【正文】 than 600000 people, left permanently disabled in 4000000 above, general injuries are too many to count. In many countries, traffic accident has bee the first cause of accidental death. In addition, the traffic accidents caused by the economic loss is quite amazing. According to statistics, approximately 50% 60% of the accidents are related to alcohol. China public security departments in 20xxAugust, throughout the country to strengthen and driving force, so as to reduce the driving caused by malignant traffic accident. To investigate the related to detection of human with an alcohol content and the use of equipment to detect problem. In recent years, industry of our country coal production safety situation is not optimistic, middle and small coal mine situation is particularly serious, has a direct threat to the stable production of the whole coal industry, to the national property and people39。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。另外，交通事故所造成的經(jīng)濟(jì)損失也相當(dāng)驚人。 近年來(lái)我國(guó)煤炭工業(yè)的安全生產(chǎn)狀況不容樂(lè)觀，中小型煤礦的情況尤為嚴(yán)重，已經(jīng)直 接威脅到整個(gè)煤炭工業(yè)的穩(wěn)定生產(chǎn)，給國(guó)家財(cái)產(chǎn)和人民生命造成了很大的損失，作為“萬(wàn)惡之首”的甲烷爆炸事故更是重大事故發(fā)生率之首。其設(shè)計(jì)方案基于 STC89C52 單片機(jī)， MQ3 酒精濃度傳感器， MQ4 甲烷濃度傳感器。考慮到單片機(jī)計(jì)算能力有限，難以進(jìn)行復(fù)雜數(shù)據(jù)處理，故 單片機(jī)系統(tǒng)與 PC 機(jī)系統(tǒng)通過(guò) RS232 串行通信端口進(jìn)行互連 ，從而 單片機(jī)用作下位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制，而 PC 機(jī)用做上位機(jī)進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理和對(duì)單片機(jī)的控制。因此，國(guó)外氣體傳感器技術(shù)得到了較快發(fā)展，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)，美國(guó) 1996 年 — 20xx 年氣體傳感器年均增長(zhǎng)率為（ 27～ 30）％。二是增強(qiáng)可靠性，實(shí)現(xiàn)元件和應(yīng)用電路集成化，多功能化，發(fā)展 MEMS 技術(shù)，發(fā)展現(xiàn)場(chǎng)適用的變送器和智能型傳感器。 （ 2）在工藝方面引入了表面摻雜、表面覆膜以及制作表面催化反應(yīng)層和修隔離層等工藝，使燒結(jié)型元件由廣譜性氣敏發(fā)展成選擇性氣敏；在結(jié)構(gòu)方面研制了補(bǔ)償復(fù)合結(jié)構(gòu)、組合差動(dòng)結(jié)構(gòu)以及集成化陣列結(jié)構(gòu)；在氣敏材料方面 SnO2 和Fe2O3 材料已用于批量生產(chǎn)氣敏元件，新研究開發(fā)的 Al2O3 氣敏材料、石英晶體和有機(jī)半導(dǎo)體等也開始用于氣敏材料 。 總的看來(lái)，我國(guó)氣敏元件傳感器及其應(yīng)用技術(shù)有了較快進(jìn)展，但與國(guó)外先進(jìn)水平仍有較大的差距，主要是產(chǎn)品制造技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用等方面的差距，與日本比較仍要落后 10 年。在大流量、大管徑的氣體濃度檢測(cè)方面，完全可以適應(yīng)未來(lái)工業(yè)生產(chǎn)中的高精度測(cè)量。根據(jù)被測(cè)氣體的種類，其分析方法也不同。但是采用氣敏法檢測(cè)氣體濃度也存在不足。 （ 3）光干涉法 光干涉法是利用光的折射率與被測(cè)氣體的含量有關(guān)來(lái)檢測(cè)氣體濃度的。在采用光干涉法對(duì)氣體溫度進(jìn)行測(cè)量時(shí)，必須考慮到周圍測(cè)量環(huán)境的影響，如溫度、濕度、壓力等。一般情況下，被測(cè)氣體的溫度、風(fēng)速、濕度等外部因素對(duì)測(cè)定無(wú)明顯影響。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 單片機(jī)與 PC 機(jī)串行通信研究背景 和意義 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， PC 機(jī) 以其優(yōu)越的性價(jià)比和豐富的軟件資源成為計(jì)算機(jī)應(yīng)用的主流機(jī)種。因此在功能比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，通常以 PC 機(jī)為上位機(jī)，單片機(jī)為下位機(jī)，由單片機(jī)完成數(shù)據(jù)的采集及對(duì)裝置的控制，而由上位機(jī)完成各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理及對(duì)單片機(jī)的控制 ， 二者結(jié)合，使得單片機(jī)的應(yīng)用已不僅僅局限于傳統(tǒng)意義上的自動(dòng)監(jiān)測(cè)或控制，而形成了向以網(wǎng)絡(luò)為核心的分布式多點(diǎn)系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。 