【正文】 高低，直觀的看出所測的酒精濃度達到了哪個水平值，起到報警的作用。數碼管是由若干發(fā)光二極管組合而成的，有共陰極和共陽極兩種結構形。圖13 8段共陰數碼管結構圖用單片機驅動數碼管有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示，靜態(tài)顯示就是顯示驅動電路具有輸出鎖存功能，單片機將所要顯示的數據送出后就可以驅動數碼管顯示數據，直到下一次顯示數據需要更新時再傳送一次新的數據就可以了。設計選用3個單位8段共陰數碼管來顯示輸出的數據，因為電路硬件相對較簡單，所以選擇靜態(tài)顯示方法。移位寄存器74LS164串行數據輸入端與前一位的并行輸出最高位相連。圖15 整體電路圖3 軟件編程 開發(fā)環(huán)境選用的開發(fā)平臺為MedWin單片機集成開發(fā)環(huán)境，只需在PC機上安裝MedWin軟件，然后在MedWin軟件代碼編輯器編輯程序代碼，經匯編，修改，產生代碼。本設計軟件編程部分選用匯編語言來寫程序代碼。利用單片機豐富的I/O口可以采用查詢方式來檢測模數轉換是否結束，可以開始讀取數據了。單片機選擇A/D通道地址A/D轉換結束？=1?數碼管顯示NY單片機初始化開始單片機讀取數據并作處理圖16 程序流程圖 程序代碼編寫系統電源線接通或者系統復位后，程序從主程序入口進入運行。START:MOV R7,60HMOV R0,20HCLR ALOOP:MOV R0,AINC R0DJNZ R7,LOOP初始化程序從數據存儲器地址為20H單元開始，到80H單元全部清零。所以單片機在將地址7FF8H寫入模數轉換芯片后，一方面模數轉換芯片鎖存地址選擇線的狀態(tài)，從而選通相應的模擬通道，同時啟動模數轉換。根據這思路可以寫出模數轉換的子程序代碼。如果所有位都當單字節(jié)除法來運算的話，對于有些要作雙字節(jié)除法的位上的數字則無法顯示，而能是顯示0。模數轉換后得到的數字電壓量被單片機讀取后還要作一定的數據處理，其中包括把電壓值轉換為與之相對應的酒精濃度值，根據總體設計思路，對電壓值都近似作對應區(qū)間的線性轉換。根據7段數碼管的字型碼如表2所示和移位寄存器74LS164的邏輯功能，將對應的共陰極字型碼放在一個表格中，然后通過查表的方式找到要顯示的數字送移位寄存器驅動數碼管顯示。除法運算是按位進行的，每一位是一個循環(huán)，每個循環(huán)中要作三件事，一是被除數左移一位，二是余數減除數，最后根據是否減來置商位為1或0。打開實驗開發(fā)平臺MedWin單片機集成開發(fā)環(huán)境，在MedWin軟件代碼編輯器編輯程序代碼，經匯編，修改，產生代碼。打開MedWin軟件，將寫好的調試程序代碼在計算機上輸入、匯編、修改、產生代碼。先把氣體傳感器探頭用一個阻值為20kΩ的電阻替代，復位單片機，觀察數碼管上的顯示數據和發(fā)光二極管的點亮情況。測量數據與數碼管顯示數據基本一致，說明電路數碼管顯示部分連接正確。當把不同濃度的酒精溶液樣品靠接氣敏傳感器時，各自對應一個不同的數據顯示，說明整體電路已經完全正確。圖17 調試電路圖 濃度與顯示之間的關系 傳感器的定標在系統電路調試正確以后，要作改進工作，使數碼管上正確顯示所測的酒精氣體濃度值。根據曲線圖的走向可以看出傳感器的酒精濃度檢測大致范圍，然后根據這個范圍選擇7個合適的濃度值，多次測量電壓值，再取平均值作為最后電壓值，把6個標準區(qū)間范圍定下來，如表3所示。根據編寫的數據處理程序，數碼管最終顯示的是酒精濃度值小數部分的前3位數字。因此，對設計的傳感器可以在定標上作適當的改進，就可以用于檢測酒后駕車。當傳感器的敏感部分吸附有酒精分子時，表面的導電電子比例就會發(fā)生變化，從而其表面電阻會隨著被測酒精氣體濃度的不同而發(fā)生相應的變化，且這種變化是可逆的，可重復使用。轉換后的數字信號由單片機作相應的數據處理，得到3位BCD碼并將3位送送數碼管顯示。當駕駛者按下遙控器上的開門按鈕，酒精探測儀也隨之啟動，然后駕駛者對著小管口吹氣，酒精濃度會經由感應器上的小綠燈或小紅燈顯示出來。參考文獻[1] 司士輝．生物傳感器[M]．化學工業(yè)出版社，2003．[2] 吳桂秀．傳感器應用制作入門[M]．浙江科學技術出版社，2004．[3] 彭軍．傳感器與檢測技術[M]．西安電子科技大學出版社，2003．[4] 陳杰，黃鴻．傳感器與檢測技術[M]．北京：高等教育出版社，2003．[5] 吳桂秀．傳感器應用制作入門[M]．浙江科學技術出版社，2004．[6] 張錫富．傳感器[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2002．[7] 郁有文．傳感器原理及工程應用[M]．西安：西安電子科技大學出版社，2003．[8] 樓然苗，李光飛．51系列單片機設計實例[M]．北京航空航天大學出版社，2003．[9] 朱定華，戴汝平．單片微機原理與應用[M]．清華大學出版社，2003．[10] 胡乾斌，李光斌，李玲．單片微型計算機原理與應用[M]．華中科技大學出版社，2002．[11] 胡漢才．單片機原理與借口技術[M]．清華大學出版社，2004．[12] 余家春．Protel 99 SE電路設計實用教程[M]．中國鐵道出版社，2004．[13] 張培仁．基于匯編語言編程MCS51單片機原理與應用[M]．北京：清華大學出版社，2003．[14] T．Someya，J．Small，P． Kim，C．Nuckolls，J．T．Yardley．