【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 止位無效 。 PSEN：程序儲(chǔ)存允許 PSEN 輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次PSEN 信號(hào)。 EA/VPP：外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲(chǔ)器 (地址為0000HFFFFH )， EA 端必須保持低電平 (接地） 。 需注 意 的是：如果加密位LBI 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。 XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端 。 XTAL1：振蕩器反相放大器的輸出端。 酒精傳感器 MQ3 的選擇 氣體傳感器是氣體檢測(cè)系統(tǒng)的核心，通常安裝在探測(cè)頭內(nèi)。從本質(zhì)上洛陽 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 講，氣體傳感器是一種將某種氣體體積分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)電信號(hào)的轉(zhuǎn)換器。探測(cè)頭通過氣體傳感器對(duì)氣體樣品進(jìn)行調(diào)理，通常包括濾除雜質(zhì)和干擾氣體、干燥或制冷處理、樣品抽吸，甚至對(duì)樣品進(jìn)行化學(xué)處理，以便化學(xué)傳感器進(jìn)行更快速地測(cè)量。在選擇傳感器的時(shí)候，一定要考慮到穩(wěn)定性、靈敏度、選擇性和抗腐蝕性，本系統(tǒng)選擇 MQ3 型酒精傳感器 [11]。 1． MQ3 酒精傳感器的介紹 MQ3 型氣敏傳感器由微型 A12O3， 陶瓷管和二氧化硅敏感層、測(cè) 量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件的工作提供了必要的工作條件。傳感器的標(biāo)磚賄賂有兩部分組成。其一未加熱回路，其二為信號(hào)輸出回路，它可以準(zhǔn)確反映傳感器表面的電阻值變化。傳感器表面電阻 Rs 的變化，是通過與其串聯(lián)的負(fù)載電阻 RL 上的有效電壓信號(hào) VRL 輸出獲得的。二者之間的關(guān)系表述為： RS /RL=(UC－URL )/URL，其中 UC 為回路電壓， Vc 為回路電壓為 10V， 負(fù)載電阻 RL 可調(diào)為 。 負(fù)載電阻 RL 可調(diào)，加熱電壓 Uh 一般為 5V。 MQ3 型氣敏傳感器的結(jié)構(gòu)和外形如圖 23 所示，標(biāo)準(zhǔn)回路如圖 24 所示，傳感器阻值變化率與酒精濃度、外界溫度的關(guān)系如圖 25 所示。為了使測(cè)量的酒精濃度最高誤差最小，需要找到合適的溫度，一般在測(cè)量前需將傳感器預(yù)熱 5 分鐘。預(yù)熱后半導(dǎo)體顆粒表面的吸附可導(dǎo)致材料載流子濃度發(fā)生相應(yīng)變化，從而改變電導(dǎo)率，是傳感器輸出電壓信號(hào)發(fā)生改變來相應(yīng)反映濃度變化。 半導(dǎo)體方式的 MQ3 究竟傳感器以其靈敏度高、電路簡(jiǎn)單、使用方便、所需費(fèi)用低，穩(wěn)定性、好壽命長(zhǎng)傳感器等優(yōu)點(diǎn)，可以把氣體信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出得到廣泛應(yīng)用。 圖 23 MQ3 型氣敏傳感器的結(jié)構(gòu)和外形 洛陽 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 24 MQ3 型傳感器標(biāo)準(zhǔn)回路圖 圖 25 MQ3 型氣敏傳感器特性圖 2． MQ3 型氣敏傳感器技術(shù)指標(biāo) 使用氣體：酒精 (乙醇） 探測(cè)范圍： 10~1000*106 特征氣體： 100*106 靈敏度： Rin air/Rin typical gas? 5 敏感體電阻： 400~4000kΩ（空氣中） 響應(yīng)時(shí)間： ? 10s（ 70% Response) 恢復(fù)時(shí)間： ? 30s（ 70% Response) 加熱電阻： 31Ω ? 3Ω 加熱電流： ? 180mA 加熱電壓： 5V? 加熱功率： ? 900mW 工作條件： 環(huán)境溫度：－ 10~65 攝氏度 濕度： ? 95%RH 貯存條件：溫度：－ 20~70 攝氏度 濕度： ? 70%RH 洛陽 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 3． 靈敏度調(diào)整 MQ3 型氣敏元件對(duì)不同種類，不同濃度的氣體有不同的電阻值。 因此，在使用此類型氣敏元件時(shí) ，靈敏度的調(diào)整是很重要的。 建議使用 200ppm 的乙醇蒸汽校準(zhǔn)傳感器。當(dāng)精確測(cè)量時(shí)，報(bào)警點(diǎn)的設(shè)定應(yīng)考慮溫濕度的影響。 各模塊電路工作原理 本設(shè)計(jì)電路主要包括檢測(cè)電路、 A/D 轉(zhuǎn)換電路、按鍵電路、顯示電路、報(bào)警電路、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路等。 按鍵電路工作原理及按鍵作用 4*4 鍵盤電路如圖 26： P 1. 0P 1. 1P 1. 2P 1. 3P 1. 4P 1. 5P 1. 