【正文】 發(fā)光二極管顯示 數(shù)碼管顯示 電路 發(fā)光二極管一般是砷化鎵半 導體二極管，在發(fā)放光二極管兩端加上正向電壓，則發(fā)光二極管發(fā)光。如圖 13 所示。這兩種顯示方式各有利弊；靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的 CPU 時間，但每個顯示單元都需要單獨的顯示驅(qū)動電路，使用的硬件較多；動態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的 CPU 時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。移位寄存器在電路中一是驅(qū)動數(shù)碼管點亮，二是對輸入的串行數(shù)據(jù)并行輸出，起到串并轉(zhuǎn)換的作用。 武漢理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 圖 14 數(shù)碼管顯示電路 系統(tǒng) 整體電路 圖 信號采樣 模塊電路的輸出接到發(fā)光二極管顯示 LM3914 的輸入端，同時也將采樣信號輸出端接至 A/D 轉(zhuǎn)換芯 片的輸入端，再加上單片機最小系統(tǒng)電路、單片機與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的連接和單片機與數(shù)碼管顯示的連接，即可 作出它的整體電路圖，如圖 15 所示。 對于 8051 系列 單片機，現(xiàn)有四種語 言支持，即匯編、 PL/M、 C 和 BASIC。所以單片機 在啟動測試模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片之前要選擇通道 0，寫入模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片， 并將用作查詢的單片機引腳 置位， 然后啟動對通道 IN0 端輸入的采集電壓信號作模數(shù)轉(zhuǎn)換，等待轉(zhuǎn)換的結(jié)束 。 程序流程圖如圖 16 所示。于是， 對于程序的初始化程序代碼可以相應(yīng)寫出 [13]。模擬電壓的輸入端接在模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的 IN0 通道，再根據(jù)單片機與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的連接，單片機在選擇讀寫地址時應(yīng)該為 7FF8H。 ADC0809 中模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出標志位是 EOC， 轉(zhuǎn)換結(jié)束時為高電平有效。 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 。 單片機對每次移出的位通過 輸入到移位寄存器的數(shù)據(jù)輸入端，移位寄存器的時鐘脈沖通過單片機 模擬的時鐘信號提供。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(shù)左移一位，二是余數(shù)減除數(shù)，最后根據(jù)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(jīng)匯編，修改，產(chǎn)生代碼 。 打開 MedWin 軟件，將寫好的調(diào)試程序代碼在計算機上輸入、匯編、修改、產(chǎn)生代碼 ，形成輸入輸出口實驗 .HEX文件。按照設(shè)計的步驟，并對照總電路圖，在面包板上連接電路。據(jù)此，可以寫出雙字節(jié)除法的程序代碼。 DISP:MOV DPTR,TAB MOV A,7FH MOVC A,A+DPTR ACALL SO MOV A,7EH MOVC A,A+DPTR ACALL SO MOV A,7DH MOVC A,A+DPTR 武漢理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 ACALL SO RET SO:MOV R7,8 SO1: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 0 3FH C0H 1 06H F9H 2 5BH A4H 3 4FH B0H 4 66H 99H 5 6DH 92H 6 7DH 82H 7 07H F8H 8 7FH 80H 9 6FH 90H 程序當中為了顯示的精確，在有些位相除時用到了雙字節(jié)相除的算法。 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)碼管同時點亮。 MOV B,51 DIV AB MOV 7DH,A MOV A,B MOV B,10 MUL AB MOV R6,A MOV R7,B ACALL DIV16 MOV 7EH,R6 MOV A,R2 MOV B,10 MUL AB MOV R6,A MOV R7,B ACALL DIV16 MOV 7FH,R6 經(jīng)過 處理后實際采樣到的電壓值對應(yīng)的各個位就分別存儲在 7DH， 7EH， 7FH 三個存儲單元里面 了 。為此，在第一位單字節(jié)除 51 后，接下來的小數(shù)部分位的除 51則要作雙字節(jié)的除法，這樣 才能保證使所有位能顯示出來。 