【文章內(nèi)容簡介】 出。P0 口則與 LCD顯示器相連。通過把數(shù)據(jù)信號傳送給 LCD 使其顯示出測得的濃度。這樣更加直觀的讓使用者知道濃度的具體值。然后比較測得的酒精濃度與閾值大小。如果測得的信號如果超出閾值，就會發(fā)出報(bào)警信號。另外上圖最下方是一個(gè)時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生時(shí)鐘信號。 與 是與外部存儲器相連的，這個(gè)存儲器用于存儲設(shè)定的閾值，這樣就能更加人性化，使該設(shè)計(jì)的應(yīng)用場合更加廣泛。 MQ3 氣體傳感器酒精濃度檢測的準(zhǔn)確性決定于其所用的傳感器。而MQ3乙醇?xì)怏w傳感器具有較高的靈敏度，和較好的穩(wěn)定性，可以應(yīng)用用于機(jī)動車駕駛?cè)藛T及其他嚴(yán)禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場檢測，也用于其他場所乙醇蒸汽的檢測。其技術(shù)特點(diǎn)為：? 靈敏度高，酒精濃度的細(xì)微變化，都能檢測出來? 對于外界的干擾具有良好的選擇性? 具有快速的響應(yīng)恢復(fù)特性? 有效工作時(shí)間比較長而且比較穩(wěn)定? 具有簡單的驅(qū)動回路? 具有信號輸出指示? 能夠輸出兩路信號? TTL 輸出有效信號為低電平這時(shí)可直接接單片機(jī)蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8 MQ3 主要技術(shù)指標(biāo)表 31 MQ3 主要技術(shù)指標(biāo) MQ3 結(jié)構(gòu)、外形、測試電路如圖 33 所示，是 MQ3 傳感器的內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)。因其良好的特性，而且價(jià)格便宜，所以這種傳感器被廣泛用于單片機(jī)學(xué)習(xí)中。和一般的電子元器件一樣，它只需要 5V 電壓為其供電，因此功耗比較低。使用時(shí)應(yīng)注意要預(yù)熱 20s，這樣更能確保其檢測的準(zhǔn)確性。圖 33 MQ3 氣敏元件結(jié)構(gòu)圖蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）9表 32 MQ3 傳感器的主要組成材料表下圖34 為MQ3乙醇?xì)怏w傳感器的靈敏度曲線。其工作原理是，當(dāng)酒精氣體濃度發(fā)生改變時(shí)，MQ3的氣敏電阻也隨之改變，由圖可以看出，該傳感器的靈敏度非常高，因此準(zhǔn)確性也比較高。圖 34 MQ3 乙醇?xì)怏w傳感器靈敏度曲線蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10 MQ3 傳感器調(diào)理電路圖35為 MQ3乙醇?xì)怏w傳感器接入電路原理圖。其實(shí)物圖如圖36所示。MQ3測得的信號，經(jīng)過一定的電路處理后，在輸入單片機(jī)的A/D 轉(zhuǎn)換模塊。這樣更便于單片機(jī)處理信號。 ABH136452QMN0VCRLED8UPp產(chǎn)ht:/+OTG圖 35 傳感器模塊原理圖圖 36 MQ3 傳感器模塊實(shí)物圖本論文所設(shè)計(jì)的傳感器模塊為了方便與單片機(jī)系統(tǒng)連接組成酒精濃度檢測儀。RP是用來調(diào)節(jié)閾值的，當(dāng) LM393的2腳(即測得的酒精濃度信號)比3腳高時(shí)，其1腳就會輸出低電平。這時(shí)LED燈就會亮起。圖中R3為限流電阻， C1為濾波電容。而且該電路有兩路信號輸出，另一路是MQ3檢測到的模擬量，通過AOUT與單片機(jī)ADC7端口相連，實(shí)現(xiàn)模擬信號送入A/D轉(zhuǎn)換模塊。 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11 電源電路本設(shè)計(jì)采用 USB 接口供電，供電電壓為 5V。當(dāng) USB 接口與電腦相連時(shí)，并不能直接供電，而要通過內(nèi)含的 PL2303 芯片的轉(zhuǎn)換電路才能實(shí)現(xiàn)對單片機(jī)進(jìn)行程序編寫。其電路原理如圖所示。圖 37 供電及程序下載電路 ADC0809ADC0809 是 8 路 8 位逐次逼近式的 A/D 轉(zhuǎn)換器。該器件的主要性能如下：+5v 電源逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換。實(shí)現(xiàn) A/D 轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間極端，僅為 100 s 。? 8 位二進(jìn)制碼，總失調(diào)誤差為 1LSB。? 8 通道模擬量選通開關(guān)控制，可以直接接入 8 個(gè)單端模擬量。，輸出符合 TTL 電平。ADC0809 引腳功能如下：:8 個(gè)模擬輸入通道的輸入引腳。:8 位數(shù)字量輸出引腳，輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果。：啟動信號輸入引腳。A/D 轉(zhuǎn)換由正脈沖啟動，其上升沿使 ADC0809復(fù)位，下降沿啟動 A/D 轉(zhuǎn)換。:地址鎖存允許信號，輸入。A/B/C3 位地址碼被送入內(nèi)部的地址鎖存器中，以選擇模擬輸入通道。:轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出。啟動信號后經(jīng)延時(shí)，使 EOC 降為低電平，待轉(zhuǎn)換蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）12結(jié)束，恢復(fù)到高電平。:高電平允許輸入。:時(shí)鐘信號，典型值為 640KHz，范圍為 10KHz1280KHz。8. (+)和 ():參考電壓的正負(fù)端輸入引腳。其典型值為 (+)=+5V. ()REFVREF RVR=0V。9. 和 GND:+5V 的電源和地。c圖 38 模數(shù)轉(zhuǎn)換IN0 用于接收 MQ3 傳感器傳來的模擬電壓信號， IN1 為比較器 LM393 的電壓信號。D0D7 用來輸出轉(zhuǎn)換后的數(shù)字電壓信號 LCD 液晶顯示模塊LCD 即液晶顯示器，是一種低功耗的顯示器，其應(yīng)用十分廣泛。液晶顯示器可根據(jù)需要將電極做成各種文字、數(shù)字、圖形以獲得各種形態(tài)的顯示。1602 是一款通用的字符型 LCD，由于其價(jià)格低，采購容易，方便控制，得到廣泛運(yùn)用。1602 有 14 和 16 條引腳線兩種，區(qū)別在于多了 2 條背光電源線。主要功能有：40 通道點(diǎn)陣 LCD 驅(qū)動；有行驅(qū)動和列驅(qū)動兩種選擇。 LCD1602 顯示模塊技術(shù)參數(shù)蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13表 33 LCD1602 的主要技術(shù)參數(shù) LCD602 顯示模塊功能表 34 LCD1602 引腳，符號功能說明引腳 標(biāo)號 狀態(tài) 說明Vss 1 接地VDD 2 電源正極（5V）VL 3 用于調(diào)整液晶顯示器的對比度RS 4 輸入 用于選擇用何種寄存器，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。R/W 5 輸入 讀寫選擇，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作E 6 輸入 使能端，當(dāng) E 端從高電平變成低電平，液晶模塊執(zhí)行命令D0～D7 7～14 三態(tài) 8 位雙向數(shù)據(jù) IOBLA 15 輸入 背光源正極BLB 16 輸入 背光源負(fù)極顯示容量 162 個(gè)字符芯片工作電壓 ～最佳工作電壓 最佳工作電流 字符尺寸 蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14表 35 LCD1602 部分指令說明表指令碼 功能01H 顯示清屏，數(shù)據(jù)指針清 0，所有顯示清 008H 顯示關(guān)閉06H 顯示光標(biāo)移動設(shè)置0CH 顯示開及光標(biāo)設(shè)置02H 顯示回車，數(shù)據(jù)指針清 01602 液晶顯示器要想得到廣泛運(yùn)用，就需要包含數(shù)字，英文字母等常見字符。要能擁有這些字符，則需有存儲器存儲這些字符，即有字符發(fā)生存儲器（CGROM)。如何將這些不同形式的字符存儲到液晶顯示器內(nèi)，就需要一種代碼。這種代碼稱為ASCII 碼。而且為了不造成混亂，每一個(gè)字符都有自己的專屬代碼，比如數(shù)字 0 的代碼是 30H，顯示時(shí)模塊把地址 30H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到數(shù)字 “1”，具體寄存器的選擇控制表 311 有操作說明。通過對 ASCII 碼賦值，實(shí)現(xiàn)對 LCD 顯示器的操作。當(dāng)然也可以直接用字符型常量或者變量賦值表 36 LCD1602 寄存器選擇控制表單片機(jī)控制 LCD 的接口電路如圖 39 所示。其中 J2 的 3 腳為背光引腳，與 R9和 R10 電阻連接主要為了調(diào)節(jié)背光亮度，使其不至于出現(xiàn)鬼影。 ，單片機(jī)對 LCD 顯示器的控制主要通過 J2 的 6 引腳，這三個(gè)引腳為液晶顯示器的 RS、E/W 和E 控制引腳與單片機(jī)的 , 相連， 。J2 的 7—14 引腳與單片機(jī)的 相連，用于傳輸數(shù)據(jù)。蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）15圖 39 LCD 與單片機(jī)接口電路 發(fā)光二極管顯示報(bào)警電路圖 310 聲光報(bào)警電路 當(dāng)經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號值比預(yù)設(shè)的閾值大時(shí)，單片機(jī)的 口輸出低電平。而 口語聲光報(bào)警電路相連，當(dāng)其為低電平時(shí)，三級管 Q1 就會導(dǎo)通，那么二極管就會發(fā)光，而且蜂鳴器也會發(fā)出蜂鳴聲。當(dāng) 口輸出高電平時(shí)，聲光報(bào)警電路將不能導(dǎo)通，不會有報(bào)警現(xiàn)象。 閾值存儲電路當(dāng)對傳感器模塊的 Rp 進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，所設(shè)立的閾值會相應(yīng)的做出改變。這個(gè)值蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）16必須經(jīng)過存儲，才能用于比較大小。