【正文】 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。1個全雙工串行通信端口。第1415周：完成并提交論文，對論文進行修改定稿。 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)生事故的機率高達27%。水蒸氣對MQ3的影響很小，這一點可以通過對只裝有純凈水的塑料瓶的多次測量來驗證。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。圖4 MQ3檢測電路 信號采樣電路信號的采樣模塊電路如圖5所示?，F(xiàn)在，單片微機已不僅指單片計算機，還包括微計算機，微處理器，微控制器和嵌入式控制器，單片微機已是它們的俗稱[8]?？梢则?qū)動4個LSTTL負載。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。 圖8 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖9所示。 　　ADC0809的工作過程是：首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。ADC0809與AT89S51單片機的接口電路如圖10所示[11]。圖11 LM3914管腳圖如圖12所示，LM3914的3和9引腳接電源正極，使發(fā)光二極管成柱狀顯示，7和8引腳接一個2K的電阻，控制發(fā)光二極管的亮度，5引腳為采樣信號的輸入端，10到18引腳和1引腳分別接發(fā)光二極管的負極端，4和2引腳與發(fā)光二極管的正極間接一個10μF的電容，作為發(fā)光二極管的虛電源，驅(qū)動要反光的二極管點亮。移位寄存器在電路中一是驅(qū)動數(shù)碼管點亮，二是對輸入的串行數(shù)據(jù)并行輸出，起到串并轉(zhuǎn)換的作用。程序流程圖如圖16所示。為此，在第一位單字節(jié)除51后，接下來的小數(shù)部分位的除51則要作雙字節(jié)的除法，這樣才能保證使所有位能顯示出來。DIV16:MOV R5,0 MOV R4,51 MOV R3,0 MOV R2,0 MOV R1,16LP1: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,ANEXT:DJNZ R1,LP1RET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。準備好若干個不同濃度的酒精氣體樣品，檢測氣體傳感器是否能正常工作。%對于檢測濃度低的酒精誤差比檢測濃度高的酒精誤差小，這也是設(shè)計的該酒精濃度探測儀適合與檢測酒后駕車的原因，因為人在飲酒后，從呼吸道呼出的酒精氣體濃度一般都不是很高。隨著納米技術(shù)、薄膜技術(shù)等新材料研制成功，微機械與微電子技術(shù)、計算機技術(shù)等的綜合應(yīng)用，高性能的氣敏傳感器將會不斷出現(xiàn)。即在車鑰匙上設(shè)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。使最終顯示的數(shù)據(jù)為酒精濃度值。調(diào)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。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。最后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)讀取到單片機累加器A中。所以單片機在啟動測試模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片之前要選擇通道0，寫入模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，然后啟動對通道IN0端輸入的采集電壓信號作模數(shù)轉(zhuǎn)換，等待轉(zhuǎn)換的結(jié)束。這兩種顯示方式各有利弊；靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU 時間，但每個顯示單元都需要單獨的顯示驅(qū)動電路，使用的硬件較多；動態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的CPU時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。為了驅(qū)動LED1發(fā)光，集成電路LM3914的1腳輸出應(yīng)該為低電平，因此要求電壓比較器異相（）。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。要求時鐘頻率不高于640KHZ。,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]。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?shù)脑O(shè)計，如圖8所示[9]。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。負載電阻要根據(jù)MQ3實際的技術(shù)參數(shù)而選擇阻值合適的電阻。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。（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。（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。吸油煙機等產(chǎn)品上常用MQ3型半導體氣敏傳感器，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]。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。確定方案，完成開題報告。芯片內(nèi)部有時鐘振蕩器，只讀存儲器為4K字節(jié)，外部可擴充至64K字節(jié)，128字節(jié)的隨機存儲器，外部可擴充至64K字節(jié)。當然，最好的辦法是在車內(nèi)安裝這種測試儀，司機一進入車內(nèi)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。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包括任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。氣體與人類的日常生活密切相關(guān)，檢測氣體是保護和改善我們居住環(huán)境的必要工作，要檢測氣體就少不了用到氣體傳感器。由于這種變化是可逆的，所以能重復(fù)使用。變化的電壓值送LM3914放大比較，驅(qū)動相應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)光，顯示酒精濃度的高低。