【正文】 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。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說(shuō)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。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(wèn)，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。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) 。 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。 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。 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(lái) 20kΩ 的電阻。初始化器件后，將經(jīng)過(guò)編譯生成的 ,HEX 十六進(jìn)制文件下載到單片機(jī)。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)。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。而在處理過(guò)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。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。 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。 本設(shè)計(jì)軟件編程部分選用匯編語(yǔ)言來(lái)寫程序代碼。電路連接如圖 14 所示。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。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。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。 ADC0809 與 80C51 單片機(jī)的接口電路如圖 10 所示。 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(méi)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。 ADC0809 的工作過(guò)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。 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）。 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。 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。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。 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?？梢则?qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 GND：接地?，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]。由于這種變化是可逆的，所以能重復(fù)使用。 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 共 46 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。 MQ3 的 靈敏度特性曲線如 圖 3 所示。 （ 2）組合了氣體傳感器和采樣調(diào)理電路的探頭。目前該類氣敏傳感器 需求量最大，包含各種無(wú)機(jī)和有機(jī)類氣體檢測(cè)，主要用于抽油煙機(jī)、泄露報(bào)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(bào)普，特別是用于家庭氣體泄露報(bào)警，需求量不斷增加，使該類傳感器有著廣泛的發(fā)展空間。但一次性成功的幾乎是不可能的。在進(jìn)行可行性調(diào)研后，如果可以立項(xiàng)，下一步工作就是系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)。水蒸氣對(duì) MQ3 的影響很小，這一點(diǎn)可以通過(guò)對(duì)只裝有純凈水的塑料瓶的多次測(cè)量來(lái)驗(yàn)證。 （ 1）硬件電路方面，對(duì)氣體傳感器 MQ3 按檢測(cè)電路，接上一定阻值的負(fù)載電阻，檢測(cè)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(hào)采樣電路的設(shè)計(jì)；采樣到的模擬電壓電信號(hào)通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換，得到可供單片機(jī)處理的數(shù)字信號(hào)，再由單片機(jī)作相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理 , 控制汽車點(diǎn)火器打開或者關(guān)閉；發(fā)光二極管報(bào)警顯示和 3 個(gè)單位 8 段共陰數(shù)碼管濃度值顯示。 日產(chǎn)汽車公司在防止酒后駕駛的技術(shù)上做出了一系列努力。開車司機(jī)只要將嘴對(duì)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。但由于我們是主攻硬件方面的知識(shí)，在計(jì)算機(jī)軟件方面還得學(xué)習(xí)很多跟課題相關(guān)的知識(shí)。 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車肇事越來(lái)越受到各國(guó)的重視，在世界 各 國(guó)交 通事故的法醫(yī)調(diào)查研究中，酒后駕駛是導(dǎo)致交通事故的重要原因。前言 第 1 頁(yè) 共 46 頁(yè) 前 言 隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是隨大規(guī)模集成電路產(chǎn)生而出現(xiàn)的微型計(jì)算機(jī)，給人類生活帶來(lái)了根本性的改變。雖然各國(guó)對(duì)酒后駕車執(zhí)行了嚴(yán)格的規(guī)定，但酒后駕車仍然具有一定的普遍性。 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車肇事越來(lái)越受到各國(guó)的重視，在世界各國(guó)交通事故的法醫(yī)調(diào)查研究中，酒后駕駛是導(dǎo)致交通事故的重要原因。當(dāng)然，最好的辦法是在車內(nèi)安裝這種測(cè)試儀，司機(jī)一進(jìn)入車內(nèi)檢測(cè)儀就檢測(cè)司機(jī)的酒精含量，如果超出允許值，系統(tǒng)控制引擎無(wú)法啟動(dòng)，這樣就可從根本上解決酒后駕車問(wèn)題。今年 6 月 ,日產(chǎn)提出自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)開啟提醒司機(jī) “不要酒后駕駛 ”的信息警報(bào)。 （ 2）軟件方面，標(biāo)準(zhǔn)的確定是該部分要做的主要工作。用相同容量的塑料瓶配制好不同濃度的酒精溶液后，將 它密封并放置一段時(shí)間，待其穩(wěn)定后再測(cè)量。工作的重點(diǎn)應(yīng)放在該項(xiàng)目的技術(shù)難度上，此時(shí)可參考這一方面更詳細(xì)、更具體的資料，根據(jù)系統(tǒng)的不同部分和要實(shí)現(xiàn)的功能，參考國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的性能，提出合理而可行的技術(shù)指標(biāo)，編寫出設(shè)計(jì)任務(wù)書，從而完成系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)。由于單片機(jī)在執(zhí)行程序時(shí)人工是無(wú)法控制的，為了能夠調(diào)試程序，檢查硬件、軟件運(yùn)行情況，這就需要借助某種開發(fā)工具模擬用戶實(shí)際的單片機(jī)，并且能隨時(shí)觀察運(yùn)行的中間過(guò)程而不改變運(yùn)行中有的數(shù)據(jù)性能和結(jié)果，從而進(jìn)行模擬現(xiàn)場(chǎng)汽車駕駛員酒精濃度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 共 46 頁(yè) 的真實(shí)調(diào)試。 （ 2） CO 和 H2 氣敏傳感器。 （ 3）配有人機(jī)接口軟件的中心監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng) 。 圖 3 MQ3 靈敏度特性曲 線 檢測(cè)電路如圖 4 所示，當(dāng)電源開關(guān) S 斷開時(shí)，傳感器加熱電流為零，實(shí)測(cè) A， B之間電阻大于 20MΩ。 MQ3 的加熱電阻兩端即 H 引腳接至 +5V 直流穩(wěn)壓電源，用于電阻絲對(duì)敏感體電阻的加熱。 當(dāng)氣敏傳感器的敏感體電阻阻值發(fā)生改變時(shí)，對(duì)應(yīng)的電位器的分壓值也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，即一個(gè)電壓值對(duì)應(yīng)著一個(gè)被測(cè)酒精氣體濃度。 80C51 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4K的可系統(tǒng)編程的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051 指令系統(tǒng)及引腳。 XTAL1：輸入到單片機(jī)內(nèi)部振蕩器的反相放大器。 P3 口： 8 位、準(zhǔn)雙向 I/O 口，具有內(nèi)部上拉電路，提供各種替代功能。 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括電源，晶振和復(fù)位電路三個(gè)部分。如圖8 所示，石英晶體及電容 C1 和 C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)