【正文】 以下解決方案和驗證方法。再通過反復(fù)多次測量多組數(shù)據(jù)，求其平均值的方法來縮小測量誤差。如果有，則可分析他人是如何進行這方面工作的，有什么有點和缺點，有什么值得借鑒的；如果沒有，則需要作進一步的調(diào)研，此時的重點應(yīng)放在能否實現(xiàn)這個環(huán)節(jié)，首先從理論上進行分析，探討實現(xiàn)的可能性，所需求的客觀條件是否具備，然后結(jié)合實際情況，再決定能否立項的問題。（3）設(shè)計方案細(xì)化，確定軟硬件功能。在確定人員分工、安排工作進度、規(guī)定接口參數(shù)后，就比須考慮硬件軟件的具體問題了。 硬件系統(tǒng)框圖基于AT89S51單片機用MQ3型氣體傳感器實現(xiàn)酒精氣體濃度的檢測，需要信號采集模塊用于對酒精濃度信號的采集，該信號是通過MQ3氣體傳感器和負(fù)載電壓得到分壓電信號。根據(jù)各功能模塊的設(shè)計，可得到它的系統(tǒng)總框圖，如圖1所示。CO氣敏元件可用于工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)保、汽車、家庭等CO泄露和不完全燃燒檢測報警；H2氣敏元件除應(yīng)用于工業(yè)等領(lǐng)域外，主要用于家庭管道煤氣泄露報警。 傳感器的分類方式有很多種，以上是根據(jù)被檢測氣體的性質(zhì)進行的分類，也有根據(jù)元件的物理特性進行分類的。（4）在一些應(yīng)用中，與其它安全系統(tǒng)和儀器的接口。當(dāng)其表面吸附有被測氣體酒精分子時，表面導(dǎo)電電子比例就會發(fā)生變化，從而其表面電阻會隨著被測氣體濃度的變化而變化。S接通，則f，f之間電流由開始時155mA降至153mA而穩(wěn)定。這種反應(yīng)可以重復(fù)試驗，但要注意使空氣恢復(fù)到潔凈狀態(tài)。MQ3的兩個A引腳相連，作為敏感體電阻的一個電極。MQ3型氣敏傳感器的敏感部分是由金屬氧化物SnO2的N型半導(dǎo)體微晶燒結(jié)層構(gòu)成。對酒精氣體濃度的采樣就可以轉(zhuǎn)化為對電位器分壓的采樣。圖5 采樣模塊 信號轉(zhuǎn)換電路單片微機是單片微型計算機的譯名簡稱，在國內(nèi)也常稱為“單片微機”或“單片機”。它集Flash程序存儲器，既可在線編程也可以用傳統(tǒng)方法進行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。下面說明各引腳功能。XTAL2：反相放大器的輸出，輸入到內(nèi)部時鐘發(fā)生器。P2口：8位、準(zhǔn)雙向I/O口?！猂XD串行口輸入口，——TXD串行口輸出口，——外部中斷0輸入，——外部中斷1輸入，——T0定時器/計數(shù)器0的外部輸入，——T1定時器/計數(shù)器1的外部輸入，——低電平有效，輸出，片外存儲器寫選通，——低電平有效，輸出，片外存儲器讀選通。高電平時選擇片內(nèi)程序存儲器，低電平時程序存儲器全部在片外而不管片內(nèi)是否有程序存儲器。這是使單片機正常工作的必要外圍電路部分。因此，單片機的引腳40對應(yīng)的VCC接到+5V電源的正極，引腳10對應(yīng)的GND接到+5V電源的接地端，為AT89S51單片機提供正常的工作電壓。石英晶體的兩端分別接到引腳XTAL1 和引腳XTAL2，同時石英晶體的兩端分別接一個電容C1和C2，電容的另一端接地。10pF。復(fù)位操作有上電自動復(fù)位、按鍵電平復(fù)位和外部脈沖復(fù)位三種方式，本設(shè)計選用按鍵電平復(fù)位方式。因此，ADC0809可處理8路模擬量輸入，且有三態(tài)輸出能力，既可與各種微處理器相連，也可單獨工作。 圖9 ADC0809芯片IN0~IN7：8路模擬量輸入端。ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 　　Vcc：電源，單一+5V。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。當(dāng)檢測到酒精氣味時，氣體傳感器的AB間電阻變小，則ADC0809的模擬輸入端IN0的電壓變大。符合ADC0809對時鐘頻率的要求。在讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果時，OE產(chǎn)生的正脈沖信號用于打開三態(tài)輸出鎖存器。作為單片機讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的IN0端子用導(dǎo)線與信號采樣部分的負(fù)載電阻端相連，作為要模數(shù)轉(zhuǎn)換的輸入端。其內(nèi)部的緩沖放大器最大限度的提高了該集成電路的輸入電阻（5腳），電壓輸入信號經(jīng)過緩沖器（增益為零）同時送到10個電壓比較器的異相（）輸入端。LM3914的9腳為點，條方式選擇端，當(dāng)9腳與11腳相接為點狀顯示；當(dāng)9腳與3腳相接，則為條狀顯示。輸入靈敏度可以通過負(fù)載電阻的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)，即對地電阻調(diào)小時靈敏度下降；反之，靈敏度增加。