【正文】 聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感謝。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 黃制兵 2009年6月3日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。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)。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。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。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。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。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。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。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。根據(jù)這思路可以寫(xiě)出模數(shù)轉(zhuǎn)換的子程序代碼。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。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。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。設(shè)計(jì)選用3個(gè)單位8段共陰數(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。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(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)形。同理，要使LED2發(fā)光，*2=；要使LED10發(fā)光，*10=。把模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的A2﹑A1﹑A0端分別用導(dǎo)線連接到地址鎖存器的低三位，用于選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換的通道。由于ALE和START連在一起，ADC0809在鎖存通道地址的同時(shí)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。當(dāng)OE輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門(mén)打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 　　REF（+）、REF（）：基準(zhǔn)電壓。如表1所示。圖7 AT89S51單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8所示，它由8路模擬開(kāi)關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開(kāi)關(guān)樹(shù)型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。10pF，使用陶瓷諧振器推薦電容容量為40pF177。對(duì)于電源部分，～。/VCC：片外程序存儲(chǔ)器訪問(wèn)允許信號(hào)，低電平有效。P1口：8位、準(zhǔn)雙向I/O口。AT89S51芯片有40條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖6所示。應(yīng)為實(shí)驗(yàn)所用的MQ3在預(yù)熱5到10分鐘后，它的敏感體電阻只有120KΩ，所以負(fù)載電阻選用兩個(gè)270Ω并聯(lián)，構(gòu)成采樣部分的分壓電阻。MQ3型氣敏傳感器與電位器串聯(lián)構(gòu)成分壓電路，采樣點(diǎn)為電位器的分壓。移開(kāi)小瓶過(guò)1分鐘左右后，A，B之間電阻恢復(fù)至大于120KΩ。 MQ3型氣敏傳感器的敏感部分是由金屬氧化物（二氧化錫）的N型半導(dǎo)體微晶燒結(jié)層構(gòu)成。毒性氣體傳感器又稱為環(huán)境有毒有害氣體傳感器，主要用于檢測(cè)煙氣、尾氣、廢氣等環(huán)境污染氣體，雖然SnO2氣敏傳感器對(duì)CO，H2S等有毒有害氣體敏感，但應(yīng)用最多的仍是電解式化學(xué)傳感器。報(bào)警模塊是對(duì)設(shè)定值提供報(bào)警功能，該功能用發(fā)光二極管顯示。在確定軟硬件功能的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)者的工作就開(kāi)始涉及到具體的問(wèn)題，如儀器的體積及與具體技術(shù)指標(biāo)相對(duì)應(yīng)的硬件實(shí)現(xiàn)方案，軟件的總體規(guī)劃等。進(jìn)行這方面的工作，可參考國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料，看是否有人進(jìn)行過(guò)類似的工作。一是外界環(huán)境流動(dòng)空氣對(duì)傳感器的影響和對(duì)氣體樣品的稀釋，二是樣品的穩(wěn)定性對(duì)測(cè)量帶來(lái)的誤差，三是水蒸氣對(duì)測(cè)量的影響。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。氣敏傳感器工作時(shí)，加熱器通電加熱，若無(wú)被檢氣體侵入時(shí)，氣敏元件的阻值基本不變當(dāng)氣敏元件表面產(chǎn)生吸附作用，其阻值將隨氣體濃度的變化變化。盡管SnO2基傳感材料具有許多優(yōu)點(diǎn)，作為材料也存在一定缺點(diǎn)。摻有催化劑的氣敏元件接觸某些氣體后，活性組分被毒化，將會(huì)改變?cè)倪x擇性，降低其敏感度和穩(wěn)定性，另外催化劑本身也存在著不穩(wěn)定性問(wèn)題。