【正文】 樣，就可得到要測酒精氣體濃度值的信號。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 酒精濃度測試結(jié)果、其結(jié)果分別顯示為：010102156。在要作不同線性轉(zhuǎn)換電壓區(qū)間范圍和對應(yīng)的線性轉(zhuǎn)換關(guān)系確定好了以后，根據(jù)表4所對應(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(diào)試電路作初步測試。調(diào)試電路其他功能模塊正確后，將預(yù)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(dǎo)線和元器件對電壓電流的影響，數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)與萬用表測得的數(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,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03FHC0H106HF9H25BHA4H34FHB0H466H99H56DH92H67DH82H707HF8H87FH80H96FH90H程序當(dāng)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。根據(jù)酒精濃度與電壓的線性映射關(guān)系，如表3所示，可以寫出該部分的程序代碼MOV B,100MVL ABMOV R6,AMOV R7,BMOV R5,0MOV R4,51ACALL DIV16MOV 70H,R6MOV 71H,R7MOV A,71HJNZ L5L1:MOV 72H,75CLR CMOV A,70HSUBB A,72HJNC L2ACALL PP0AJMP PPL2:MOV 72H,145CLR CMOV A,70HSUBB A,72HJNC L3ACALL PP1AJMP PPL3:MOV 72H,173CLR CMOV A,70HSUBB A,72HJNC L4ACALL PP2AJMP PPL4:MOV 72H,233CLR CMOV A,70HSUBB A,72HJNC L5ACALL PP3AJMP PPL5:MOV 72H,18CLR CMOV A,70HSUBB A,72HJNC L6ACALL PP4AJMP PPL6:MOV 72H,64CLR CMOV A,70HSUBB A,72HJNC L7ACALL PP5AJMP PPL7:MOV 72H,105CLR CMOV A,70HSUBB A,72HJNC L8ACALL PP6AJMP PPL8:ACALL PP7AJMP PP從讀取到的電壓值得到酒精濃度值后，還要把該值轉(zhuǎn)換為3位10進(jìn)制BCD碼，存儲到特定的存儲單元以供數(shù)碼管顯示數(shù)值。思路明確后，實際電壓值轉(zhuǎn)換部分程序可以寫出來。而在處理過程中對于有些數(shù)據(jù)的處理，可能要碰到雙字節(jié)相除的情況。ADC0809中模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出標(biāo)志位是EOC，轉(zhuǎn)換結(jié)束時為高電平有效。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。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(qiáng)。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。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。－﹑D1﹑D2﹑D3﹑D4﹑D5﹑D6﹑D7端，用于讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。用于單片機(jī)對模數(shù)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束的查詢，為單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)作準(zhǔn)備。作為A/D轉(zhuǎn)換是否結(jié)束的狀態(tài)信號供單片機(jī)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(jìn)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(jìn)行。 　　GND：地?！　LK：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(yán)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(jī)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(jī)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。RST：復(fù)位輸入信號，高電平有效。當(dāng)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。 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(biāo)準(zhǔn)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(jī)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(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。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(fù)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(fù)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(fù)使用。如圖2所示。（2）組合了氣體傳感器和采樣調(diào)理電路的探頭。（3）毒性氣體傳感器。目前該類氣敏傳感器需求量最大，包含各種無機(jī)和有機(jī)類氣體檢測，主要用于抽油煙機(jī)、泄露報警器和空氣清新劑等方面，并已經(jīng)形成生產(chǎn)規(guī)模，在油田、礦區(qū)、化工、企業(yè)及家庭等生產(chǎn)和生活領(lǐng)域廣泛用作氣體泄露報普，特別是用于家庭氣體泄露報警，需求量不斷增加，使該類傳感器有著廣泛的發(fā)展空間。數(shù)碼管顯示模塊是對單片機(jī)處理后的數(shù)字信號的顯示，用來顯示酒精的濃度。但一次性成功的幾乎是不是不可能的。由于硬件結(jié)構(gòu)與軟件方案會相互影響，因此，從簡化電路結(jié)構(gòu)、降低成本、減少故障率、提高系統(tǒng)的靈活性與通用性方面考慮，提倡軟件能實現(xiàn)的功能盡可能由軟件來完成；但也應(yīng)考慮軟件代硬件的實質(zhì)是以降低系統(tǒng)的實時性、增加處理進(jìn)行為代價的，而且軟件設(shè)計費用、研制周期也將增加，因此系統(tǒng)的軟硬件功能分配應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的要求及實際情況而合理安排，統(tǒng)一考慮。在進(jìn)行可行性調(diào)研后，如果可以立項，下一步工作就是系統(tǒng)總體方案的設(shè)計。可行性調(diào)研的目的，是分析完成這個項目的可能性。水蒸氣對MQ3的影響很小，這一點可以通過對只裝有純凈水的塑料瓶的多次測量來驗證。(3)為了盡量減少設(shè)計的氣體傳感器的測量誤差，在測量酒精溶液樣品時要考慮并解決3個主要問題。(1)硬件電路方面，對氣體傳感器MQ3按檢測電路，接上一定阻值的負(fù)載電阻，檢測它的技術(shù)參數(shù)，確定MQ3所接負(fù)載電阻的大小，完成信號采樣電路的設(shè)計；采樣到的模擬電壓電信號通過A/D轉(zhuǎn)換，得到可供單片機(jī)處理的數(shù)字信號，再由單片機(jī)作相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理；發(fā)光二極管報警顯示和3個單位8段共陰數(shù)碼管濃度值顯示。開車司機(jī)只要將嘴對著傳感頭使勁吹氣，儀器就能發(fā)上顯示出酒精濃度的高低，從而判斷該司機(jī)是否酒后駕車，避免事故的發(fā)生。酒后駕車發(fā)生事故的機(jī)率高達(dá)27%。吸油煙機(jī)等產(chǎn)品上常用MQ3型半導(dǎo)體氣敏傳感器，它采用旁熱式結(jié)構(gòu)，陶瓷管內(nèi)裝有高阻抗加熱絲，管外涂有梳狀金屬電極，金屬電極之外涂有SnO2材料，使SnO2燒結(jié)體位于兩電極之間。納米技術(shù)的發(fā)展，不僅為傳感器提供了優(yōu)良的敏感材料，而且為傳感器制作提供了許多新型方法。為改善其氣敏特性，常在SnO2基體中摻入貴金屬或其他金屬氧化物。 氣敏傳感器的研究現(xiàn)狀氣敏元件性能與敏感功能材料的種類、結(jié)構(gòu)及制作工藝密切相關(guān)。三是催化劑中毒。一是元件的穩(wěn)定性差。由于氣體與人類的日常生活密切相關(guān)，對氣體的檢測已經(jīng)是保護(hù)和改善生態(tài)居住環(huán)境不可缺少的手段，氣體傳感器發(fā)揮著極其重要的作用。 conversing the voltage signal through the A/D conversion at the control of the singlechip, obtaining the digital voltage signal。對不同的區(qū)間濃度和電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系做線性化處理，簡化了硬件電路的設(shè)計。設(shè)計的傳感器對酒精氣體反應(yīng)靈敏，能在有效范圍內(nèi)測量它的濃度值。本文用AT89S51單片機(jī)與MQ3型氣體傳感器實現(xiàn)了對酒精濃度的測量，并對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，同時利用二極管簡單顯示濃度的高低，在設(shè)計允許值時發(fā)出報警。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 學(xué)號 中州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目 酒精濃度檢測儀的設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。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)校可以采用影印、