【正文】 第 13頁 共 28 頁 圖 38 LCD與單片機接口電路 閾值存儲 醉酒閾值存儲在 EEPROM 芯片 AT24C04 中，并可以通過 “增加”、“減少”按鍵調(diào)節(jié)并保存。 畢業(yè)設(shè)計用紙 第 12頁 共 28 頁 顯示電路 顯示部分采用 SMC 1602液晶屏進行數(shù)據(jù)顯示，其主要技術(shù)參數(shù)為： 表 31 液晶屏技術(shù)指標(biāo) 接口信號說明如表 32所示。由STC12C5A16AD組成的單片機系統(tǒng)原理圖如圖 7所示。 畢業(yè)設(shè)計用紙 第 11頁 共 28 頁 雙路信號輸出（模擬量輸出及 TTL電平輸出） TTL輸出有效信號為低電平。其外形如圖 35 所示。 M Q 3 氣 體 傳 感 器信 號 調(diào) 理 電 路M Q 3 傳 感 器 模 塊模 / 數(shù) 轉(zhuǎn) 換電 壓 / 酒 精 濃 度轉(zhuǎn) 換閾 值 比 較 外 部 E E P R O M醉 酒 閾 值模 擬 電 壓 信 號酒 精 濃 度 顯 示 過 閾 報 警S T C 1 2 C 5 A 1 6 A D 單 片 機 圖 31 酒精濃度測試儀方框圖 乙醇信號檢測及調(diào)理電路 MQ3乙醇?xì)怏w傳感器可以應(yīng)用用于機動車駕駛?cè)藛T及其他嚴(yán)禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場檢測，也用于其他場所乙醇蒸汽的檢測。包括：標(biāo)題欄、主菜單、工具欄、預(yù)覽窗口、挑選元件按鈕、庫管理按鈕、原理圖編輯窗口。它是具有控制原理圖畫圖的外觀的超強設(shè)計環(huán)境。 (9)高級仿真包括強大的基于圖形的分析功能：模擬、數(shù)字和混合瞬時圖形，頻率，轉(zhuǎn)換，噪聲，失真，傅立葉，交流、直流和音頻曲線。 (5)內(nèi)置超過 6000標(biāo)準(zhǔn) SPICE模型，完全兼容制造商提供的 SPICE模型。 (1)支持許多通用的微控制器，如 ARM7， PIC， AVR， HC11以及 8051。 一、 Proteus簡介 Proteus 產(chǎn)品系列包含了 VSM 技術(shù) ，用戶口可以對基于微控制器的設(shè)計連同所有的周圍電子器件一起仿真。 （ 3） 仿真芯片的 31 腳（ /EA）已接至高電平，所以仿真時只能使用片內(nèi) ROM，不能使用片外ROM；但仿真器外引插針中的 31 腳并不與仿真芯片的 31 腳相連，故該仿真器仍可插入到擴展有外部 ROM（其 CPU的 /EA引腳接至低電平）的目標(biāo)系統(tǒng)中使用。目標(biāo)文件可由 LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng) L51連接定位生成絕對目標(biāo)文件 (.ABS)。下面詳細(xì)介紹 Keil C51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。用過匯編語言后再使用 C來開發(fā)，體會更加深刻。 KEIL 介紹 keil 軟件是目前最流行開發(fā) MCS51 系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持 Keil 即可看 出。 （ 2）、基本操作 元件庫文件（ .LIB）也是基于數(shù)據(jù)庫文件（ .DDB）下的操作，同一個數(shù)據(jù)庫下元件庫中的元件才可以通過 Tools－ ﹥ Copy Component 相互復(fù)制，不同數(shù)據(jù)庫時可先用右鍵的 copy將 整個元件庫復(fù)制到當(dāng)前數(shù)據(jù)庫，再在 該數(shù)據(jù)庫中進行單個元件的復(fù)制。 一個工程數(shù)據(jù)庫中最好不要將所有文件都放在文件夾 Documents中 ,因為這樣會產(chǎn)生一些小問題?；蛘呖梢韵葘㈦娐返母鱾€模塊先搭好，再通過框定各模塊平移組合成完整的電路，取消框定要通過 Edit－﹥ DeSelect－﹥ Inside Area－﹥再用鼠標(biāo)框定以前選中的模塊，就可以解除，表現(xiàn)為模塊由黃色變成普通顏 色。 一、電路圖編輯器（ Schematic） （ 1）、概述 進入 Design Protel 99 SE后在 Documents中通過右鍵 “New” 建立 “Document” 文件，打開后即可進行電路原理圖的編輯。 Protel 99 SE是 ProklTechnology公司開發(fā)的基于 Windows環(huán)境下的電路板設(shè)計軟件。（當(dāng)輸出低電平時信號燈亮，可直接接單片機） 模擬量輸出 0~5V電壓，濃度越高電壓越高。 單片機 STC12C5A16AD PDIP40, STC12C5A16AD 圖 22 STC12C5A16AD 該單片機為 DIP40封裝，該單片機內(nèi)置 8位 A/D轉(zhuǎn)換器，可以將酒精傳感器輸出電壓轉(zhuǎn)變成數(shù)字量處理。當(dāng) OE 輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。 REF（ +）、 REF（ ）：基準(zhǔn)電壓。 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） OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。 21～ 28： 8位數(shù)字量輸出端。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。 2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫恕Ｋ魵鈱?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 畢業(yè)設(shè)計用紙 第 2頁 共 28 頁 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，得到可供單片機處理的數(shù)字信號，再由單片機作相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理； lcd液晶顯示屏濃度值顯示。開車司機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)生事故的機率高達(dá) 27%。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，易燃易爆氣體等進行安全檢測和報警，對生產(chǎn)生活中需要了解的氣體進行檢測，分析，研究等。 