【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 日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 黃制兵 2009年6月3日畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。當駕駛者按下遙控器上的開門按鈕，酒精探測儀也隨之啟動，然后駕駛者對著小管口吹氣，酒精濃度會經(jīng)由感應器上的小綠燈或小紅燈顯示出來。當傳感器的敏感部分吸附有酒精分子時，表面的導電電子比例就會發(fā)生變化，從而其表面電阻會隨著被測酒精氣體濃度的不同而發(fā)生相應的變化，且這種變化是可逆的，可重復使用。根據(jù)編寫的數(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 調試電路圖 濃度與顯示之間的關系 傳感器的定標在系統(tǒng)電路調試正確以后，要作改進工作，使數(shù)碼管上正確顯示所測的酒精氣體濃度值。測量數(shù)據(jù)與數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)基本一致，說明電路數(shù)碼管顯示部分連接正確。打開MedWin軟件，將寫好的調試程序代碼在計算機上輸入、匯編、修改、產(chǎn)生代碼。除法運算是按位進行的，每一位是一個循環(huán)，每個循環(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)是否減來置商位為1或0。模數(shù)轉換后得到的數(shù)字電壓量被單片機讀取后還要作一定的數(shù)據(jù)處理，其中包括把電壓值轉換為與之相對應的酒精濃度值，根據(jù)總體設計思路，對電壓值都近似作對應區(qū)間的線性轉換。根據(jù)這思路可以寫出模數(shù)轉換的子程序代碼。START:MOV R7,60HMOV R0,20HCLR ALOOP:MOV R0,AINC R0DJNZ R7,LOOP初始化程序從數(shù)據(jù)存儲器地址為20H單元開始，到80H單元全部清零。利用單片機豐富的I/O口可以采用查詢方式來檢測模數(shù)轉換是否結束，可以開始讀取數(shù)據(jù)了。圖15 整體電路圖3 軟件編程 開發(fā)環(huán)境選用的開發(fā)平臺為MedWin單片機集成開發(fā)環(huán)境，只需在PC機上安裝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。設計選用3個單位8段共陰數(shù)碼管來顯示輸出的數(shù)據(jù)，因為電路硬件相對較簡單，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構形。同理，要使LED2發(fā)光，*2=；要使LED10發(fā)光，*10=。把模數(shù)轉換芯片的A2﹑A1﹑A0端分別用導線連接到地址鎖存器的低三位，用于選擇模數(shù)轉換的通道。由于ALE和START連在一起，ADC0809在鎖存通道地址的同時啟動A/D轉換。當OE輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉換結果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 　　REF（+）、REF（）：基準電壓。如表1所示。圖7 AT89S51單片機最小系統(tǒng)設計電路ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉換器，內部結構如圖8所示，它由8路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關樹型A/D轉換器、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。對于電源部分，～。/VCC：片外程序存儲器訪問允許信號，低電平有效。P1口：8位、準雙向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。應為實驗所用的MQ3在預熱5到10分鐘后，它的敏感體電阻只有120KΩ，所以負載電阻選用兩個270Ω并聯(lián)，構成采樣部分的分壓電阻。MQ3型氣敏傳感器與電位器串聯(lián)構成分壓電路，采樣點為電位器的分壓。移開小瓶過1分鐘左右后，A，B之間電阻恢復至大于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型半導體微晶燒結層構成。毒性氣體傳感器又稱為環(huán)境有毒有害氣體傳感器，主要用于檢測煙氣、尾氣、廢氣等環(huán)境污染氣體，雖然SnO2氣敏傳感器對CO，H2S等有毒有害氣體敏感，但應用最多的仍是電解式化學傳感器。報警模塊是對設定值提供報警功能，該功能用發(fā)光二極管顯示。在確定軟硬件功能的基礎上，設計者的工作就開始涉及到具體的問題，如儀器的體積及與具體技術指標相對應的硬件實現(xiàn)方案，軟件的總體規(guī)劃等。