【正文】 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 4 電路 調(diào)試 與測試結(jié)果 電路 調(diào)試 根據(jù)各個(gè)模塊功能的設(shè)計(jì) 和繪制的整體電路圖 ，找到各功能模塊的連接點(diǎn) 。 于是 可以寫出顯示部分的程序代碼。思路明確后，實(shí)際電壓值轉(zhuǎn)換部分程序可以寫出來。 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。 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。 利用單片機(jī)豐富的 I/O 口可以 采用查詢方式 來檢測模數(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 。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 15 整體電路圖武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 3 軟 件編程 開發(fā)環(huán)境 選用的開發(fā)平臺(tái)為 MedWin 單片機(jī)集成開發(fā)環(huán)境 ， 只需在 PC 機(jī)上安裝 MedWin 軟件 ，然后在 MedWin 軟件 代碼編輯器編輯程序代碼，經(jīng)匯編，修改，產(chǎn)生代碼，形成輸入輸出口實(shí)驗(yàn)十六進(jìn)制 .HEX 文件。 設(shè)計(jì)選用 3 個(gè)單位 8 段共陰數(shù)碼管來顯示輸出的數(shù)據(jù)，因?yàn)殡娐酚布鄬?duì)較簡單，所以選擇靜態(tài)顯示方法。 數(shù)碼管是由若干發(fā)光二極管組合而成的， 有共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)形。同理，要使 LED2 發(fā)光，異相端輸入電壓應(yīng) 大于 *2=；要使 LED10 發(fā)光，異相端輸入電壓應(yīng) 大于 *10=。模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的 IN0 端子用導(dǎo)線與信號(hào)采樣部分的負(fù)載電阻端相連，作為要模數(shù)轉(zhuǎn)換的輸入端。在讀取 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)， OE 產(chǎn)生的正脈沖信號(hào)用于打開三態(tài)輸出鎖存器。 當(dāng)檢測到酒精氣味時(shí)，氣 體 傳感器的 AB 間電阻變小，則 ADC0809 的模擬 輸入端 IN0的電壓變大。 Vcc：電源，單一 +5V。 ALE： 地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。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(dú)工作。10pF。因此，單片機(jī)的 引腳 40 對(duì)應(yīng)的 VCC 接到 +5V 電源的正極，引腳 10 對(duì)應(yīng)的 GND 接到 +5V 電源的接地端，為 AT89S51 單片機(jī)提供 正常的工作電壓。高電平時(shí)選擇片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，低電平時(shí)程序存儲(chǔ)器全部在片外而不管片內(nèi)是否有程序存儲(chǔ)器。 P2 口： 8 位、準(zhǔn)雙向 I/O 口。下面說明各引腳功能。 圖 5 采樣模塊 信號(hào)轉(zhuǎn)換 電路 單片微機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī)的譯名簡稱，在國內(nèi)也常稱為“單片微機(jī)”或“單片機(jī)”。 MQ3 型氣敏傳感器 的敏感部分是由金屬氧化物 SnO2 的 N 型半導(dǎo)體微晶燒結(jié)層構(gòu)成。這種反應(yīng)可以重復(fù)試驗(yàn)，但要注意使空氣恢復(fù)到潔凈狀態(tài) 。當(dāng)其表面吸附有被測氣體酒精分子時(shí)，表面導(dǎo)電電子比例就會(huì)發(fā)生變化，從而其表面電阻會(huì)隨著被測氣體濃度的變化而變化。 酒精 氣敏傳感器 LM3914 發(fā)光二極管 ADC0809 單片機(jī) 數(shù)碼管 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 傳感器的分類方式有很多種，以上是根據(jù)被檢測氣體的性質(zhì)進(jìn)行的分類，也有根據(jù)元件的物理特性進(jìn)行分類的。 根據(jù)各功能 模塊的設(shè)計(jì) ，可得到它的武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 系統(tǒng)總框圖，如圖 1 所示。在確定人員分工、安排工作進(jìn)度、規(guī)定接口參數(shù)后，就比須考慮硬件軟件的具體問題了。如果有，則可分析他人是如何進(jìn)行這方面工作的，有什么有點(diǎn)和缺點(diǎn)，有什么值得借鑒的；如果沒有，則需要作進(jìn)一步的調(diào)研，此時(shí)的重點(diǎn)應(yīng)放在能否實(shí)現(xiàn)這個(gè)環(huán)節(jié)，首先從理論上進(jìn)行分析，探討實(shí)現(xiàn)的可能性，所需求的客觀條件是否具備，然后結(jié)合實(shí)際情況，再?zèng)Q定能否立項(xiàng)的問題。針對(duì)這 3 個(gè)主要問題 提出以下解決方案和驗(yàn)證方法。 酒精氣體濃度探測儀在生產(chǎn)生活中也有重要的應(yīng)用，比如，在一些環(huán)境要求嚴(yán)格的生產(chǎn)車間，用這種酒精濃度探測儀，可隨時(shí)檢測車間內(nèi)的酒精氣體濃度，當(dāng)酒精氣體濃度高于允許限定值時(shí)，發(fā)出警報(bào)，提醒人們及時(shí)通風(fēng)換氣，做到安全生產(chǎn)。