【正文】 頁(yè) 圖 4 MQ3 檢測(cè)電路 信號(hào)采樣電路 信號(hào)的采樣模塊電路如圖 5 所示。將電極端 A 接到電源正極，電極端 B 接兩個(gè) 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(fù)載電阻要根據(jù) MQ3 實(shí)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(jī)已不僅指單片計(jì)算機(jī)，還包括微計(jì)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 [8]。 根據(jù)實(shí)際需要，本次設(shè)計(jì)選用的是以 8051 為核心單元 Atmel 公司的低耗 80C51單片機(jī)。 GND：接地。使用片外存儲(chǔ)器時(shí)，作低八位地址和數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用，能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LSTTL 上拉電阻。可以驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載。在振蕩器工作時(shí)，在 RST 上作用兩個(gè)機(jī)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(duì)外輸出的時(shí)鐘或用作外部定時(shí)脈沖。對(duì)于選用的 80C51 單片機(jī)，根據(jù)美國(guó) ATMEL 公司提供的技術(shù)資料，可以對(duì)它的最小系統(tǒng)作恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，如圖 8 所示。這個(gè)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(duì)于復(fù)位電路部分， 80C51 技術(shù)資料給出，當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。設(shè)計(jì)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(gè)機(jī)器周期的高電平復(fù)位信號(hào)。 汽車駕駛員酒精濃度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) 共 46 頁(yè) 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。 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(hào)，輸出，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電 平 （ 轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。要求時(shí)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?，指?A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。 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 汽車駕駛員酒精濃度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 共 46 頁(yè) 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(shí)鐘脈沖源，可以用單片機(jī)提供的地址鎖存控制輸入信號(hào) ALE 經(jīng) D 觸發(fā)器二分頻后，作為 ADC0809 的時(shí)鐘輸入。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。 ADC0809 與 80C51 單片機(jī)的接口電路如圖 10 所示。 單片機(jī)的 ALE 端口接到 D 觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端 CK， D 觸發(fā)器的反相輸出端與觸發(fā)信號(hào)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(shí)鐘信號(hào)。地址地址鎖存芯片 74LS373 的輸入端低三位分別與單片機(jī)引腳 － 連接，用于鎖存選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換通道的地址。因?yàn)榕c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 都接到汽車駕駛員酒精濃度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 共 46 頁(yè) 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(dāng)阻值增加亮度減弱，反之加強(qiáng)。把 8 個(gè)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(shí)，共陰極端接地，給要發(fā)光顯示的二極管的陽(yáng)極端接高電平可使該發(fā)光二極管導(dǎo)通點(diǎn)亮。動(dòng)態(tài)顯示需要時(shí)刻對(duì)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(shí)間多。電路連接如圖 14 所示。因?yàn)槊课粩?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(duì)應(yīng)位的移位寄存器并行輸出端的 Q Q Q Q Q Q0 連接。 本設(shè)計(jì)軟件編程部分選用匯編語(yǔ)言來寫程序代碼。利用單片機(jī)豐富的 I/O 口可以采用查詢方式來檢測(cè)模數(shù)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，當(dāng)單片機(jī)引腳 為 1 時(shí)轉(zhuǎn)換未結(jié)束等待，當(dāng)查詢到 為 0 時(shí)表示模數(shù)轉(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束，可以開始讀取數(shù)據(jù)了。 汽車駕駛員酒精濃度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) 共 46 頁(yè) 圖 16 程序流程圖 單片機(jī)選擇 A/D通道地址 單片機(jī) 置位并啟動(dòng) A/D 測(cè)試 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束？ =1? 數(shù)碼管顯示 N Y 單片機(jī)初始化 開始 單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)并作處理 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 第 25 頁(yè) 共 46 頁(yè) 程序代碼編寫 系統(tǒng)電源線接通或者系統(tǒng)復(fù)位后，程序從主程序入口進(jìn)入運(yùn)行。 START:MOV R7,60H MOV R0,20H CLR A LOOP:MOV R0,A INC R0 DJNZ R7,LOOP 初始化程序從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址為 20H 單元開始，到 80H 單元全部清零。