【文章內容簡介】 得 的 信號 如果超出閾值，就會 發(fā)出報警信號。 另外上圖最下方是一個時鐘電路，用于產(chǎn)生時鐘信號。 與 是與外部存儲器相連的，這個存儲器用于存儲設定的閾值，這樣就能更加人性化，使該設計的應用場合更加廣泛。 MQ3 氣體傳感器 酒精濃度檢測的準確性決定于 其 所用的傳感器。而 MQ3乙醇氣體傳感器 具有較高的靈敏度，和較好的穩(wěn)定性， 可以應用用于機動車駕駛人員及其他嚴禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場檢測，也用于其他場所乙醇蒸汽的檢測。其技術特點為： ? 靈敏度 高，酒精濃度的細微變化，都能檢測出來 ? 對于外界的干擾具有 良好的選擇性 ? 具有 快速的響應恢復特性 ? 有效工作時間 比較長 而且比較穩(wěn)定 ? 具有 簡單的驅動回路 ? 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可直接接單片機 蘇州科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 8 MQ3 主要技術指標 表 31 MQ3 主要技術指標 MQ3 結構、外形、測試電路 如圖 33 所示， 是 MQ3 傳感器的內部主要結構。因其良好的特性，而且價格便宜，所以這種傳感器被廣泛用于單片機學習中 。 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。使用時應注意要預熱 20s，這樣更能 確保其檢測的準確性。 圖 33 MQ3 氣敏元件結構 圖 蘇州科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 9 表 32 MQ3 傳感器 的 主要 組成材料表 下 圖 34為 MQ3乙醇氣體傳感器的靈敏度曲線。 其工作原理是，當酒精氣體濃度發(fā)生改變時， 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，因此準確性也比較高。 圖 34 MQ3 乙醇氣體傳感器靈敏度曲線 蘇州科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 10 MQ3 傳感器調理電路 圖 35為 MQ3乙醇氣體傳感器接入電路原理圖。其實物圖 如圖 36所示。 MQ3測得的信號，經(jīng) 過一定的電路處理后，在輸入單片機的 A/D轉換模塊。這樣更便于單片機處理信號。 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傳感器模塊實物 圖 本論文所設計的 傳感器模塊 為了方便與單片機系統(tǒng)連接 組成 酒精濃度檢測儀 。RP是用來調節(jié)閾值的，當 LM393的 2腳 (即測得的酒精濃度信號 )比 3腳高時，其 1腳就會輸出低電平。這時 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 ADC7端口相連，實現(xiàn)模擬信號送入 A/D轉換模塊。 蘇州科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 11 電源電路 本設計采用 USB 接口供電，供電 電壓 為 5V。當 USB 接口 與 電腦相連時，并不能直接供電，而 要 通過內含 的 PL2303 芯片的轉換電路 才能實現(xiàn) 對單片機進行 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 轉換器。該器件的主要性能如下： +5v 電源逐次逼近式 A/D 轉換。 實現(xiàn) A/D 轉換所需要的時間極端，僅為 100? s 。 8 位二進制碼， 總失調誤差為 ? 1LSB。 8 通道模擬量選通開關控制，可以直接接入 8 個單端模擬量。 采用三態(tài)邏輯，輸出符合 TTL 電平。 ADC0809 引腳功能如下： :8 個模擬輸入通道的輸入引腳。 :8 位數(shù)字量輸出引腳，輸出轉換結果。 ：啟動信號輸入引腳。 A/D 轉換由正脈沖啟動，其上升沿使 ADC0809復位，下降沿啟動 A/D 轉換。 :地址鎖存允許信號，輸入。 A/B/C3 位地址碼被送入內部的地址鎖存器中，以選擇模擬輸入通道。 :轉換結束信號，輸出。啟動信號后經(jīng)延時，使 EOC 降為低電平，待轉換蘇州科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 12 結束，恢復到高電平。 :高電平允許輸入 。 :時鐘信號，典型值為 640KHz，范圍為 10KHz1280KHz。 8. REFV (+) 和 REFV (): 參考電 壓 的 正 負 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，由于其價格低，采購容易，方便控制，得到廣泛運用。 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 通道點陣 LCD 驅動；有行驅動和 列驅動 兩種選擇 。 