進行這方面的工作，可參考國內外有關資料，看是否有人進行過類似的工作。一是外界環(huán)境流動空氣對傳感器的影響和對氣體樣品的稀釋，二是樣品的穩(wěn)定性對測量帶來的誤差，三是水蒸氣對測量的影響。當然，最好的辦法是在車內安裝這種測試儀，司機一進入車內檢測儀就檢測司機的酒精含量，如果超出允許值，系統(tǒng)控制引擎無法啟動，這樣就可從根本上解決酒后駕車問題。氣敏傳感器工作時，加熱器通電加熱，若無被檢氣體侵入時，氣敏元件的阻值基本不變當氣敏元件表面產(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，作為材料也存在一定缺點。摻有催化劑的氣敏元件接觸某些氣體后，活性組分被毒化，將會改變元件的選擇性，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)定性問題。氣體傳感器是把氣體中的特定成分檢測出來，并轉化為電信號的一類器件，用來對有害氣體，易燃易爆氣體等進行安全檢測和報警，對生產(chǎn)生活中需要了解的氣體進行檢測，分析，研究等。設計的傳感器可以檢測不同濃度的酒精氣體，改進之后對解決酒后駕車事故和特殊場合酒精檢測都可以使用。論文主要研究了（1）硬件方面，MQ3氣體傳感器技術參數(shù)的檢測和將它接入到酒精濃度檢測模塊中；將模擬電壓信號放大驅動發(fā)光二極管點亮報警；將采集到的模擬電壓信號通過單片機控制經(jīng)A/D轉換，得到數(shù)字電壓信號；用于顯示濃度的數(shù)碼管顯示模塊。第46周：畫出流程圖，編寫程序。ADC0809為8路8位的A/D轉換器，具有轉換起?？刂贫?，轉換時間為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，每條均可以單獨做I/O的控制。目前，氣敏傳感器已有較高的精度，可達萬分之一以上。酒精濃度探測儀在生產(chǎn)中也有重要的應用，比如，在一些環(huán)境要求嚴格的生產(chǎn)車間，用這種酒精濃度探測儀，可隨時檢測車間內的酒精氣體濃度，當酒精氣體濃度高于允許限定值時要及時通風換氣，做到安全生產(chǎn)。完成不少于5000字的英文文獻翻譯。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。本學位論文屬于保密囗，在 年解密后適用本授權書不保密囗 。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。要求完成的主要任務：查閱不少于15篇的相關資料，其中英文文獻不少于2篇，完成開題報告。本設計基于AT89S51單片機設計的酒精濃度探測儀，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，如選二氧化鈦作為氣體傳感材料。MQ3型氣敏傳感器靈敏度高，響應速度快。發(fā)光二極管顯示選用集成驅動器LM3914。單片機不斷采集經(jīng)ADC0809模數(shù)轉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：準備論文答辯。本文的特色在于標準的確定。我國傳感器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。當然，在己獲得明顯進展的納米傳感領域中尚存在很多問題，從敏感材料到制作技術都很不成熟，其性能也有不盡人意的地方[5]。機動車駕駛人員“酒后駕車” 及“醉酒駕車”極易發(fā)生道路交通事故, 嚴重危害了道路交通安全和人民生命財產(chǎn)安全。因為原始的采樣值是一個間接的負載分壓值，需要將它轉化為被測酒精濃度值。再通過反復多次測量多組數(shù)據(jù)，求其平均值的方法來縮小測量誤差。（3）設計方案細化，確定軟硬件功能。 硬件系統(tǒng)框圖基于AT89S51單片機用MQ3型氣體傳感器實現(xiàn)酒精氣體濃度的檢測，需要信號采集模塊用于對酒精濃度信號的采集，該信號是通過MQ3氣體傳感器和負載電壓得到分壓電信號。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報警；H2氣敏元件除應用于工業(yè)等領域外，主要用于家庭管道煤氣泄露報警。（4）在一些應用中，與其它安全系統(tǒng)和儀器的接口。S接通，則f，f之間電流由開始時155mA降至153mA而穩(wěn)定。MQ3的兩個A引腳相連，作為敏感體電阻的一個電極。對酒精氣體濃度的采樣就可以轉化為對電位器分壓的采樣。它集Flash程序存儲器，既可在線編程也可以用傳統(tǒng)方法進行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，可靈活應用于各種控制領域。XTAL2：反相放大器的輸出，輸入到內部時鐘發(fā)生器?！猂XD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定時器/計數(shù)器0的外部輸入，——T1定時器/計數(shù)器1的外部輸入，——低電平有效，輸出，片外存儲器寫選通，——低電平有效，輸出，片外存儲器讀選通。