【正文】 、長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性。高分子氣敏材料由于具有易于操作性，工藝簡單，常溫選擇性好，價(jià)格低廉，易于與微結(jié)構(gòu)傳感器和聲表面波器件相結(jié)合，在毒性氣體和食品保鮮度等方面檢測具有重要作用。電量式氣體傳感器是通過被測氣體與電解質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生的電流來檢測氣體的濃度。目前開發(fā)的高質(zhì)量固體傳感器絕大多數(shù)屬于第三類。人們通過長期的基礎(chǔ)研究，將這些非常復(fù)雜的因素影響的氣敏現(xiàn)象，歸納成四種模式，即整體原子價(jià)控制理論、能級生成理論、表面電荷層理論、接觸粒界位壘理論，分別從不同角度來解釋不同類型半導(dǎo)體傳感器的工作原理。(1)半導(dǎo)體氣敏傳感器半導(dǎo)體氣敏傳感器應(yīng)用最為廣泛，它主要是以氧化物半導(dǎo)體作為基本材料，使氣體吸附在該半導(dǎo)體表面，利用由此而產(chǎn)生的電導(dǎo)率變化現(xiàn)象而制作的器件。其應(yīng)用特點(diǎn)：（1）有可供用戶使用的大量I/O口線。除了上電復(fù)位外，有時還需要按鍵手動復(fù)位。在設(shè)計(jì)印刷電路板時，晶體和電容應(yīng)盡可能靠近單片機(jī)芯片安裝，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。MCS51單片機(jī)中8位機(jī)和1位機(jī)的硬件資源復(fù)合在一起，二者相輔相承，它是單片機(jī)技術(shù)上的突破，也是MCS51單片機(jī)在設(shè)計(jì)的精美之處[3]。 程序存儲器由于受集成度限制，片內(nèi)只讀存儲器一般容量較小，如果片內(nèi)的只讀存儲器的容量不夠，則需用擴(kuò)展片外的只讀存儲器，片外最多可外擴(kuò)至64K字節(jié)。被測環(huán)境氣敏傳感器A\D轉(zhuǎn)換電路單片機(jī)主控模塊LCD顯示聲光報(bào)警電路8279接口芯片鍵盤 系統(tǒng)總體方案框圖第2章 硬件電路設(shè)計(jì) 主控模塊設(shè)計(jì)AT89C51單片機(jī)是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個尺寸有限的集成電路芯片上。新一代的單片機(jī)的最主要的技術(shù)特點(diǎn)是向外部接口電路擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)MICROCOMPUTER完善的控制功能為己任，將一些外部接口功能單元如A/D、PWM、PCA(可編程計(jì)數(shù)器陣列)、WDT(監(jiān)視定時器)、高速I/O口、計(jì)數(shù)器的捕獲/比較邏輯等。本設(shè)計(jì)中經(jīng)過比較后采用MQ3型氣敏傳感器是由微型A12O3 陶瓷管和SNO2 敏感層、測量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼的腔體內(nèi)，而加熱器為氣敏元件的工作提供了必要的工作條件。由于價(jià)格和使用是否方便等因素所決定，目前普遍使用的只有燃料電池型（電化學(xué)型）和半導(dǎo)體型二種。其中對電源電路的設(shè)計(jì)比較簡單，而對LCD液晶顯示模塊及鍵控模塊做了比較詳細(xì)的設(shè)計(jì)介紹。目前全世界絕大多數(shù)國家都采用呼氣酒精測試儀對駕駛?cè)藛T進(jìn)行現(xiàn)場檢測，以確定被測量者體內(nèi)酒精含量的多少，以確保駕駛員的生命財(cái)產(chǎn)安全。 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）便攜式酒精濃度監(jiān)測儀的設(shè)計(jì)與仿真畢業(yè)論文目 錄摘 要 IABSTRACT II目 錄 B前 言 1第1章 方案設(shè)計(jì)與論證 2 2 2 3 4第2章 硬件電路設(shè)計(jì) 5 主控模塊設(shè)計(jì) 5 7 8 AD轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) 13 15 17 19第3章 軟件設(shè)計(jì) 213. 1數(shù)據(jù)處理子程序設(shè)計(jì) 23 24 24 25 26第4章 系統(tǒng)仿真及調(diào)試 28 28 2硬件聯(lián)調(diào) 28 28 29第5章 PCB設(shè)計(jì) 30 PCB板面規(guī)劃 30 PCB網(wǎng)絡(luò)表導(dǎo)入 30 儀器的PCB制作 31 PCB元件布局 31 pcb布線 31參考文獻(xiàn) 33致 謝 34附錄1 程序清單 35附錄2 系統(tǒng)仿真電路圖 52附錄3 原理圖 53附錄4 PCB 54附錄5 元器件清單 55 62前 言 資料顯示，我國近幾年發(fā)生的重大交通事故中，有將近三分之一是由酒后駕車引的因此，對駕駛員飲酒程度的檢測正越來越受到重視，酒精濃度檢測器逐漸得到了廣泛的應(yīng)用。