最后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)讀取到單片機累加器 A 中。所以單片機在 將地址7FF8H 寫入模數(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的狀態(tài)，從而選通相應(yīng)的模擬通道，同時啟動模數(shù)轉(zhuǎn)換。即每次的初始化將上次存儲的數(shù)據(jù)全部清除 ，用于存放當前要存儲的數(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。 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)。 程序流程 當檢測到酒精氣味時，氣 體 傳感器 MQ3 兩個電極端 AB 間電阻 將 變小， 對應(yīng)與氣體傳感器負載電阻的分壓將變大。 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。單片機引腳 用于給移位寄存器提供移位的時鐘脈沖，該引腳與三個移位寄存器的時鐘 輸入端 CLK 相連。選用 3 個移位寄存器 74LS164 驅(qū)動數(shù)碼管發(fā)光點亮。靜態(tài) 顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用 CPU 時間 少 。 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。 輸入靈敏度可以通過負載電阻的 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。 LM3914 的 9 腳為點，條方式選擇端，當 9 腳與 11 腳相接為點狀顯示；當 9 腳與 3 腳相接，則為條狀顯示。 10 個電壓比較器的同相輸入（ +）端分別接到10 個等值電阻（ 1KΩ）串聯(lián)回路的 10 個分壓端。單片機引腳 － 連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)輸出端 D0﹑ D1﹑ D2﹑ D3﹑ D4﹑ D5﹑ D6﹑ D7 端，用于讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。單片機引腳 與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的 EOC 端經(jīng)過或非門后的輸出端用導線相連接，用于單片機對模數(shù)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束的查詢，模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束后可以查詢到 為高電平，為單片機讀取數(shù)據(jù)作準備。 ADC0809 的 EOC 信號與 單片機 的 相連，作為 A/D 轉(zhuǎn)換是否結(jié)束的狀態(tài)信號供 單片機 查詢。由于 ADC0809 具有三態(tài)輸出數(shù)據(jù)瑣存器，其 8 位數(shù)據(jù)輸出端可以直接與數(shù)據(jù) 總線相連。采用查詢方式對輸入模擬信號進行 A/D 轉(zhuǎn)換 ， 然后將數(shù)據(jù) 通過三位八段 數(shù)碼管顯示。下降沿啟動 A/D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。 GND：地。 CLK：時鐘脈沖輸入端。 START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動信號，輸入，高電平有效。 21~28： 8 位數(shù)字量輸出端 。輸入輸出與 TTL 兼容。 如圖 7 所示， 10μF 的電容 C3 與 270Ω 的電阻并聯(lián)后再與一個 10KΩ的電阻串聯(lián)，電容的正極端接到電源的正極，電容的另一端接至引腳 RST。 因為電路中接的是石英晶體，所以設(shè)計中接的兩個電容 C1和 C2 的容量都為 33pF。 對于外接電容 C1 和 C2 的大小雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小還是 會對振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度和溫度穩(wěn)定性帶來一定的影響。 對于晶振部分， AT89S51 單片機中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 19 對應(yīng)的 XTAL1 和 18 對應(yīng)的 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。 針對不同型號的單片機在最小系統(tǒng)設(shè)計上會有一些差別。 ALE/PROG：地址鎖存允許信號，輸出。 武漢理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 RST：復位輸入信號，高電平有效。當使用片外存儲器（ ROM 及 RAM）時，輸出高 8 位地址。 P0 口： 8 位漏極開路的 。 武漢理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 圖 6 AT89S51 芯片管腳 VCC：運行和程序校驗時接電源正端。