當(dāng)被檢氣體濃度增大到一定值時(shí)，氣敏元件的阻值將隨之下降到某一值，使電壓比較器的狀態(tài)發(fā)生變化，輸出控制信號(hào)經(jīng)電流放大后，控制繼電器或雙向晶閘管接通電動(dòng)機(jī)電源使吸排油煙機(jī)工作 [7]。通過控制氣敏材料微粒大小，顆粒納米化，摻雜其它添加劑或催化劑，利用過濾設(shè)備或透氣膜來獲得選擇性，控制工 作溫度及環(huán)境濕度影響，改進(jìn)制備等方法可以改善 SnO2 傳感器的氣敏性能 [4]。靈敏度問題。近年來，我國氣敏傳感器產(chǎn)業(yè)有了較快的發(fā)展，但與國外相比，從技術(shù)水平，產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用等領(lǐng)域均存在著不小的差距。 關(guān)鍵詞： 氣體傳感器 ， 模數(shù)轉(zhuǎn)換，單片機(jī) 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II 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 AT89S51 MCU and MQ3. At the same time the concentration is displayed by LED, and the system allow to alarm in the certain value. 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。 （ 2）軟件方面，主要研究了電壓到濃度的線性轉(zhuǎn)換和最終濃度值的數(shù)碼管顯示。 第 710 周：建立系統(tǒng)模型，畫出電路圖，并對(duì)軟件進(jìn)行仿真調(diào)試。三位數(shù)碼管顯示具體數(shù)值。 2 個(gè)獨(dú)立的 16 位定時(shí)器。智能化數(shù)字化的氣體傳感器克服了目前氣敏傳感器人工測試帶來的效率低，誤差大和操作人員長時(shí)間工作等問題。 傳感頭是酒精濃度探測儀中感受酒精的重要部分。 必讀參考資料 ： [1] 張培仁 ． 基于 匯編 語言編程 MCS51 單片機(jī)原理與應(yīng)用 [M]． 北京：清華大學(xué)出版社 ，20xx． [2] 吳桂秀．傳感器應(yīng)用制作入門 [M]．浙江科學(xué)技術(shù)出版社， 20xx． 指導(dǎo)教師簽名 系主任簽名 院長簽名（章） 武漢理工大學(xué) 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )開題報(bào) 告 目的及意義（含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析） 從 18 世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命以來，到 20 世紀(jì)信息技術(shù)的快速發(fā)展，傳感技術(shù)逐漸走向成熟，在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中的應(yīng)用也漸漸在普及。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的 地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。 武漢理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 AT89S51 單片機(jī)酒精濃度探測儀的設(shè)計(jì) 與實(shí)現(xiàn) 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(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。傳感器應(yīng)用廣泛，在各個(gè)領(lǐng)域都有著舉足輕重的作用，所以傳感器不斷向高精度，高可靠性，微型化，微功耗無源化和智能化數(shù)字化發(fā)展，以便更好的服務(wù)于我們的生產(chǎn)和生活。目前，所設(shè)計(jì)的該類傳感器多選用以二氧化錫為基本材料，添加不同物質(zhì)制成的氣敏傳感器。 基本內(nèi)容和技術(shù)方案 敏感部分由二氧化錫的 N 型半導(dǎo)體微晶燒結(jié)層構(gòu)成的 MQ3 型氣敏傳感器，當(dāng)其表面吸附有被測氣體酒精分子時(shí)，表面導(dǎo)電電子比例就會(huì)發(fā)生變化，從而其表面電阻會(huì)隨著被測氣體的濃 度的變化而變化。 1 個(gè)全雙工串行通信端口。 根據(jù)以上內(nèi)容選定技術(shù)方案。 第 1113 周：完成硬件電路的安裝，并進(jìn)行硬件電路的調(diào)試。 （ 3） 對(duì)設(shè)計(jì)的傳感器進(jìn)行了標(biāo)定 。 Analog voltage signal amplification to drive lightemitting diode light to alarm。 目前，氣敏傳感器領(lǐng)域還存在一些問題。 四是 SnO2 元件有時(shí)由于靈敏度過大導(dǎo)致誤報(bào)，但是在檢測某些低濃度氣體時(shí)靈敏度卻難以達(dá) 到 要求 [2]。 納米科學(xué)技術(shù) (Nano— ST)是研究尺寸在 — 100nm 的物質(zhì)組成體系的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和相武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 互作用以及可能的實(shí)際應(yīng)用中的技術(shù)問題的科學(xué)技術(shù)。 