【正文】 態(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 32 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。測量的最大誤差為 %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(jī)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 R1,16 LP1: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,A NEXT:DJNZ R1,LP1 RET 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(jìn)行。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，將對應(yīng)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(shù)字送移位寄存器驅(qū)動數(shù)碼管顯示。 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)換為與之相對應(yīng)的酒精濃度值，根據(jù)總體設(shè)計思路，對電壓值都近似作對應(yīng)區(qū)間的線性轉(zhuǎn)換。如果所有位都當(dāng)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(shù)字則無法顯示，而能是顯示 0。 根據(jù)這思路可以寫出模數(shù)轉(zhuǎn)換的子程序代碼。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(jìn)行不斷的查詢。 對模擬電壓信號的數(shù)字轉(zhuǎn)換由模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809 加單片機(jī) AT89S51 控制來完成。當(dāng)然，在程序運行的過程當(dāng)中，還要用到工作寄存器，因為工作寄存器都是臨時存儲數(shù)據(jù)，不需要保存作為以后處理要用到的數(shù)據(jù)，所以工作寄存器的初始化這部分可以省去。讀取后的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)存儲器單元中，經(jīng)過單片機(jī)作相應(yīng)的處理，即要將該電壓值轉(zhuǎn)換為酒精濃度值，然后處理后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成三位十進(jìn)制 BCD碼用數(shù)碼管顯示。因為 ADC0809 的模擬輸入端 IN0與負(fù)載電阻的一端用導(dǎo)線連在了一起。初始化器件后，將經(jīng)過編譯生成的 .HEX十六進(jìn)制文件下載到單片機(jī)。因為每位數(shù)據(jù)串行輸出先輸出的是低位，所以數(shù)碼管引腳 a、 b、 c、 d、e、 f、 g、 dg應(yīng)順序與對應(yīng)位的移位寄存器并行輸出端的 Q Q Q Q Q Q 0連接。電路連接如圖 14 所示。動態(tài)顯示需要時刻對顯示器件進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用的 CPU時間多。把 8 個發(fā)光二極管的陰極連接在一 起構(gòu)成共陰極端，接進(jìn)電路時，共陰極端接地，給要發(fā)光顯示的二極管的陽極端接高電平可使該發(fā)光二極管導(dǎo)通點亮。改變 7腳與 8腳之間電阻的阻值可以調(diào)節(jié)發(fā)光二極管的顯示亮度，當(dāng)阻值增加亮度減弱，反之加強。本系統(tǒng)采用條狀顯示方式，即將引腳 9和引腳 3都接到電源的正極。因為與 串聯(lián)回路相接的內(nèi)部參考電壓為 ，所以相鄰分壓端之間的電壓差為 。 地址鎖存 17 芯片 74LS373的輸入端低三位分別與單片機(jī)引腳 － ，用于鎖存選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換通道的地址。單片機(jī)的 ALE端口接到 D觸發(fā)器的時 鐘信號輸入端 CK， D觸發(fā)器的反相輸出端與觸發(fā)信號輸入端用導(dǎo)線相連， D 觸發(fā)器的清零和復(fù)位端為低電平有效，分別接高電平， D觸發(fā)器的正向輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的 CLK端子用導(dǎo)線相連接，為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片提供正常的時鐘信號。 