【正文】 狀態(tài)，比如系統(tǒng)檢測到的錯(cuò)誤狀態(tài)等，為了使操作人員不至于忽視，及時(shí)采取措施，往往還需要有某種更能引人注意，提起警覺的報(bào)警信號(hào)。單片機(jī)驅(qū)動(dòng)他激蜂鳴器的方式有兩種：一種是 PWM 輸出口直接驅(qū)動(dòng)，另一種是利用I/O 定時(shí)翻轉(zhuǎn)電平產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)波形對蜂鳴器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 led數(shù)碼管常用段數(shù)一般為 7 段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，還有一種是類似于 3 位 “+1”型。透過分時(shí)輪流控制各個(gè) LED 數(shù)碼管的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。 STC89C52 單片機(jī)中有一個(gè)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?yàn)殡娐分薪拥氖鞘⒕w，所以設(shè)計(jì)中接的兩個(gè)電容 C1和 C2 的容量都為 30pF。設(shè)計(jì)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(gè)機(jī)器周期的高電平復(fù)位信號(hào)。 //ad 開始轉(zhuǎn)換 while(EOC==0)。//開定時(shí)器 0 中斷 TR0=1。beep=0。LED1=0。 b[2]=x/10%10。 delay() 。仿真處理器及其外圍電路 ， 可以仿真 51 系列、 AVR、 PIC、ARM、等常用主流 單片機(jī) 。檢查電路焊接沒有問題后，則可以進(jìn)行上電測試。經(jīng)過多次嘗試換分壓電阻，使得酒精傳感器靈敏度大大提高。 （ 4） LED 無顯示，可能是程序不對或者是 LED 硬件電路問題。 表 3 血液酒精含量臨界值一覽表 行為類別 對 象 臨界值（ mg/100ml） 飲酒駕駛 車輛駕駛?cè)藛T 20 醉酒駕駛 車輛駕駛?cè)藛T 80 由表 血液酒精含量臨界值可以進(jìn)行定量的分析車輛駕駛?cè)藛T酒后駕駛后血液中的酒精濃度，進(jìn)而對于該司機(jī)的酒駕行為類別進(jìn)行定性，如血液酒精濃度低于 20 mg/100ml，則認(rèn)為是飲酒駕駛，可以對其酌情處理；如若血液酒精濃度超過了 20 mg/100ml 且低于 80 mg/100ml,則認(rèn)為是醉酒駕駛，應(yīng)按照國家交通法規(guī)對其處理。表 1是體內(nèi)酒精濃度與肇事率的關(guān)系。 （ 5） LED 亮度不夠，可能是因?yàn)殡娮柽^大，經(jīng)調(diào)試，解決問題 傳感器濃度校準(zhǔn) 在網(wǎng)上和圖書館查閱資料，了解到一種校準(zhǔn)方法：密閉容器中，一定溫度下，酒精溶液揮發(fā)到容器空氣中后，酒精水溶液濃度與空氣中酒精濃度是 有一定關(guān)系的。 （ 2）用萬用表測傳感器輸出電壓，變化范圍不大。首先還是應(yīng)該測試電源部分，系統(tǒng)上電以后，測試各個(gè)電源端口和器件的電源部分是否工作正常，同時(shí)應(yīng)注意系統(tǒng)中有無器件過熱情況，如果有的話，可能是相應(yīng)的器件損壞或電路中有短路，需要認(rèn)真檢查之后再加電。配合 系統(tǒng)配置 的虛擬邏輯分析儀、示波器等， Proteus 建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境。 } if(set==0)//顯示濃度值 { 基于單片機(jī)的數(shù)字酒精氣體傳感系統(tǒng) 32 仿真結(jié)果 Proteus 介紹 本設(shè)計(jì)選擇用 Proteus 環(huán)境進(jìn)行， Proteus 是世界上著名的 EDA 工具 (仿真軟件 )，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到 單片機(jī) 與 外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。 LED3=0。LED1=1。//去抖 if(key1==0) { set++。 LED2=1。 } void timer() interrupt 1//給 ADC 產(chǎn)生 50K 的時(shí)鐘信號(hào) { CLK=~CLK。首先系統(tǒng)上電后要求對系統(tǒng)各模塊進(jìn)行初始化設(shè)置。端口線電平和輸入輸出狀態(tài)不確定可能使外圍設(shè)備誤動(dòng)作，導(dǎo)致嚴(yán)重事故的發(fā)生；內(nèi)部一些控制寄存器（專用寄存器）內(nèi)容不確定可能導(dǎo)致定時(shí)器溢出、程序尚未開始就要中斷及串口亂傳向外設(shè)發(fā)送數(shù)據(jù)?? ..因此，任何單片機(jī)在開始工作前，都必須進(jìn)行一次復(fù)位過程，使單片機(jī)處于一種確定的狀態(tài)。石英晶體及電容 C1 和 C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。 引腳圖如 。 引腳都是對應(yīng)一個(gè)字母表示 DP 是小數(shù)點(diǎn) 。在單片機(jī)的 軟件基于單片機(jī)的數(shù)字酒精氣體傳感系統(tǒng) 22 設(shè)置中有幾個(gè)系統(tǒng)寄存器是用來設(shè)置 PWM 口的輸出的，可以設(shè)置占空比 、周期等等，通過設(shè)置這些寄存器產(chǎn)生符合蜂鳴器要求的 頻率 的波形之后，只要打開PWM 輸出， PWM 輸出口就能輸出該頻率的方波，這個(gè)時(shí)候利用這個(gè)波形就可以驅(qū)動(dòng)蜂鳴器了。