Singlechip Microputer 畢業(yè)設(shè)計用紙 第 0頁 共 28 頁 目 錄 第一章 引言 ...........................................................1 設(shè)計背景 ......................................................1 設(shè)計酒精濃度探測儀的意義 .......................................1 本文主要研究工作 ..............................................1 第二章 元器件和開發(fā)工具介紹 ...........................................3 ADC0809 .......................................................3 ................................................. 3 ................................................. 3 （引腳功能） ..................................... 3 STC12C5A16AD ..................................................4 Protel軟件介紹 ...............................................5 KEIL介紹 .....................................................6 ProtuesISIS介紹 ..............................................6 第三章 硬件電路設(shè)計 ...................................................8 設(shè)計框圖 .....................................................8 乙醇信號檢測及調(diào)理電 路 ........................................8 單片機電路 .................................................11 顯示電路 ....................................................12 閾值存儲 ....................................................13 第四章 軟件設(shè)計 ......................................................14 第五章 調(diào)試 ..........................................................16 參考文獻(xiàn) .............................................................19 致謝 .................................................................20 附錄 A元器件清單 .....................................................21 附附 錄錄 B 實實 物物 圖圖 .........................................................22 附附 錄錄 C 程程 序序 ..........................................................23 畢業(yè)設(shè)計用紙 第 1頁 共 28 頁 第一 章 引言 設(shè)計背景 我國傳感器市場的增長率超過 15%， 2020年銷售額為 186億元人民幣， 2020年銷售額為 283億元人民幣，預(yù)計 2020年為 325億元人民幣， 2020 年為 374億元人民幣。 Analog voltage signal amplification to drive lightemitting diode light to alarm。設(shè)計的傳感器可以檢測不同濃度的酒精氣體，改進之后對解決酒后駕車事故和特殊場合酒精檢測都可以使用 。并且在檢測低濃度酒精時誤差較小，最大誤差為 %滿足設(shè)計要求。 本設(shè)計主要研究了（ 1）硬件方面， MQ3 氣體傳感器技術(shù)參數(shù)的檢測和將它接入到酒精濃度檢測模塊中；將采集到的模擬電壓信號通過單片機控制經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字電壓信號；用于顯 示濃度的數(shù)碼管顯示模塊。本文用 STC12C5A16AD 單片機與 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)進行顯示。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。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。單片機 Abstract Different concentrations of alcohol solution are detected and showed in the design. The design can be used to the detection of drunk driving through improvement. In this thesis, the concentration of alcohol can be measured and displayed by using the gas sensor based on STC12C5A16AD MCU and MQ3. In the thesis Major researches are three points. (1) In the hardware, detecting the technology parameters MQ3 gas sensor, and connecting it to a testing part of the alcohol gas concentration。 A/D conversion。 由于氣體與人類