6P 1. 70 4 8 R E S1 955 B A C K3 7 Q U E2 圖 26 4*4 鍵盤電路圖 4*4 鍵盤接接 89C52 的 P1 口，鍵盤行線、列線按照鍵盤上所標(biāo)注序號(hào)依次接 ～ 。向 P1 口送入掃描子 0xF0,如果有按鍵按下即此時(shí) P1口掃描字不等 0xF0，逐行進(jìn)行掃描，當(dāng)掃描到按下按鍵所在行時(shí)候，停止掃描，通過鍵盤掃描子程序存下鍵碼。 可以輸入設(shè)定酒精濃度參照值（閥值），其中數(shù)字按鍵依次對(duì)應(yīng)數(shù)值 0、 9 對(duì)應(yīng)寫在鍵左上角。 RES 為復(fù)位鍵，按下后設(shè)定閥值清零。 BACK 鍵為退格鍵，如果想取消當(dāng)前輸入值，可按下 BACK 一次退后一位。 QUE 鍵為確認(rèn)鍵，洛陽 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 輸入完數(shù)值后，確認(rèn)無誤，可按下 QUE 最終確認(rèn)。余下按鍵均為是無效按鍵，按下之后不對(duì)但單片機(jī)進(jìn)行任何操作 [ 7]。 檢測(cè)電路及 A/D 轉(zhuǎn)換電路 檢測(cè)電路和 A/D 轉(zhuǎn)換電路圖 如 圖 27 所示 。酒精傳感器 MQ3 的 3 管腳接 8 為串行 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 TLC549 的 2 引腳，將檢測(cè)到的酒精濃度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓模擬信號(hào)輸入，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換位數(shù)字信號(hào)，與單片機(jī)的 、 、 管腳相連接，送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。實(shí)現(xiàn)了把濃度信號(hào)準(zhǔn)換位數(shù)字電壓信號(hào)進(jìn)行處理。因?yàn)闄z測(cè)到的酒精濃度值最 終要在數(shù)碼管顯示出來，現(xiàn)在變成了電壓信號(hào)，這里需要用到標(biāo)度變換， A/D 轉(zhuǎn)換中的濃度標(biāo)度變換： B5H4B3A0H1A2M Q 31kRV c cR E F 3R E F +1A IN2C L K7CS5S D O6T L C 54 9V c cP 2. 1P 2. 2P 2. 0 圖 27 檢測(cè)電路和 A/D 轉(zhuǎn)換電路圖 控制系統(tǒng)在讀入被測(cè)模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，需轉(zhuǎn)換成操作人員所熟悉的物理量。這種轉(zhuǎn)換就是標(biāo)度變換。線性標(biāo)度變換為： Y=(Ymax－ Ymin)(XNmin)/(Nmax－ Nm in)+Ymin 式中， Y 為參數(shù)測(cè)量值， Ymax 為測(cè)量范圍最大值； Ymin 為測(cè)量范圍最小值； Yma x 為 Nma x 對(duì)應(yīng)的 A/D 轉(zhuǎn)換值； Nmin 為 minY 對(duì)應(yīng)的 A/D 轉(zhuǎn)換值； X為測(cè)量值 Y 對(duì)應(yīng)的 A/D 轉(zhuǎn)換值。 本系統(tǒng)中， Ymin=10,Ymax=1000， Nmin=0,Nmax=255，則 Y=（ 100010）（ X10） /(2550)+0=a1X+a0，這里 a 1=。這樣就把電壓信號(hào)有還原為了濃度信號(hào)，然后分離出千位、百位、十位、個(gè)位，依次送數(shù)碼管顯示，最終實(shí)現(xiàn)了酒精傳感器檢測(cè)值的顯示 [11]。 洛陽 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 顯示電路和報(bào)警電路 顯示電路如圖 28 所示。 89C52 的 P0 口作輸出接數(shù)碼管， P0 口作輸出需 加上拉電阻，數(shù)碼管左邊。 89C52 通過鍵盤輸入存下按鍵碼或者 A/D轉(zhuǎn)換出的數(shù)值經(jīng)過顯示程序處理，來查詢對(duì)應(yīng)的字型碼，實(shí)現(xiàn)了字選。同時(shí) 、 、 接譯碼器 74LS138，由于這里選擇的是共陽數(shù)碼管，故需再接上反相器 74LS14 實(shí)現(xiàn)位選。最終實(shí)現(xiàn)了顯示功能，左邊四位是鍵盤輸入的設(shè)定值，右邊四位是酒精傳感器檢測(cè)到的值，兩個(gè)值可以對(duì)照顯示，使管理人員很方便看到檢測(cè)情況。 abcdefgabcdefgabcdefgabcdefgbcdefgdpW1W2W3W4abcdefgabcdefgabcdefgabcdefgbcdefgdpW1W2W3W4D01D23D45D76OELEQ01Q23Q45Q67ABCE12E3Y01Y23Y45Y670Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8R78R910R12R314R15R16R17R18R19R20R21R2P34ALED01D23D45D67U574LS37U674LS138VCVCDS1DS2LN346LN346圖 28 八位顯示電路原理圖 報(bào)警電路如圖 29 所示。報(bào)警電路由 口輸出接電阻 R23，三極管，蜂鳴器組成。