【正文】 OV R4,51 MOV R3,0 MOV R2,0 畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 MOV R1,16 LP1:CLR C MOV A,R6 RLC A MOV R6,A MOV A,R7 RLC A MOV R7,A MOV A,R2 RLC A MOV R2,A MOV A,R3 RLC A MOV R3,A MOV A,R2 CLR C SUBB A,R4 JC NEXT MOV R0,A MOV A,R3 SUBB A,R5 JC NEXT INC R6 MOV R3,A MOV A,R0 MOV R2,A NEXT:DJNZ R1,LP1 RET 根據(jù)程序流程圖和各個子程序的編寫可以得到整個設(shè)計的總程序代碼，見附錄。根 據(jù) 7 段數(shù)碼管的字型碼如表 2 所示和移位寄存器 74LS164的邏輯功能，將對應(yīng)的共陰極字型碼放在一個表格中，然后通過查表的方式找到要顯示的數(shù)字送移位寄存器驅(qū)動數(shù)碼管顯示。如果所有位都當(dāng)單字節(jié)除法來運算的話，對于有些要作雙字節(jié)除法的位上的數(shù)字則無法顯示，而能是顯示 0。模數(shù)轉(zhuǎn)換需要一定的時間，這時可以開始對轉(zhuǎn)換是否結(jié)束進行不斷的查詢。當(dāng)然，在程序運行的過程當(dāng)中，還要用到工作寄存器，因為工作寄存器都是臨時存儲數(shù)據(jù)，不需要保存作為以后處理要用到的數(shù)據(jù)，所以工作寄存器的初始化這部分可以省去。因為 ADC0809 的模擬輸入端 IN0 與負(fù)載電阻的一端用導(dǎo)線連在了一起。因為每位數(shù)據(jù)串行輸出先輸出的是低位，所以數(shù)碼管引腳 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 dg 應(yīng)順序與對應(yīng)位的移位寄存器并行輸出端的 Q Q Q Q Q Q Q Q0 連接。動態(tài)顯示需要時刻對顯示器件進行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用的 CPU 時間多。改變 7 腳與 8 腳之間電阻的阻值可以調(diào)節(jié)發(fā)光二極管的顯示亮度，當(dāng)阻值增加亮度減弱，反之加強。因為與串聯(lián)回路相接的內(nèi)部參考電壓為，所以相鄰分壓端之間的 電壓差為 。單片機的 ALE 端畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 口接到 D 觸發(fā)器的時鐘信號輸入端 CK， D 觸發(fā)器的反相輸出端與觸發(fā)信號輸入端用導(dǎo)線相 連， D 觸發(fā)器的清零和復(fù)位端為低電平有效，分別接高電平， D 觸發(fā)器的正向輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的 CLK 端子用導(dǎo)線相連接，為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片提供正常的時鐘信號。地址選通端 ADDA， ADDB， ADDC分別與單片機地址總線的低三位 A0， A1， A2 相連，用于選通 IN0IN7 中的某一通道。直到 A/D 轉(zhuǎn)換完成，EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。要求時鐘頻率不高于 640KHZ。 ADDA、 ADDB、 ADDC： 3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路。設(shè)計中選用的石英晶體大小為 ,但復(fù)位鍵按下后，電容和電阻選用的參數(shù)值能夠保證給復(fù)位端 RST 提供大于 2 個機器周期的高電平復(fù)位信號 [10]。根據(jù)技術(shù)資料的推薦，使用石英晶體推薦電容容量為 30pF177。對于選用的AT89S51 單片機，根據(jù)美國 ATMEL 公司提供的技術(shù)資料，可以對它的 最小系統(tǒng)作恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計，如圖 8 所示 [9]。在振蕩器工作時，在 RST 上作用兩個機器周期以上的高電平，將器件復(fù)位。使用片外存儲器時，作低八位地址和數(shù)據(jù)分時復(fù)用，能驅(qū)動 8 個LSTTL 上拉電阻。 根據(jù)實際需要，本次設(shè)計選用的是以 8051 為核心單元 Atmel 公司的低耗 AT89S51 單片機。負(fù)載電阻要根據(jù) MQ3 實際的技術(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 270Ω 并聯(lián)的電阻。此時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 用表顯示值馬上由原來大于 120KΩ 降至 10KΩ 以下。如圖 2 所示： 圖 2 MQ3 特點 :檢測范圍為 10ppm～ 2020ppm ； 靈敏度高，輸出信號為伏特級；響應(yīng)速度快， 小于 10 秒；功耗 小于 ，尺寸： D17*H10。 （ 3）毒性氣體傳感器。數(shù)碼管顯示模塊是對單片機處理后的數(shù)字信號的顯示，用來顯示酒精的濃度。