活性炭微孔強大的吸附力場，能將有毒氣有害體的分子吸附到微孔內(nèi)。當利用活性炭凈化空氣時，為了充分發(fā)揮活性炭的功效，人們往往強迫需要凈化的空氣，通過由活性碳制成的濾芯裝置，使污染空氣能充分與活性炭接觸，活性炭內(nèi)部發(fā)達的微孔，就能迅速、完全、徹底地吸附空氣中有毒有害氣體，達到凈化空氣保護人體安全的目的。被吸附的有毒有害氣體的分子從活性碳的微孔中釋放出來的過程，叫活性碳的“脫附”，或者叫活性炭的“再生”?；钚蕴嫉摹懊摳健毙枰谔囟ǖ脑O備中，通過熱再生、化學洗脫、溶劑萃取再生、生物再生等復雜的工藝方法才能完成。因此，在本設備中，被吸附在活性碳微孔中的

26、有毒有害氣體分子，是不可能自己泄露出來的。負離子發(fā)生器，通過氣體放電產(chǎn)生大量的負離子，這些負離子一方面對人體健康有直接的有益作用，另一方面負離子可以對室內(nèi)環(huán)境中的污染物發(fā)生作用，使污染物濃度降低；3.2 74LS90N的工作原理 74LS90為中規(guī)模TTL集成計數(shù)器，可實現(xiàn)二分頻、五分頻和十分頻等功能，它由一個二進制計數(shù)器和一個五進制計數(shù)器構(gòu)成。其引腳排列圖和功能表如下所示： 圖3-2-1 74LS90的引腳排列圖 圖3-2-2 74LS90的功能表 在設備運行期間，單片機AT89S52將脈沖傳送入74LS90N。本設計中74LS90N直接通過單片機來控制，具體電路如圖2-

27、2-1所示。圖3-2-3 74LS90N的連接電路74LS90是異步二五十進制加法計數(shù)器，它既可以作二進制加法計數(shù)器，又可以作五進制和十進制加法計數(shù)器。圖3-2-4 74LS90引腳排列 圖3-2-5 管腳引線圖圖3-2-6 74LS90功能表通過不同的連接方式，74LS90可以實現(xiàn)四種不同的邏輯功能；而且還可借助R0（1）、R0（2）對計數(shù)器清零，借助S9（1）、S9（2）將計數(shù)器置9。其具體功詳述如下：（1） 計數(shù)脈沖從CP1輸入，QA作為輸出端，為二進制計數(shù)器。（2） 計數(shù)脈沖從CP2輸入，QDQLQH作為輸出端，為異步五進制加法計數(shù)器。（3） 若將CP2和QA相連，計數(shù)脈沖由CP1輸入

28、，QD、QC、QB、QA作為輸出端，則構(gòu)成 異步8421碼十進制加法計數(shù)器。（4） 若將CP1與QD相連，計數(shù)脈沖由CP2輸入，QA、QD、QC、QB作為輸出端，則構(gòu)成 異步5421碼十進制加法計數(shù)器。（5） 清零、置9功能。a) 異步清零當R0（1）、R0（2）均為“1”；S9（1）、S9（2）中有“0”時，實現(xiàn)異步清零功能，即QDQCQBQA=0000。b) 置9功能當S9（1）、S9（2）均為“1”；R0（1）、R0（2）中有“0”時，實現(xiàn)置9功能，即QDQCQBQA =1001. 3.3 ADC0809N的工作原理及驅(qū)動電路設計ADC0809N 模數(shù)轉(zhuǎn)換器是一種常用的8 路8 位A/D

29、 轉(zhuǎn)換器, 通常作為外部設備與計算機連接, 要通過輸入、輸出指令, 選擇通道讀取信息。ADC0809有28個引腳。其中：IN0、IN1、IN7接8路模擬量輸入；ADDA、ADDB、ADDC接地址線，用以選定8路輸入中的一路。ALE是地址鎖存允許；Vref、Vref接基準電源，在精度要求不太高的情況下，供電電源就用做基準電源；START是芯片的起動引腳，其上脈沖的下降沿起動一次新的A/D轉(zhuǎn)換；EOC是轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，可用于向單片機申請中斷或供單片機查詢；OE是輸出允許端；CLK是時鐘端，因芯片的時鐘頻率最高只可工作于640Hz，故通常由單片機的ALE引腳經(jīng)分頻后接向該引腳；DB0DB7是數(shù)字量輸出