當(dāng)設(shè)定值小于設(shè)定值時(shí)候，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)。 洛陽 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 P 3. 7R 2 3 kQ9Z T X 96 8B U Z 1B UZ Z E R 圖 29 報(bào)警電路 酒精測(cè)試儀在顯示電路和報(bào)警電路一起實(shí)現(xiàn)了酒精測(cè)試儀的聲光報(bào)警。 時(shí)鐘電路和復(fù)位電路 時(shí)鐘振蕩器： 89C52 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 XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諾振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電 路參見圖。外接石英晶體（或陶瓷諾振器）及電容 C C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容 C C2 雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器不作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用 30PF 士 1OPF，而如使用陶瓷諾振器建議選擇 4PF 士 10PF 。 用戶也可以采用外部時(shí)鐘。采用外部時(shí)鐘的電路如圖 210 所示。這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2則懸空。 單片機(jī)具有多種復(fù)位電路，本系統(tǒng)采用 電平式開關(guān)復(fù)位與上電復(fù)位方式，具體電路如圖 211 所示。當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為 時(shí)， 1C =22 F? ，1R =200? ， 2R =1K? 。其缺點(diǎn)是干擾易于串入復(fù)位端，在大多數(shù)條件下，不會(huì)造成單片機(jī)錯(cuò)誤復(fù)位，但會(huì)引起內(nèi)部某些寄存器錯(cuò)誤復(fù)位，這時(shí)可以在 RESET 端加一個(gè)去耦電容 [6]。 洛陽 理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 X11 1 .0 5 9 2 M H zC13 0 p FC23 0 p F 圖 210 時(shí)鐘電路 RE SC12 2 u FR12 0 0R21kB A T 25V 圖 211 復(fù)位電路 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 第 3 章 酒精測(cè)試儀軟件的設(shè)計(jì) 主程序流程概述 初 始 化開 始讀 a d 數(shù) 據(jù)讀 取 鍵 值b u t t o nK e y = 1 6d i s p l a y設(shè) 定 值 = 檢 測(cè) 值A(chǔ) l a r m ( b u z z e r = 0 )NYYN結(jié) 束 圖 31 主程序流程圖 先制定主程序流程圖，然后可分為各個(gè)子模塊區(qū)分別實(shí)現(xiàn)其功能。最終完成檢測(cè)并送數(shù)碼管顯示，可以看到空氣中酒精濃度與 設(shè)定值之間相差范圍，并及時(shí)采取相關(guān)措施，與設(shè)定閥值相比較，如果大于閥值，則通過揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警。另外 89C52 有復(fù)位電路，每一次檢測(cè)到之后可復(fù)位，等待下次報(bào)警。操作非常簡(jiǎn)單，實(shí)用性好。先調(diào)用讀取 AD 轉(zhuǎn)換數(shù)值子程序，然后調(diào)用讀取鍵值子程序，如果是有效按鍵，則送到數(shù)碼管顯示，之后進(jìn)行設(shè)定值與檢測(cè)值得比較，如果設(shè)定值小于比較直，就報(bào)警。大于設(shè)定值，洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 返回開始繼續(xù)執(zhí)行檢測(cè)。由于個(gè)子模塊非常清楚，是軟件的設(shè)計(jì)思路很清晰，更容易實(shí)現(xiàn)，匯編語言邏輯上很清晰，調(diào)理性好，方便易懂，錯(cuò)誤容易檢查，給以后的維護(hù)和改動(dòng)帶來很大方便。 鍵盤掃面子程序 掃 描 鍵 盤返 回 初 始 化退 格 重 輸調(diào) 用 A D 轉(zhuǎn) 換子 程 序讀 取 鍵 碼 送寄 存 器是 否 為 復(fù) 位 鍵是 否 為 退 格 鍵是 否 為 確 認(rèn) 鍵是 否 有 鍵 按 下NYYYYN N N 圖 32 鍵盤掃描子程序流程圖 4 4 鍵盤的工作原理接口及工作原理： 首先判別鍵盤中有無按鍵按下， 鍵盤處理程序的任務(wù)是：確定有無鍵按下，判斷哪一個(gè)鍵按下，鍵的功能是什么；還要消除按鍵在閉合或斷開時(shí)的抖動(dòng)。兩個(gè)并行口中，一個(gè)輸出掃描碼，使按鍵逐行動(dòng)態(tài)接地，另一個(gè)并行口輸入按鍵狀態(tài)，由行掃描值和回饋信號(hào)共同形成鍵編碼而識(shí)別按鍵，通過軟件查表，查出該鍵的功能 ,使用上述方法我們得到 16 個(gè)鍵的特征編碼。 根據(jù)按鍵的特征編碼，查表得到按鍵的順序編碼。將 16 個(gè)鍵的特征編