這是使單片機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，同時石英晶體的兩端分別接一個電容C1和C2，電容的另一端接地。復位操作有上電自動復位、按鍵電平復位和外部脈沖復位三種方式，本設計選用按鍵電平復位方式。 圖9 ADC0809芯片IN0~IN7：8路模擬量輸入端。當A/D轉換結束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。START上升沿將逐次逼近寄存器復位。符合ADC0809對時鐘頻率的要求。作為單片機讀取模數(shù)轉換數(shù)據(jù)的讀信號。其內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），電壓輸入信號經(jīng)過緩沖器（增益為零）同時送到10個電壓比較器的異相（）輸入端。輸入靈敏度可以通過負載電阻的調節(jié)來實現(xiàn)，即對地電阻調小時靈敏度下降；反之，靈敏度增加。靜態(tài)顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用CPU時間少。該引腳與三個移位寄存器的時鐘輸入端CLK相連。 程序流程當檢測到酒精氣味時，氣體傳感器MQ3兩個電極端AB間電阻將變小，對應與氣體傳感器負載電阻的分壓將變大。因為在程序中每次對模數(shù)轉換后讀取的數(shù)據(jù)，需要相應的存儲空間，同時對讀取的數(shù)據(jù)作適當處理后也要送到特定的存儲空間存儲起來，以供后面的數(shù)碼管顯示用。模數(shù)轉換需要一定的時間，這時可以開始對轉換是否結束進行不斷的查詢。相除后對應的每一位分別送到地址為7DH，7EH，7FH的存儲單元保存，以供顯示或后續(xù)處理用。于是可以寫出顯示部分的程序代碼。4 電路調試與測試結果 電路調試根據(jù)各個模塊功能的設計和繪制的整體電路圖，找到各功能模塊的連接點。用萬用表測量采樣點的電壓值，看用萬用表測得的電壓值與數(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)調試成功。圖17 濃度與電壓關系曲線圖表3 樣品對應電壓值樣品濃度C(mL/mL)C1C2C3C4在酒精氣體濃度的每個小區(qū)間內，將電壓值與數(shù)碼管顯示值之間的關系當作線性處理，即每段小區(qū)間對應著一個線性映射關系，如表4所示。 如圖18所示是最終的測試電路，可以用來檢測不同濃度的酒精溶液。在發(fā)光二極管顯示報警模塊中，將采集信號輸入二極管集成功率放大器，對該采集信號放大后驅動相應的發(fā)光二極管點亮，起到報警的作用。本論文從選題，實驗，到論文的寫作，整個過程得到了易迎彥和徐曉英老師的精心指導和細心幫助，在此表示衷心的感謝。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本次畢業(yè)設計大概持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于到結尾了。再次對周巍老師表示衷心的感謝。學友情深，情同兄妹。在我的十幾年求學歷程里，離不開父母的鼓勵和支持，是他們辛勤的勞作，無私的付出，為我創(chuàng)造良好的學習條件，我才能順利完成完成學業(yè)，感激他們一直以來對我的撫養(yǎng)與培育。另外，我還要感謝大學四年和我一起走過的同學朋友對我的關心與支持，與他們一起學習、生活，讓我在大學期間生活的很充實，給我留下了很多難忘的回憶。經(jīng)過這次畢業(yè)設計，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析問題的能力、合作精神、嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L等方方面面都有很大的進步。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。感謝武漢理工大學。即在車鑰匙上設計一個小吹管，由一組信號發(fā)射器連接至車上的電子控制組件，如果駕駛者在開門之前所做的酒精吹氣測試樣本被發(fā)現(xiàn)超過法定允許的標準值，則系統(tǒng)將使引擎維持在靜止狀態(tài)無法啟動。圖18 測試電路圖5 結束語MQ3傳感器屬于金屬半導體電阻式傳感器，靈敏度高，響應速度快，可重復性使用。使最終顯示的數(shù)據(jù)為酒精濃度值。圖17所示是測量其中一個樣品溶液時顯示的數(shù)值。調節(jié)電位器，觀察數(shù)碼管數(shù)據(jù)顯示的變化，同樣用萬用表測量電壓值作比較。電路的連接順序是，先連接好各個模塊，在調試檢查正確的前提下再把各個模塊連接起來。對于多字節(jié)無符號數(shù)的除法，可以依照移位相減的基本方法來進行。MOV B,51DIV ABMOV 7DH,AMOV A,BMOV B,10MUL ABMOV R6,AMOV R7,BACALL DIV16MOV 7EH,R6MOV A,R2MOV B,10MUL