30、，LSB表示最低位，MSB表示最高位文獻2。ADDC ADDB ADDA 選通輸入通道0 0 0 IN00 0 1 IN10 1 0 IN20 1 1 IN3 1 0 0 IN41 0 1 IN51 1 0 IN61 1 1 IN7圖3-3-1 ADC0809N內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 圖3-3-2 ADC0809N芯片圖3-3-3 ADC0809N管腳圖對ADC0809主要信號引腳的功能說明如下： IN7IN0模擬量輸入通道 .ALE地址鎖存允許信號,A、B、C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。 START轉(zhuǎn)換啟動信號。START上升沿時，復位ADC0809；START下降沿時啟動芯片，開始進行A/D轉(zhuǎn)換；在

31、A/D轉(zhuǎn)換期間，START應保持 低電平。本信號有時簡寫為ST. A、B、C地址線。 通道端口選擇線，A為低地址，C為高地址，引腳圖中為ADDA，ADDB和ADDC。CLK時鐘信號。ADC0809的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界提供，因此有時鐘信號引腳。 EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。EOC=0,正在進行轉(zhuǎn)換；EOC=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。使用中該狀態(tài)信號即可作為查詢的狀態(tài)標志，又可作為中斷請求信號使用。 D7D0數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機的數(shù)據(jù)線直接相連。D0為最低位，D7為最高 OE輸出允許信號。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻；OE=1，

32、輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 Vcc +5V電源。 Vref參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號進行比較，作為逐次逼近的基準。其典型值為+5V(Vref(+)=+5V, Vref(-)=-5V). 在設備運行期間，ADC0809N的具體連接電路如圖2-3-3所示。圖3-3-4 ADC0809N的連接電路CLK是時鐘端，因為ADC0809的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界提供，因芯片的時鐘頻率最高只可工作于640kHz ，AT89C52晶振頻率12MHz，故本設計中由單片機AT89C52的ALE引腳經(jīng)74LS90N五分頻后接向該引腳。3.4報警電路原理及設計在設備運行期間，當單片機AT89C52檢測

33、到空氣質(zhì)量不合格時就會發(fā)出警報。本設計中報警電路直接通過單片機來控制，具體電路如圖3-4-1所示。 圖3-4-1 報警電路蜂鳴器音量10cm/80分貝，電流15-20mA。在電路中電阻均為限流電阻。0.1uF的電容是為了濾掉電路中的波動電壓。當單片機P1.1端輸出高電平時，晶體三極管工作在放大狀態(tài)，極電流作用在蜂鳴器上，使蜂鳴器發(fā)出響聲。當單片機P1.1端輸出低電平時，晶體三極管處于截止狀態(tài)，極電流為零，蜂鳴器無電流輸入，處于截止。3.5 控制器控制原理及接口設計3.5.1 AT89C52芯片介紹AT89C52中文簡介：AT89C52是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k Byt

34、es ISP(In-system programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S52可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。圖3-5-1 AT89C52芯片引角圖AT89C52具有如下特點：40個引腳，8k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷

35、，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。此外，AT89C52設計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求文獻2。管腳說明：名稱管腳號類型名稱與功能Vss 20I地Vcc 40I電源： 提供掉電、空閑、正常工作電壓P0.0-0.7 39-32I/OP0口 ： P0口是開漏雙向口，可以寫為1 使其狀態(tài)為

36、懸浮用作高阻輸入。P0也可以在訪問外部程序存儲器時作地址的低字節(jié)，在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時作數(shù)據(jù)總線，此時通過內(nèi)部強上拉輸出1。P1.0-1.71-812I/OP1口： P1口是帶內(nèi)部上拉的雙向I/O口，向P1口寫入1時，P1口被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入口。當作為輸入腳時，被外部拉低的P1口會因為內(nèi)部上拉而輸出電流。 P1口第2 功能：T2(P1.0) ： 定時/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入/時鐘輸出。T2EX(P1.1) ： 定時/計數(shù)器2重裝載/捕捉/方向控制。P2.0-2.721-28I/OP2口 ： P2口是帶內(nèi)部上拉的雙向I/O 口，向P2口寫入1時，P2口被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入

