【正文】 行模擬現(xiàn)場的真實調試。 （ 3）配有人機接口軟件的中心監(jiān)測和控制系統(tǒng)。 MQ3 的加熱電阻兩端即 H 引腳接至 +5V 直流穩(wěn)壓電源，用于電阻絲對敏感體電阻的加熱。 AT89S51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS8 位單片機，片內含 4K 的可系統(tǒng)編程的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準 8051 指令系統(tǒng)及引腳。 P3 口： 8 位、準雙向 I/O 口，具有內部上拉電路，提供各種替代功能。如圖 8 所示，石英晶體及電容 C1 和 C2 接在放大器的反饋回路中構成并聯(lián)諧振電路。下面說明各引腳功能 。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。單片機引腳 與 進過或非門后于模數(shù)轉換芯片的 ALE 端和 START 端子用導線相連接，用于對模數(shù)轉換芯片寫入數(shù)據(jù)的寫信號。 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，驅動要反光的二極管點亮。移位寄存器在電路中一是驅動數(shù)碼管點亮，二是對輸入的串行數(shù)據(jù)并行輸出，起到串并轉換的作用。程序流程圖如圖 16 所示。 TEST:MOV DPTR,7FF8H SETB MOVX DPTR,A JB ,$ MOVX A,DPTR RET 把轉換后得到的數(shù)字電壓值讀取到單片機后，因為，實際的電壓值范圍在 0～ +5V 之間，而 ADC0809 模數(shù)轉換芯片對應的是 8 位精度的處理，即從 00000000B 到 11111111B，所以單片機還要對它作個除 51 的處理工作。除法運算是按位進行的，每一位是一個循環(huán)，每個循環(huán)中要作三件事，一是被除數(shù)左移一位，二是余數(shù)減除數(shù)，最后根據(jù)是否減來置商位為 1 或 0。測量數(shù)據(jù)與數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)基本一致，說明電路數(shù)碼管顯示部分連接正確。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。先把氣體傳感器探頭用一個阻值為 20kΩ 的電阻 替代，復位單片機，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。單片機對每次移出的位通過 輸入到移位寄存器的數(shù)據(jù)輸入端，移位寄存器的時鐘脈沖通過單片機 模擬的時鐘信號提供。 ADC0809 中模數(shù)轉換結束輸出標志位是 EOC，轉換結束時為高電平有效。所以單片機在啟動測試模數(shù)轉換芯片之前要選擇通道 0，寫入模數(shù)轉換芯片，并將用作查詢的單片機引腳 置位，然后啟動對通道 IN0 端輸入的采集電壓信號作模數(shù)轉換，等待轉換的結束。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。為了驅動 LED1 發(fā)光，集成電路 LM3914 的 1 腳輸出應該為低電平，因此要求電壓比較器異相（ ）端的輸入電壓應大畢業(yè)設計（論文） 15 于 。由于 ALE 和 START 連在一起， ADC0809 在鎖存通道地址的同時啟動 A/D 轉換。 REF（ +）、 REF（ ）：基準電壓。 畢業(yè)設計（論文） 11 圖 7 AT89S51 單片機最小系統(tǒng)設計電路 ADC0809 是 CMOS 單片型逐次逼近式 A/D 轉換器，內部結構如圖 8 所示，它由 8 路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、 8 位開關樹型 A/D 轉換器、逐次逼近寄存器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。 對于電源部分，技術資料中性能參數(shù)里給出的標準工作電壓是 ～ 。 P1 口： 8 位、準雙向 I/O 口。應為實驗所用的 MQ3 在預熱 5 到 10 分鐘后，它的敏感體電阻只有 120KΩ，所畢業(yè)設計（論文） 8 以負載電阻選用兩個 270Ω 并聯(lián)，構成采樣部分的分壓電阻。移開小瓶過 1 分鐘左右后， A， B 之間電阻恢復至大于 120KΩ。