酒精报警系统设计说明书.doc

酒精报警系统设计说明书一、酒精报警系统的设计思路酒精报警系统是能够检测环境中的可燃性气体浓度，并具有数字显示功能的仪器，仪器的最基本组成部分包括：气体信号采集电路、模数转换电路、单片机控制电路。气体信号采集电路一般由气体传感器和模拟放大电路组成，将气体信号转化成模拟的电信号。模数转换电路将从酒精检测电路送出的模拟信号转换成单片机可识别的数字信号后送入单片机。单片机对该数字信号进行处理，并对处理后的数据进行分析，是否大于或等于某个预设值，如果大于则会自动启动数字显示电路，发出数值显示，反之则为正常状态。为使报警装置更加完善，可以在数值显示的基础上，加入声音的警报，可以引起用户的注意。气体传感器及单片机是酒精报警器的两大核心，根据显示功能的需要，选择合适、精确、经济的气体传感器及单片机芯片是至关重要的。气体及单片机的选型，在下面会详细介绍。二、酒精报警系统的工作原理本文说明的酒精报警系统是以AT89C52单片机为控制核心，采用QM-N5型电阻式气体传感器采集气体信息。首先气体传感器送来的气体浓度对应的电压信号送入ADC0809转换芯片，然后在模数转换后，将数字信号输入到AT89C52中，进行数据处理，判断气体浓度是否超出报警限，当气体浓度处于正常状态，数码管警报显示为0，当气体浓度变换时，随着浓度的增加，数码管显示的警报数字将从1到4，逐个显示出。整个设计由4大部分构成：气体传感器、A/D转换器、AT89C52单片机、数码显示管。三、总电路原理图的设计1、电源模块原理图2、警报模块原理图3、探测模块原理图四、主要器件的选择计算1、传感器的选择。气体传感器属于气敏传感器，是气电转换器，它将可燃气体在空气中的含量（即浓度）转化成电压或电流信号，通过A/D转换电路，将模拟量转换成数字量后送到单片机，进而由单片机完成数据处理、浓度处理及显示控制等工作。气体传感器件作为酒精报警系统的信号采集部分，是仪表的核心组成部分之一。由此可见，气体传感器的选型是非常重要的。本次设计使用的是接触燃烧式气体传感器。当易燃气体接触这种被催化物覆盖的传感器表面时会发生氧化反应而燃烧，故得名接触燃烧式传感器。接触燃烧式气体传感器的检测元件一般为铂金属丝，使用时将铂丝通电，保持300400的高温，此时若与气体接触，气体就会在稀有金属催化层上燃烧，因而铂丝的温度会升高，铂丝的电阻值也会下降，通过测量铂丝的电阻值变化的大小，就知道气体的浓度。2、单片机的选择单片机作为酒精报警系统的核心部件，一方面它要接收来自传感器的气体浓度的模拟信号，另一方面要对信号进行处理，控制后续电路的相应工作。本设计用的AT89C52是一个低功耗高性能的单片机，8位数据总线，40个引脚，32个外部双向输入/输出端口，6个中断源，三层中断优先级，同时内含3个外中断口，2个16位可编程定时计算器，2个全双工串行通信口，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储存单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C52提供了高性价比的解决方案。3、模数转换装置ADC0809ADC0809是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模数转换的器件。其内部有一个8通道多路开光，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。主要特性：8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。具有转换起停控制端。转换时间为100us。单个+5V电源供电。模拟输入电压范围0+5V，不需零点和满刻度校准。工作温度范围为-40+85摄氏度。低功耗，约15mW。五、PCB板的设计1、电源模块PCB图2、警报模块PCB图3、探测模块PCB图六、制作工艺采用玻纤板作为本次设计的基板，将PCB图使用打印机打印至硫酸纸上，再使用热转印机，将硫酸纸上的碳转印到玻纤板的铜面。使用三氯化铁对铜面进行腐蚀，腐蚀完成后，对铜面的碳进行清洗，形成实物。实物的制作过程，需要注意热转印程度，多了会将纸张付在铜面，少了碳末则不能付在铜面，这个需要拿捏准确。在腐蚀前，需要对线路进行检查，对碳末沾不到的地方要进行手动修补，以达到线路完全被保护。在腐蚀后，需要对线路进行检查，对腐蚀太多的线路，需要进行手动修补，以达到线路完整的要求。由于这份PCB布线的导线在很多管脚中穿行，故进行焊锡时，需要特别注意，不能将管脚也与导线焊到一起。七、装置调试整定方法设计所用的数码管，仅显示首位数字。显示数值泄漏等级0-1无2小3中4大绿色LED为电源指示灯。52单片机烧写程序内置3分钟预热。时间 当变小时，变大0D0QM-N5器件阻值变化图加热稳定2min吸气八、操作使用注意事项本设计最重要的注意事项即为需要预热时间，由于QMN5器件的物理特性，需要在预热三分钟后，再进行酒精测试。要有足够大的电压驱动LED，使它能够正常显示。由于酒精挥发出来的气体对这个器件的灵敏度非