其中，前兩種報(bào)警裝置因硬件結(jié)構(gòu)簡單，軟件編程方 便，常常在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用；而語音報(bào)警雖然警報(bào)信息較直接，但硬件成本高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，軟件量也增加。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 外部特性（引腳功能） ADC0809 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝。 （ 4）單個(gè) +5V 電源供電。模擬地 AGND 和數(shù)字地 DGND 分別設(shè)置引入端，使數(shù)字電路的地電流不影響模擬信號(hào)回路，以防止寄生耦合造成的干擾。 WR 由低跳高時(shí) A/D 轉(zhuǎn) 換開始， 8 位逐次比較需 8 8=64 個(gè)時(shí)鐘周期，再加上控制邏輯操作，一次轉(zhuǎn)換需要 66～ 73 個(gè)時(shí)鐘周期。 CS 、 RD 用來讀 A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果，當(dāng)它們同時(shí)為低電平時(shí)，輸出數(shù)據(jù)鎖存器 DB0～ DB7 各端上出現(xiàn) 8 位并行二進(jìn)制數(shù)碼。 R0: 元件在潔凈空氣中的電阻值。當(dāng)精確測量時(shí)，報(bào)警點(diǎn)的設(shè)定應(yīng)考慮溫濕度的影響。MQ3 型氣敏傳感器的敏感部分是由金屬氧化物 SnO2 的 N 型半導(dǎo)體微晶燒結(jié)層構(gòu)成。 上述這些參數(shù)使得傳感器輸出電壓為 0～5V。 ? EA /VPP：外部訪問允許。一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。 STC89C52 單片機(jī)引腳如圖 ： 圖 STC89C52 引腳圖 ?Vcc：電源電壓 ?GND：地 ?P0 口： P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。單片機(jī) /MCU 主要有 51 基本型和 52 增強(qiáng)型，而相比之下 52 型比 51 型功能更為強(qiáng)大， ROM 和 RAM 存儲(chǔ)空間更大， 52 還兼容51 指令系統(tǒng)。 BAC 和 BAC 內(nèi)在轉(zhuǎn)化如下所述： 基于單片機(jī)的數(shù)字酒精氣體傳感系統(tǒng) 13 BAC=BACBAC/BAC 轉(zhuǎn)化系數(shù) 研究內(nèi)容 設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的酒精濃度檢測系統(tǒng)，檢測結(jié)果用 LED 或 LCD 顯示器顯示。精確的呼出氣體酒精測試和傳統(tǒng)的法醫(yī)血液酒精分析相比有許多優(yōu)點(diǎn)，例如，進(jìn)行無毒的采樣，能進(jìn)行現(xiàn)場處理，這樣為交警節(jié)省了時(shí)間，使交通控制更高效，能避免運(yùn)輸和貯存有艾滋病病毒和肝炎病毒的血樣。 為了能夠有效的防止酒后駕駛造成的此類危害，研究一種酒精含量測試儀來測量駕駛員呼氣中酒精濃度是否超標(biāo)是非常必要的，降低交通事故的發(fā)生率。目前全世界絕大多數(shù)國家都采用呼氣酒精測試儀對駕駛?cè)藛T進(jìn)行現(xiàn)場檢測，以確定被測量者體內(nèi)酒精含量的多少，以確 保駕駛員的生命財(cái)產(chǎn)安全。俄羅斯及其周邊的東歐國家酒精消費(fèi)量最高，其次為歐洲其他國家。更值得關(guān)注的是這種增長勢頭至今尚未受到有效遏制和減弱 ,如不作重大的政策調(diào)整 ,未來十年間道路交通事故年死亡人數(shù)還會(huì)再翻一番。本課題研究的是一種以氣敏傳感器和單片機(jī)為主，監(jiān)測空氣酒精濃度，并具有聲報(bào)警功能及LED 顯示功能的空氣酒精濃度監(jiān)測儀。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。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)表或撰寫的成果作品。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請他人代寫 2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技 術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。s economic development, people39。 迄今為止全世界被汽車奪去的生命已超過者已超過 75 萬。 當(dāng)酒精在人體血液內(nèi)達(dá)到一定濃度時(shí)，造成神經(jīng)麻痹，大腦反應(yīng)遲 緩，肢體不受控制等癥狀。隨著汽車保有量的增加，交通事故也在不斷的增加，全世界每年約有 120 萬人死于道路交通事故，受傷者多達(dá) 5000 萬人，同時(shí)全球道路交通事故每年造成的直接經(jīng)濟(jì)損失為 5180 億美元，可見道路交通安全問題已成為全球性的主題。遠(yuǎn)古時(shí)代人們利用鼻子作為傳感器，進(jìn)行簡單的呼出氣體酒精測量。對于把結(jié)果轉(zhuǎn)化成 BAC 的呼出氣體酒精測量儀，呼氣／血液酒精轉(zhuǎn)換系數(shù)是決定測試精度的重要因素。通過 MQ3 對呼出氣體中酒精濃度的反應(yīng)以取樣電壓的形式送入到 ADC0809，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換后并將轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)送入單片機(jī)進(jìn)行分析處理，再通過液晶板顯示出來。同時(shí) STC89C52 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并酒精氣體 MQ3傳感器 ADC0809 52單片機(jī) 數(shù)碼管顯示 基于單片機(jī)的數(shù)字酒精氣體傳感系統(tǒng) 15 支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。 ?P3 口： P3 口時(shí)一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 ：程序儲(chǔ)存允許（ 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ?XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端 MQ3 酒精傳感器 MQ3 型氣敏傳感器由微型 Al2O 陶瓷管和 SnO2 敏感層 、 測量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或者不銹鋼的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件的工作提供了必要的工作條件 。 MQ3酒精傳感器對乙醇蒸氣有很高的靈敏度，并且響應(yīng)和恢復(fù)快速。當(dāng)氣敏傳感器的敏感體電阻阻值發(fā)生改變時(shí)，對應(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 應(yīng)著一個(gè)被測酒精氣體濃度。 V，測量電壓不大于 24V。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路是本系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，其性能的好壞直接影響整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量 。若采用外部時(shí)鐘，則外部 fCLK 可從 CLKI 端送入，此時(shí)不接 R、 C。被轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)從 VIN（ +）和 VIN（ ）輸入，允許此信號(hào)是差動(dòng)的或不共地的電壓信號(hào)。在直接型 A/D 轉(zhuǎn)換器中，輸入的模擬電壓被直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字代碼，不經(jīng)任何中間變量。 （ 7）低功耗，約 15mW。 D0D7： 8 位數(shù)字量輸出端。要求時(shí)鐘頻率不高于 640KHZ。直到 A／ D 轉(zhuǎn)換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖剑甘?A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有 發(fā)光二極管 。比如為 2500Hz 的蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)，可以知道周期為 400μs，這樣只需要驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的 I/O 口每 200μs 翻轉(zhuǎn)一次電平就可以產(chǎn)生一個(gè)頻率為 2500Hz，占空比為 1/2duty 的方波，再通過三極管放大就可以驅(qū)動(dòng)這個(gè)蜂鳴器了。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用 I/O 多，如驅(qū)動(dòng) 5 個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58=40 根I/O 口來驅(qū)動(dòng)。對于 CHMOS 工藝的單片機(jī)，外部時(shí)鐘要由 XTAL1 端引入，而 XTAL2 端應(yīng)懸空。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。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為了擺脫困境，可以按復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)，所以復(fù)位電路的設(shè)計(jì)很有必要。 設(shè)計(jì)電路及程序 52 單片機(jī)電路 開始 系統(tǒng)各模塊初始化 A/D 轉(zhuǎn)換器 酒精濃度計(jì)算 是否超過報(bào)警閥值 報(bào)警 酒精濃度顯示 基于單片機(jī)的數(shù)字酒精氣體傳感系統(tǒng) 27 如圖 圖 單片機(jī)電路 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路及程序 時(shí)鐘信號(hào) void ADC()//ADC 轉(zhuǎn)換程序 { START=0。//設(shè)定定時(shí)計(jì)數(shù)工作方式為 2 TH0=0xf6。 beep=0。 } 基于單片機(jī)的數(shù)字酒精氣體傳感系統(tǒng) 31 實(shí)驗(yàn)總電路 如圖 圖 設(shè)計(jì)總電路 int code LedData[]={0x5f,0x06,0x3b,0x2f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}。 LED2=0。 b[3]=x%10。 Proteus 軟件 具有其它 EDA 工具軟件 （例： multisim）的功能。焊接前對電阻、電容的量值要進(jìn)行測量、篩選，選擇與電路中參數(shù)值一致的元器件，在選擇芯片時(shí)，要注意芯片與設(shè)計(jì)要求的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否一致。經(jīng)仔細(xì)檢查，找到少焊的電源線和接地線。 （ 3）傳感器輸出電壓不穩(wěn)定，在同濃度酒精情 況下測試電壓，測試值也不同。資料中的數(shù)據(jù)時(shí)通過實(shí)驗(yàn)得到的，而且在于國家計(jì)量檢定規(guī)程誤差范圍內(nèi)的，以下為資料數(shù)據(jù)： 表 1 酒精水溶液濃度與空氣中酒精濃度的關(guān)系 酒精水溶液 /