ADC0809與 AT89S51 單片機(jī)的接口電路如圖 10所示 [11]。地址選通端 ADDA， ADDB， ADDC分別與單片機(jī)地址總線的低三位 A0， A1， A2 相連，用于選通 IN0IN7 中的某一通道。 表 1 ADC0809 通道地址 ADDC ADDB ADDA 選通通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 ADC0809芯片內(nèi)部沒有時鐘脈沖源，可以用單片機(jī)提供的地址鎖存控制輸入信號 ALE經(jīng) D觸發(fā)器二分頻后，作為 ADC0809的時鐘輸入。直到 A/D轉(zhuǎn)換完成， EOC變?yōu)楦唠娖剑甘?A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作 16 中斷申請。 ADC0809的工作過程是：首先輸入 3位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。要求時鐘頻率不高于 640KHZ。 EOC： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng) A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平 （ 轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 ADDA、 ADDB、 ADDC： 3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路。 圖 8 ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu) ADC0809芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖 9所示。設(shè)計中選用的石英晶體大小為 ,但復(fù)位鍵按下后，電容和電阻選用的參數(shù)值能夠保證給復(fù)位端 RST提供大于 2個機(jī)器周期的高電平復(fù)位信號。 對于復(fù)位電路部分， AT89S51 技術(shù)資料給出，當(dāng)振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。根據(jù)技術(shù)資料的推薦，使用石英晶體推薦電容容量為 30pF177。這個放大器與作為反饋元件的片外石英 晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。對于選用的 AT89S51單片機(jī)，根據(jù)美國 ATMEL公司提供的技術(shù)資料，可以對它的最小系統(tǒng)作恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計，如圖 8所示。 ALE 以 1/6 的振蕩頻率固定速率輸出，可作為對外輸出的時鐘或用作外部定時脈沖。在振蕩器工 作時，在 RST 上作用兩個機(jī)器周期以上的高電平，將器件復(fù)位。可以驅(qū)動 4個 LSTTL 負(fù)載。使用片外存儲器時，作低八位地址和數(shù)據(jù)分時復(fù)用，能驅(qū)動 8個 LSTTL上拉電阻。 GND：接地。 根據(jù)實際需要，本次設(shè)計選用的是以 8051 為核心單元 Atmel 公司的低耗 AT89S51單片機(jī)?，F(xiàn)在，單片微機(jī)已不僅指單片計算機(jī)，還包括微計算機(jī)，微處理器，微控制器和嵌入式控制器，單片微機(jī)已是它們的俗稱。負(fù)載電阻要根據(jù) MQ3實際的技術(shù)參數(shù)而選擇阻值合適的電阻。由于這種變化是可逆的，所以能重復(fù)使 用。將電極斷 A接到電源正極，電極端 B接兩個 270Ω 并聯(lián)的電阻。 圖 4 MQ3檢測電路 信號采樣電路 信號的采樣模塊電路如圖 5所示。此時如果將酒精溶液樣品靠近 MQ3 傳感器，我們立即可以看到數(shù)字萬用表顯示值馬上由原來大于 120KΩ 降至 10KΩ 以下。 MQ3的 靈敏度特性曲線如 圖 3所示。 圖 2 MQ3 特點 :檢測范圍為 10ppm～ 2022ppm ； 靈敏度高，輸出信號為伏特級；響應(yīng)速度快 ，小于 10秒；功耗 小于 ，尺寸： D17*H10。 酒精 氣敏傳感器 LM3914 發(fā)光二極管 ADC0809 單片機(jī) 數(shù)碼管 9 （ 3）配有人機(jī)接口軟件的中心監(jiān)測和控制系統(tǒng)。毒性氣體傳感器又稱為環(huán)境有毒有害氣體傳感器，主要用于檢測煙氣、尾氣、廢氣等環(huán)境污染氣體，雖然 SnO2氣敏傳感器對 CO， H2S等有毒有害氣體敏感，但應(yīng)用最多的仍 是電解式化學(xué)傳感器。 （ 2） CO和 H2氣敏傳感器。