【正文】 提供報警功能，該功能用發(fā)光二極管顯示。 （ 2） CO 和 H2氣敏傳感器。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。 （ 3）配有人機接口軟件的中心監(jiān)測和控制系統(tǒng)。 圖 2 MQ3 特點 :檢測范圍為 10ppm～ 2020ppm ； 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。 MQ3 的 靈敏度特性曲線如 圖 3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。 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。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。由于這種變化是可逆的，所以能重復(fù)使用。負載電阻要根據(jù) MQ3實際的技術(shù)參數(shù)而選擇阻值合適的電阻?，F(xiàn)在，單片微機已不僅指單片計算機，還包括微計算機，微處理器，微控制器和嵌入式控制器，單片微機已是它們的俗稱。 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。 GND：接地。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。可以驅(qū)動 4個 LSTTL 負載。在振蕩器工作時，在 RST 上作用兩個機器周期以上的高電平，將器件復(fù)位。 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。對于選用的 AT89S51 單片機，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?shù)脑O(shè)計 ，如圖 8所示。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。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。 對于復(fù)位電路部分， AT89S51 技術(shù)資料給出，當振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平將使單片機復(fù)位。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個機器周期的高電平復(fù)位信號。 圖 8 ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 18 ADC0809 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖 9 所示。 ADDA、 ADDB、 ADDC： 3位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路。 EOC： A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當 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）。要求時鐘頻率不高于 640KHZ。 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。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，這個信號可用作中斷申請。 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。地址選通端 ADDA， ADDB， ADDC 分別與單片機地址總線的低三位 A0， A1，A2相連，用于選通 IN0IN7 中的某一通道。 ADC0809 與 AT89S51 單片機的接口電路如圖 10所示 [11]。單片機的 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。地址鎖存芯片 74LS373 的輸入端低三位分別與單片機引腳 － 連接，用于鎖存選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換通道的地址。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。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。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，當阻值增加亮度減弱，反之加強。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。動態(tài)顯示需要時刻對顯示器件進行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用的 CPU 時間多。電路連接如圖 14 所示。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 Q Q0連接。初始化器件后，將經(jīng)過編譯生成的 .HEX 十六進制文件下載到單片機。因為 ADC0809 的模擬輸入端 IN0 與負載電阻的一端用導(dǎo)線連在了一起。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)換成三位十進制 BCD 碼用數(shù)碼管顯示。當然，在程序運行的過程當中，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。 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 AT89S51控制來完成。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。根據(jù)這思路可以寫出模數(shù)轉(zhuǎn)換的子程序代碼。如果所有位都當單字節(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。 模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字電壓量被單片機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。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。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。 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。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。 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。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。準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。圖 17所示是測量其中一個樣品溶液時顯 示的數(shù)值。準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。使最終顯示的數(shù)據(jù)為酒精濃度值。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。 圖 18 測試電路圖 35 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。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。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)超過法定允許的標準值，則系統(tǒng)將使引擎維持在靜止狀態(tài)無法啟動。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)。 38 附 錄 附錄一： ORG 0000H AJMP START ORG 0030H START:MOV R7,60H MOV R0,20H CLR A LOOP:MOV R0,A INC R0 DJNZ R7,LOOP ACALL TEST MOV B,51 DIV AB ADD A,10 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 ACALL DISP ACALL DELAY AJMP START 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 39 ACALL SO RET SO:MOV R7,8 SO1:CLR RRC A MOV ,C SETB DJNZ R7,SO1 RET TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH DB 66H,6DH,7DH,07H DB 7FH,6FH,0BFH,86H DB 0DBH,0CFH,0E6H,0EDH DB 0FDH,87H,0FFH,0EFH DB 0FFH,00H DELAY:MOV R5,05H DEL1:MOV R6,0FFH DEL2:MOV R7,0FFH DJNZ R7,$ DJNZ R6,DEL2 DJNZ R5,DEL1 RET TEST:MOV DPTR,7FF8H SETB MOVX DPTR,A JB ,$ MOVX A,DPTR RET 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 40 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 END 41 附錄