由于硬件結(jié)構(gòu)與軟件方案會相互影響，因此，從簡化電路結(jié)構(gòu)、降低成本、減少故障率、提高系統(tǒng)的靈活性與通用性方面考慮，提倡軟件能實現(xiàn)的功能盡可能由軟件來完成；但也應(yīng)考慮軟件代硬件的實質(zhì)是以降低系統(tǒng)的實時性、增加處理進行為代價的，而且軟件設(shè)計費用、研制周期也將增加，因此系統(tǒng)的軟硬件功能分配應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的要求及實際情況而合理安排，統(tǒng)一考慮。可行性調(diào)研的目的，是分析完成這個項目的可能性。 （ 3）為了盡量減少設(shè)計的氣體傳感器的測量誤差，在測量酒精溶液樣品時要考慮并解決 3 個主要問題。開車司機只要將嘴對著傳感頭使勁吹氣，儀器就能發(fā)上顯示出酒精濃度的高低，從而判斷該司機是否酒后駕車，避免事故的發(fā)生。吸油煙機等產(chǎn)品上常用 MQ3 型半導(dǎo)體氣敏傳感器，它采用旁熱式結(jié)構(gòu)，陶瓷管內(nèi)裝有高阻抗加熱絲，管外涂有梳狀金屬電極，金屬電極之外涂有 SnO2材料，使 SnO2燒結(jié)體位于兩電極之間 [6]。為改善其氣敏特性，常在 SnO2 基體中摻入貴金屬或其他金屬氧化物。三是催化劑中毒。 由于氣體與人類的日 常生活密切相關(guān)，對氣體的檢測已經(jīng)是保護和改善生態(tài)居住環(huán)境不可缺少的手段，氣體傳感器發(fā)揮著極其重要的作用。對不同的區(qū)間濃度和電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系做線性化處理，簡化了硬件電路的設(shè)計。本文用 AT89S51 單片機與 MQ3 型氣體傳感器實現(xiàn)了對酒精濃度的測量，并對測量數(shù)據(jù)進行顯示， 同時利用二極管簡單顯示濃度的高低，在設(shè)計允許值時發(fā)出報警。確定方案，完成開題報告?？蛇x擇點狀顯示也可選擇條狀顯示。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(dá)萬分之一以上 。 酒精濃度探測儀在生產(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儀，可隨時檢測車間內(nèi)的酒精氣體濃度，當(dāng)酒精氣體濃度高于允許限定值時要及時通風(fēng)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(dān)。 本學(xué)位論文屬于 保密 囗，在 年解密后適用本授權(quán)書 不保密囗 。傳感器應(yīng)用廣泛，在各個領(lǐng)域都有著舉足輕重的作用，所以傳感器不斷向高精度，高可靠性，微型化，微功耗無源化和智能化數(shù)字化發(fā)展，以便更好的服務(wù)于我們的生產(chǎn)和生活。目前，所設(shè)計的該類傳感器多選用以二氧化錫為基本材 料，添加不同物質(zhì)制成的氣敏傳感器。 基本內(nèi)容和技術(shù)方案 敏感部分由二氧化錫的 N 型半導(dǎo)體微晶燒結(jié)層構(gòu)成的 MQ3 型氣敏傳感器，當(dāng)其表面吸附有被測氣體酒精分子時，表面導(dǎo)電電子比例就會發(fā)生變化，從而其表面電阻會隨著被測氣體的濃度的變化而變化。 1 個全雙工串行通信端口。 根據(jù)以上內(nèi)容選定技術(shù)方案。 第 1113 周：完成硬件電路的安裝，并進行硬件電路的調(diào)試。（ 3）對設(shè)計的傳感器進行了標(biāo)定。 Analog voltage signal amplification to drive lightemitting diode light to alarm。 目前，氣敏傳感器領(lǐng)域還存在一些問題。四是 SnO2 元件有時由于靈敏度過大導(dǎo)致誤報，但是在檢測某些低濃度氣體時靈敏度卻難以達(dá)到要求 [2]。 納米科學(xué)技術(shù) (Nano— ST)是研究尺寸在 — 100nm 的物質(zhì)組成體系的運動規(guī)律和相畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 互作用以及可能的實際應(yīng)用中的技術(shù)問題的科學(xué)技術(shù)。 設(shè)計酒精濃度探測儀的意義 本設(shè)計基于 AT89S51 單片機設(shè)計的酒精氣體濃度探測儀，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。 本文主要研究工作 本文以 AT89S51 單片機為核心，設(shè)計了用于測量酒精濃度的探測儀，主要研究工作包括以下 3 個方面。 測量樣品時，將探頭盡量放入塑料瓶內(nèi)，可以在一定程度上消除流動空 氣的影響，同時應(yīng)選擇空氣流動較小的室內(nèi)環(huán)境來測量。 （ 2）系統(tǒng)總體方案的設(shè)計。 （ 4）一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)研、總體設(shè)計、硬件軟件設(shè)計、制版、元件安裝后，在系統(tǒng)的程序存儲器中放入編制好的應(yīng)用程序，系統(tǒng)即可運行。 圖 1 系統(tǒng)總框圖 信號采集電路 氣體傳感器的選擇 根據(jù)被檢測氣體的不同，氣敏傳感器可分為以下三類 : （ 1）可燃性氣體氣敏傳感器。 