1、学位论文汽车内空气质量检测及净化装置的设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；
2、学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规
3、定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计
4、（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题
5、报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优
6、 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理
7、论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体
8、结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日摘 要本设计是对汽车内空气质量检测及净化装置的设计，系统以单片机AT89C52为核心，辅以必要的外部电路，实现了空气
9、质量的监测和净化。其主要模块除单片机控制部分外，还有空气质量测量、A/D转换（ADC0809N）、异常报警和负离子发生器等。系统采用QS-01空气质量传感器对汽车内空气质量进行测量；同时通过ADC0809N进行A/D转换将模拟量转换结果给AT89C52对空气质量进行比较，并实现污染超标声光报警同时启动负离子发生器进行净化空气。关键词：空气净化系统；单片机AT89C52；空气质量传感器QS-01；ADC0809N ；负离子发生器AbstractThis design is to the automobile in the air quality examination and the purif
10、ication design, the system take monolithic integrated circuit AT89C52 as a core, auxiliary by necessity exterior electric circuit, has realized the air quality monitor and the purification. Its main module besides monolithic integrated circuit control section, but also has free time the makings quan
11、tity survey, A/D to transform (ADC0809N), exceptionally to report to the police and the anoin generator and so on. The system uses the QS-01 air quality sensor the air quality to carry on the survey to the automobile in; Meanwhile will carry on A/D through ADC0809N to transform will simulate the qua
12、ntity transformation result to carry on the comparison for AT89C52 to the air quality, and will realize the pollution exceeding the allowed figure acousto-optics warning simultaneously to start the anoin generator to carry on the scavenging airKeywords ：air purification devices; AT89C52 ；Air quality
13、 sensor QS-01；ADC0809N； Anoin generator 绪论车内空气污染已经成为公认的威胁人体健康的严重环境污染，汽车内空气净化清洁装置势在必行。车内病毒、霉菌、甲醛、烟碱、苯、一氧化碳、光磁辐射等内有毒气体使人产生困倦、无力、胸闷、精神恍惚和过敏等现象，是造成交通事故的隐患。目前市场上还没未出现此类似产品。这篇设计是在摸索着设计，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
14、空气质量不合格，红指示灯亮，并启动蜂鸣器跟空气净化装置，从而达到对空气的检测与处理。本装置的空气净化装置采用活性碳的吸附作用跟离子交换器。采用软硬件结合，来实现对空气的净化。根据此装置设计分工，分为硬件和软件两部分。笔者负责软件部分，硬件部分由其合作者廖全同学负责设计。因此本设计分成软件部分和硬件部分。本文主要偏重软件部分编写，其中软件编写本文中采用汇编语言编写1，对一些选用的硬件器件作了简单的介绍。本设计中的主要元器件：AT89C52微型单片机；空气质量传感器QS-01；ADC0809N A/D转换。本设计硬件电路总体可分为四大部分：第一部是单片机AT89C52为中心的主控电路，同时AT89
15、C52为整个电路的数据处理与控制核心。第二部分是ADC0809N将模拟量转换给AT89C52和DM74LS90N作为分频器与ADC0809N和单片机相连。第三部分是以蜂鸣器和发光二极管为主的报警装置。第四部分是空气净化装置与单片机相连，实现空气净化。论文研究的主要内容系统的软件设计：单片机控制电路主要由一片AT89C52和ADC0809N组成。ADC0809N进行模拟量转换结果给AT89C52，AT89C52主要实现对空气污染是否超标进行判断且声光报警并启动负离子发生器。单片机是整个系统的核心和控制中心，系统的各部分数据都是送到单片机进行处理，而且所有的命令都是由单片机发出，所以对单片机的软件
16、开发是非常重要的，它关系整个系统的功能。1 系统设计1.1 设计任务及要求1.1.1 设计任务设计一个可实施的车内空气净化和清洁装置 图1-1-1汽车内空气净化与清洁装置外型实物图1.1.2 设计要求设计拟达到的主要目标及技术参数（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。 （4）装置能适合安装于车内（体积小）。1.2 总体设计方案1.2.1 系统总体电路图图1-2-1总体电路图1.2.2 系统总体设计思路及方框图系统由传感器模块、74LS90N5分频器模块、ADC080
17、9N数模转换模块、单片机AT89C52 控制模块、指示灯模块、报警模块以及空气净化装置组成。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。3系统框图如图1-2-2所示。 74LS90N5分频器A/D转换模块传感器模块 绿指示灯模块AT89C52控制器模块电源模块红指示灯模块 蜂鸣器模块空气净化装置模块图1-2-2 总体设计方框图1.2.3 各方案论证及选择（1）控制器模块对于控制器的
18、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。方案
19、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1-2-2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
20、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QS-01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00HFFH，转换时间为100US，无须零或调整满量程。16 （6）
21、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
22、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）指示灯模块采用绿，红2种发光二极管。1.2.4 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QS-01；（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；1.3 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
23、案，并对各模块的方案选择作了详细的论证。2 各功能模块的工作原理电路设计2.1 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MCS-51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
24、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2-1-1 AT89C52芯片引角图管脚说明：如表2-1-1所示。19名称管脚号类型名称与功能Vss 20I地Vcc 40I电源： 提供掉电、空闲、正常工作电压P0.0-0.7 39-32I/OP0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。P1.0-1.71-812I/O
25、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(P1.0) ： 定时/计数器2的外部计数输入/时钟输出。T2EX(P1.1) ： 定时/计数器2重装载/捕捉/方向控制。P2.0-2.721-28I/OP2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
26、过内部强上拉传送1。当使用8 位寻址方式(MOVRi)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。P3.0-3.710-171011121314151617I/OP3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(p3.0) ： 串行输入口TxD(P3.1) ： 串行输出口 外部中断0 外部中断T0(P3.4) ： 定时器0 外部输入T1(P3.5)： 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RST9I复位： 当晶
27、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。ALE 30O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auxlilary.0 禁止，置位后ALE 只能在执行MOVX 指令时被激活。29O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。31I外部寻址使能/编程电
28、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。XTAL119I晶体1： 反相振荡放大器输入和内部时钟发生电路输入。XTAL218O晶体2： 反相振荡放大器输出表2-1-1 引脚介绍2.2 空气质量传感器模块2.2.1 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
29、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。7图2-2-1 空气质量传感器管脚排列图 2.2.2 空气质量传感器工作原理空气质量传感器的标准电路如图2所示。如系统原理图所示，使用时将端子 1接电源 5V正极，端子 3接电源5v负极。端子2接ADC0809N的IN0端。通过测量电阻R1的电压值能够判断空气质量的好坏，我们利用单片机和ADC0809N的A/D转换功能测量电阻R0的电压。由空气质量传感器QS-01的特性得知：空气质量的污染程度与电阻R0的电压值乘正比例关系，即R0电压值越高，污染程度越高。图2-2-2 空气质量传感器电路图 下表2-2-3所列为空气质量传感器R0电压与空气污染程度参数18R0电压值空气污染指数API质量状况012mv050.优1320mv51100良.2140mv101200轻度污染困倦无力4160mv201300中度污染精神恍惚60mv300严重污染强烈症状出现某些疾病.表2-2-3 空气质量传感器R0电压与空气污染程度参数表 图2-2-4 空气质量传感器R0电压与空气污染程度曲线图
