【正文】 釋放總線 MOV B,6 。 主機(jī)總線 to 時(shí)刻發(fā)送一復(fù)位脈沖 (最短為 480us的低電平信號(hào) )， 接著在 tl 時(shí)刻釋放總線并進(jìn)入接收狀態(tài) ， DSl820在檢測(cè)到總線的上升沿之后 ， 等待 1560us， 接著 DS1820 在 t2 時(shí)刻發(fā)出存在脈沖 (低電平持續(xù) 60240 us) 如圖13中虛線所示 。也就是說，以毫克／升為單位的血液酒精濃度在數(shù)值上相當(dāng)于以毫克／升為單位的呼氣酒精濃度乘上系數(shù) 2200(由于各國的情況不同，在美國此系數(shù)采用 2021，而歐洲很多國家采用 2100)。 本設(shè)計(jì)中加入了一個(gè)調(diào)整電路來使其輸出的電壓能夠滿足單片機(jī)的輸入要求，其輸入與輸出關(guān)系為 VOUT=。 圖 9 DS18B20溫度采集系統(tǒng) DSl8B20 數(shù)字溫度計(jì)提供 9 位 (二進(jìn)制 )溫度讀數(shù) ,指示器件的溫度信息經(jīng)過中 南 林 業(yè) 科 技大學(xué) 本科畢 業(yè)論文 酒精濃度檢測(cè)儀 第 13 頁 單線接口送入 DSl8B20 或從 DSl8B20 送出 ,因此從主機(jī) CPU 到 DSl8B20 僅需一條線 (和地線 )?？梢苑謩e在 93． 75 ms 和 750 ms 內(nèi)完成 9位和 12 位的數(shù)字量，并且從 DS18B20 讀出的信息或?qū)懭?DS18B20 的信息僅需要一根口線 (單線接口 )讀寫，溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的 DS18B20 供電，而無需 額外電源。 3個(gè)鍵盤分別接單片機(jī) ,。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 原理圖如圖 4。采用 LM336～ 2． 5 圖 2 MKQ2酒精傳感器電路 作為一個(gè) 2． 5 V的基準(zhǔn)電壓，采用差動(dòng)輸入使得 Vout=V酒精 使得傳感器信號(hào)的輸出符合 AT89S52的范圍。不要在 蝕性氣體環(huán)境下工作。溫度采集采用DS18B20,與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn) 9～ 12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式， 并且從 DS18B20 讀 出的信息或?qū)懭?DS18B20 的信息僅需要一根口線 (單線接口 )讀寫，溫度變換功率來源于數(shù)中 南 林 業(yè) 科 技大學(xué) 本科畢 業(yè)論文 酒精濃度檢測(cè)儀 第 7 頁 據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的 DS18B20 供電，而無需額外電源。經(jīng)過攻關(guān)，現(xiàn)已在切諾基、小紅旗、桑塔納等轎車上成功安裝了 EFI，在一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)電子噴射系統(tǒng)中要使用溫度、壓力、氣體、爆震、位置等傳感器（ 6～ 8）個(gè)，其中氧氣傳感器是控制發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火和尾氣排放的最主要的傳感器。為防止災(zāi)難事故，安裝 CO 報(bào)警器十分重要。據(jù)統(tǒng)計(jì)，按一間臥室安裝一臺(tái) CO 報(bào)警器計(jì)算，美國 CO 報(bào)警器市場(chǎng)應(yīng)該是9400 萬臺(tái)，按目前價(jià)格計(jì)算是 38 億美元，而且每年可新增 40 萬臺(tái)。 （ 2）一氧化碳和氫氣氣敏元件傳感器 這兩種也是最有需求量的氣敏元件傳感器。 （ 3）低功耗氣敏元件（如一氧化碳，甲烷等氣敏元件）已從產(chǎn)品研究進(jìn)入中試 。因此，國外氣體傳感器技術(shù)得到了較快發(fā)展，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)猜測(cè)，美國 1996年 — 2021 年氣體傳感器年均增長率為（ 27～ 30）％。 本測(cè)試器采用 MQK2 酒精濃度傳感器，檢測(cè)人體呼出氣體中酒精濃度并且輸出電壓信號(hào)。當(dāng)還原型氣體吸附到 N型半導(dǎo)體上時(shí)，載流子增多，使半導(dǎo)體電阻值下降。它主要包括半導(dǎo)體氣敏傳感器、接觸燃燒式氣敏傳感器和電化學(xué)氣敏傳感器等，其中用的最 多的是半導(dǎo)體氣敏傳感器。此外，酒精測(cè)試儀也可應(yīng)用 于食品加工、釀酒等需要監(jiān)控空氣中酒精濃度的場(chǎng)合。 如今，氣體傳感器向低功耗、多功能、集成化方向的發(fā)展，因此，酒精濃度檢測(cè)儀具有十分廣闊的現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)和潛在的市場(chǎng)要求。