【正文】 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(shí)鐘信號。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號可用作中斷申請?！　DDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路。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。在振蕩器工作時(shí)，在RST上作用兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，將器件復(fù)位。根據(jù)實(shí)際需要，本次設(shè)計(jì)選用的是以8051為核心單元Atmel公司的低耗AT89S51單片機(jī)。將電極斷A接到電源正極，電極端B接兩個(gè)270Ω并聯(lián)的電阻。圖2 MQ3特點(diǎn):檢測范圍為10ppm～2000ppm ；靈敏度高，輸出信號為伏特級；響應(yīng)速度快，小于10秒；，尺寸：D17*H10。報(bào)警模塊是對設(shè)定值提供報(bào)警功能，該功能用發(fā)光二極管顯示。進(jìn)行這方面的工作，可參考國內(nèi)外有關(guān)資料，看是否有人進(jìn)行過類似的工作。當(dāng)然，最好的辦法是在車內(nèi)安裝這種測試儀，司機(jī)一進(jìn)入車內(nèi)檢測儀就檢測司機(jī)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。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)。氣體傳感器是把氣體中的特定成分檢測出來，并轉(zhuǎn)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(jìn)行安全檢測和報(bào)警，對生產(chǎn)生活中需要了解的氣體進(jìn)行檢測，分析，研究等。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(qū)動發(fā)光二極管點(diǎn)亮報(bào)警；將采集到的模擬電壓信號通過單片機(jī)控制經(jīng)A/D轉(zhuǎn)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。 conversing the voltage signal through the A/D conversion at the control of the singlechip, obtaining the digital voltage signal。 氣敏傳感器的研究現(xiàn)狀氣敏元件性能與敏感功能材料的種類、結(jié)構(gòu)及制作工藝密切相關(guān)。酒后駕車發(fā)生事故的機(jī)率高達(dá)27%。水蒸氣對MQ3的影響很小，這一點(diǎn)可以通過對只裝有純凈水的塑料瓶的多次測量來驗(yàn)證。但一次性成功的幾乎是不是不可能的。（2）組合了氣體傳感器和采樣調(diào)理電路的探頭。經(jīng)實(shí)驗(yàn)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(shí)間和恢復(fù)時(shí)間都正常，可以開始作信號采樣模塊電路的設(shè)計(jì)。它包括中央處理器CPU，隨機(jī)存儲器RAM，只讀存儲器ROM，中斷系統(tǒng)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，串行口和I/O口等等。當(dāng)使用片外存儲器（ROM及RAM）時(shí)，輸出高8位地址。對于晶振部分，AT89S51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。輸入輸出與TTL兼容。 　　GND：地。作為A/D轉(zhuǎn)換是否結(jié)束的狀態(tài)信號供單片機(jī)查詢。本系統(tǒng)采用條狀顯示方式，即將引腳9和引腳3都接到電源的正極。電路連接如圖14所示。讀取后的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)存儲器單元中，經(jīng)過單片機(jī)作相應(yīng)的處理，即要將該電壓值轉(zhuǎn)換為酒精濃度值，然后處理后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成三位十進(jìn)制BCD碼用數(shù)碼管顯示。而在處理過程中對于有些數(shù)據(jù)的處理，可能要碰到雙字節(jié)相除的情況。據(jù)此，可以寫出雙字節(jié)除法的程序代碼。調(diào)試電路其他功能模塊正確后，將預(yù)熱足夠長時(shí)間能正常工作的氣體傳感器MQ3換上原來20kΩ的電阻。表4 濃度與電壓線性映射關(guān)系電壓值區(qū)間(V)濃度轉(zhuǎn)換關(guān)系～C=*～C=*～C=*～C=*～C=*～C=*V 酒精濃度測試結(jié)果、其結(jié)果分別顯示為：010102156。半導(dǎo)體氣敏傳感器和電化學(xué)固體電解質(zhì)氣敏傳感器具有測量精度高、所需試樣少、響應(yīng)快等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于化工、建筑、環(huán)保、醫(yī)療、家電、安全保衛(wèi)等領(lǐng)域。當(dāng)然可以對本系統(tǒng)作一定改進(jìn)，并在此基礎(chǔ)上制作酒精檢測鑰匙。在要作不同線性轉(zhuǎn)換電壓區(qū)間范圍和對應(yīng)的線性轉(zhuǎn)換關(guān)系確定好了以后，根據(jù)表4所對應(yīng)的關(guān)系，修改數(shù)據(jù)處理程序部分，建立酒精濃度和電壓之間的關(guān)系。因?yàn)楦鲗?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)。DISP:MOV DPTR,TABMOV A,7FHMOVC A,A+DPTRACALL SOMOV A,7EHMOVC A,A+DPTRACALL SOMOV A,7DHMOVC A,A+DPTRACALL SORETSO:MOV R7,8SO1: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03FHC0H106HF9H25BHA4H34FHB0H466H99H56DH92H67DH82H707HF8H87FH80H96FH90H程序當(dāng)中為了顯示的精確，在有些位相除時(shí)用到了雙字節(jié)相除的算法。ADC0809中模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出標(biāo)志位是EOC，轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高電平有效。因?yàn)锳DC0809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。動態(tài)顯示需要時(shí)刻對顯示器件進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用的CPU時(shí)間多。