氣體傳感器是把氣體中的特定成分檢測(cè)出來(lái)，并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的一類器件，用來(lái)對(duì)有害氣體，易燃易爆氣體等進(jìn)行安全檢測(cè)和報(bào)警，對(duì)生產(chǎn)生活中需要了解的氣體進(jìn)行檢測(cè)，分析，研究等。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。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。第46周：畫(huà)出流程圖，編寫(xiě)程序。ADC0809為8路8位的A/D轉(zhuǎn)換器，具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫耍D(zhuǎn)換時(shí)間為100μs，模擬輸入電壓值范圍是0～+5V，+5V電壓供電。32條雙向輸入輸出線，每條均可以單獨(dú)做I/O的控制。目前，氣敏傳感器已有較高的精度，可達(dá)萬(wàn)分之一以上。酒精濃度探測(cè)儀在生產(chǎn)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(cè)儀，可隨時(shí)檢測(cè)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)要及時(shí)通風(fēng)換氣，做到安全生產(chǎn)。完成不少于5000字的英文文獻(xiàn)翻譯。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本學(xué)位論文屬于保密囗，在 年解密后適用本授權(quán)書(shū)不保密囗 。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：　　 　 　　 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。要求完成的主要任務(wù)：查閱不少于15篇的相關(guān)資料，其中英文文獻(xiàn)不少于2篇，完成開(kāi)題報(bào)告。本設(shè)計(jì)基于AT89S51單片機(jī)設(shè)計(jì)的酒精濃度探測(cè)儀，可用來(lái)檢測(cè)酒精氣體濃度，最主要的用途是檢測(cè)司機(jī)的酒精含量。也有選擇以其他氧化物為基本材料制成的傳感器，如選二氧化鈦?zhàn)鳛闅怏w傳感材料。MQ3型氣敏傳感器靈敏度高，響應(yīng)速度快。發(fā)光二極管顯示選用集成驅(qū)動(dòng)器LM3914。單片機(jī)不斷采集經(jīng)ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換后的變化的電壓值，經(jīng)數(shù)據(jù)處理交數(shù)碼管顯示。第17周：準(zhǔn)備論文答辯。本文的特色在于標(biāo)準(zhǔn)的確定。我國(guó)傳感器4大類中，%。二是選擇性差。SnO2是一種廣普型的氣敏材料，圍繞SnO2為基體材料的氣敏材料的制備及其氣敏元件制備的研究課題十分活躍。當(dāng)然，在己獲得明顯進(jìn)展的納米傳感領(lǐng)域中尚存在很多問(wèn)題，從敏感材料到制作技術(shù)都很不成熟，其性能也有不盡人意的地方[5]。機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)藛T“酒后駕車” 及“醉酒駕車”極易發(fā)生道路交通事故, 嚴(yán)重危害了道路交通安全和人民生命財(cái)產(chǎn)安全。因?yàn)樵嫉牟蓸又凳且粋€(gè)間接的負(fù)載分壓值，需要將它轉(zhuǎn)化為被測(cè)酒精濃度值。再通過(guò)反復(fù)多次測(cè)量多組數(shù)據(jù)，求其平均值的方法來(lái)縮小測(cè)量誤差。（3）設(shè)計(jì)方案細(xì)化，確定軟硬件功能。 硬件系統(tǒng)框圖基于AT89S51單片機(jī)用MQ3型氣體傳感器實(shí)現(xiàn)酒精氣體濃度的檢測(cè)，需要信號(hào)采集模塊用于對(duì)酒精濃度信號(hào)的采集，該信號(hào)是通過(guò)MQ3氣體傳感器和負(fù)載電壓得到分壓電信號(hào)。CO氣敏元件可用于工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)保、汽車、家庭等CO泄露和不完全燃燒檢測(cè)報(bào)警；H2氣敏元件除應(yīng)用于工業(yè)等領(lǐng)域外，主要用于家庭管道煤氣泄露報(bào)警。（4）在一些應(yīng)用中，與其它安全系統(tǒng)和儀器的接口。S接通，則f，f之間電流由開(kāi)始時(shí)155mA降至153mA而穩(wěn)定。MQ3的兩個(gè)A引腳相連，作為敏感體電阻的一個(gè)電極。對(duì)酒精氣體濃度的采樣就可以轉(zhuǎn)化為對(duì)電位器分壓的采樣。它集Flash程序存儲(chǔ)器，既可在線編程也可以用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。XTAL2：反相放大器的輸出，輸入到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器。——RXD串行口輸入口，——TXD串行口輸出口，——外部中斷0輸入，——外部中斷1輸入，——T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的外部輸入，——T1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的外部輸入，——低電平有效，輸出，片外存儲(chǔ)器寫(xiě)選通，——低電平有效，輸出，片外存儲(chǔ)器讀選通。這是使單片機(jī)正常工作的必要外圍電路部分。石英晶體的兩端分別接到引腳XTAL1 和引腳XTAL2，同時(shí)石英晶體的兩端分別接一個(gè)電容C1和C2，電容的另一端接地。復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位、按鍵電平復(fù)位和外部脈沖復(fù)位三種方式，本設(shè)計(jì)選用按鍵電平復(fù)位方式。 圖9 ADC0809芯片IN0~IN7：8路模擬量輸入端。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。