【正文】 高低，直觀(guān)的看出所測(cè)的酒精濃度達(dá)到了哪個(gè)水平值，起到報(bào)警的作用。數(shù)碼管是由若干發(fā)光二極管組合而成的，有共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)形。圖13 8段共陰數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示，靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動(dòng)電路具有輸出鎖存功能，單片機(jī)將所要顯示的數(shù)據(jù)送出后就可以驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)，直到下一次顯示數(shù)據(jù)需要更新時(shí)再傳送一次新的數(shù)據(jù)就可以了。設(shè)計(jì)選用3個(gè)單位8段共陰數(shù)碼管來(lái)顯示輸出的數(shù)據(jù)，因?yàn)殡娐酚布鄬?duì)較簡(jiǎn)單，所以選擇靜態(tài)顯示方法。移位寄存器74LS164串行數(shù)據(jù)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(kāi)發(fā)環(huán)境選用的開(kāi)發(fā)平臺(tái)為MedWin單片機(jī)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，只需在PC機(jī)上安裝MedWin軟件，然后在MedWin軟件代碼編輯器編輯程序代碼，經(jīng)匯編，修改，產(chǎn)生代碼。本設(shè)計(jì)軟件編程部分選用匯編語(yǔ)言來(lái)寫(xiě)程序代碼。利用單片機(jī)豐富的I/O口可以采用查詢(xún)方式來(lái)檢測(cè)模數(shù)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，可以開(kāi)始讀取數(shù)據(jù)了。單片機(jī)選擇A/D通道地址A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束？=1?數(shù)碼管顯示NY單片機(jī)初始化開(kāi)始單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)并作處理圖16 程序流程圖 程序代碼編寫(xiě)系統(tǒng)電源線(xiàn)接通或者系統(tǒng)復(fù)位后，程序從主程序入口進(jìn)入運(yùn)行。START:MOV R7,60HMOV R0,20HCLR ALOOP:MOV R0,AINC R0DJNZ R7,LOOP初始化程序從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址為20H單元開(kāi)始，到80H單元全部清零。所以單片機(jī)在將地址7FF8H寫(xiě)入模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片后，一方面模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片鎖存地址選擇線(xiàn)的狀態(tài)，從而選通相應(yīng)的模擬通道，同時(shí)啟動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換。根據(jù)這思路可以寫(xiě)出模數(shù)轉(zhuǎn)換的子程序代碼。如果所有位都當(dāng)單字節(jié)除法來(lái)運(yùn)算的話(huà)，對(duì)于有些要作雙字節(jié)除法的位上的數(shù)字則無(wú)法顯示，而能是顯示0。模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字電壓量被單片機(jī)讀取后還要作一定的數(shù)據(jù)處理，其中包括把電壓值轉(zhuǎn)換為與之相對(duì)應(yīng)的酒精濃度值，根據(jù)總體設(shè)計(jì)思路，對(duì)電壓值都近似作對(duì)應(yīng)區(qū)間的線(xiàn)性轉(zhuǎn)換。根據(jù)7段數(shù)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(duì)應(yīng)的共陰極字型碼放在一個(gè)表格中，然后通過(guò)查表的方式找到要顯示的數(shù)字送移位寄存器驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示。除法運(yùn)算是按位進(jìn)行的，每一位是一個(gè)循環(huán)，每個(gè)循環(huán)中要作三件事，一是被除數(shù)左移一位，二是余數(shù)減除數(shù)，最后根據(jù)是否減來(lái)置商位為1或0。打開(kāi)實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)平臺(tái)MedWin單片機(jī)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，在MedWin軟件代碼編輯器編輯程序代碼，經(jīng)匯編，修改，產(chǎn)生代碼。打開(kāi)MedWin軟件，將寫(xiě)好的調(diào)試程序代碼在計(jì)算機(jī)上輸入、匯編、修改、產(chǎn)生代碼。先把氣體傳感器探頭用一個(gè)阻值為20kΩ的電阻替代，復(fù)位單片機(jī)，觀(guān)察數(shù)碼管上的顯示數(shù)據(jù)和發(fā)光二極管的點(diǎn)亮情況。測(cè)量數(shù)據(jù)與數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)基本一致，說(shuō)明電路數(shù)碼管顯示部分連接正確。當(dāng)把不同濃度的酒精溶液樣品靠接氣敏傳感器時(shí)，各自對(duì)應(yīng)一個(gè)不同的數(shù)據(jù)顯示，說(shuō)明整體電路已經(jīng)完全正確。圖17 調(diào)試電路圖 濃度與顯示之間的關(guān)系 傳感器的定標(biāo)在系統(tǒng)電路調(diào)試正確以后，要作改進(jìn)工作，使數(shù)碼管上正確顯示所測(cè)的酒精氣體濃度值。根據(jù)曲線(xiàn)圖的走向可以看出傳感器的酒精濃度檢測(cè)大致范圍，然后根據(jù)這個(gè)范圍選擇7個(gè)合適的濃度值，多次測(cè)量電壓值，再取平均值作為最后電壓值，把6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間范圍定下來(lái)，如表3所示。