汽车内空气质量检测及净化装置的设计毕业论文(编辑修改稿)

汽车内空气质量检测及净化装置的设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40U21AT89C521 233pF C733pF C8100pFCS17VCC12K R16RD WRVCCVCC1KR21LS1SpeakerQ290134K7 R20 C11K R2D1D2IN31IN42IN53IN64IN75START6EOC7D38OE9CLK10VCC11REF+12GND13D114D215REF16D017D418D519D620D721ALE22ADD C23ADD B24ADD A25IN026IN127IN228U7ADC0809NVDD5QC8QB9GND10QD11QA12A14B1R0(1)2R0(2)3VCC5R9(1)6R9(2)7U6DM74LS90NRDWRVCCALE12U0ASN74F04D231U1ASN74F02D564U1BSN74F02D12U1ASN74F04DVCC1K R21 2 3空气质量传感器4K7 R22Q39013VCCD1VCC负离子发生器K1VCCD0D1D2D3D4D5D6D7图 121 总体电路图 东 华理工大学长江学院毕业设计（论文） 系统设计 4 与此同时启动蜂鸣器跟空气净化装置。 [3] 系统框图如图 122 所示。 各方案论证及选择 （ 1）控制器模块 对于控制器的选择有两种方案。 方案一：采用 FPGA（现场可编程门列阵）作为系统的控制器。 FPGA 可以实现各种复杂的逻辑功能，规模大，密度高，它将所有器件集成在一块芯片上，减少了体积，提高了稳定性，并且可应用 EDA 软件仿真、调试，易于进行功能扩展。 FPGA 采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模实时系统的控制核心。 由检测模块输出的信号并行输入 FPGA， FPGA通过程序设计控制电机做出相应的转动，但由于本设计对数据处理的速度要求不是很高， FPGA 的高速处理的优势得不到充分体现，并且由于其集成度高，使其成本偏高，同时由于芯片的引脚较多，实物硬件电路布线复杂，加重了电路设计和实际焊接的工作。 AT89C52 控制器模块 74LS90N5分频器 绿指示灯 模块 蜂鸣器 模块 A/D转换模块 传感器 模块 图 122 总体设计方框图 红指示灯 模块 空气净化装置 模块 电源模块 东 华理工大学长江学院毕业设计（论文） 系统设计 5 方案二：采用 AT89C52 作为系统的控制器。 单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，使其在各个领域应用广泛。 [5] 综合考虑以上两种方案，通过比较，本设计选择采用方案二，单片机控制的方框图如图 122 所示。 在本设计中， AT89C52 通过 ADC0809NA/D 转换 接收 空气质量 传感器的模拟量， 负责监测空气质量是否合格，控制空气净化装置和报警装置。 （ 2）报警模块 方案一：采用单片机或可编程逻辑器件完成。 由于本系统的控制器是采用单片机的，使用单片机直接驱动发光二极管和蜂鸣器，不仅可以有效地利用系统的资源、简化电路，同时还可以实现多种报警功能。 这样大大增强了液体点滴监控装置的实用性。 方案二：采用分立元件来实现。 用分立元件大大增加了电路的复杂程度，而且不能很好的实现多种报警功能。 基于以上分析 ，本设计采用单片机了来实现电路的报警功能。 （ 3）传感器模块： 采用空气质量传感器 QS01 来实现。 （ 4）分频器模块： 采用 74LS90N 五分频芯片来实现。 （ 5） A/D转换模块： 采用 ADC0809N 来实现。 ADC0809N 是 8 位、逐次比较式 A/D 转换芯片，具有地址锁存控制的 8 路模拟开关，应用单一 +5V 电源，其模拟量输入电压的范围为 0~+5V，对应的数字量输出为 00H~FFH，转换时间为 100US，无须零或调整满量程。 [16] （ 6）空气净化装置模块： 采用活性碳和换气箱。 （ 7）电 源模块 过去，汽车内的电器较少，通常的 12 伏和 14 伏电源系统已能满足需要，因此一直沿用了 50 年。 然而，随着电器和各种电子装备的大量使用， 14 伏所能提供的功率，已满足不了汽车的发展需要。 42 伏系统为车辆的结构改进提供了更大的可能性。 使用 42V 电源系统，发动机的一些附件，如转向助力泵、水泵、冷却风扇、空调压缩机和气泵等，可以直接由新的电源系统驱动，从而减少空转消耗，提高能源利用效率。 此外，这些部件也可以从发动机中分离出来，减少发动机的部件数量，改善设计，提高发动机的效率。 对于电动制动系统，由电源直接驱动，可以省 去液压或气压系统，带来更好的驾驶舒适性和更好的燃油经济性。 在本设计中由于装置需要的功率不是很高，所以使用汽车内的 12V 直流电源对其整个电路供电。 （ 8） 指示灯 模块 东 华理工大学长江学院毕业设计（论文） 系统设计 6 采用绿，红 2种发光二极管。 