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1、l 汽车内空气净化和清洁装置的设计 摘 要此装置是针对汽车内烟油量过多，对人体造成危害的问题，同时为了给车内人一个舒服的环境，而设计的汽车内空气净化与清洁装置。此装置是利用汽车上的电源对此装置供电，以单片机AT89C52为核心部件，通过空气质量传感器检测空气质量并将空气质量转换成电压信号，并将电压信号通过数模转换传至单片机内，由单片机来判断空气质量是否合格，并控制是否要启动净化和清洁系统，从而可以实现净化车内空气的目的。同时此装置具有手动控制该装置的启动与关闭、体积小，方便易使用等功能。关键字：空气净化和清洁系统； AT89C52； ADC0809N；离子交换器；空气质量传感器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 录绪论1第1章
5、 系统设计21.1 设计任务及要求21.1.1 设计任务21.1.2 设计要求 21.2 总体设计方案31.2.1 系统总体设计思路及方框图51.2.2 各方案论证及选择61.2.3 系统组成81.3 本章小结8第2章 空气污染指数.9第3章 各模块工作原理及电路设计133.1 空气净化装置的工作原理及电路设计133.1.1 空气净化装置的工作原理133.1.2 空气净化装置的电路设计133.2 74LS90N的工作原理及电路设计143.3 ADC0809N的工作原理及驱动电路设计163.3.1 ADC0809N的工作原理183.3.2 ADC0809N的驱动电路设计223.4 报警电路原理及
6、设计223.5 控制器控制原理及接口设计233.5.1 AT89C52芯片介绍233.5.2 单片机的控制原理及接口设计273.6 电源模块283.7 本章小结28第4章 控制面板设计、装置安装及使用说明294.1 控制面板设计294.2 装置安装294.3 装置的使用说明29第5章 硬件调试及展望305.1 硬件调试305.2 展望31总结32致 谢33参考文献34附录 主要元器件明细表35绪论烟油量过多是汽车内很常见的问题。在汽车里，抽烟是个很常见的现象，不管是在私家车还是在出租车，而且在2个季节，车窗都是关闭着的，夏天炎热，冬天寒冷都需要开空调，如果这时在车内抽烟就会导致车内烟油量过大，
7、而使车内人不舒服，出于这些现象我们有必要设计能在汽车内使用的空气净化装置。目前市场上还没未出现此类似产品。这篇设计就是摸索着设计，由于理论知识和实践经验的欠缺，其中肯定有很多不足，有待指正。此装置采用以单片机AT89C52为核心，通过ADC0809N将空气质量传感器输出的模拟信号转化为数字信号，利用AT89C52来判断空气质量是否合格，如果空气质量合格，绿指示灯亮，如果空气质量不合格，红指示灯亮，并启动蜂鸣器跟空气净化系统，从而达到对空气的检测与处理。本装置的空气净化系统采用活性碳的吸附作用跟离子交换器。本装置的控制部分基本上都是由单片机的软件来实现的。根据此装置设计分工，分为硬件和软件两部分
8、。笔者负责硬件部分，软件部分由其合作者汤洁同学负责设计。因此在本论文中，主要就硬件部分进行阐述和设计。第一章主要就本次论文的设计任务及要求做了简单的介绍，同时就整个论文的设计做了详细的论证。第二章就各个模块的工作原理做了详细的介绍，同时对各个部分的电路设计做了详细的分析。第三章就装置的安装和使用做了简单的说明。第四章就对实验数据做了的分析的总结。本次论文的设计部分中，主要的难点部分有两处，一是怎么去判断空气质量是否合格，以及具体的电路设计；二是空气净化装置的净化空气部分，选择怎样的方式来使空气净化。在解决这两点问题时，笔者做了大量的资料查询，同时也得到了很多老师和同学的指点。第1章 系统设计1
9、.1 设计任务及要求1.1.1 设计任务设计一个汽车内空气净化与清洁装置。示意图如图1-1-1所示图1-1-1汽车内空气净化与清洁装置外型实物图1.1.2 设计要求及技术参数（1）能依据空气污染指数来判断空气是否合格（当R0上的电压值超过20mv时为不合格）。 （2）当空气不合格时，能发出报警信号，并启动空气净化装置。（3）能净化空气达标（让R0上的电压值不超过20mv）。 （4）装置能适合安装于车内（体积小）。 1.2 总体设计方案系统总体电路图图1-2-1 总体设计电路图 1.2.1 系统总体设计思路及方框图系统由传感器模块、74LS90N5分频器、ADC0809N数模转换模块、单片机AT
10、89C52 控制模块、指示灯模块、报警模块以及空气净化系统组成。系统框图如图1-2-1所示。通过传感器模块将空气污染程度转化为电压输入ADC0809N数模转换模块并将转换完的数子信息传送给控制模块。当控制模块将数字信息比较完成后判断空气质量是否合格，当空气质量合格指示灯模块亮绿灯，当空气质量不合格时指示灯模块亮红灯，与此同时启动蜂鸣器跟空气净化装置。传感器模块74LS90N5分频器ADC0809N模块绿指示灯模块电源模块AT89C52控制器模块红指示灯蜂鸣器模块空气净化装置模块模块图1-2-2 总体设计方框图1.2.2 各方案论证及选择（1）传感器模块：采用空气质量传感器QS-01来实现。在本
11、设计中空气质量的检测采用日本进口的QS-01空气质量传感器。QS-O1是一种二氧化锡半导体气体传感器，可以检测香烟、 NH3、酒精、CO等多种空气中的污染气体，灵敏度高，并且响应时间很快，传感器采用塑料外壳，有3个引脚，可在极低的功耗 情况下获得极好的感应特性，非常适合应用于空气品质控制系统、排风电扇和空气清新机文献1。 图1-2-2-1 管脚排列 图1-2-2-1 电路图（2）分频器： 采用74LS90N五分频芯片来实现。（3）数模转换模块： 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
12、围为0+5V，对应的数字量输出为00HFFH，转换时间为100US，无须零或调整满量程文献2。 （4）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
13、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。方案二：采用ATMEL公司的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文献2。基于以上分析，本设计选择采用方案二，单片机控制的方框图如图1-1-2所示。在本设计中，AT89C52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。（5）指示灯模块：采用发光二极管。（6）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
14、制器是采用单片机的，使用单片机直接蜂鸣器，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。（7）空气净化装置模块： 采用活性碳和换气箱。（8）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。1.2.3 系统组成经过仔细分析和论证，决定了各系统模块的最终方案如下。（1）传感器模块： 采用空气质量传感器；（2）数模转换模块： 采用ADC