10個(gè)電壓比較器的同相輸入（+）端分別接到10個(gè)等值電阻（1KΩ）串聯(lián)回路的10個(gè)分壓端。由于ADC0809具有三態(tài)輸出數(shù)據(jù)瑣存器，其8位數(shù)據(jù)輸出端可以直接與數(shù)據(jù)總線相連?！　LK：時(shí)鐘脈沖輸入端。如圖7所示，10μF的電容C3與270Ω的電阻并聯(lián)后再與一個(gè)10KΩ的電阻串聯(lián)，電容的正極端接到電源的正極，電容的另一端接至引腳RST。針對不同型號的單片機(jī)在最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)上會有一些差別。P0口：8位漏極開路的。 在采樣硬件電路中實(shí)際要考慮到MQ3的實(shí)際技術(shù)參數(shù)，即加熱電阻和敏感體電阻的大小，該部分應(yīng)與電源正極相連。加熱開始幾秒鐘后A，B之間電阻迅速下降至10KΩ以下，然后又逐漸上升至120KΩ以上后并保持著。（3）毒性氣體傳感器。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(shí)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(shí)質(zhì)是以降低系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、增加處理進(jìn)行為代價(jià)的，而且軟件設(shè)計(jì)費(fèi)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(shí)際情況而合理安排，統(tǒng)一考慮。(3)為了盡量減少設(shè)計(jì)的氣體傳感器的測量誤差，在測量酒精溶液樣品時(shí)要考慮并解決3個(gè)主要問題。吸油煙機(jī)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。三是催化劑中毒。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(jì)。并且在檢測低濃度酒精時(shí)誤差較小，%滿足設(shè)計(jì)要求。由于元件電阻和靈敏度隨時(shí)間而不斷變化，漂移大給檢測結(jié)果的可靠性帶來不穩(wěn)定的因素。納米固體材料具有龐大的界面，提供了大量氣體通道，從而大大提高了靈敏度，工作溫度大大降低，大大縮小了傳感器的尺寸。(2)軟件方面，標(biāo)準(zhǔn)的確定是該部分要做的主要工作。工作的重點(diǎn)應(yīng)放在該項(xiàng)目的技術(shù)難度上，此時(shí)可參考這一方面更詳細(xì)、更具體的資料，根據(jù)系統(tǒng)的不同部分和要實(shí)現(xiàn)的功能，參考國內(nèi)外同類產(chǎn)品的性能，提出合理而可行的技術(shù)指標(biāo)，編寫出設(shè)計(jì)任務(wù)書，從而完成系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)。（2）CO和H2氣敏傳感器。MQ3的靈敏度特性曲線如 圖3所示。由于這種變化是可逆的，所以能重復(fù)使用。GND：接地。ALE以1/6的振蕩頻率固定速率輸出，可作為對外輸出的時(shí)鐘或用作外部定時(shí)脈沖。對于復(fù)位電路部分，AT89S51技術(shù)資料給出，當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 　　EOC：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。表1 ADC0809通道地址ADDC ADDB ADDA 選通通道0 0 0IN00 0 1IN10 1 0IN20 1 1IN31 0 0IN41 0 1IN51 1 0IN61 1 1IN7ADC0809芯片內(nèi)部沒有時(shí)鐘脈沖源，可以用單片機(jī)提供的地址鎖存控制輸入信號ALE經(jīng)D觸發(fā)器二分頻后，作為 ADC0809的時(shí)鐘輸入。－，用于鎖存選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換通道的地址。如圖13所示。對于8051系列單片機(jī)，現(xiàn)有四種語言支持，即匯編、PL/M、C和BASIC。模擬電壓的輸入端接在模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的IN0通道，再根據(jù)單片機(jī)與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的連接，單片機(jī)在選擇讀寫地址時(shí)應(yīng)該為7FF8H。數(shù)碼管顯示選用的是靜態(tài)顯示的方法，要在每次顯示數(shù)據(jù)時(shí)把要顯示的3個(gè)位按順序串行送到數(shù)碼管集成驅(qū)動電路74LS164并行輸出，以同時(shí)驅(qū)動3個(gè)數(shù)碼管同時(shí)點(diǎn)亮。電路連接好，并將調(diào)試程序代碼（注釋電壓到酒精濃度轉(zhuǎn)換關(guān)系代碼）燒寫到AT89S51單片機(jī)上后，接上+5V電源開始調(diào)試。準(zhǔn)備多個(gè)不同濃度的酒精氣體樣品，從小到大，依次用氣敏傳感器檢測，記錄對應(yīng)的電壓值，記錄樣品的濃度和電壓值之間的關(guān)系，如圖17所示。將該信號通過A/D轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。本論文從選題，實(shí)驗(yàn)，到論文的寫作，整個(gè)過程得到了指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)和細(xì)心幫助，在此表示衷心的感謝。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。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。4 電路調(diào)試與測試結(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)。相除后對應(yīng)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。因?yàn)樵诔绦蛑忻看螌δ?shù)轉(zhuǎn)換后讀取的數(shù)據(jù)，需要相應(yīng)的存儲空間，同時(shí)對讀取的數(shù)據(jù)作適當(dāng)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。該引腳與三個(gè)移位寄存器的時(shí)鐘輸入端CLK相連。輸入靈敏度可以通過負(fù)載電阻的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)，即對地電阻調(diào)小時(shí)靈敏度下降；反之，靈敏度增加。作為單片機(jī)讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀信號。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。 圖9 ADC0809芯片IN0~IN7：8路模擬量輸入端。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?！猂XD串行口輸入