報警模塊是對設(shè)定值提供報警功能，該功能用發(fā) 光二極管顯示。由于單片機(jī)在執(zhí)行程序時人工是無法控制的，為了能夠調(diào)試程序，檢查硬件、軟件運行情況 ，這就需要借助某種開發(fā)工具模擬用戶實際的單片機(jī)，并且能隨時觀察運行的中間過程而不改變運行中有的數(shù)據(jù)性能和結(jié)果，從而進(jìn)行模擬現(xiàn)場的真實調(diào)試。在確定軟硬件功能的基礎(chǔ)上，設(shè)計者的工作就開始涉及到具體的問題，如儀器的體積及與具體技術(shù)指標(biāo)相對應(yīng)的硬件實現(xiàn)方案，軟件的總體規(guī)劃等。工作的重點應(yīng)放在該項目的技術(shù)難度上，此時可參考這一方面更詳細(xì)、更具體的資料，根據(jù)系統(tǒng)的不同部分和要實現(xiàn)的功能， 參考國內(nèi)外同類產(chǎn)品的性能，提出合理而可行的技術(shù)指標(biāo)，編寫出設(shè)計任務(wù)書，從而完成系統(tǒng)總體方案設(shè)計。進(jìn)行這方面的工 作，可參考國內(nèi)外有關(guān)資料，看是否有人進(jìn)行過類似的工作。用相同容量的塑料瓶配制好不同濃度 6 的酒精溶液后，將它密封并放置一段時間，待其穩(wěn)定后再測量。一是外界環(huán)境流動空氣對傳感器的影響和對氣體樣品的稀釋，二是樣品的穩(wěn)定性對測量帶來的誤差，三是水蒸氣對測量的影響。 (2)軟件方面，標(biāo)準(zhǔn)的確定是該部分要做的主要工作。當(dāng)然，最好的辦法是在車內(nèi)安裝這種測試儀，司機(jī)一進(jìn)入車內(nèi)檢測儀就檢測司機(jī)的酒精含量，如果超出允許值，系統(tǒng)控制引擎無法啟動，這樣就可從根本上解決酒后駕車問題。隨著攝入酒精量的增加，選擇反應(yīng)錯誤率顯著增加，當(dāng)血液中酒精含量由 ‰ 增至 1‰ ，發(fā)生車禍的可能性便增加 5 倍，如果增至 ‰ ，可能性再增加 6 倍。氣敏傳感器工作時，加熱器通電加熱，若無被檢氣體侵入時，氣敏元件的阻值基本不變當(dāng)氣敏元件表面產(chǎn)生吸附作用，其阻值將隨氣體濃度的變化變化。納米固體材料具有龐大的界面，提供了大量氣體通道，從而大大提高了靈敏度，工作溫度大大降低，大大縮小了傳感器的尺寸。盡管 SnO2基傳感材料具有許多優(yōu)點，作為材料也存在一定缺點。用金屬氧化敏感材料制作的半導(dǎo)體式氣敏元件具有靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡單，體小質(zhì)輕，堅固耐用等優(yōu)點而得到廣泛的應(yīng)用，目前仍以 SnO2材料為主。摻有催化劑的氣敏元件接觸某些氣體后，活性組分被毒化，將會改變元件的選擇性，降低其敏感度和穩(wěn)定性，另外催化劑本身也存在著不穩(wěn)定性問題。由于元 件電阻和靈敏度隨時間而不斷變化，漂移大給檢測結(jié)果的可靠性帶來不穩(wěn)定的因素。氣體傳感器是把氣體中的特定成分檢測出來，并轉(zhuǎn)化為電信號的一類器件，用來對有害氣體，易燃易爆氣體等進(jìn)行安全檢測和報警，對生產(chǎn)生活中需要了解的氣體進(jìn)行檢測，分析，研究等。 displaying the concentration in the digital tube display module.(2)In the Software, linear conversion between the concentration of the alcohol and the voltage and the digital display of the final concentration value.(3) The designed sensor is calibrated. The design of gas sensor is responsive to the alcohol, can measure concentration in the effective range of its concentration. And in the low concentration of alcohol in the test the error is small with the maximum error %, meeting requirements of the design. The characteristics of the thesis are to determine the standard. The solutions and verification methods are proposed about the flow of air samples, the sample stability and water vapor. The conversion between voltage and concentration