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酒精濃度測(cè)試儀控制板設(shè)計(jì)
如今的中國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，各種機(jī)動(dòng)車已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的一部分。尤其是私家車的出現(xiàn)，無疑使人們生活和工作的效率大大提高，可是由它帶來的問題也隨之而來，這就是安全的問題。多年前交通管理者判定駕駛?cè)藛T是否有飲酒只能靠主觀判斷、肉眼的觀察和去醫(yī)院進(jìn)行血液中酒精含量的檢測(cè)，這些不科學(xué)不及時(shí)的方法造成了很多不必要的誤會(huì)和麻煩。上述問題的出現(xiàn)都是無奈于沒有便于攜帶的安全準(zhǔn)確的能在線檢測(cè)酒精濃度的檢測(cè)儀器。本儀器采用YX-GS-800M低功耗乙醇?xì)怏w傳感器作為敏感單元，把氣體中含有的乙醇?xì)鈶B(tài)濃度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路送由單片機(jī)處理，由數(shù)碼管直觀顯示被測(cè)氣體中的乙醇濃度，同時(shí)根據(jù)具體情況判斷是否發(fā)出語音警報(bào)信號(hào)。
一、酒精測(cè)試儀硬件資源配置
1.1單片機(jī)系統(tǒng)
硬件的選材：選用89S51單片機(jī)作為微處理器，傳感器選用YX-GS-800M型酒精傳感器和美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源傳感器。語音報(bào)警模塊選用一款功能比較強(qiáng)大的中青世紀(jì)公司生產(chǎn)的PM50100多功能語音芯片。鍵盤和顯示部分選用大家比較熟悉的8279和74LS138來實(shí)現(xiàn)，模數(shù)轉(zhuǎn)換選用ADC0809。電池電壓檢測(cè)電路選用由芯片LM316及外圍電路構(gòu)成。單片機(jī)的硬件電路框圖如圖1所示。
1.2酒精傳感器的選擇
本設(shè)計(jì)是一款便攜式的檢測(cè)儀器，所以各部分器件最重要的就是體積小巧功能強(qiáng)大?？紤]到本設(shè)計(jì)形成產(chǎn)品之后要在不同的環(huán)境下使用，這樣我們?cè)谶x擇傳感器時(shí)，對(duì)酒精傳感器能正常工作的溫度范圍、對(duì)酒精的敏感度、低功耗等因素，我們都作了認(rèn)真地參考比較。
經(jīng)過篩選，選擇YX-GS-800M低功耗乙醇?xì)怏w傳感器，該傳感器各性能指標(biāo)都符合本設(shè)計(jì)的要求，下面對(duì)YX-GS-800M乙醇傳感器的功能、特性、技術(shù)指標(biāo)做簡(jiǎn)要敘述：a.特性：對(duì)乙醇有高靈敏度，對(duì)乙醇響應(yīng)快，體積小、功耗低。b.工作環(huán)境：溫度：-20℃~+50℃濕度：≤95%RH。c.技術(shù)指標(biāo)：如表1所示。
1.3溫度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)
溫度傳感器的選擇和上面提到的酒精傳感器的選擇思路大體相同，體積小，功耗低，供電部分要適合電池供電，輸出電阻大驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，測(cè)溫范圍要足夠大，而且精度要高，非線性誤差要小。溫度傳感器選用美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的AD590單片集成兩端感溫電流源。它精度高，AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在-55℃～+150℃范圍內(nèi)，非線性誤差為±0.3℃。
1.4 A/D轉(zhuǎn)換部分的設(shè)計(jì)
ADC0809是8位的A/D轉(zhuǎn)換芯片，它是采用逐次逼近的方法完成A/D轉(zhuǎn)換的。ADC0809由單一的+5V電源供電，片內(nèi)帶有鎖存功能的8路模擬多路開關(guān)，可對(duì)8路0~5V的輸入模擬電壓信號(hào)分時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，完成一次轉(zhuǎn)換約需要100微秒。片內(nèi)還具有多路開關(guān)的地址譯碼器和鎖存電路等，其輸出具有TTL三態(tài)鎖存緩沖器，可直接接到單片機(jī)數(shù)據(jù)總線上；通過適當(dāng)?shù)耐饨与娐罚珹DC0809可對(duì)0~5V的雙極性模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
