Thiết kế bảng điều khiển của thử nghiệm nồng độ cồn
Với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế Trung Quốc và sự cải thiện liên tục về mức sống của người dân, các phương tiện cơ giới khác nhau đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống của người dân. Đặc biệt là sự xuất hiện của ô tô cá nhân chắc chắn đã cải thiện đáng kể hiệu quả cuộc sống và công việc của mọi người, nhưng những vấn đề gây ra bởi nó cũng đã xảy ra, và đây là vấn đề an toàn. Nhiều năm trước, các nhà quản lý giao thông chỉ có thể dựa vào phán đoán chủ quan, quan sát trực quan và xét nghiệm rượu trong máu ở bệnh viện để xác định xem các tài xế có uống rượu hay không. Những phương pháp không khoa học và không đúng lúc này đã gây ra nhiều hiểu lầm và rắc rối không cần thiết. Tất cả các vấn đề nêu trên đều không có lựa chọn nào khác ngoài việc không có công cụ phát hiện dễ dàng, an toàn và chính xác có thể phát hiện nồng độ cồn trực tuyến. Thiết bị này sử dụng cảm biến khí ethanol công suất thấp YX-GS-800M làm bộ phận nhạy cảm, giúp chuyển đổi nồng độ ethanol có trong khí thành tín hiệu điện, được gửi đến máy vi tính một chip thông qua mạch chuyển đổi A / D để xử lý và khí được đo được hiển thị trực quan bằng ống kỹ thuật số Đồng thời, xác định xem có nên phát tín hiệu cảnh báo bằng giọng nói theo tình huống cụ thể không.
1. Cấu hình tài nguyên phần cứng máy thử rượu
1.1 Hệ thống MCU
Lựa chọn phần cứng: Máy vi tính đơn chip 89S51 được sử dụng làm bộ vi xử lý và cảm biến là cảm biến cồn YX-GS-800M và cảm biến nguồn nhiệt độ hai đầu tích hợp một chip do Thiết bị Analog của Mỹ sản xuất. Mô-đun báo động bằng giọng nói sử dụng chip giọng nói đa chức năng PM50100 mạnh hơn do Công ty Thế kỷ Trung Quốc sản xuất. Bàn phím và phần hiển thị được nhận ra bởi 8279 và 74LS138 quen thuộc và ADC0809 được sử dụng để chuyển đổi tương tự sang số. Mạch phát hiện điện áp pin được tạo thành từ chip LM316 và các mạch ngoại vi. Sơ đồ khối mạch phần cứng của máy tính một chip được hiển thị như trong Hình 1.
1.2 Lựa chọn cảm biến cồn
Thiết kế này là một công cụ kiểm tra di động, vì vậy phần quan trọng nhất của mỗi phần của thiết bị là kích thước nhỏ và mạnh mẽ. Có tính đến việc thiết kế này sẽ được sử dụng trong các môi trường khác nhau sau khi tạo thành sản phẩm, vì vậy khi chúng tôi chọn cảm biến, chúng tôi đã cân nhắc nghiêm túc về phạm vi nhiệt độ của cảm biến cồn, độ nhạy với cồn và mức tiêu thụ điện năng thấp. Tham khảo so sánh.
Sau khi sàng lọc, cảm biến khí ethanol công suất thấp YX-GS-800M đã được chọn. Các chỉ số hiệu suất của cảm biến đáp ứng các yêu cầu của thiết kế này. Chức năng, đặc điểm và chỉ số kỹ thuật của cảm biến ethanol YX-GS-800M được mô tả ngắn gọn dưới đây: a Tính năng: Độ nhạy cao với ethanol, phản ứng nhanh với ethanol, kích thước nhỏ và tiêu thụ điện năng thấp. b. Môi trường làm việc: Nhiệt độ: -20oC ~ + 50oC Độ ẩm: ≤95% rh. c. Các chỉ tiêu kỹ thuật: như thể hiện trong Bảng 1.
1.3 Thiết kế mạch phát hiện nhiệt độ
Sự lựa chọn của cảm biến nhiệt độ gần giống như cảm biến cồn đã đề cập ở trên. Nó có kích thước nhỏ và tiêu thụ điện năng thấp. Bộ phận cung cấp năng lượng phải phù hợp để cung cấp năng lượng cho pin. Điện trở đầu ra phải lớn và khả năng lái xe phải mạnh. Phạm vi đo nhiệt độ phải đủ lớn và độ chính xác phải cao. Các lỗi phi tuyến phải nhỏ. Cảm biến nhiệt độ sử dụng nguồn cảm biến nhiệt độ tích hợp nguyên khối AD590 do Công ty Thiết bị analog Mỹ sản xuất. Nó có độ chính xác cao. AD590 có năm mức I, J, K, L và M, trong đó mức M có độ chính xác cao nhất, với sai số phi tuyến tính là 0,3oC trong phạm vi -55oC ～ + 150oC.
1.4 Thiết kế phần chuyển đổi A / D
ADC0809 là chip chuyển đổi A / D 8 bit, sử dụng phương pháp xấp xỉ liên tiếp để hoàn thành chuyển đổi A / D. ADC0809 được cung cấp bởi một nguồn cung cấp + 5V. Bộ ghép kênh tương tự 8 kênh trên chip có chức năng chốt có thể chuyển đổi 8 kênh tín hiệu điện áp tương tự đầu vào 0 ~ 5V theo cách chia sẻ thời gian. Mất khoảng 100 micro giây để hoàn thành chuyển đổi. Con chip này cũng có bộ giải mã địa chỉ đa chuyển mạch và mạch chốt, v.v. Đầu ra của nó có bộ đệm chốt ba trạng thái TTL, có thể được kết nối trực tiếp với bus dữ liệu của máy vi tính đơn chip, thông qua mạch ngoài thích hợp, ADC0809 có thể đáp ứng 0 ~ 5V Tín hiệu tương tự lưỡng cực được chuyển đổi.