因?yàn)閱纹瑱C(jī)高 8 位地址位的 位與單片機(jī)的 WR 位經(jīng)或非后與 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的 START 和 ALE 用導(dǎo)線連接。該位通過一個(gè)反相器與單片機(jī)引腳 相連，因?yàn)閱?dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換之前 位被置位，所以當(dāng)查詢到 位為 0 時(shí)即表示模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束。而在處理過程中對(duì)于有些數(shù)據(jù)的處理，可能要碰到雙 字節(jié)相除的情況。思路明確后，實(shí)際電壓值轉(zhuǎn)換部分程序可以寫出來。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,100 MUL AB MOV R6,A MOV R7,B MOV R5,0 MOV R4,51 ACALL DIV16 MOV 70H,R6 MOV 71H,R7 MOV A,71H JNZ L5 L1:MOV 72H,75 CLR C MOV A,70H SUBB A,72H JNC L2 ACALL PP0 AJMP PP L2:MOV 72H,145 CLR C MOV A,70H SUBB A,72H JNC L3 ACALL PP1 AJMP PP 汽車駕駛員酒精濃度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 28 頁(yè) 共 46 頁(yè) L3:MOV 72H,173 CLR C MOV A,70H SUBB A,72H JNC L4 ACALL PP2 AJMP PP L4:MOV 72H,233 CLR C MOV A,70H SUBB A,72H JNC L5 ACALL PP3 AJMP PP L5:MOV 72H,18 CLR C MOV A,70H SUBB A,72H JNC L6 ACALL PP4 AJMP PP L6:MOV 72H,64 CLR C MOV A,70H SUBB A,72H JNC L7 ACALL PP5 AJMP PP L7:MOV 72H,105 CLR C 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 第 29 頁(yè) 共 46 頁(yè) MOV A,70H SUBB A,72H JNC L8 ACALL PP6 AJMP PP L8:ACALL PP7 AJMP 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(chǔ)到特定的存儲(chǔ)單元以供數(shù)碼管顯示數(shù)值。于是可以寫出顯示部分的程序代 碼。對(duì)于被除數(shù)的移動(dòng)，最簡(jiǎn)單的辦法是把被除數(shù)向余數(shù)單元左移，把被除數(shù)左移后空出的低位存放商數(shù)，當(dāng)除法完成后，被除數(shù)已全部移動(dòng)到余數(shù)單元并逐次被減而得到余數(shù)，而被除數(shù)單元中內(nèi)容已成為商數(shù)。按照設(shè)計(jì)的步驟，并對(duì)照總電路圖，在面包板上連接電路。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?yàn)楦鲗?dǎo)線和元器件對(duì)電壓電流的影響，數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)與萬(wàn)用表測(cè)得的數(shù)據(jù)存在一定的偏差，但在可接受的范圍內(nèi)。 調(diào)試電路其他功能模塊正確后，將預(yù)熱足夠長(zhǎng)時(shí)間能正常工作的氣體傳感器 MQ3換上原來 20kΩ 的電阻。之前顯示的是酒精濃度值與電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以要顯示酒精濃度值，需要汽車駕駛員酒精濃度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 34 頁(yè) 共 46 頁(yè) 找到電壓與濃度之間的關(guān)系，然后才能建立酒精濃度值與顯示的映射關(guān)系。 圖 17 濃度與電壓關(guān)系曲線圖 表 3 樣品對(duì)應(yīng)電壓值 樣品濃度 C(mL/mL) C1 C2 C3 C4 C 電路調(diào)試與測(cè)試結(jié)果 第 35 頁(yè) 共 46 頁(yè) 在酒精氣體濃度的每個(gè)小區(qū)間內(nèi)，將電壓值與數(shù)碼管顯示值之間的關(guān)系當(dāng)作線性處理，即每段小區(qū)間對(duì)應(yīng)著一個(gè)線性映射關(guān)系，如表 4 所示。這樣，一個(gè)完整的基于 80C51 單片機(jī)酒精濃度探測(cè)儀就設(shè)計(jì)出來了。 汽車駕駛員酒精濃度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 36 頁(yè) 共 46 頁(yè) 5 結(jié)束語(yǔ) 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(hào)通過 A/D 轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。隨著納米技術(shù)、薄膜技術(shù)等新材料研制成功，微機(jī)械與微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等的綜合應(yīng)用，高性能的氣敏傳感器將會(huì)不斷出現(xiàn) 。. Computational Intelligence. Theory and Applications[J]. [28]Jacky Estublier, AnhTuyet Le, Software Configuration Management[J], [29]Ioannis Kontogounis, Kyriakos C, Advances in Artificial Intelligence[J], [30]David Pardoe, Peter Stone, AgentMediated Electronic Commerce VI[J], 39。但是每次唐桃波老師都給我耐心地指導(dǎo)我，給我解答不懂的疑問，并提供一些比較詳細(xì)的資料，從中可以學(xué)到不少知識(shí)，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)達(dá)到了事半功倍的效果。 另外，感謝我的父母，他們無私的鼓勵(lì)、關(guān)懷和支持都將成為我一生中不斷前進(jìn)的動(dòng)力 ! 最后，向所有幫助過我的人致以最誠(chéng)摯的謝意。 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(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 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(jì)（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、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 汽車駕駛員酒精濃度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 46 頁(yè) 共 46 頁(yè) 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)） ：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬(wàn)字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬(wàn) 字