1.5電池檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)
由LM316及外圍電路構(gòu)成的電壓跟隨器可隨時(shí)檢測(cè)電池電壓并把檢測(cè)結(jié)果信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換送微處理器處理。當(dāng)電池電壓低于設(shè)定告警值時(shí)，由單片機(jī)給出信號(hào)實(shí)現(xiàn)語音報(bào)警和顯示。LM316是一種用途較廣的通用型集成電壓比較器，它的電源電壓允許范圍寬，可用正、負(fù)雙電源供電，也可用單電源供電。若用+5V單電源供電，則可直接驅(qū)動(dòng)TTL器件；若用+15V單電源供電，則可直接驅(qū)動(dòng)CMOS器件，而且它能輸出50mA的電流。為了使用方便，本設(shè)計(jì)中采用+5V單電源供電。
1.6語音報(bào)警電路設(shè)計(jì)
要保持設(shè)計(jì)的領(lǐng)先性能就要選擇功能強(qiáng)大的語音芯片，可實(shí)現(xiàn)真正的人性化的人機(jī)交流。于是本設(shè)計(jì)選擇能真人發(fā)聲的新一代智能語音芯片PM50。PM50系列智能語音芯片是中青世紀(jì)科技公司2003年最新開發(fā)的智能語音產(chǎn)品，該芯片由專用的語音單片機(jī)和FLASHRAM存儲(chǔ)器集合構(gòu)成，它既有幾秒到200秒的多段語音播放功能，也有單片機(jī)可編程的智能特性。錄制的語音可分1~8段或128段，自帶八個(gè)輸入端口，九個(gè)輸出端口，功能均可由用戶自定義。
二、酒精濃度測(cè)試儀系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
根據(jù)硬件電路圖的連接和系統(tǒng)功能的要求，軟件主要包括：主程序，結(jié)果測(cè)量讀入程序，顯示程序，延時(shí)程序，平均值計(jì)算程序。主程序主要完成系統(tǒng)初始化，讀鍵盤，判斷，調(diào)用程序模塊，循環(huán)過程等操作，是整個(gè)軟件的大體骨架。主程序的主要功能是對(duì)單片機(jī)狀態(tài)參量，寄存器的初始化和程序自定義狀態(tài)參量進(jìn)行初始化，并且調(diào)用子程序流程等功能，提供子程序入口地址，以完善系統(tǒng)功能。顯示程序是利用8279集成芯片完成，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交流，可實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤/顯示器的自動(dòng)掃描，并識(shí)別鍵盤上閉合鍵的鍵號(hào)，不僅可以大大節(jié)省CPU對(duì)鍵盤/顯示器的操作時(shí)間，從而減輕CPU的負(fù)擔(dān)，而且顯示穩(wěn)定，程序簡(jiǎn)單，不會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作，出于這些優(yōu)點(diǎn)被我們采用。
總結(jié)
硬件電路簡(jiǎn)單，使生產(chǎn)成本降低，具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，操作簡(jiǎn)單，對(duì)著儀器呼氣后很短的時(shí)間內(nèi)儀器將自動(dòng)顯示測(cè)量結(jié)果，同時(shí)真人發(fā)音模式播報(bào)結(jié)果并給出合理建議是否適合駕駛。本儀器還可以進(jìn)行非常有針對(duì)性的設(shè)計(jì)，可隨時(shí)顯示和播報(bào)環(huán)境溫度，面向不同的省份和地區(qū)的不同用戶，用戶可根據(jù)具體需要設(shè)定告警濃度，全面考慮節(jié)電設(shè)計(jì)，備有電池檢測(cè)電路，當(dāng)電池電量過低時(shí)將給出顯示和語音告警提示更換電池，當(dāng)儀器4分鐘內(nèi)檢測(cè)不到信號(hào)時(shí)，將自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)并可存儲(chǔ)最近10次測(cè)量結(jié)果以備查閱調(diào)用。因而本設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的實(shí)用性。
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