1.5 Thiết kế mạch phát hiện pin
Bộ theo dõi điện áp gồm LM316 và các mạch ngoại vi có thể phát hiện điện áp pin bất cứ lúc nào và gửi tín hiệu kết quả phát hiện đến bộ vi xử lý để xử lý thông qua chuyển đổi A / D. Khi điện áp pin thấp hơn giá trị cảnh báo đã đặt, máy vi tính đơn chip sẽ phát tín hiệu để nhận biết cảnh báo bằng giọng nói và hiển thị. LM316 là một bộ so sánh điện áp tích hợp đa năng với nhiều mục đích sử dụng. Điện áp cung cấp năng lượng của nó cho phép phạm vi rộng. Nó có thể được cung cấp bởi nguồn cung cấp kép tích cực và tiêu cực, hoặc có thể được cung cấp bởi một nguồn cung cấp năng lượng duy nhất. Nếu bạn sử dụng nguồn điện đơn + 5V, bạn có thể điều khiển trực tiếp thiết bị TTL, nếu bạn sử dụng nguồn điện đơn + 15V, bạn có thể điều khiển trực tiếp thiết bị CMOS và nó có thể phát ra dòng điện 50mA. Để dễ sử dụng, nguồn điện đơn + 5V được sử dụng trong thiết kế này.
1.6 Thiết kế mạch cảnh báo bằng giọng nói
Để duy trì hiệu suất hàng đầu của thiết kế, cần phải chọn một chip giọng nói mạnh mẽ, có thể thực hiện giao tiếp người-máy thực sự nhân bản. Vì vậy, thiết kế này chọn một thế hệ chip thoại thông minh PM50 mới có thể nói người thật. Chip giọng nói thông minh PM50 series là sản phẩm giọng nói thông minh mới nhất được phát triển bởi Zhong Khánh Century Technology Co., Ltd. vào năm 2003. Chip này bao gồm một bộ vi điều khiển giọng nói chuyên dụng và bộ nhớ FLASHRAM. Nó có chức năng phát lại giọng nói đa phân đoạn từ vài giây đến 200 giây và một máy vi tính đơn chip. Các tính năng thông minh của lập trình. Giọng nói được ghi có thể được chia thành 1 ~ 8 phân đoạn hoặc 128 phân đoạn, với tám cổng đầu vào và chín cổng đầu ra và người dùng có thể tùy chỉnh các chức năng.
2. Thiết kế phần mềm hệ thống kiểm tra nồng độ cồn
Theo kết nối của sơ đồ mạch phần cứng và các yêu cầu của chức năng hệ thống, phần mềm chủ yếu bao gồm: chương trình chính, chương trình đọc kết quả đo lường, chương trình hiển thị, chương trình trễ và chương trình tính toán trung bình. Chương trình chính chủ yếu hoàn thành việc khởi tạo hệ thống, đọc bàn phím, phán đoán, gọi các mô-đun chương trình, các quy trình lặp và các hoạt động khác, là bộ xương chung của toàn bộ phần mềm. Chức năng chính của chương trình chính là khởi tạo các tham số trạng thái MCU, đăng ký khởi tạo và tham số trạng thái tùy chỉnh chương trình và các chức năng gọi như luồng chương trình con và cung cấp địa chỉ nhập chương trình con để cải thiện chức năng hệ thống. Chương trình hiển thị được hoàn thành bởi chip tích hợp 8279, thực hiện giao tiếp giữa người với máy tính, có thể tự động quét bàn phím / màn hình và nhận ra số phím của phím đóng trên bàn phím, điều này không chỉ giúp tiết kiệm đáng kể thời gian hoạt động của CPU trên bàn phím / màn hình, do đó làm giảm CPU Gánh nặng của màn hình ổn định, chương trình đơn giản và sẽ không có trục trặc. Nó được chúng tôi áp dụng cho những lợi thế này.
tóm lại
Mạch phần cứng đơn giản, giúp giảm chi phí sản xuất, có khả năng cạnh tranh thị trường và dễ vận hành. Thiết bị sẽ tự động hiển thị kết quả đo trong một thời gian ngắn sau khi thở vào thiết bị và chế độ giọng nói trực tiếp sẽ phát kết quả và đưa ra gợi ý hợp lý cho dù nó có phù hợp để lái xe hay không. Thiết bị này cũng có thể thực hiện một thiết kế được nhắm mục tiêu, có thể hiển thị và phát nhiệt độ môi trường bất cứ lúc nào, đối với những người dùng khác nhau ở các tỉnh và vùng khác nhau, người dùng có thể đặt nồng độ báo động theo nhu cầu cụ thể, xem xét đầy đủ thiết kế tiết kiệm năng lượng và phát hiện pin Mạch, khi nguồn pin quá yếu, nó sẽ hiển thị và nhắc nhở cảnh báo bằng giọng nói để thay thế pin. Khi thiết bị phát hiện không có tín hiệu trong vòng 4 phút, nó sẽ tự động vào trạng thái không hoạt động và có thể lưu 10 kết quả đo cuối cùng để tham khảo. Do đó, thiết kế này có tính thực tế mạnh mẽ.