Alcohol vapor sensorsbased on singlewalled carbon nanotube field effect transistors[M]．Nano Letters，2003．[15] M．Penza et al．Alcohol detection using carbon nanotubes acoustic and optical sensors[M]．Applied Physics Letters，2004．[16] F．Rettig，R．Moos．Direct thermoelectric gas sensors Design aspects and first gas sensors[M]．Sens Actuators B，2007．附 錄ORG 0000HAJMP STARTORG 0030HSTART:MOV R7,60HMOV R0,20HCLR ALOOP:MOV R0,AINC R0DJNZ R7,LOOPACALL TESTMOV B,51DIV ABADD A,10MOV 7DH,AMOV A,BMOV B,10MUL ABMOV R6,AMOV R7,BACALL DIV16MOV 7EH,R6MOV A,R2MOV B,10MUL ABMOV R6,AMOV R7,BACALL DIV16MOV 7FH,R6ACALL DISPACALL DELAYAJMP STARTDISP:MOV DPTR,TABMOV A,7FHMOVC A,A+DPTRACALL SOMOV A,7EHMOVC A,A+DPTRACALL SOMOV A,7DHMOVC A,A+DPTRACALL SORETSO:MOV R7,8SO1:CLR RRC A MOV ,C SETB DJNZ R7,SO1 RETTAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH DB 66H,6DH,7DH,07H DB 7FH,6FH,0BFH,86H DB 0DBH,0CFH,0E6H,0EDH DB 0FDH,87H,0FFH,0EFH DB 0FFH,00HDELAY:MOV R5,05H DEL1:MOV R6,0FFH DEL2:MOV R7,0FFH DJNZ R7,$ DJNZ R6,DEL2 DJNZ R5,DEL1 RETTEST:MOV DPTR,7FF8H SETB MOVX DPTR,A JB ,$ MOVX A,DPTR RETDIV16:MOV R5,0 MOV R4,51 MOV R3,0 MOV R2,0 MOV R1,16LP1:CLR C MOV A,R6 RLC A MOV R6,A MOV A,R7 RLC A MOV R7,A MOV A,R2 RLC A MOV R2,A MOV A,R3 RLC A MOV R3,A MOV A,R2 CLR C SUBB A,R4 JC NEXT MOV R0,A MOV A,R3 SUBB A,R5 JC NEXT INC R6 MOV R3,A MOV A,R0 MOV R2,ANEXT:DJNZ R1,LP1RETEND致 謝基于AT89S51單片機酒精濃度探測儀設計與實現論文已經完成。 黃制兵 2009年6月3。大學四年學習生涯即將告以段落，在此要感謝四年以來一直對教學和指導工作認真負責，孜孜不倦的所有武漢理工大學理學院的老師們，同時還要感謝跟我一同學習的同學，他們給了我?guī)椭?、支持和動力，讓我度過了一個美好的大學生活。半導體氣敏傳感器和電化學固體電解質氣敏傳感器具有測量精度高、所需試樣少、響應快等特點，廣泛應用于化工、建筑、環(huán)保、醫(yī)療、家電、安全保衛(wèi)等領域。當然可以對本系統作一定改進，并在此基礎上制作酒精檢測鑰匙。負載電阻的分壓值即對應著一個酒精氣體的濃度值，只需對該分壓值采樣，就可得到要測酒精氣體濃度值的信號。顯示濃度值小數部分前3位數字的結果是156。表4 濃度與電壓線性映射關系電壓值區(qū)間(V)濃度轉換關系～C=*～C=*～C=*～C=*～C=*～C=*V 酒精濃度測試結果、其結果分別顯示為：010102156。在要作不同線性轉換電壓區(qū)間范圍和對應的線性轉換關系確定好了以后，根據表4所對應的關系，修改數據處理程序部分，建立酒精濃度和電壓之間的關系。測量用的酒精溶液是用無水乙醇和純凈水按體積比來配制的，單位mL/mL表示的是1mL酒精溶液中含酒精的體積。這時候可以配制幾個酒精溶液對調試電路作初步測試。調試電路其他功能模塊正確后，將預熱足夠長時間能正常工作的氣體傳感器MQ3換上原來20kΩ的電阻。因為各導線和元器件對電壓電流的影響，數碼管顯示的數據與萬用表測得的數據存在一定的偏差，但在可接受的范圍內。初始化器件后，將經過編譯生成的,HEX十六進制文件下載到單片機。按照設計的步驟，并對照總電路圖，在面包板上連接電路。據此，可以寫出雙字節(jié)除法的程序代碼。DISP:MOV DPTR,TABMOV A,7FHMOVC A,A+DPTRACALL SOMOV A,7EHMOVC A,A+DPTRACALL SOMOV A,7DHMOVC A,A+DPTRACALL SORETSO:MOV R7,8SO1:CLR RRC A MOV ,C SETB DJNZ R7,SO1 RET表2 七段LED字型碼顯示字符共陰極字型碼共陽極字型碼03FHC0H106HF9H25BHA4H34FHB0H466H99H56DH92H67DH82H707HF8H87FH80H9