【正文】 SIC。移位寄存器在電路中一是驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管點(diǎn)亮，二是對(duì)輸入的串行數(shù)據(jù)并行輸出，起到串并轉(zhuǎn)換的作用。﹑b﹑c﹑d﹑e﹑f﹑g及dp（小數(shù)點(diǎn)），并通過(guò)控制各個(gè)LED的亮滅來(lái)顯示數(shù)字，如圖11所示。作為單片機(jī)讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀信號(hào)。符合ADC0808對(duì)時(shí)鐘頻率的要求。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開(kāi)輸出三態(tài)門(mén)，輸出數(shù)字量。 圖9 ADC0808芯片IN0~IN7：8路模擬量輸入端。如圖7所示，10μF的電容C3與270Ω的電阻并聯(lián)后再與一個(gè)10KΩ的電阻串聯(lián)，電容的正極端接到電源的正極，電容的另一端接至引腳RST。對(duì)于外接電容C1和C2的大小雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小還是會(huì)對(duì)振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度和溫度穩(wěn)定性帶來(lái)一定的影響。針對(duì)不同型號(hào)的單片機(jī)在最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)上會(huì)有一些差別。RST：復(fù)位輸入信號(hào)，高電平有效。P0口：8位漏極開(kāi)路的。AT89S51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4KBFlash閃存存儲(chǔ)器，128B內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，看門(mén)狗，兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。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。將電極斷A接到電源正極，電極端B接兩個(gè)270Ω并聯(lián)的電阻。此時(shí)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(wàn)用表顯示值馬上由原來(lái)大于120KΩ降至10KΩ以下。如圖2所示：圖2 MQ3特點(diǎn):檢測(cè)范圍為10ppm～2000ppm ；靈敏度高，輸出信號(hào)為伏特級(jí)；響應(yīng)速度快，小于10秒；，尺寸：D17*H10。（3）毒性氣體傳感器。信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊用來(lái)把采集到得模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換位可以用單片機(jī)處理的數(shù)字信號(hào)。一旦總體方案確定下來(lái)，下一步的工作就是將該項(xiàng)目細(xì)化，即需明確哪些部分用硬件來(lái)完成，哪些部分用軟件來(lái)完成。0 / 382 硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 單片機(jī)開(kāi)發(fā)流程（1）可行性調(diào)研。通過(guò)多個(gè)樣品的測(cè)量確定多個(gè)濃度區(qū)間的轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)，并將每個(gè)區(qū)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系近似線性化處理，然后通過(guò)軟件編程的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。人飲酒后, 酒精通過(guò)消化系統(tǒng)被人體吸收, 經(jīng)過(guò)血液循環(huán), 約有90%的酒精通過(guò)肺部呼氣排出, 因此測(cè)量呼氣中的酒精含量, 就可判斷其醉酒程度。氣敏傳感器在家用電器中也有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。純SnO2的氣敏特性不甚好，尤其是它的熱穩(wěn)定性不高。由于在檢測(cè)氣體時(shí)，往往還存在著其它的干擾氣體(如煙酒等)，使氣敏元件發(fā)生交叉響應(yīng)，產(chǎn)生誤報(bào)。近年來(lái)，傳感器正處于傳統(tǒng)型向新型傳感器轉(zhuǎn)型的發(fā)展階段，新型傳感器的特點(diǎn)是微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，它將不僅促進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造，而且可導(dǎo)致建立新型工業(yè)和軍事變革，是21世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)[1]。設(shè)計(jì)的傳感器對(duì)酒精氣體反應(yīng)靈敏，能在有效范圍內(nèi)測(cè)量它的濃度值。論文主要研究了（1）硬件方面，MQ3氣體傳感器技術(shù)參數(shù)的檢測(cè)和將它接入到酒精濃度檢測(cè)模塊中；將模擬電壓信號(hào)放大驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管點(diǎn)亮報(bào)警；將采集到的模擬電壓信號(hào)通過(guò)單片機(jī)控制經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字電壓信號(hào)；用于顯示濃度的數(shù)碼管顯示模塊。設(shè)計(jì)的傳感器可以檢測(cè)不同濃度的酒精氣體，改進(jìn)之后對(duì)解決酒后駕車事故和特殊場(chǎng)合酒精檢測(cè)都可以使用。一是元件的穩(wěn)定性差。 氣敏傳感器的研究現(xiàn)狀氣敏元件性能與敏感功能材料的種類、結(jié)構(gòu)及制作工藝密切相關(guān)。納米技術(shù)的發(fā)展，不僅為傳感器提供了優(yōu)良的敏感材料，而且為傳感器制作提供了許多新型方法。酒后駕車發(fā)生事故的機(jī)率高達(dá)27%。（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；四位共陽(yáng)數(shù)碼管濃度值顯示。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。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)。