8段共陰數(shù)碼管由a﹑b﹑c﹑d﹑e﹑f﹑g、dg這8個發(fā)光二極管組成。靜態(tài)顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用CPU時間少。選用3個移位寄存器74LS164驅(qū)動數(shù)碼管發(fā)光點亮。該引腳與三個移位寄存器的時鐘輸入端CLK相連。打開Microcontrmller ISP Software，在菜單options選項中選擇select device，在彈出的窗口中選擇器件AT89S51，并選Byte Mode點擊OK。 程序流程當(dāng)檢測到酒精氣味時，氣體傳感器MQ3兩個電極端AB間電阻將變小，對應(yīng)與氣體傳感器負(fù)載電阻的分壓將變大。單片機通過I/O口與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)輸出口相連讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。因為在程序中每次對模數(shù)轉(zhuǎn)換后讀取的數(shù)據(jù)，需要相應(yīng)的存儲空間，同時對讀取的數(shù)據(jù)作適當(dāng)處理后也要送到特定的存儲空間存儲起來，以供后面的數(shù)碼管顯示用。即每次的初始化將上次存儲的數(shù)據(jù)全部清除，用于存放當(dāng)前要存儲的數(shù)據(jù)。模數(shù)轉(zhuǎn)換需要一定的時間，這時可以開始對轉(zhuǎn)換是否結(jié)束進行不斷的查詢。TEST:MOV DPTR,7FF8H SETB MOVX DPTR,A JB ,$ MOVX A,DPTR RET把轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字電壓值讀取到單片機后，因為，實際的電壓值范圍在0～+5V之間，而ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片對應(yīng)的是8位精度的處理，即從00000000B到11111111B，所以單片機還要對它作個除51的處理工作。相除后對應(yīng)的每一位分別送到地址為7DH，7EH，7FH的存儲單元保存，以供顯示或后續(xù)處理用。即首先，單片機要對采集到的數(shù)據(jù)在哪個區(qū)間作個判斷跳轉(zhuǎn)，然后再根據(jù)該區(qū)間的線性關(guān)系作轉(zhuǎn)換，得到對應(yīng)的酒精濃度值。于是可以寫出顯示部分的程序代碼。對于被除數(shù)的移動，最簡單的辦法是把被除數(shù)向余數(shù)單元左移，把被除數(shù)左移后空出的低位存放商數(shù)，當(dāng)除法完成后，被除數(shù)已全部移動到余數(shù)單元并逐次被減而得到余數(shù)，而被除數(shù)單元中內(nèi)容已成為商數(shù)。4 電路調(diào)試與測試結(jié)果 電路調(diào)試根據(jù)各個模塊功能的設(shè)計和繪制的整體電路圖，找到各功能模塊的連接點。打開打開Microcontrmller ISP Software軟件，在菜單options選項中選擇select device，在彈出的窗口中選擇器件AT89S51，并選Byte Mode點擊OK。用萬用表測量采樣點的電壓值，看用萬用表測得的電壓值與數(shù)碼管上顯示數(shù)據(jù)是否一致。然后，再把電位器阻值從0開始逐漸調(diào)大，說明發(fā)光二極管顯示部分電路連接正確。 如圖17所示，硬件電路中發(fā)光二極管顯示和3位數(shù)碼管顯示都正確后，表明所連接的硬件電路已經(jīng)調(diào)試成功。之前顯示的是酒精濃度值與電壓的對應(yīng)關(guān)系，所以要顯示酒精濃度值，需要找到電壓與濃度之間的關(guān)系，然后才能建立酒精濃度值與顯示的映射關(guān)系。圖17 濃度與電壓關(guān)系曲線圖表3 樣品對應(yīng)電壓值樣品濃度C(mL/mL)C1C2C3C4在酒精氣體濃度的每個小區(qū)間內(nèi)，將電壓值與數(shù)碼管顯示值之間的關(guān)系當(dāng)作線性處理，即每段小區(qū)間對應(yīng)著一個線性映射關(guān)系，如表4所示。這樣，一個完整的基于AT89S51單片機酒精濃度探測儀就設(shè)計出來了。 如圖18所示是最終的測試電路，可以用來檢測不同濃度的酒精溶液。MQ3接上一定阻值的負(fù)載電阻，即可構(gòu)成對酒精氣體濃度的檢測部分。在發(fā)光二極管顯示報警模塊中，將采集信號輸入二極管集成功率放大器，對該采集信號放大后驅(qū)動相應(yīng)的發(fā)光二極管點亮，起到報警的作用。當(dāng)顯示綠燈時，鑰匙將傳送允許信號至車輛的電子控制系統(tǒng)，也就是通過檢測，可以上路了；但是如果測試結(jié)果為紅燈，則車輛將維持在鎖定狀態(tài)，即使鑰匙插入鑰匙孔也無法發(fā)動車子。本論文從選題，實驗，到論文的寫作，整個過程得到了易迎彥和徐曉英老師的精心指導(dǎo)和細(xì)心幫助，在此表示衷心的感謝。