此外，空氣酒精濃度監(jiān)測儀還能監(jiān)測某一特定環(huán)境的酒精濃度如酒精生產(chǎn)車間可避免發(fā)生起火、爆炸及工業(yè)場地酒精中毒等惡性事故，確保環(huán)境安全。第3章主要針對系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及格子模塊的軟件分析并設(shè)計(jì)制作了各個模塊的的流程圖。這二種能夠制造成便攜型呼氣酒精測試器，適合于現(xiàn)場使用?？v觀現(xiàn)有的酒精檢測器，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案上大部分以傳統(tǒng)的單片機(jī)(如MICROCHIP公司的PIC系列)為基礎(chǔ)，并借助相應(yīng)的外圍電路，將檢測結(jié)果通過LED、LCD等顯示方式告知使用者。這一代單片機(jī)中，在總線方面最重要的進(jìn)展是為單片機(jī)配置了芯片間的串行總線，為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了更加靈活的方式。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器、并行I/O口、串行口、定時器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器。AT89C51共有4個并行8位I/O口（P0、PPP3），每個口都有1個鎖存器和1個驅(qū)動器組成。2. 時鐘電路AT89C51雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外部附加電路。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用NPO電容。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動復(fù)位。（2）內(nèi)部存儲器容量有限。然而，半導(dǎo)體電導(dǎo)率變化的機(jī)理，即氣敏機(jī)理是非常復(fù)雜的，事實(shí)上在某些方面尚無定論，一般認(rèn)為下列六個因素會對其產(chǎn)生影響。最常見的SNOZNO半導(dǎo)體傳感器的氣敏機(jī)理就是用能級生成理論來解釋的。(3)接觸燃燒式氣敏傳感器接觸燃燒式氣敏傳感器的基本原理是在一根鉑絲上涂上高阻的燃燒催化劑，另一根鉑絲上以惰性氣體密封，組成阻值相等的一對元件，常稱為黑元件、白元件，有時也用其它金屬絲代替鉑絲。離子電極式氣體傳感器出現(xiàn)的較早，通過測量離子極化電流來檢測氣體的濃度。(7)導(dǎo)熱式傳感器導(dǎo)熱式傳感器的檢測電路與接觸燃燒式基本相同，將測量元件（鉑或其它金屬電阻線圈）和補(bǔ)償元件(以惰性氣體密封)接在橋式檢測電路中，基本工作原理是，將鉑電阻通電流加熱使之保持一定的溫度，當(dāng)待測氣體流過傳感器時，由于向待測氣體傳送熱量會造成溫度降低，不同種類，不同濃度氣體的熱導(dǎo)系統(tǒng)不同，引起的溫度變化也不同；溫度變化引起電阻值的變化，使原來平衡的電橋失去平衡，輸出一個電信號，這一信號與被測氣體的濃度有很好的線性關(guān)系。MQ3型氣敏傳感器由微型A12 O3 陶瓷管和SNO2 敏感層、測量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件的工作提供了必要的工作條件。其中R0為元件在潔凈空氣中的電阻值，RS為元件在不同氣體，不同濃度下的電阻值。START下跳沿時，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。當(dāng)OUTPUT ENABLE=0時，輸出數(shù)據(jù)線呈高電阻。鍵盤有兩種工作方式:編碼式鍵盤和非編碼式鍵盤。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，鍵盤和顯示部分是一個非常重要的部分，它可以讓觀測對當(dāng)前氣調(diào)庫中的各個參數(shù)和各個控制部分的狀態(tài)有一個清楚的了解，并可值進(jìn)行修改。報(bào)警電路分為蜂鳴器報(bào)警電路和LED發(fā)光報(bào)警電路組成。 主程序流程圖 3. 1數(shù)據(jù)處理子程序設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理子程序主要是系數(shù)調(diào)整和數(shù)制轉(zhuǎn)換，將ADC0809采集的模擬電壓值轉(zhuǎn)換為8位二進(jìn)制數(shù)。啟動A/D轉(zhuǎn)換 MOV R6，0CH 。將十進(jìn)制數(shù)59送B MUL AB 。鍵控模塊8279首先進(jìn)行初始化，然后判斷是否有鍵按下，若按下的是”D”鍵，則進(jìn)入閾值設(shè)定界面。清除命令 MOVX DPTR，A 。開中斷 ORG 0000H 。 