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消费电子

客户成功故事与项目成功案例

酒精浓度测试仪控制板设计


如今的中国经济高速发展,人民生活水平不断提高,各种机动车已经成为人们生活中不可缺少的一部分。尤其是私家车的出现,无疑使人们生活和工作的效率大大提高,可是由它带来的问题也随之而来,这就是安全的问题。多年前交通管理者判定驾驶人员是否有饮酒只能靠主观判断、肉眼的观察和去医院进行血液中酒精含量的检测,这些不科学不及时的方法造成了很多不必要的误会和麻烦。上述问题的出现都是无奈于没有便于携带的安全准确的能在线检测酒精浓度的检测仪器。本仪器采用YX-GS-800M低功耗乙醇气体传感器作为敏感单元,把气体中含有的乙醇气态浓度转换成电信号,经A/D转换电路送由单片机处理,由数码管直观显示被测气体中的乙醇浓度,同时根据具体情况判断是否发出语音警报信号。

一、酒精测试仪硬件资源配置

1.1单片机系统

硬件的选材:选用89S51单片机作为微处理器,传感器选用YX-GS-800M型酒精传感器和美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源传感器。语音报警模块选用一款功能比较强大的中青世纪公司生产的PM50100多功能语音芯片。键盘和显示部分选用大家比较熟悉的8279和74LS138来实现,模数转换选用ADC0809。电池电压检测电路选用由芯片LM316及外围电路构成。单片机的硬件电路框图如图1所示。

1.2酒精传感器的选择

本设计是一款便携式的检测仪器,所以各部分器件最重要的就是体积小巧功能强大。考虑到本设计形成产品之后要在不同的环境下使用,这样我们在选择传感器时,对酒精传感器能正常工作的温度范围、对酒精的敏感度、低功耗等因素,我们都作了认真地参考比较。

酒精浓度测试仪硬件电路图

经过筛选,选择YX-GS-800M低功耗乙醇气体传感器,该传感器各性能指标都符合本设计的要求,下面对YX-GS-800M乙醇传感器的功能、特性、技术指标做简要叙述:a.特性:对乙醇有高灵敏度,对乙醇响应快,体积小、功耗低。b.工作环境:温度:-20℃~+50℃湿度:≤95%RH。c.技术指标:如表1所示。

1.3温度检测电路的设计

温度传感器的选择和上面提到的酒精传感器的选择思路大体相同,体积小,功耗低,供电部分要适合电池供电,输出电阻大驱动能力强,测温范围要足够大,而且精度要高,非线性误差要小。温度传感器选用美国模拟器件公司生产的AD590单片集成两端感温电流源。它精度高,AD590共有I、J、K、L、M五档,其中M档精度最高,在-55℃~+150℃范围内,非线性误差为±0.3℃。

1.4 A/D转换部分的设计

ADC0809是8位的A/D转换芯片,它是采用逐次逼近的方法完成A/D转换的。ADC0809由单一的+5V电源供电,片内带有锁存功能的8路模拟多路开关,可对8路0~5V的输入模拟电压信号分时进行转换,完成一次转换约需要100微秒。片内还具有多路开关的地址译码器和锁存电路等,其输出具有TTL三态锁存缓冲器,可直接接到单片机数据总线上;通过适当的外接电路,ADC0809可对0~5V的双极性模拟信号进行转换。

1.5电池检测电路的设计

由LM316及外围电路构成的电压跟随器可随时检测电池电压并把检测结果信号通过A/D转换送微处理器处理。当电池电压低于设定告警值时,由单片机给出信号实现语音报警和显示。LM316是一种用途较广的通用型集成电压比较器,它的电源电压允许范围宽,可用正、负双电源供电,也可用单电源供电。若用+5V单电源供电,则可直接驱动TTL器件;若用+15V单电源供电,则可直接驱动CMOS器件,而且它能输出50mA的电流。为了使用方便,本设计中采用+5V单电源供电。

1.6语音报警电路设计

要保持设计的领先性能就要选择功能强大的语音芯片,可实现真正的人性化的人机交流。于是本设计选择能真人发声的新一代智能语音芯片PM50。PM50系列智能语音芯片是中青世纪科技公司2003年最新开发的智能语音产品,该芯片由专用的语音单片机和FLASHRAM存储器集合构成,它既有几秒到200秒的多段语音播放功能,也有单片机可编程的智能特性。录制的语音可分1~8段或128段,自带八个输入端口,九个输出端口,功能均可由用户自定义。

二、酒精浓度测试仪系统软件设计

根据硬件电路图的连接和系统功能的要求,软件主要包括:主程序,结果测量读入程序,显示程序,延时程序,平均值计算程序。主程序主要完成系统初始化,读键盘,判断,调用程序模块,循环过程等操作,是整个软件的大体骨架。主程序的主要功能是对单片机状态参量,寄存器的初始化和程序自定义状态参量进行初始化,并且调用子程序流程等功能,提供子程序入口地址,以完善系统功能。显示程序是利用8279集成芯片完成,实现人机交流,可实现对键盘/显示器的自动扫描,并识别键盘上闭合键的键号,不仅可以大大节省CPU对键盘/显示器的操作时间,从而减轻CPU的负担,而且显示稳定,程序简单,不会出现误动作,出于这些优点被我们采用。

总结

硬件电路简单,使生产成本降低,具有市场竞争力,操作简单,对着仪器呼气后很短的时间内仪器将自动显示测量结果,同时真人发音模式播报结果并给出合理建议是否适合驾驶。本仪器还可以进行非常有针对性的设计,可随时显示和播报环境温度,面向不同的省份和地区的不同用户,用户可根据具体需要设定告警浓度,全面考虑节电设计,备有电池检测电路,当电池电量过低时将给出显示和语音告警提示更换电池,当仪器4分钟内检测不到信号时,将自动进入休眠状态并可存储最近10次测量结果以备查阅调用。因而本设计具有较强的实用性。

以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的酒精浓度测试仪的设计示例。如果您有酒精测试仪电路板方案开发需求,可以放心交给我们。我们代理多种单片机、语音芯片、双模蓝牙IC、wifi芯片。品牌有松翰单片机、应广单片机、杰理蓝牙、安凯蓝牙、全志、瑞昱(realtek)。我们的技术服务范围有:PCB设计、单片机开发、蓝牙方案、软硬件定制开发、APP开发、小程序开发、微信公众号开发等。还可以承接智能电子产品方案设计、生活电器开发、美容仪器研发、物联网平台应用、智能家居控制系统、TWS耳机、蓝牙耳机音箱开发、儿童益智玩具方案开发、电子教育产品方案设计等。