37、口。當作為輸入腳時，被外部拉低的P2 口會因為內(nèi)部上拉而輸出電流。在訪問外部程序存儲器和外部數(shù)據(jù)時分別作為地址高位字節(jié)和16位地址(MOVX DPTR)此時通過內(nèi)部強上拉傳送1。當使用8 位尋址方式(MOVRi)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時,P2口發(fā)送P2 特殊功能寄存器的內(nèi)容。P3.0-3.710-171011121314151617I/OP3口： P3口是帶內(nèi)部上拉的雙向I/O口，向P3口寫入1時，P3口被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入口。當作為輸入腳時，被外部拉低的P3口會因為內(nèi)部上拉而輸出電流。P3口還具有以下特殊功能：RxD(p3.0) ： 串行輸入口TxD(P3.1) ： 串行輸出口 外部中

38、斷0 外部中斷T0(P3.4) ： 定時器0 外部輸入T1(P3.5)： 定時器1 外部輸入 外部數(shù)據(jù)存儲器寫信號 外部數(shù)據(jù)存儲器讀信號RST9I復位： 當晶振在運行中，只要復位管腳出現(xiàn)2個機器周期高電平即可復位，內(nèi)部有擴散電阻連接到Vss ，僅需要外接一個電容到Vcc 即可實現(xiàn)上電復位。ALE 30O地址鎖存使能： 在訪問外部存儲器時，輸出脈沖鎖存地址的低字節(jié)，在正常情況下，ALE 輸出信號恒定為1/6 振蕩頻率。并可用作外部時鐘或定時，注意每次訪問外部數(shù)據(jù)時一個ALE 脈沖將被忽略。ALE 可以通過置位SFR 的auxlilary.0 禁止，置位后ALE 只能在執(zhí)行MOVX 指令時被激活。

39、29O程序存儲使能： 當執(zhí)行外部程序存儲器代碼時， 每個機器周期被激活兩次，在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時無效，訪問內(nèi)部程序存儲器時 無效。31I外部尋址使能/編程電壓： 在訪問整個外部程序存儲器時， 必須外部置低。如果為高時，將執(zhí)行內(nèi)部程序，除非程序計數(shù)器包含大于片內(nèi)FLASH 的地址。該引腳在對FLASH 編程時接5V/12V 編程電壓(Vpp)。 如果保密位1 已編程，在復位時由內(nèi)部鎖存。XTAL119I晶體1： 反相振蕩放大器輸入和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路輸入。XTAL218表3-5-2 引腳介紹O晶體2： 反相振蕩放大器輸出3.5.3 單片機的控制原理及接口設計 （1）單片機與分頻器的連接原理 AT

40、89C52的2口，7口向74LS90N的R（0），R（9）口輸入脈沖信號，74LS90N將單片機輸入的脈沖信號5分頻后通過QD口送入到ADC0809N的CLK口。（2）單片機與數(shù)模轉(zhuǎn)換連接原理 AT89C52通過P2.7口，WR口，RD口向數(shù)模ADC0809N讀取信號，因為ADC0809N的OE口，START口在工作期間都是高電頻有效，而ADC0809N的ALE口低電頻有效，所以在讀取過程中需要建立二個或非門，1個非門。然后ADC0809N通過D0D7口所產(chǎn)生的數(shù)字信號送入AT89C52的P0.0P0.7口，由AT89S52來判斷空氣質(zhì)量是否合格。（3）指示燈電路 在AT89C52的P2.0/

41、A8口接綠指示燈，當AT89C52判斷空氣質(zhì)量合格時，使P2.0/A8口輸出驅(qū)動信號讓其亮起。在AT89C52的P2.4/A12口接紅指示燈，當AT89C52判斷空氣質(zhì)量不合格時，使P2.4/A12口輸出驅(qū)動信號讓其亮起。（4）報警電路在AT89C52的P1.1/T2EX口接上一個報警電路，當AT89C52判斷到空氣質(zhì)量不合格時，使P1.1/T2EX口輸出驅(qū)動信號，使蜂鳴器發(fā)聲，發(fā)聲的時間由AT89C52來控制。（5）單片機的空氣凈化裝置控制原理在AT89C52的.P1.3口接上空氣凈化裝置，當AT89C52判斷到空氣質(zhì)量不合格時，使.P1.3口輸出驅(qū)動信號使其工作文獻4。3.6 電源模塊在電