但一次性成功的幾乎是不是不可能的。（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(kāi)關(guān)S斷開(kāi)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。現(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]。GND：接地?？梢则?qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。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。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。對(duì)于復(fù)位電路部分，AT89S51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。 圖8 ADC0808內(nèi)部結(jié)構(gòu) 由于在Proteus仿真軟件中找不到ADC0809芯片，所以在仿真時(shí)只能用ADC0808芯片來(lái)代替，但其工功能和原理是一樣的。 　　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(guò)三位八段數(shù)碼管顯示。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。－﹑D1﹑D2﹑D3﹑D4﹑D5﹑D6﹑D7端，用于讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)選用一個(gè)四位共陽(yáng)數(shù)碼管來(lái)顯示輸出的數(shù)據(jù)，因?yàn)殡娐酚布鄬?duì)較簡(jiǎn)單，所以選擇靜態(tài)顯示方法。圖15 整體電路圖3 軟件編程 開(kāi)發(fā)環(huán)境選用的開(kāi)發(fā)平臺(tái)為MedWin單片機(jī)集成開(kāi)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。利用單片機(jī)豐富的I/O口可以采用查詢方式來(lái)檢測(cè)模數(shù)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，可以開(kāi)始讀取數(shù)據(jù)了。START:MOV R7,60HMOV R0,20HCLR ALOOP:MOV R0,AINC R0DJNZ R7,LOOP初始化程序從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址為20H單元開(kāi)始，到80H單元全部清零。根據(jù)這思路可以寫(xiě)出模數(shù)轉(zhuǎn)換的子程序代碼。模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字電壓量被單片機(jī)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(duì)應(yīng)的酒精濃度值，根據(jù)總體設(shè)計(jì)思路，對(duì)電壓值都近似作對(duì)應(yīng)區(qū)間的線性轉(zhuǎn)換。除法運(yùn)算是按位進(jìn)行的，每一位是一個(gè)循環(huán)，每個(gè)循環(huán)中要作三件事，一是被除數(shù)左移一位，二是余數(shù)減除數(shù)，最后根據(jù)是否減來(lái)置商位為1或0。打開(kāi)MedWin軟件，將寫(xiě)好的調(diào)試程序代碼在計(jì)算機(jī)上輸入、匯編、修改、產(chǎn)生代碼。測(cè)量數(shù)據(jù)與數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)基本一致，說(shuō)明電路數(shù)碼管顯示部分連接正確。圖17 調(diào)試電路圖 濃度與顯示之間的關(guān)系 傳感器的定標(biāo)在系統(tǒng)電路調(diào)試正確以后，要作改進(jìn)工作，使數(shù)碼管上正確顯示所測(cè)的酒精氣體濃度值。根據(jù)編寫(xiě)的數(shù)據(jù)處理程序，數(shù)碼管最終顯示的是酒精濃度值小數(shù)部分的前3位數(shù)字。當(dāng)傳感器的敏感部分吸附有酒精分子時(shí)，表面的導(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(cè)酒精氣體濃度的不同而發(fā)生相應(yīng)的變化，且這種變化是可逆的，可重復(fù)使用。當(dāng)駕駛者按下遙控器上的開(kāi)門(mén)按鈕，酒精探測(cè)儀也隨之啟動(dòng)，然后駕駛者對(duì)著小管口吹氣，酒精濃度會(huì)經(jīng)由感應(yīng)器上的小綠燈或小紅燈顯示出來(lái)。 黃制兵 2009年6月3日。半導(dǎo)體氣敏傳感器和電化學(xué)固體電解質(zhì)氣敏傳感器具有測(cè)量精度高、所需試樣少、響應(yīng)快等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于化工、建筑、環(huán)保、醫(yī)療、家電、安全保衛(wèi)等領(lǐng)域。負(fù)載電阻的分壓值即對(duì)應(yīng)著一個(gè)酒精氣體的濃度值，只需對(duì)該分壓值采樣，就可得到要測(cè)酒精氣體濃度值的信號(hào)。表4 濃度與電壓線性映射關(guān)系電壓值區(qū)間(V)濃度轉(zhuǎn)換關(guān)系～C=*～C=*～C=*～C=*～C=*～C=*V 酒精濃度測(cè)試結(jié)果、其結(jié)果分別顯示為：010102156。測(cè)量用的酒精溶液是用無(wú)水乙醇和純凈水按體積比來(lái)配制的，單位mL/mL表示的是1mL酒精溶液中含酒精的體積。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)。據(jù)此，可以寫(xiě)出雙字節(jié)除法的程序代碼。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(xiě)出該部分的程序代碼MOV B,100MVL ABMOV R6,AMOV R7,BMOV R5,0MOV R4,51ACALL DIV16MOV 70H,R6MOV 71H,R7MOV A,71HJNZ L5L1:MOV 72H,75CLR CMOV A,70HSUBB A,72HJNC L2ACALL PP0AJMP PPL2:MOV 72H,145CLR CMOV A,70HSUBB A,72HJNC L3ACALL PP1AJMP PPL3:MOV 72H,173CLR CMOV A,70HSUBB A,72HJNC L4ACALL PP2AJMP PPL4:MOV 72H,233CLR CMOV A,70HSUBB A,72HJNC L5ACALL PP3