系统组成 经过仔细分析和论证，确定了各系统模块的最终方案如下： （ 1）控制模块： 采用 AT89C52 控制 ； （ 2） 报警模块 ： 采用单片机驱动蜂鸣器 ； （ 3） 传感器模块 ： 采用空气质量传感器 QS01； （ 4） 指示灯模块 ： 采用发光二极管 （红，绿） ； （ 5） A/D转换模块 ： 采用 ADC0809N 型芯片 ； （ 6） 空气净化装置模块 ： 采用单片机驱动离子交换器； （ 7）电源模块： 采用 12V的汽车 电源 ； 本章小结 本章主要介绍本次设计的基本要求和总体设计方案，并对各模块的方案选择作了详细的论证。 东华理工 大学 长江学院毕业设计（论文） 各模块工作原理及电路设计 7 2 各功能模块的工作原理 电路设计 控制模块 AT89C52 简介 AT89C52 是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8k bytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 256 bytes 的随机存取数据存储器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元，功能强大的 AT89C52 单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。 AT89C52 有 40 个引脚， 32 个外部双向输入 /输出（ I/O）端口，同时内含 2 个外中断口， 3 个 16 位可编程定时计数器 ,2 个全双工串行通信口， 2 个读写口线，AT89C52 可以按 照常规方法进行编程，也可以在线编程。 其将通用的微处理器和Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash 存储器可有效地降低开发成本。 [9] 图 211 AT89C52 芯片引角图 东华理工 大学 长江学院毕业设计（论文） 各模块工作原理及电路设计 8 管脚说明：如表 211所示。 [19] 名称 管脚号 类型 名称与功能 Vss 20 I 地 Vcc 40 I 电源： 提供掉电、空闲、正常工作电压 3932 I/O P0口 ： P0 口是开漏双向口，可以写为 1 使其状态为悬浮用作高阻输入。 P0也可以在访问外部程序存储器时作地址的低字节，在访问外部 数据存储器时作数据总线，此时通过内部强上拉输出1。 18 1 2 I/O P1口： P1口是带内部上拉的双向 I/O 口，向 P1口写入 1时 ， P1口被内部上拉为高电平，可用作输入口。 当作为输入脚时，被外部拉低的 P1口会因为内部上拉而输出电流。 P1 口第 2 功能 ： T2() ： 定时 /计数器 2 的外部计数输入 /时钟输出。 T2EX() ： 定时 /计数器 2 重装载 /捕捉 /方向控制。 东华理工 大学 长江学院毕业设计（论文） 各模块工作原理及电路设计 9 2128 I/O P2 口 ： P2 口是带内部上拉的双向 I/O 口 ， 向P2口写入 1时 ， P2口被内部上拉为高电平 ， 可用作输入口。 当作为输入脚时 ， 被外部拉低的 P2 口会因为内部上拉而输出电流。 在访问外部程序存储器和外部数据时分别作为地址高位 字节 和 16 位地址 (MOVX @DPTR)此时通过内部强上拉传送1。 当使用 8 位寻址方式 (MOV@Ri)访问外部数据存储器时 ,P2 口发送 P2 特殊功能寄存器的内容。 1017 10 11 12 13 14 15 16 17 I/O P3 口 ： P3 口是带内部上拉的双向 I/O 口 ， 向 P3口写入 1时 ， P3口被内部上 拉为高电平 ， 可用作输入口。 当作为输入脚时 ， 被外部拉低的 P3口会因为内部上拉而输出电流。 P3口还具有以下特殊功能 ： RxD() ： 串行输入口 TxD() ： 串行输出口 外部中断 0 外部中断 T0() ： 定时器 0 外部输入 T1()： 定时器 1 外部输入 外部数据存储器写信 号 外部数据存储器读信号 RST 9 I 复位 ： 当晶振在运行中 ， 只要复位管脚出现 2 个机器周期高电平即可复位 ， 内部有扩散电阻连接到 Vss ， 仅需要外接一个电容 到 Vcc 即可实现上电复位。 东华理工 大学 长江学院毕业设计（论文） 各模块工作原理及电路设计 10 ALE 30 O 地址锁存使能 ： 在访问外部存储器时 ， 输出脉冲锁存地址的低字节 ， 在正常情况下 ， ALE 输出信号恒定为 1/6 振荡频率。 并可用作外部时钟或定时 ， 注意每次访问外部数据时一个 ALE 脉冲将被忽略。 ALE 可以通过置位 SFR 的 禁止 ， 置位后 ALE 只能在执行 MOVX 指令时被激活。 29 O 程序存储使能 ： 当执行外部程序存储器代码时 ， 每个机器周期被激活两次 ，在 访问外部数据存储器时 无效 ， 访问内部程序存储器时 无效。 31 I 外部寻址使能 /编程电压 ： 在访问整个外部程序存储器时 ， 必须外部置低。 如果 为高时 ，将执行内部程序 ， 除非程序计数器包含大于片内FLASH 的地址。 该引脚在对 FLASH 编程时接5V/12V 编程电压 (Vpp)。 如果保密位 1 已编程 ，在复位时由内部锁存。 XTAL1 19 I 晶体 1： 反相振荡放大器输入和内部时钟发生电路输入。 XTAL2 18 O 晶体 2： 反相振荡放大器输出 空气质量传感器 模块 空气质量传感器的简介 在本设计中 空气质量的检测采用日本进口 的 QS01 空气质量传感器。 QSO1 是表。