設(shè)計(jì)酒精濃度探測儀 的意義 本設(shè)計(jì)基于 AT89S51 單片機(jī)設(shè)計(jì)的酒精氣體濃度探測儀，可用來檢測酒精氣體濃度，最主要的用途是檢測司機(jī)的酒精含量。 本文主要研究工作 本文以 AT89S51 單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)了用于測量酒精濃度的探測儀，主要研究工作包括 以下 3 個(gè)方面。 測量樣品時(shí)，將探頭盡量放入塑料瓶內(nèi)，可以在一定程度上消除流動(dòng)空氣的影響，同時(shí)應(yīng)選擇空氣流動(dòng)較小的室內(nèi)環(huán)境來測量。 （ 2）系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)。 （ 4）一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)研、總體設(shè)計(jì)、硬件軟件設(shè)計(jì)、制版、元件安 裝后，在系統(tǒng)的程序存儲(chǔ)器中放入編制好的應(yīng)用程序，系統(tǒng)即可運(yùn)行。 圖 1 系統(tǒng)總框圖 信號(hào)采集 電路 氣體傳感器的選擇 根據(jù)被檢測氣體的不同，氣敏傳感器可分為以下三類 : （ 1）可燃性氣體氣敏傳感器。 一個(gè)新型的氣體檢測系統(tǒng)應(yīng)該包括： （ 1）基于一種或幾種傳感技術(shù)的氣體傳感器。由于這種變化是可逆的，所以能重復(fù)使用。 經(jīng)實(shí)驗(yàn)的反復(fù)檢測， MQ3 傳感器可以正常工作使用，對(duì)不同濃度的酒精 溶液有不同的變化，響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間都正常，可以開始作信號(hào)采樣模塊電路的設(shè)計(jì)。 當(dāng)其表面吸附有被測氣體酒精分子時(shí)，表面導(dǎo)電電子比例就會(huì)發(fā)生變化，從而其表面電阻會(huì)隨著被測氣體濃度的變化而變化。它包括中央處理器 CPU，隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM，只讀存儲(chǔ)器 ROM，中斷系統(tǒng)，定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，串行口和 I/O 口等等。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 6 AT89S51 芯片管腳 VCC：運(yùn)行和程序校驗(yàn)時(shí)接電源正端。當(dāng)使用片外存儲(chǔ)器（ ROM 及 RAM）時(shí)，輸出高 8 位地址。 ALE/PROG：地址鎖存允許信號(hào)，輸出。 對(duì)于晶振部分， AT89S51 單片機(jī)中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 19 對(duì)應(yīng)的 XTAL1 和 18 對(duì)應(yīng)的 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。 因?yàn)殡娐分薪拥氖鞘⒕w，所以設(shè)計(jì)中接的兩個(gè)電容 C1和 C2 的容量都為 33pF。輸入輸出與 TTL 兼容。 START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，輸入，高電平有效。 GND：地。采用查詢方式對(duì)輸入模擬信號(hào)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。 ADC0809 的 EOC 信號(hào)與 單片機(jī) 的 相連，作為 A/D 轉(zhuǎn)換是否結(jié)束的狀態(tài)信號(hào)供 單片機(jī) 查詢。單片機(jī)引腳 － 連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)輸出端 D0﹑ D1﹑ D2﹑ D3﹑ D4﹑ D5﹑ D6﹑ D7 端，用于讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。 LM3914 的 9 腳為點(diǎn)，條方式選擇端，當(dāng) 9 腳與 11 腳相接為點(diǎn)狀顯示；當(dāng) 9 腳與 3 腳相接，則為條狀顯示。 8段共陰數(shù)碼管 由 a﹑ b﹑ c﹑ d﹑ e﹑ f﹑ g、 dg 這 8 個(gè)發(fā)光二極管組成。選用 3 個(gè)移位寄存器 74LS164 驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管發(fā)光點(diǎn)亮。 打開 Microcontrmller ISP Software，在菜單 options 選項(xiàng)中選擇 select device，在彈出的窗口中選擇器件 AT89S51，并選 Byte Mode 點(diǎn)擊 OK。 單片機(jī)通過 I/O 口與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)輸出口相連讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。即每次的初始化將上次存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)全部清除 ，用于存放當(dāng)前要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。 最后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)讀取到單片機(jī)累加器 A 中。 MOV B,51 DIV AB 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 A