一個新型的氣體檢測系統(tǒng)應(yīng)該包括： （ 1）基于一種或幾種傳感技術(shù)的氣體傳感器。由于這種變化是可逆的，所以能重復(fù)使用。經(jīng)實驗的反復(fù)檢測， MQ3 傳感器可以正常工作使用，對不同濃度的酒精溶液有不同的變化，響應(yīng)時間和恢復(fù)時間都正常，可以開始作信號采樣模塊電路的設(shè)計。 當(dāng)其表面吸附有被測氣體酒精分子時，表面導(dǎo)電電子比例就會發(fā)生變化，從而其表面電阻會隨著被測氣體濃度的變化而變化。它包括中央處理器 CPU，隨機存儲器 RAM，只讀存儲器 ROM，中斷系統(tǒng)，定時器 /計數(shù)器，串行口和 I/O 口等等。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 圖 6 AT89S51 芯片管腳 VCC：運行和程序校驗時接 電源正端。當(dāng)使用片外存儲器（ ROM 及 RAM）時，輸出高 8 位地址。 ALE/PROG：地址鎖存允許信號，輸出。 對于晶振部分， AT89S51 單片機中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 19 對應(yīng)的 XTAL1 和 18 對應(yīng)的 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。因為電路中接的是石英晶體，所以設(shè)計中接的兩個電容 C1和 C2 的容量都為 33pF。輸入輸出與 TTL 兼容。 START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動信號，輸入，高電平有效。 GND：地。采用查詢方式對輸入模擬信號進行 A/D 轉(zhuǎn)換，然后將數(shù)據(jù)通過三位八段數(shù)碼管顯示。 ADC0809 的 EOC 信號與單片機的 相連，作為 A/D 轉(zhuǎn)換是否結(jié)束的狀態(tài)信號供單片機查詢。單片機引腳 － 連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)輸出端 D0﹑ D1﹑ D2﹑ D3﹑ D4﹑ D5﹑ D6﹑ D7 端，用于讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。 LM3914 的 9 腳為點，條方式選擇端，當(dāng) 9 腳與 11 腳相接為點狀顯示；當(dāng) 9 腳與 3 腳相接，則為條狀顯示。 8段共陰數(shù)碼管由 a﹑ b﹑ c﹑ d﹑ e﹑ f﹑ g、 dg 這 8 個發(fā)光二極管組成。選用 3 個移位寄存器 74LS164 驅(qū)動數(shù)碼管發(fā)光點亮。 打開 Microcontrmller ISP Software，在菜單 options 選項中選擇 select device，在彈出的窗口中選擇器件 AT89S51，并選 Byte Mode 點擊 OK。單片機通過 I/O 口與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)輸出口相連讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。即每次的初始化將上次存儲的數(shù)據(jù)全部清除，用于存放當(dāng)前要存儲的數(shù)據(jù)。最后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)讀取到單片機累加器 A 中。 MOV B,51 DIV AB MOV 7DH,A MOV A,B MOV B,10 MUL AB MOV R6,A MOV R7,B ACALL DIV16 MOV 7EH,R6 MOV A,R2 MOV B,10 MUL AB MOV R6,A MOV R7,B ACALL DIV16 MOV 7FH,R6 經(jīng)過處理后實際采樣到的電壓值對應(yīng)的各個位就分別存儲在 7DH， 7EH， 7FH 三個存儲單元里面了。 DISP:MOV DPTR,TAB MOV A,7FH MOVC A,A+DPTR ACALL SO MOV A,7EH MOVC A,A+DPTR ACALL SO MOV A,7DH MOVC A,A+DPTR 畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 ACALL SO RET SO:MOV R7,8 SO1:CLR RRC A MOV ,C SETB DJNZ R7,SO1 RET 表 2 七段 LED 字型碼 顯示字符 共陰極字型碼 共陽極字型碼 0 3FH C0H 1 06H F9H 2 5BH A4H 3 4FH B0H 4 66H 99H 5 6DH 92H 6 7DH 82H 7 07H F8H 8 7FH 80H 9 6FH 90H 程序當(dāng)中為了顯示的精確，在有些位相除時用到了雙字節(jié)相除的算法。按照設(shè)計的步驟，并對照總電路圖，在面包板上連接電路。因為各導(dǎo)線和元器件對電壓電流的影響，數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)與萬用表測得的數(shù)據(jù)存在一定的偏差，但在可接受的范圍內(nèi)。這時候可以配制幾個酒精溶液對調(diào)試電路作初步測試。 在要作不同線性轉(zhuǎn)換電壓區(qū)間范圍和對應(yīng)的線性