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。符合ADC0809對(duì)時(shí)鐘頻率的要求。作為單片機(jī)讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀信號(hào)。其內(nèi)部的緩沖放大器最大限度的提高了該集成電路的輸入電阻（5腳），電壓輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)緩沖器（增益為零）同時(shí)送到10個(gè)電壓比較器的異相（）輸入端。輸入靈敏度可以通過(guò)負(fù)載電阻的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)，即對(duì)地電阻調(diào)小時(shí)靈敏度下降；反之，靈敏度增加。靜態(tài)顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用CPU時(shí)間少。該引腳與三個(gè)移位寄存器的時(shí)鐘輸入端CLK相連。 程序流程當(dāng)檢測(cè)到酒精氣味時(shí)，氣體傳感器MQ3兩個(gè)電極端AB間電阻將變小，對(duì)應(yīng)與氣體傳感器負(fù)載電阻的分壓將變大。因?yàn)樵诔绦蛑忻看螌?duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換后讀取的數(shù)據(jù)，需要相應(yīng)的存儲(chǔ)空間，同時(shí)對(duì)讀取的數(shù)據(jù)作適當(dāng)處理后也要送到特定的存儲(chǔ)空間存儲(chǔ)起來(lái)，以供后面的數(shù)碼管顯示用。模數(shù)轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間，這時(shí)可以開(kāi)始對(duì)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束進(jìn)行不斷的查詢。相除后對(duì)應(yīng)的每一位分別送到地址為7DH，7EH，7FH的存儲(chǔ)單元保存，以供顯示或后續(xù)處理用。于是可以寫(xiě)出顯示部分的程序代碼。4 電路調(diào)試與測(cè)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)。用萬(wàn)用表測(cè)量采樣點(diǎn)的電壓值，看用萬(wàn)用表測(cè)得的電壓值與數(shù)碼管上顯示數(shù)據(jù)是否一致。 如圖17所示，硬件電路中發(fā)光二極管顯示和3位數(shù)碼管顯示都正確后，表明所連接的硬件電路已經(jīng)調(diào)試成功。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)C1C2C3C4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。 如圖18所示是最終的測(cè)試電路，可以用來(lái)檢測(cè)不同濃度的酒精溶液。在發(fā)光二極管顯示報(bào)警模塊中，將采集信號(hào)輸入二極管集成功率放大器，對(duì)該采集信號(hào)放大后驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，起到報(bào)警的作用。本論文從選題，實(shí)驗(yàn)，到論文的寫(xiě)作，整個(gè)過(guò)程得到了易迎彥和徐曉英老師的精心指導(dǎo)和細(xì)心幫助，在此表示衷心的感謝。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)大概持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于到結(jié)尾了。再次對(duì)周巍老師表示衷心的感謝。學(xué)友情深，情同兄妹。在我的十幾年求學(xué)歷程里，離不開(kāi)父母的鼓勵(lì)和支持，是他們辛勤的勞作，無(wú)私的付出，為我創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，我才能順利完成完成學(xué)業(yè)，感激他們一直以來(lái)對(duì)我的撫養(yǎng)與培育。另外，我還要感謝大學(xué)四年和我一起走過(guò)的同學(xué)朋友對(duì)我的關(guān)心與支持，與他們一起學(xué)習(xí)、生活，讓我在大學(xué)期間生活的很充實(shí)，給我留下了很多難忘的回憶。經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析問(wèn)題的能力、合作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等方方面面都有很大的進(jìn)步。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。感謝武漢理工大學(xué)。即在車鑰匙上設(shè)計(jì)一個(gè)小吹管，由一組信號(hào)發(fā)射器連接至車上的電子控制組件，如果駕駛者在開(kāi)門(mén)之前所做的酒精吹氣測(cè)試樣本被發(fā)現(xiàn)超過(guò)法定允許的標(biāo)準(zhǔn)值，則系統(tǒng)將使引擎維持在靜止?fàn)顟B(tài)無(wú)法啟動(dòng)。圖18 測(cè)試電路圖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。使最終顯示的數(shù)據(jù)為酒精濃度值。圖17所示是測(cè)量其中一個(gè)樣品溶液時(shí)顯示的數(shù)值。調(diào)節(jié)電位器，觀察數(shù)碼管數(shù)據(jù)顯示的變化，同樣用萬(wàn)用表測(cè)量電壓值作比較。電路的連接順序是，先連接好各個(gè)模塊，在調(diào)試檢查正確的前提下再把各個(gè)模塊連接起來(lái)。對(duì)于多字節(jié)無(wú)符號(hào)數(shù)的除法，可以依照移位相減的基本方法來(lái)進(jìn)行。MOV B,51DIV ABMOV 7DH,AMOV A,BMOV B,10MUL ABMOV R6,AMOV R7,BACALL DIV16MOV 7EH,R6MOV A,R2MOV B,10MUL