42、子電路及設備中，一般都需要穩(wěn)定的直流電源供電。本文設計中的直流電源可以使用12V的汽車電源。3.7 本章小結(jié) 本章主要就各個模塊的工作原理及電路設計做了詳細的介紹，具體的內(nèi)容分為以下幾個部分：（1）對空氣凈化裝置中的主要成份活性炭跟負離子做了簡單的介紹。（2）對74LS90N芯片做了簡單的介紹。（3）對ADC0809N芯片做了簡單的介紹。（4）就AT89C51做了簡單的介紹，對單片機的控制原理做了詳細的說明。（5）最后就報警電路做了詳細的說明。圖2-7-5 直流穩(wěn)壓電源整體電路第4章 控制面板設計、裝置安裝及使用說明4.1 控制面板設計控制面板上共有1個按鍵和2個狀態(tài)燈，電源開關采用普通機械開

43、關，手動采用旋轉(zhuǎn)開關。具體樣圖如圖4-1所示。圖4-1 控制面板圖4.2 裝置安裝（1）電路及空氣凈化系統(tǒng)全部安裝在設備內(nèi)。（2）空氣質(zhì)量傳感器固定在裝置內(nèi)部的右側(cè)通風口，讓其能準確的檢測到空氣質(zhì)量，空氣凈化系統(tǒng)則固定在裝置內(nèi)部的左側(cè)，讓處理完的空氣從左通風口送出由于傳感器工作一段時間后，透鏡表面會吸附塵埃、油污，這些引起檢測質(zhì)量會減低，甚至無法檢測。所以在安裝的過程還應注意到防塵。4.3 裝置的使用說明對裝置的使用說明在這只做一簡單介紹。由于使用者一般大部分操作都在面板上執(zhí)行，因此在這我針對面板來說明裝置的使用方法。電源開關：按一下“電源開關”則接通電源，面板上的電源指示燈亮；再按一下則斷開

44、電源，指示燈滅。狀態(tài)燈有2個，一個為電源開關，2個為信號燈。第5章 硬件調(diào)試及展望5.1 硬件調(diào)試在電路調(diào)試中主要是對傳感器部分電路和空氣凈化裝置驅(qū)動部分電路進行調(diào)試。由于實驗設備的限制，因此電路及設備并沒有進行硬件調(diào)試，這也是本設計中最大的不足。5.2 展望設計一個空氣質(zhì)量檢測和空氣處理系統(tǒng)。由單片機來判斷空氣質(zhì)量是否合格。如果不合格則驅(qū)動空氣凈化裝置。能通過空氣凈化裝置，快速的將汽車內(nèi)的不良空氣凈化。讓車內(nèi)的人覺得舒適，安逸。此設備也可用于室內(nèi)。根據(jù)設計原理可以設計出大型設備，以便有更廣泛的使用空間。總結(jié)本系統(tǒng)以單片機AT89C52為核心部分，通過空氣質(zhì)量傳感器檢測空氣質(zhì)量轉(zhuǎn)換為模擬信號，

45、利用ADC0809N的數(shù)模轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)將空氣的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過軟件的編程實現(xiàn)判斷空氣質(zhì)量是否合格，同時控制空氣凈化裝置，來實現(xiàn)對空氣的處理。由于設備的原因未能實現(xiàn)系統(tǒng)的調(diào)試，從而難已找到系統(tǒng)的錯誤及不足。在本次設計的過程中，讓我對很多新的器件有了一定的了解，同時遇見了很多以前學習的基礎知識，通過復習，使自己的基礎知識得到了一定的鞏固。這次設計中讓我感受最大的是通過查找資料及編寫論文，使我的思維開闊了很多，同時解決問題的能力得到了很大的提高。致 謝本文是在指導老師羅勇老師的悉心指導下完成的。羅勇老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、高度的敬業(yè)精神給我留下了終生難忘的印象。特別是經(jīng)常利用其休息時間給其學生指導，筆者倍受感動。在此，筆者謹向指導老師表示衷心的感謝。此次論文的順利完成，除了得到知道老師的幫助外，還得到了許多同學的幫助。論文設計期間還得到了我的合作者湯潔同學等其他許多同學的幫助，在此一并向這些老師和同學們表示感謝。 畢業(yè)論文完成之時，也是即將畢業(yè)之時。學校四年的學習和生活，為我以后的人生打下了堅實的基礎