根據(jù)編寫(xiě)的數(shù)據(jù)處理程序，數(shù)碼管最終顯示的是酒精濃度值小數(shù)部分的前3位數(shù)字。因此，對(duì)設(shè)計(jì)的傳感器可以在定標(biāo)上作適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，就可以用于檢測(cè)酒后駕車(chē)。當(dāng)傳感器的敏感部分吸附有酒精分子時(shí)，表面的導(dǎo)電電子比例就會(huì)發(fā)生變化，從而其表面電阻會(huì)隨著被測(cè)酒精氣體濃度的不同而發(fā)生相應(yīng)的變化，且這種變化是可逆的，可重復(fù)使用。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)由單片機(jī)作相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，得到3位BCD碼并將3位送送數(shù)碼管顯示。當(dāng)駕駛者按下遙控器上的開(kāi)門(mén)按鈕，酒精探測(cè)儀也隨之啟動(dòng)，然后駕駛者對(duì)著小管口吹氣，酒精濃度會(huì)經(jīng)由感應(yīng)器上的小綠燈或小紅燈顯示出來(lái)。參考文獻(xiàn)[1] 司士輝．生物傳感器[M]．化學(xué)工業(yè)出版社，2003．[2] 吳桂秀．傳感器應(yīng)用制作入門(mén)[M]．浙江科學(xué)技術(shù)出版社，2004．[3] 彭軍．傳感器與檢測(cè)技術(shù)[M]．西安電子科技大學(xué)出版社，2003．[4] 陳杰，黃鴻．傳感器與檢測(cè)技術(shù)[M]．北京：高等教育出版社，2003．[5] 吳桂秀．傳感器應(yīng)用制作入門(mén)[M]．浙江科學(xué)技術(shù)出版社，2004．[6] 張錫富．傳感器[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002．[7] 郁有文．傳感器原理及工程應(yīng)用[M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2003．[8] 樓然苗，李光飛．51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例[M]．北京航空航天大學(xué)出版社，2003．[9] 朱定華，戴汝平．單片微機(jī)原理與應(yīng)用[M]．清華大學(xué)出版社，2003．[10] 胡乾斌，李光斌，李玲．單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用[M]．華中科技大學(xué)出版社，2002．[11] 胡漢才．單片機(jī)原理與借口技術(shù)[M]．清華大學(xué)出版社，2004．[12] 余家春．Protel 99 SE電路設(shè)計(jì)實(shí)用教程[M]．中國(guó)鐵道出版社，2004．[13] 張培仁．基于匯編語(yǔ)言編程MCS51單片機(jī)原理與應(yīng)用[M]．北京：清華大學(xué)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(jī)酒精濃度探測(cè)儀設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)論文已經(jīng)完成。 黃制兵 2009年6月3。大學(xué)四年學(xué)習(xí)生涯即將告以段落，在此要感謝四年以來(lái)一直對(duì)教學(xué)和指導(dǎo)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)，孜孜不倦的所有武漢理工大學(xué)理學(xué)院的老師們，同時(shí)還要感謝跟我一同學(xué)習(xí)的同學(xué)，他們給了我?guī)椭?、支持和?dòng)力，讓我度過(guò)了一個(gè)美好的大學(xué)生活。半導(dǎo)體氣敏傳感器和電化學(xué)固體電解質(zhì)氣敏傳感器具有測(cè)量精度高、所需試樣少、響應(yīng)快等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于化工、建筑、環(huán)保、醫(yī)療、家電、安全保衛(wèi)等領(lǐng)域。當(dāng)然可以對(duì)本系統(tǒng)作一定改進(jìn)，并在此基礎(chǔ)上制作酒精檢測(cè)鑰匙。負(fù)載電阻的分壓值即對(duì)應(yīng)著一個(gè)酒精氣體的濃度值，只需對(duì)該分壓值采樣，就可得到要測(cè)酒精氣體濃度值的信號(hào)。顯示濃度值小數(shù)部分前3位數(shù)字的結(jié)果是156。表4 濃度與電壓線(xiàn)性映射關(guān)系電壓值區(qū)間(V)濃度轉(zhuǎn)換關(guān)系～C=*～C=*～C=*～C=*～C=*～C=*V 酒精濃度測(cè)試結(jié)果、其結(jié)果分別顯示為：010102156。在要作不同線(xiàn)性轉(zhuǎn)換電壓區(qū)間范圍和對(duì)應(yīng)的線(xiàn)性轉(zhuǎn)換關(guān)系確定好了以后，根據(jù)表4所對(duì)應(yīng)的關(guān)系，修改數(shù)據(jù)處理程序部分，建立酒精濃度和電壓之間的關(guān)系。測(cè)量用的酒精溶液是用無(wú)水乙醇和純凈水按體積比來(lái)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(shí)候可以配制幾個(gè)酒精溶液對(duì)調(diào)試電路作初步測(cè)試。調(diào)試電路其他功能模塊正確后，將預(yù)熱足夠長(zhǎng)時(shí)間能正常工作的氣體傳感器MQ3換上原來(lái)20kΩ的電阻。因?yàn)楦鲗?dǎo)線(xiàn)和元器件對(duì)電壓電流的影響，數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)與萬(wàn)用表測(cè)得的數(shù)據(jù)存在一定的偏差，但在可接受的范圍內(nèi)。初始化器件后，將經(jīng)過(guò)編譯生成的,HEX十六進(jìn)制文件下載到單片機(jī)。按照設(shè)計(jì)的步驟，并對(duì)照總電路圖，在面包板上連接電路。據(jù)此，可以寫(xiě)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(yáng)極字型碼03FHC0H106HF9H25BHA4H34FHB0H466H99H56DH92H67DH82H707HF8H87FH80H9