所以必須要有一個(gè)存儲器。單片機(jī)通過 和 口對 EEPROM 進(jìn)行編程， EEPROM 將新的閾值存儲到芯片中，從而實(shí)現(xiàn)閾值的重新設(shè)置。芯片 AT24C04 的 SCL 和 SDA 分別與單片機(jī)的 和 相連。圖 311 EEPROM 存儲電路 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)原理圖分析圖 312 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)原理圖上圖中 USB 接口與電腦相連，與單片機(jī)的 RXD0 口和 TXD 口相連，給單片機(jī)蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）17提供 5V 電源。當(dāng)按下 K1 鍵時(shí)，電路接通，指示燈亮起，說明有供電。EEPROM存儲電路的 SCL 口和 SDA 口分別與單片機(jī)的 和 相連，用于存儲新設(shè)定的閾值。下面要解決的問題就是怎樣把傳感器測得的信號傳給單片機(jī)了。傳感器的兩個(gè)接口 AOUT 和 DOUT 分別與單片機(jī)的 和 相連，用來給單片機(jī)傳輸測得的模擬電壓。經(jīng)過單片機(jī)內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，將模擬變壓變成數(shù)字電壓，并將其傳送給 LCD 顯示器。單片機(jī)通過 ， ， 與 LCD 顯示器的 4,5,6 引腳相連，控制其工作。714 引腳分別與單片機(jī)的 相連，用于傳輸數(shù)據(jù)。蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）18第 4 章軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 主程序設(shè)計(jì)圖 41 主程序流程圖 程序設(shè)計(jì)的第一步便是使系統(tǒng)初始化，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)可以自行設(shè)定閾值，所以只能通過中斷來設(shè)定需要的閾值。如果沒有中斷即沒有設(shè)置閾值，那么就用之前的閾值。如果有外部中斷，那么就啟動設(shè)定閾值操作。另一方面，氣體傳感器檢測到酒精后，要經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換模塊，然后經(jīng)過一系列的數(shù)據(jù)處理，得到酒精濃度值。這個(gè)值一方面要在 LCD 上顯示出來，另一方面要與閾值進(jìn)行對比，若大于閾值，就要啟動聲光報(bào)警器，若小于閾值就不報(bào)警。程序的主要難點(diǎn)就在怎樣得到酒精濃度蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）19值上面。而這項(xiàng)操作主要在單片機(jī)內(nèi)完成的。所以本論文設(shè)計(jì)的酒精濃度測試儀，功耗低，速度快，結(jié)果準(zhǔn)確。 分部分軟件設(shè)計(jì) ADC 程序流程圖 ADC 程序流程圖圖 42 ADC 程序流程圖因?yàn)?A/D 轉(zhuǎn)換必須依靠下降沿觸發(fā)才能啟動，所以編程時(shí)要注意做一定的延時(shí)，通常為 10ms，再進(jìn)入下一步操作。然后才進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，如果轉(zhuǎn)換完成，就會得到數(shù)字電壓，然后經(jīng)過調(diào)用數(shù)據(jù)處理程序就能夠得到所測得的酒精濃度值。如果轉(zhuǎn)換未完成，則繼續(xù)轉(zhuǎn)換。蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）20 LCD 程序流程圖圖 43 LCD 控制流程圖在對系統(tǒng)進(jìn)行初始化后，如果檢測到該酒精濃度檢測儀有外部中斷，那么就可以重新設(shè)置酒精濃度閾值。這個(gè)閾值不僅要設(shè)置，還要儲存起來，以便與以后要檢測的酒精濃度進(jìn)行比較。如果沒有外部中斷響應(yīng)，那么測得的酒精濃度值還是與之前的閾值比較。蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）21第 5 章 系統(tǒng)的調(diào)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果 調(diào)試步驟 按鍵修改酒精閾值程序設(shè)置酒精濃度閾值的程序的思路就是，如何讓單片機(jī)知道使用者正在設(shè)置閾值。這就要求檢測儀要不間斷地檢測。一旦發(fā)現(xiàn)有按鍵被按下，就知道要修改閾值。并且按照按鍵按下的次數(shù)修改。檢測到的酒精濃度應(yīng)與最新設(shè)置的閾值相比較，一旦比閾值大，蜂鳴器就要工作而且指示燈要亮起。 模數(shù)轉(zhuǎn)換測試A/D 轉(zhuǎn)換模塊首先要初始化，然后將得到的關(guān)于酒精濃度的模擬量經(jīng)過一系列處理，變成數(shù)字量。而且要將其通過單片機(jī)傳送到液晶顯示上面。同時(shí)得到的數(shù)字量還要與預(yù)先設(shè)立的閾值相比較。