它的應(yīng)用主要有：一氧化碳?xì)怏w的檢測(cè)、瓦斯氣體的檢測(cè)、煤氣的檢測(cè)、氟利昂（ R1 R12）的檢測(cè)、呼氣中乙醇的檢測(cè)、人體口腔口臭的檢測(cè)等等。 氣 敏傳感器 氣敏 傳感器是 酒精 檢測(cè)系統(tǒng)的核心，通常安裝在探測(cè)頭內(nèi)。 MQK2 酒精濃度傳感器主要由氣敏元件和電阻絲組成， MQK2 傳感器外接 +5V 電壓時(shí)，能將電阻絲加熱到 270℃～ 300℃。 目前，氣體傳感器的發(fā)展趨勢(shì)集中表現(xiàn)為：一是提高靈敏度和工作性能，降 低功耗和成本，縮小尺寸，簡化電路，與應(yīng)用整機(jī)相結(jié)合，這也是氣體傳感器一直追求的目標(biāo)。 （ 4）國內(nèi)氣敏元件傳感器產(chǎn)量已超過“九五”初期的 400 萬支。一氧化碳?xì)?敏元件可用于工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)保、汽車、家庭等一氧化碳泄漏和不完全燃燒檢測(cè)報(bào)警；氫氣氣敏元件除工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用外也同一氧化碳?xì)饷粼粯?，廣泛用于家庭管道煤氣泄漏報(bào)警。早在 1994年，我國城市燃?xì)庥脩艟瓦_(dá)到 2978 萬戶，用氣人口 萬人。目前中 南 林 業(yè) 科 技大學(xué) 本科畢 業(yè)論文 酒精濃度檢測(cè)儀 第 6 頁 我國頒發(fā)燃?xì)鉄崴魃a(chǎn)許可證企業(yè) 153 家，燃?xì)鉄崴魃鐣?huì)擁有量已在 3000萬臺(tái)以上，其中 50％以上是直排式。一套閉環(huán) 控制系統(tǒng)要用（ 1～ 2）氧傳感器。 經(jīng)過軟件處理送至數(shù)碼管顯示當(dāng)前環(huán)境溫度。 五、 工作環(huán)境：溫度 10+50℃、相對(duì)濕度 090％ RH。 中 南 林 業(yè) 科 技大學(xué) 本科畢 業(yè)論文 酒精濃度檢測(cè)儀 第 9 頁 圖 3 傳感器處理電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的功能是將連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字量，是架起模擬系統(tǒng)跟數(shù)字系統(tǒng)之間連接的橋梁 。 中 南 林 業(yè) 科 技大學(xué) 本科畢 業(yè)論文 酒精濃度檢測(cè)儀 第 10 頁 圖 4 A/D轉(zhuǎn)換電路 單片機(jī)系統(tǒng) AT89S52 是一種低功耗、高 性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。 其電路如圖 5。 使用時(shí)先將鍵盤借口初始化，即將 ～ 全部置 1，然后判斷是否有鍵按下，若 鍵盤輸入端變?yōu)榈碗娖?，表明此鍵盤按下，在軟件編程時(shí)，注意鍵盤消抖。因而使用 DS18B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。 DSl8B20 的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源 。 因此輸入模擬電壓與呼出氣體中的酒精濃度的函數(shù)關(guān)系為 V=*C+。由于 BrAC受到環(huán)境溫度、濕度 以及被測(cè)試者個(gè)體差異等多方面影響，其測(cè)試結(jié)果不如直接檢測(cè) BAC準(zhǔn)確，但是該結(jié)果仍可作為判斷飲酒程度的重 要參考。 圖 13 初始化時(shí)序 中 南 林 業(yè) 科 技大學(xué) 本科畢 業(yè)論文 酒精濃度檢測(cè)儀 第 17 頁 以下子程序在 MCS51 仿真機(jī)上通過其晶振為 12M.。 設(shè)置時(shí)間常數(shù) CLR C 。 圖 14 寫 0時(shí)序 圖 15 寫 1時(shí)序 中 南 林 業(yè) 科 技大學(xué) 本科畢 業(yè)論文 酒精濃度檢測(cè)儀 第 18 頁 寫位子程序 (待寫位的內(nèi)容在 C 中 ) WRBIT: PUSH B 。1us ,C 。 8 位全寫完 ? POP B RET (3)讀時(shí)間隙 見圖 16主機(jī)總線 to 時(shí)刻從高拉至低電平時(shí) ,總線只須保持低電平 l7ts ,之后在t1 時(shí)刻將總線拉高產(chǎn)生讀時(shí)間隙讀時(shí)間隙在 t1 時(shí)刻后 t2 時(shí)刻前有效 ,tz 距 to為 15捍 s,也就是說 ,tz 時(shí)刻前主機(jī)必須完成讀位 ,并 在 to后的 60 尸 s 一 120 fzs 內(nèi)釋放總線 。1us NOP 。1us RDDLT: DJNZ B,RDDLT 。 for (s = 0。 DQ = 0。 unsigned char value = 0。 for (i = 0。主程序流程如圖 17所示 。 // then return high for (i = 0。 i++) // writes byte, one bit at a time { temp = vali。 儀器電 路設(shè)計(jì)合理，體積小，且靈敏度、分辨率和抗干擾能力適用于駕駛員自測(cè)是否飲酒過量的測(cè)量，也可用于酒精濃度監(jiān)控。 [2] 劉豐年 .氣體傳感器測(cè)試系統(tǒng) [D].碩士學(xué)位論文 .吉林：哈爾濱理工大學(xué)，2021。 [9] 陶冶，袁永超，羅平 .基于 DS18B20 的單片機(jī)溫度測(cè)量系統(tǒng) .農(nóng)機(jī)化研究 .2021， 52： 166168。 0 中 南 林 業(yè) 科 技大學(xué) 本科畢 業(yè)論文 酒精濃度檢測(cè)儀 第 27 頁 引言 課題的背景和意義 近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民的生活水平迅速提高，越來越多的人有了自己的私家車，而酒后駕車造成的交通事故也頻頻發(fā)生。 采用匯編語言來實(shí)現(xiàn)其軟件功能 。 硬件設(shè)計(jì)及功能概述 本文設(shè)計(jì)的酒精濃度檢測(cè)儀主要是以酒精傳感器和單片機(jī)為平臺(tái)設(shè)計(jì)而成的，其硬件系統(tǒng)功能框圖如圖一所示 。 該單片機(jī)采用了 ATMEL 公司的高密度 、 非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)型 80C51 單片機(jī)的指令系統(tǒng)和引腳完全兼容；片內(nèi)的Flash 存儲(chǔ)器可在線重新編程，或者使用通用的非易失性存儲(chǔ)器編程；通用的 8 位 CPU 與在線可編程 Flash 集成在一塊芯片上，從而使 AT89S52 功能更加完善，應(yīng)用更加靈活；具有較高的性能價(jià) 格比，使其在嵌入式控制系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用前景 。 從本質(zhì)上講，氣體傳感器是一種將某種氣體體積分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)電信號(hào)的轉(zhuǎn)換器 。負(fù)載電阻 RL 可調(diào)為 ～ 200K，加熱電壓 Uh 為 5V。通過軟 、 硬件聯(lián)合調(diào)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)基本要求，達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo) 。作為廣泛應(yīng)用于工程中的智能儀器將有更大的運(yùn)用空間。 MQ3 型氣敏傳感器的結(jié)構(gòu)和外形如圖三所示，標(biāo)準(zhǔn)回路如圖四所示，傳感器阻值變化率與酒精濃度 、 外界溫度的關(guān)系如圖五所示 。 在選擇傳感器的時(shí)候，一定要考慮 到穩(wěn)定性 、 靈敏度 、 選擇性和抗腐蝕性，本系統(tǒng)選擇 MQ3 型酒精傳感器 。 對(duì)于本系統(tǒng)而言，就是用于快速 、 高精度地對(duì)輸入的酒精濃度信號(hào)進(jìn)行采樣編碼，將其轉(zhuǎn)換成單片機(jī)所能夠處理的數(shù)字量 。 酒精傳感器將檢測(cè)到的酒精濃度轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后將電信號(hào)傳送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過模 數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，把轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字信號(hào)傳給單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)所輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析處理，最后將分析處理的結(jié)果通過顯示器顯示出來 。 此外，低功耗 、 低成本的特點(diǎn)可以使其吸引更多的市場(chǎng)目光 。少量飲酒并不會(huì)有上述癥狀，即人體內(nèi)酒精濃度比較低時(shí)，而人體內(nèi)酒精超過某一個(gè)值時(shí)就會(huì)引起危險(xiǎn)。 本文主要介紹了酒精濃度檢測(cè)儀整體結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)硬件電路，闡述了各模塊功能并著重研究了氣體傳感器的選擇 。 [4] 紀(jì)宗南 .單片機(jī)外圍器件使用手冊(cè) —— 輸入通道器件分冊(cè) [M].北京 。從技術(shù)的角度看 ,在現(xiàn)有方案中加入專用的語音處理芯片 (如 AC48105) ,從而實(shí)現(xiàn)語音功能 ,并不