AT89S51 提供以下標準功能： 4KBFlash 閃存存儲器， 128B 內(nèi)部 RAM， 32 個 I/O 口線，看門狗，兩個數(shù)據(jù)指針，兩個 16 位定時 /計數(shù)器，一個 5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全 雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。它包括中央處理器 CPU，隨機存儲器 RAM，只讀存儲器 ROM，中斷系統(tǒng)，定時器 /計數(shù)器，串行口和 I/O 口等等。 在采樣硬件電路中實際要考慮到 MQ3 的實際技術(shù)參數(shù)，即加熱電阻和敏感體電阻的大小，該部分應(yīng)與電源正極相連。 當其表面吸附有被測氣體酒精分子時，表面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氣體濃度的變化而變化。 MQ3 的兩個 B 引腳也連接在一起，作為敏感體電阻的另一個電極。 經(jīng)實驗的反復檢測， MQ3 傳感器可以正常工作使用，對不同濃度的酒精 溶液有不同的變化，響應(yīng)時間和恢復時間都正常，可以開始作信號采樣模塊電路的設(shè)計。加熱開始幾秒鐘后 A， B 之間電阻迅速下降至 10KΩ 以下，然后又逐漸上升至 120KΩ 以上后并保持著。由于這種變化是可逆的，所以能重復使用。 本設(shè)計中的酒精氣體 傳感器采用 河南漢威電子有限公司的 MQ3 型 ,它屬于 MQ 系列氣敏元件的一種。 一個新型的氣體檢測系統(tǒng)應(yīng)該包括： （ 1）基于一種或幾種傳感技術(shù)的氣體傳感器。由于我國管道煤氣中 H2 含量很高，而氫敏元件較氧化碳元件價格低，靈敏度高，因此，用氫敏元件做城市管道煤氣泄露報警更為適宜。 圖 1 系統(tǒng)總框圖 信號采集 電路 氣體傳感器的選擇 根據(jù)被檢測氣體的不同，氣敏傳感器可分為以下三類 : （ 1）可燃性氣體氣敏傳感器。信號轉(zhuǎn) 換模塊用來把采集到得模擬電壓信號轉(zhuǎn)換位可以用單片機處理的數(shù)字信號。 （ 4）一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)研、總體設(shè)計、硬件軟件設(shè)計、制版、元件安 裝后，在系統(tǒng)的程序存儲器中放入編制好的應(yīng)用程序，系統(tǒng)即可運行。一旦總體方案確定下來，下一步的工作就是將該項目細化，即需明確哪些部分用硬件來完成，哪些部分用軟件來完成。 （ 2）系統(tǒng)總體方案的設(shè)計。武漢理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 2 硬件電路設(shè)計與實現(xiàn) 單片機開發(fā)流程 （ 1）可行性調(diào)研。 測量樣品時，將探頭盡量放入塑料瓶內(nèi)，可以在一定程度上消除流動空氣的影響，同時應(yīng)選擇空氣流動較小的室內(nèi)環(huán)境來測量。通過多個樣品的測量確定多個濃度區(qū)間的轉(zhuǎn)換標準， 并 將每個區(qū)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系近似線性化處理，然后通過軟件 編程 的方法 來 實現(xiàn)。 本文主要研究工作 本文以 AT89S51 單片機為核心，設(shè)計了用于測量酒精濃度的探測儀，主要研究工作包括 以下 3 個方面。人飲酒后 , 酒精通過消化系統(tǒng)被人體吸收 , 經(jīng)過血液循環(huán) , 約有 90%的酒精通過肺部呼氣排出 , 因此測量呼氣中的酒精含量 , 就可判斷其醉酒程度。 設(shè)計酒精濃度探測儀 的意義 本設(shè)計基于 AT89S51 單片機設(shè)計的酒精氣體濃度探測儀，可用來檢測酒精氣體濃度，最主要的用途是檢測司機的酒精含量。 氣敏傳感器在家用電器中也有相當廣泛的應(yīng)用。 納米科學技術(shù) (Nano— ST)是研究尺寸在 — 100nm 的物質(zhì)組成體系的運動規(guī)律和相武漢理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 互作用以及可能的實際應(yīng)用中的技術(shù)問題的科學技術(shù)。純 SnO2 的氣敏特性不甚好，尤其是它的熱穩(wěn)定 性不高。 四是 SnO2 元件有時由于靈敏度過大導致誤報，但是在檢測某些低濃度氣體時靈敏度卻難以達 到 要求 [2]。由于在檢測氣體時，往往還存在著其它的干擾氣體 (如煙酒等 )，使氣敏元件發(fā)生交叉響應(yīng)，產(chǎn)生誤報。 目前，氣敏傳感器領(lǐng)域還存在一些問題。 近年來，傳感器正處于傳統(tǒng)型向新型傳感器轉(zhuǎn)型的發(fā)展階段，新型傳感器的特點是微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，它將不僅促進系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造，而且可導致建立新型工業(yè)和軍事變革，是 21 世紀新的經(jīng)濟增長點 [1]。 Analog voltage signal amplification to drive lightemitting diode light to alarm。 對 于 流動空氣，樣品的穩(wěn)定性和水蒸氣 的影響 ，提出了解決方案和驗證方法。 （ 3） 對設(shè)計的傳感器進行了標定 。 指導