毒性氣體傳感器又稱為環(huán)境有毒有害氣體傳感器，主要用于檢測煙氣、尾氣、廢氣等環(huán)境污染氣體，雖然 SnO2氣敏傳感器對 CO， H2S 等有毒有害 氣體敏感，但應用最多的仍是電解式化學傳感器。在確定軟硬件功能的基礎上，設計者的工作就開始涉及 到具體的問題，如儀器的體積及與具體技術指標相對應的硬件實現(xiàn)方案，軟件的總體規(guī)劃等。一是外界環(huán)境流動空氣對傳感器的影響和對氣體樣品的稀釋，二是樣品的穩(wěn)定性對測量帶來的誤差，三是水蒸氣對測量的影響。氣敏傳感器工作時，加熱器通電加熱，若無被檢氣體侵入時，氣敏元件的阻值基本不變當氣敏元件表面產(chǎn)生吸附作用，其阻值將隨氣體濃度的變化變化。摻有催化劑的氣敏元件接觸某些氣體后，活性組分被毒化，將會改變元件的選擇性，降低其敏感度和穩(wěn)定性，另外催化劑本身也存在著不穩(wěn)定性問題。設計的傳感器可以檢測不同濃度的酒精氣體，改進之后對解決酒后駕車事故和特殊場合酒精檢測都可以使用。 第 46 周：畫出流程圖，編寫程序。 5 個中斷向量源。當然，依照同樣的原理也可設計檢測其他氣體的探測儀，與我們的生活息息相關的是檢測有毒氣體。 作者簽名： 年 月 日 學位論文版權使用授權書 本學位論文作者完全了解學校有關保障、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向有關學位論文管理部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 必讀參考資料： [1] 張培仁 ． 基于 匯編 語言編程 MCS51 單片機原理與應用 [M]． 北京：清華大學出版社 ，2020． [2] 吳桂秀．傳感器應用制作入門 [M]．浙江科學技術出版社， 2020． 指導教師簽名 系主任簽名 院長簽名（章） 本科學生畢業(yè)設計 (論文 )開題報告 目的及意義（含國內外的研究現(xiàn)狀分析） 從 18 世紀產(chǎn)業(yè)革命以來，到 20 世紀信息技術的快速發(fā)展，傳感技術逐漸走向成熟，在現(xiàn)實生產(chǎn)生活中的應用也漸漸 在普及。智能化數(shù)字化的氣體傳感器克服了目前氣敏傳感器人工測試帶來的效率低，誤差大和操作人員長時間工作等問題。三位數(shù)碼管顯示具體數(shù)值。（ 2）軟件方面，主要研究了電壓到濃度的線性轉換和最終濃度值的數(shù)碼管顯示。近年來，我國氣敏傳感器產(chǎn)業(yè)有了較快的發(fā)展，但與國外相比，從技術水平，產(chǎn)業(yè)化及應用等領域均存在著不小的差距。通過控制氣敏材料微粒大小，顆粒納米化，摻雜其它添加劑或催化劑，利用過濾設備或透氣膜來獲得選擇性，控制工作溫度及環(huán)境濕度影響，改進制備等方法可以改善 SnO2 傳感器的氣敏性能 [4]。 酒精氣體濃度探測儀在生產(chǎn)生活中也有重要的應用，比如，在一些環(huán)境要求嚴格的生產(chǎn)車間，用這種酒精濃度探測儀，可隨時檢測車間內的酒精氣體濃度，當酒精氣體濃度高于允許限定值時， 發(fā)出警報，提醒人們及時通風換氣，做到安全生產(chǎn)。如果有，則可分析他人是如何進行這方面工作的，有什么 有點和缺點，有什么值得借鑒的；如果沒有，則需要作進一步的調研，此時的重點應放在能否實現(xiàn)這個環(huán)節(jié)，首先從理論上進行分析，探討實現(xiàn)的可能性，所需求的客觀條件是否具備，然后結合實際情況，再決定能否立項的問題。根據(jù)各功能模塊的設計，可得到它的畢業(yè)設計（論文） 5 系統(tǒng)總框圖，如圖 1 所示。當其表面吸附有被測氣體酒精分子時，表面導電電子比例就會發(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。 MQ3 型氣敏傳感器的敏感部分是由金屬氧化物 SnO2的 N 型半導體微晶燒結層構成。下面說明各引腳功能。高電平時選擇片內程序存儲器，低電平時程序存儲器全部在片外而不管片內是否有程序存儲器。10pF。 ALE： 地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。 當檢測到酒精氣味時， 氣體傳感器的 AB 間電阻變小，則 ADC0809 的模擬輸入端 IN0的電壓變大。模數(shù)轉換芯片的 IN0 端子用導線與信號采樣部分的負載電阻端相連，作為要模數(shù)轉換的輸入端。數(shù)碼管是由若干發(fā)光二極管組合而成的，有共陰極和共陽極兩種結構形。 