本系統(tǒng)采用單片機(jī)為控制核心，以實(shí)現(xiàn)氣體濃度測(cè)試儀的基本控制功能。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第 2 章 方案器件簡(jiǎn) 介 硬件設(shè)計(jì)部分主要包括： MCU、 A/D、 LCD、 電源電平轉(zhuǎn)換芯片 、數(shù)據(jù)選擇器等芯片的選擇，以下做一些器件的比較。 STC89C52 有 40 個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2個(gè)外中斷口 ， 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口， 2 個(gè)讀寫口線，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路， STC89C5X 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。 掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 XTAL2： 振蕩器反相放大器的輸出端。在 Flash 編程時(shí)， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 和 還可分別作為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和輸入 ()。對(duì)端口 P2 寫“ 1”，通過(guò)內(nèi)部的 上拉電阻把端口拉到高電平，同時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（ IIL）。 P3口 ： P3口時(shí)一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P3 口作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表 22 所示。 ALE/錯(cuò)誤 !未找到引用源。對(duì) Flash 存儲(chǔ)器編程器件，改引腳還用于輸入編程脈沖（ 錯(cuò)誤 !未找到引用源。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無(wú)效。 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。欲使 CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 器（地址為 0000HFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則 執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。 （外中斷 1） T0（定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0） T1（定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1） 錯(cuò)誤 !未找到引用源。逐次逼近型 ADC包括 1 個(gè)比較器、一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器、 1 個(gè)逐次逼近寄存器（ SAR）和 1 個(gè)邏輯控制單元。 ADC0832 為 8位分辨率 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá) 256 級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。通過(guò) DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。 雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換； 178。 一般功耗僅為 15mW； 178。C ，工業(yè)級(jí)芯片溫寬為 ?40176。 178。 178。 178。 178。 主要特點(diǎn)： ADC0809 是 CMOS 單片型逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器 , 它由 8 路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、 8 位開關(guān)樹型 A/D 轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時(shí)電路組成。 .8位數(shù)字量輸出端。 .OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入高電平有效。 .REF（ +）、 REF（ ）：基準(zhǔn)電壓。 7點(diǎn)陣字符和 32個(gè) 5179。 2 個(gè)字符 芯片工作電壓 工作電流 () 模塊最佳工作電壓 字符尺寸 179。 4 行 16179。 16 點(diǎn)陣漢字 (簡(jiǎn)繁體可選 ) .內(nèi)置 128 個(gè) 16179。 數(shù)據(jù)選擇器 在多路數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，能夠根據(jù)需要將其中任意一路選出來(lái)的電路，叫做數(shù)據(jù)選擇器，也稱 多路選擇器 或 多路開關(guān)。在本設(shè)計(jì)中，主要是選通模擬輸入信號(hào)，故用 74HC4051。在并行通訊中，數(shù)據(jù)有多少位就需要多少條傳送線，而串行通訊只需要一對(duì)傳送線，故串行通訊能節(jié)省傳送線，特別是當(dāng)數(shù)據(jù)位數(shù)很多和遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳送時(shí)，這一優(yōu)點(diǎn)更加突出。 ，要把數(shù)據(jù)從一個(gè)地方傳送到另一個(gè)地方，必須使用通訊線路。因此，并行傳輸主要應(yīng)用在近距離數(shù)據(jù)傳輸中，如連接打印機(jī)端口。串行口通常使用 9針 D 形連接器，有些老式則使用 25 針 D 形連接器。 RS232 被定義為一種在 低速率串行通信中增加通信距離的單端標(biāo)準(zhǔn) [37]。 串口傳輸數(shù)據(jù)只要有接收數(shù)據(jù)針腳和發(fā)送數(shù)據(jù)針腳就能實(shí)現(xiàn)，其連接方式如表 32 所示。 MSComm 控件提供兩種處理通信的方式：事件驅(qū)動(dòng)方式和查詢方式。這種方法的優(yōu)點(diǎn)使程序響應(yīng)及時(shí)、可靠。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 第 4 章 總體方案設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的總體框圖如下圖 41： RS232 圖 41 總體框圖 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)全雙工的收發(fā)緩沖器 （ SBUF） ，這兩個(gè)在物理上獨(dú)立的接收發(fā)射器，即可以接收也可以發(fā)射數(shù)據(jù)，它們 共用同一個(gè) 地址 99H。因其具有面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，友好的用戶界面 、編程高效、數(shù)液晶顯示器 STC89C52 獨(dú)立按鍵 時(shí)鐘晶振 復(fù)位電路 PC機(jī) /頁(yè)面顯示 聲光報(bào)警 甲烷氣體傳感器 乙醇?xì)怏w傳感器 其他氣敏傳感器 濾波電路 多路數(shù)據(jù)選擇 A/D 轉(zhuǎn)換 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 據(jù)處理及驅(qū)動(dòng)底層硬件功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛的使用。 它的主要性能參數(shù)如下： .8K 字節(jié)可重擦寫 FLASH 閃存存儲(chǔ)器 .1000 次寫 /擦循環(huán) .時(shí)鐘頻率： 0Hz— 24MHz .三級(jí)加密存儲(chǔ)器 .256 字節(jié)內(nèi)部 RAM .32 個(gè)可編程 I/O 口線 .3個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 .6個(gè)中斷源 .可編程串行 UART 通道 .低功耗的空閑和掉電模式 .片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 ADC0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換 ADC0832 為 8位分辨率 A/D 轉(zhuǎn) 換芯片，其最高分辨可達(dá) 256 級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。通過(guò) DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。 2和 40179。 1602 液晶顯示屏采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其中各接口的功能如下表（ 41）所示： 表 41 LCD1602 的 16 管腳功能 引腳號(hào) 引腳名 電平 輸入 /輸出 引腳說(shuō)明 1 VSS 電源地 2 VDD 電源正極 (+5V) 3 VL 液晶顯示偏壓信號(hào) 4 RS 0/1 輸入 數(shù)據(jù) /命令 選擇端， 0：輸入指令， 1：輸入數(shù)據(jù) 5 R/W 0/1 輸入 讀 /寫選擇端， 0：向 LCD 寫入指令或數(shù)據(jù)， 1：從 LCD 讀取信息 6 E 1→ 0 輸入 使能信號(hào)， 1 時(shí)讀取信息， 1→ 0(下降沿 )執(zhí)行指令 7 D0 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 (最低位 ) 8 D1 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 9 D2 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 10 D3 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 11 D4 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 12 D5 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 13 D6 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 14 D7 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 (最高位 ) 15 BLA +VCC LCD 背光電源正極 16 BLK 接地 LCD 背光電源負(fù)極 第 1 腳： VSS 為地電源。 第 5 腳： R/W 為讀寫選擇端，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。 第 15 腳：背光源正極。芯片的引腳配置及典型工作電路如圖 42 所示。 VCC和 GND 是數(shù)字控制端（ S0 至 S2， E）的供電引腳， 74HC4051 的 VCC至 GND 范圍為 V～ V。 圖 43 74HC4051 引腳圖 用于串口轉(zhuǎn) USB 的芯片 CP2102（實(shí)際使用） 目前儀器設(shè)備大都采用 RS232 接口與計(jì)算機(jī)通信，但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 展，支持熱插拔的 USB 標(biāo)準(zhǔn)接 口將取代 RS232 接口，因此計(jì)算機(jī)將越來(lái)越少配置甚至不配置 RS232 接口。 silicon Laboratories 公司推出的 USB