【文章內(nèi)容簡介】 值大小。如果測得 的 信號(hào) 如果超出閾值，就會(huì) 發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 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(hào)。 與 是與外部存儲(chǔ)器相連的，這個(gè)存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)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(dòng)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(duì)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(dòng)回路 ? 具有信號(hào)輸出指示 ? 能夠 輸出 兩路信號(hào) ? TTL 輸出有效信號(hào)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(hào)，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(hào)。 ABH136452QMN10VCC VCC VCCR3LEDC1VCC23418U1AR11234P1Rp匯誠科技 網(wǎng)址： 產(chǎn)品有售淘寶店： R2+5VDOUTAOUTGND 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(hào) )比 3腳高時(shí)，其 1腳就會(huì)輸出低電平。這時(shí) LED燈就會(huì)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(hào)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(hào)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(duì)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 ADC0809 ADC0809 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。 采用三態(tài)邏輯，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(dòng)信號(hào)輸入引腳。 A/D 轉(zhuǎn)換由正脈沖啟動(dòng)，其上升沿使 ADC0809復(fù)位，下降沿啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換。 :地址鎖存允許信號(hào)，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(hào)，輸出。啟動(dòng)信號(hào)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(hào)，典型值為 640KHz，范圍為 10KHz1280KHz。 8. REFV (+) 和 REFV (): 參考電 壓的正負(fù)端輸入引腳。 其 典 型 值 為RV (+)=+5V. RV ()=0V。 9. ccV 和 GND:+5V 的電源和地。 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(hào)， IN1 為比較器 LM393 的電壓信號(hào)。 D0D7 用來輸出轉(zhuǎn)換后的數(shù)字電壓信號(hào) 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(dòng)；有行驅(qū)動(dòng)和 列驅(qū)動(dòng) 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(hào)功能說明 引腳 標(biāo)號(hào) 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(duì)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) IO BLA 15 輸入 背光源正極 BLB 16 輸入 背光源負(fù)極 顯示容量 16 2 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 0 08H 顯示關(guān)閉 06H 顯示光標(biāo)移動(dòng)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 0 1602 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(chǔ)器存儲(chǔ)這些字符，即 有 字符發(fā)生存儲(chǔ)器（ CGROM)。如何將這些不同形式的字符存儲(chǔ)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(duì) ASCII 碼 賦值 ， 實(shí)現(xiàn)對(duì) 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(duì) 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(hào)值比預(yù)設(shè)的閾值大時(shí)，單片機(jī)的 。而 口語聲光報(bào)警電路相連，當(dāng)其為低電平時(shí)，三級(jí)管 Q1 就會(huì)導(dǎo)通，那么二極管就會(huì)發(fā)光，而且蜂鳴器也會(huì)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(huì)有報(bào)警現(xiàn)象。 閾值存儲(chǔ)電路 當(dāng)對(duì)傳感器模塊的 Rp 進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，所設(shè)立的閾值會(huì)相應(yīng)的做出改變。這個(gè)值必蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 須經(jīng)過存儲(chǔ)，才能用于比較大小。所以必須要有一個(gè)存儲(chǔ)器。 單片機(jī)通過 和 口對(duì) EEPROM 進(jìn)行編程， EEPROM 將新的閾值存儲(chǔ)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(chǔ)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)提蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 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(chǔ)電路的 SCL 口和 SDA 口 分別與單片機(jī)的 和 相連，用于存儲(chǔ)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(hào)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(dòng)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(duì)比，若大于閾值，就要啟動(dòng)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值上面。蘇州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 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(dòng) ， 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(huì)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(duì) 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(chǔ)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