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本次畢業(yè)設(shè)計大概持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于到結(jié)尾了。沒有他們的幫助，我將無法順利完成這次設(shè)計。再次對周巍老師表示衷心的感謝。致 謝四年的大學(xué)生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要劃上句號，心中是無盡的難舍與眷戀。學(xué)友情深，情同兄妹。是他們在我畢業(yè)的最后關(guān)頭給了我們巨大的幫助與鼓勵，給了我很多解決問題的思路，在此表示衷心的感激。他無論在理論上還是在實踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高這對于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，感謝他耐心的輔導(dǎo)。在我的十幾年求學(xué)歷程里，離不開父母的鼓勵和支持，是他們辛勤的勞作，無私的付出，為我創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，我才能順利完成完成學(xué)業(yè)，感激他們一直以來對我的撫養(yǎng)與培育。回首四年，取得了些許成績，生活中有快樂也有艱辛。另外，我還要感謝大學(xué)四年和我一起走過的同學(xué)朋友對我的關(guān)心與支持，與他們一起學(xué)習(xí)、生活，讓我在大學(xué)期間生活的很充實，給我留下了很多難忘的回憶。郭謙功老師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和誨人不倦的態(tài)度給我留下了深刻的印象。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析問題的能力、合作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等方方面面都有很大的進步。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日致 謝時間飛逝，大學(xué)的學(xué)習(xí)生活很快就要過去，在這四年的學(xué)習(xí)生活中，收獲了很多，而這些成績的取得是和一直關(guān)心幫助我的人分不開的。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。感謝武漢理工大學(xué)。隨著納米技術(shù)、薄膜技術(shù)等新材料研制成功，微機械與微電子技術(shù)、計算機技術(shù)等的綜合應(yīng)用，高性能的氣敏傳感器將會不斷出現(xiàn)。即在車鑰匙上設(shè)計一個小吹管，由一組信號發(fā)射器連接至車上的電子控制組件，如果駕駛者在開門之前所做的酒精吹氣測試樣本被發(fā)現(xiàn)超過法定允許的標(biāo)準(zhǔn)值，則系統(tǒng)將使引擎維持在靜止?fàn)顟B(tài)無法啟動。將該信號通過A/D轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。圖18 測試電路圖5 結(jié)束語MQ3傳感器屬于金屬半導(dǎo)體電阻式傳感器，靈敏度高，響應(yīng)速度快，可重復(fù)性使用。%對于檢測濃度低的酒精誤差比檢測濃度高的酒精誤差小，這也是設(shè)計的該酒精濃度探測儀適合與檢測酒后駕車的原因，因為人在飲酒后，從呼吸道呼出的酒精氣體濃度一般都不是很高。使最終顯示的數(shù)據(jù)為酒精濃度值。準(zhǔn)備多個不同濃度的酒精氣體樣品，從小到大，依次用氣敏傳感器檢測，記錄對應(yīng)的電壓值，記錄樣品的濃度和電壓值之間的關(guān)系，如圖17所示。圖17所示是測量其中一個樣品溶液時顯示的數(shù)值。準(zhǔn)備好若干個不同濃度的酒精氣體樣品，檢測氣體傳感器是否能正常工作。調(diào)節(jié)電位器，觀察數(shù)碼管數(shù)據(jù)顯示的變化，同樣用萬用表測量電壓值作比較。電路連接好，并將調(diào)試程序代碼（注釋電壓到酒精濃度轉(zhuǎn)換關(guān)系代碼）燒寫到AT89S51單片機上后，接上+5V電源開始調(diào)試。電路的連接順序是，先連接好各個模塊，在調(diào)試檢查正確的前提下再把各個模塊連接起來。DIV16: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,LP1RET根據(jù)程序流程圖和各個子程序的編寫可以得到整個設(shè)計的總程序代碼，見附錄。對于多字節(jié)無符號數(shù)的除法，可以依照移位相減的基本方法來進行。數(shù)碼管顯示選用的是靜態(tài)顯示的方法，要在每次顯示數(shù)據(jù)時把要顯示的3個位按順序串行送到數(shù)碼管集成驅(qū)動電路74LS164并行輸出，以同時驅(qū)動3個數(shù)碼管同時