并且在檢測低濃度酒精時誤差較小，%滿足設(shè)計要求。由于元件電阻和靈敏度隨時間而不斷變化，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，標準的確定是該部分要做的主要工作。工作的重點應(yīng)放在該項目的技術(shù)難度上，此時可參考這一方面更詳細、更具體的資料，根據(jù)系統(tǒng)的不同部分和要實現(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，編寫出設(shè)計任務(wù)書，從而完成系統(tǒng)總體方案設(shè)計。（2）CO和H2氣敏傳感器。圖3 MQ3靈敏度特性曲線檢測電路如圖4所示，當電源開關(guān)S斷開時，傳感器加熱電流為零，實測A，B之間電阻大于20MΩ。當氣敏傳感器的敏感體電阻阻值發(fā)生改變時，對應(yīng)的電位器的分壓值也會發(fā)生相應(yīng)的變化，即一個電壓值對應(yīng)著一個被測酒精氣體濃度。XTAL1：輸入到單片機內(nèi)部振蕩器的反相放大器。單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計包括電源，晶振和復(fù)位電路三個部分。復(fù)位是單片機的初始化操作，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為了擺脫困境，可以按復(fù)位鍵以重新啟動，所以復(fù)位電路的設(shè)計很有必要。 　　OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。ALE端信號的頻率是單片機時鐘頻率的1/6。圖10 ADC0809與單片機AT89S51接口電路 發(fā)光二極管顯示報警電路發(fā)光二極管集成驅(qū)動芯片LM3914的管腳圖如圖11所示。圖13 8段共陰數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖用單片機驅(qū)動數(shù)碼管有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示，靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動電路具有輸出鎖存功能，單片機將所要顯示的數(shù)據(jù)送出后就可以驅(qū)動數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)，直到下一次顯示數(shù)據(jù)需要更新時再傳送一次新的數(shù)據(jù)就可以了。本設(shè)計軟件編程部分選用匯編語言來寫程序代碼。所以單片機在將地址7FF8H寫入模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片后，一方面模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片鎖存地址選擇線的狀態(tài)，從而選通相應(yīng)的模擬通道，同時啟動模數(shù)轉(zhuǎn)換。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。先把氣體傳感器探頭用一個阻值為20kΩ的電阻替代，復(fù)位單片機，觀察數(shù)碼管上的顯示數(shù)據(jù)和發(fā)光二極管的點亮情況。根據(jù)曲線圖的走向可以看出傳感器的酒精濃度檢測大致范圍，然后根據(jù)這個范圍選擇7個合適的濃度值，多次測量電壓值，再取平均值作為最后電壓值，把6個標準區(qū)間范圍定下來，如表3所示。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號由單片機作相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，得到3位BCD碼并將3位送送數(shù)碼管顯示。大學四年學習生涯即將告以段落，在此要感謝四年以來一直對教學和指導工作認真負責，孜孜不倦的所有武漢理工大學理學院的老師們，同時還要感謝跟我一同學習的同學，他們給了我?guī)椭?、支持和動力，讓我度過了一個美好的大學生活。顯示濃度值小數(shù)部分前3位數(shù)字的結(jié)果是156。這時候可以配制幾個酒精溶液對調(diào)試電路作初步測試。按照設(shè)計的步驟，并對照總電路圖，在面包板上連接電路。思路明確后，實際電壓值轉(zhuǎn)換部分程序可以寫出來。當然，在程序運行的過程當中，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0連接。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，當阻值增加亮度減弱，反之加強。用于單片機對模數(shù)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束的查詢，為單片機讀取數(shù)據(jù)作準備。下降沿啟動 A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行?！? 21~28：8位數(shù)字量輸出端。對于外接電容C1和C2的大小雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小還是會對振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度和溫度穩(wěn)定性帶來一定的影響。RST：復(fù)位輸入信號，高電平有效。AT89S51提供以下標準功能：4KBFlash閃存存儲器，128B內(nèi)部RAM，32個I/O口線，看門狗，兩個數(shù)據(jù)指針，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。MQ3的兩個B引腳也連接在一起，作為敏感體電阻的另一個電極。本設(shè)計中的酒精氣體傳感器采用河南漢威電子有限公司的MQ3型,它屬于MQ系列氣敏元件的一種。信號轉(zhuǎn)換模塊用來把采集到得模擬電壓信號轉(zhuǎn)換位可以用單片機處理的數(shù)字信號。2 硬件電路設(shè)計與實現(xiàn) 單片機開發(fā)流程（1）可行性調(diào)研。人飲酒后, 酒精通過消化系統(tǒng)被人體吸收, 經(jīng)過血液循環(huán), 約有90%的酒精通過肺部呼氣排出, 因此測量呼氣中的酒精含量, 就可判斷其醉酒程度。純SnO2的氣敏特性不甚好，尤其是它的熱穩(wěn)定性不高。近年來，傳感器正處于傳統(tǒng)型向新型傳感器轉(zhuǎn)型的發(fā)展階段，新型傳感器的特點是微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，它將不僅促進系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造，而且可導致建立新型工業(yè)和軍事變革，是21世紀新的經(jīng)濟增長點[1]。指導教師意見 指導教師簽名：