畢業(yè)設計（論文） 19 圖 15 整體電路圖畢業(yè)設計（論文） 20 3 軟件編程 開發(fā)環(huán)境 選用的開發(fā)平臺為 MedWin 單片機集成開發(fā)環(huán)境，只需在 PC 機上安裝 MedWin 軟件，然后在 MedWin 軟件代碼編輯器編輯程序代碼，經(jīng)匯編，修改，產(chǎn)生代碼，形成輸入輸出口實驗十六進制 .HEX 文件。 START:MOV R7,60H MOV R0,20H CLR A LOOP:MOV R0,A INC R0 DJNZ R7,LOOP 初始化程序從數(shù)據(jù)存儲器地址為 20H 單元開始，到 80H 單元全部清零。思路明確后，實際電壓值轉換部分程序可以寫出來。畢業(yè)設計（論文） 28 4 電路調試與測試結果 電路調試 根據(jù)各個模塊功能的設計和繪制的整體電路圖，找到各功能模塊的連接點。 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)調試成功。圖 17所示是測量其中一個樣品溶液時顯示的數(shù)值。電路的連接順序是，先連接好各個模塊，在調試檢查正確的前提下再把各個模塊連接起來。 模數(shù)轉換后得到的數(shù)字電壓量被單片機讀取后還要作一定的數(shù)據(jù)處理，其中包括把電壓值轉換為與之相對應的酒精濃度值，根據(jù)總體設計思路，對電壓值都近似作對應區(qū)間的線性轉換。 對模擬電壓信號的數(shù)字轉換由模數(shù)轉換芯片 ADC0809加單片機 AT89S51控制來完成。初始化器件后，將經(jīng)過編譯生成的 .HEX 十六進制文 件下載到單片機。把 8 個發(fā)光二極管的陰極連接在一起構成共陰極端，接進電路時，共陰極端接地，給要發(fā)光顯示的二 極管的陽極端接高電平可使該發(fā)光二極管導通點亮。地址地址鎖存芯片 74LS373 的輸入端低三位分別與 單片機引腳 － 連接，用于鎖存選擇模數(shù)轉換通道的地址。 表 1 ADC0809 通道地址 ADDC ADDB ADDA 選通通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 ADC0809 芯片內部沒有時鐘脈沖源，可以用單片機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 的時鐘輸入。 EOC： A/D 轉換結束信號，輸出，當 A/D 轉換結束時，此端輸出一個高電平 （ 轉換期間一直為低電平）。 對于復位電路部分， AT89S51 技術資料給出，當振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平將使單片機復位。 ALE 以 1/6 的振蕩頻率固定速率輸出，可作為對外輸出的時鐘或用作外部定時脈沖。 GND：接地。由于這種變化是可逆的，所以能重復使用。 MQ3 的 靈敏度特性曲線如 圖 3 所示。目前該類氣敏傳感器需求量最大，包含各種無機和有機類氣體檢測，主要用于抽油煙機、泄露報警器和空氣清新劑等方面，并已經(jīng)形成生產(chǎn)規(guī)模，在油田、礦區(qū)、化工、企業(yè)及家庭等生產(chǎn)和生活領域廣泛用作氣體泄露報普，特別是用于家庭氣體泄露報警，需求量不斷增加，使該類傳感器有著廣泛的發(fā)展空間。在進行可行性調研后，如果可以立項，下一步工作就是系統(tǒng)總體方案的設計。 （ 1）硬件電路方面，對氣體傳感器 MQ3 按檢測電路，接上一定阻值的負載電阻，檢測它的技術參數(shù)，確定 MQ3 所接負載電阻的大小，完成信號采樣電路的設計；采樣到的畢業(yè)設計（論文） 3 模擬電壓電信號通過 A/D 轉換，得到可供單片機處理的數(shù)字信號，再由單片機作相應的數(shù)據(jù)處理；發(fā)光二極管報警顯示和 3 個單位 8 段共陰數(shù)碼管濃度值顯示。納米技術的發(fā)展，不僅為傳感器提供了優(yōu)良的敏感材料，而且為傳感器制作提供了許多新型方法。一是元件的穩(wěn)定性差。設計的傳感器對酒精氣體反應靈敏，能在有效范圍內測量它的濃度值。 氣體傳感器遇到酒精氣體后，阻值發(fā)生變化，所要測的電壓發(fā)生相應的變化。由于這種變化是可逆的，所以能重復使用。 氣體與人類的日常生活密切相關，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。除了文中特別加以標注引用的內容外，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。當然，最好的辦 法是在車內安裝這種測試儀，司機一進入車內