鍵盤閾值設(shè)定子程序流程圖根據(jù)流程圖設(shè)計(jì)出鍵盤閾值設(shè)定的子程序的關(guān)鍵是查表，找出”F”鍵和”09”這些數(shù)字鍵并根據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，最后設(shè)定一個理想的閾值。顯示子程序：E BIT 。字在表格中的位置專用寄存器YE EQU 23H 。傳感器輸入值A(chǔ)/D轉(zhuǎn)換后，調(diào)用比較程序，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后顯示的測量值與閾值比較，小于閾值則繼續(xù)執(zhí)行顯示程序。聲光報(bào)警子程序：ORG 1000HCLR CMOV R0,43H MOV R1,53H MOV R3,04H SETB SETB PDCX:MOV A,R0。由于氣敏傳器里已經(jīng)集成了放大電路，而用萬用表測量可證實(shí)其輸出是一穩(wěn)定的05U的電壓信號，符合ADC0809及單片機(jī)的輸入條件，因此此信號可以直接接入進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換而不需要放大、濾波等。選擇仿真器用“H51/L”選擇仿真頭為“POD一H8X5X，選擇CPU用“AT89C51”。報(bào)警電路出錯，體現(xiàn)在軟硬件聯(lián)調(diào)時，程序剛一運(yùn)行，聲音報(bào)警電路就發(fā)出報(bào)警聲音而LED正常。本課題主要任務(wù)是設(shè)計(jì)一個便攜式酒精濃度監(jiān)測儀。以后各種監(jiān)測儀將越來越深入的運(yùn)用到普通人民的生活中，故具有非常高的應(yīng)用價(jià)值。不過這個設(shè)計(jì)思路是值得借鑒的，我沒可以設(shè)計(jì)并制作各做氣體監(jiān)測儀（比如：煤氣、甲烷等有毒或易燃易爆氣體）乃至其他方面的監(jiān)測儀（瓦斯的危險(xiǎn)物品），從而使人類的人活更安全舒適。本設(shè)計(jì)是以AT89C51為主控模塊，由于用到的模塊較多，而P1口3模塊公用，所以單面板難以布通。那些又大有重，發(fā)熱量多的元器件，應(yīng)裝在整機(jī)底板上，且考慮散熱問題。③在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。因此。當(dāng)有數(shù)字地和模擬地時應(yīng)分開敷銅，大面積覆銅時一般采用網(wǎng)格裝較好。同時，身邊的同學(xué)給了我許多的幫助。啟動A/D轉(zhuǎn)換 MOU R6，0CH 。商數(shù)存A MOU 21H，B 。數(shù)據(jù)處理程序： ORG 1000HSJCL: MOU A ， 3FH 。余數(shù)繼續(xù)分離十位和個位XCH A，BDIU ABMOU R5，A。命令字送入WAIT: MOUX A，DPTR 。程序入口地址 JMP MAIN 。查顯示段碼 CLR C CJNE A，44H，KEY 。判斷是否為數(shù)字鍵按下 CLR C SUBB A， 30H JC NOSHU0 MOU A， 50H CLR C SUBB A， 3AH JNC NOSHU0 LCALL DIR0 RETDIR0: MOU DPTR， 0BFFFH 。緩沖器指針R0加L DJNZ R1， DRL 。讀8279狀態(tài) MOUX A ， DPTR ANL A， 07 JNZ KLD 。延時DL1: LCALL DL DJNZ R6， DL1 RETDL: MOU R7， 0FFH DJNZ R7， $ RET PMRK: MOU DPTR， 0BFFFH 。讀/寫信號線RS BIT 。字所在的列專用寄存器ALL_YE EQU 25H 。寫一個16*16字子程序WRITE_HANZI:MOU A，27HCJNE A，0，C0SCLR CS1LJMP WH3C0S:SETB CS1WH3:MOU R1，2MOU DPTR，TAB1MOU A，CODESMOU B，32MUL ABADD A，DPLMOU DPL，AMOU A，BADDC A，DPHMOU DPH，AWH2:MOU R0，16MOU A，0B8HADD A，YEMOU COM，ALCALL WRITE_COMMOU A，40HADD A，LIEMOU COM，ALCALL WRITE_COMWH1:CLR AMOUC A，A+DPTRMOU DAT，ALCALL WRITE_DATINC DPTRDJNZ R0，WH1INC YEDJNZ R1，WH2RETCLEAR:。右清屏LJMP CLEAR3INIT:MOU COM，0C0H。圖形的總列數(shù)專用寄存器CS EQU 27H 。左半屏控制信號線。模式字 MOUX DPTR， A 。8279初始化 RET KLD: MOU A，40H 。鍵盤/顯示器工作方式(右端送入) MOUX DPTR，A 。寫顯示RAM地址0，地址自動加1方式 INC DPTR MOU R1， 04H 。指向命令口 MOU A，90H 。外部中斷0入口地址 SETB EA 。清除等待 MOU A， 34H 。個位存R6RET。將十進(jìn)制數(shù)59送B MUL AB ；數(shù)據(jù)相乘 MOU