LCD1602 顯示模塊技術參數(shù) 蘇州科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 13 表 33 LCD1602 的主要技術參數(shù) LCD602 顯示模塊功能 表 34 LCD1602 引腳，符號功能說明 引腳 標號 狀態(tài) 說明 Vss 1 接地 VDD 2 電源 正極 （ 5V） VL 3 用于調整液晶顯示器的對比度 RS 4 輸入 用于 選擇 用何種寄存器 ，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 R/W 5 輸入 讀寫 選擇 ，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作 E 6 輸入 使能端，當 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 背光源負極 顯示容量 16 2 個字符 芯片工作電壓 ～ 最佳工作電壓 最佳工作電 流 字符尺寸 蘇州科技學院本科生畢業(yè)設計（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 顯示關閉 06H 顯示光標移動設置 0CH 顯示開及光標設置 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，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，顯示時模塊把地址 30H 中的點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 ， 實現(xiàn)對 LCD 顯示器的操作。當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 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 調節(jié)背光亮度 ，使其不至于出現(xiàn)鬼影 。 ，單片機對 LCD 顯示器的控制主要通過 J2 的 6 引腳，這三個引腳為液晶顯示器的 RS、 E/W 和 E控制引腳與單片機的 , 相連。 J2 的 7—14 引腳 與單片機的 相連，用于傳輸數(shù)據(jù) 。 蘇州科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 15 圖 39 LCD 與單片機接口電路 發(fā)光二極管顯示報警電路 圖 310 聲光報警電路 當經(jīng)過 A/D轉換后的數(shù)字信號值比預設的閾值大時，單片機的 。而 口語聲光報警電路相連，當其為低電平時，三級管 Q1 就會導通，那么二極管就會發(fā)光，而且蜂鳴器也會發(fā)出蜂 鳴聲。當 口輸出高電平時，聲光報警電路將不能導通，不會有報警現(xiàn)象。 閾值存儲電路 當對傳感器模塊的 Rp 進行調節(jié)時，所設立的閾值會相應的做出改變。這個值必蘇州科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 16 須經(jīng)過存儲，才能用于比較大小。所以必須要有一個存儲器。 單片機通過 和 口對 EEPROM 進行編程， EEPROM 將新的閾值存儲到芯片中，從而實現(xiàn)閾值的重新設置。芯片 AT24C04 的 SCL 和 SDA 分別與單片機的 和 相連。 圖 311 EEPROM 存儲電路 系統(tǒng)硬件設計原理圖分析 圖 312 系統(tǒng)硬件設計原理圖 上圖中 USB 接口與電腦相連，與單片機的 RXD0 口和 TXD 口相連，給單片機提蘇州科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 17 供 5V 電源。當按下 K1 鍵時，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 分別與單片機的 和 相連，用于存儲新設定的閾值。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了。 傳感器的兩個接口AOUT 和 DOUT 分別與單片機的 和 相連，用來給單片機傳輸測得的模擬電壓。經(jīng)過單片機內部的模數(shù)轉換功能，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 引腳分別與單片機的 相連，用于傳輸數(shù)據(jù)。 蘇州科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 18 第 4 章 軟件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 主程序設計 圖 41 主程序流程圖 程序設計的第一步便是使系統(tǒng)初始化，因為本設計可以自行設定閾值，所以只能通過中斷來設定需要的閾值。如果沒有中斷即沒有設置閾值，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。這個值一方面要在 LCD 上顯示出來，另一方面要與閾值進行對比，若大于閾值，就要啟動聲光報警器，若小于閾值就不報警。程序的主要難點就在怎樣得到酒精濃度值上面。蘇州科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 19 而這項操作主要在單片機內完成的。所以本論文設計的酒精濃度測試儀，功耗低，速度快，結果準確。 分部分軟件設計 ADC 程序流程圖 ADC 程序流程圖 圖 42 ADC 程序流程圖 因為 A/D 轉 換 必須依靠下降沿觸發(fā) 才能啟動 ， 所以編程時要注意做一定的延時，通常為 10ms， 再進入下一步操作。 然后 才 進行 A/D 轉換，如果轉換完成，就會得到數(shù)字電壓，然后經(jīng)過調用數(shù)據(jù)處理程序就能夠 得到 所測得的酒精濃度值 。 如果轉換未完成，則繼續(xù)轉換。 蘇州科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 20 LCD 程序流程圖 圖 43 LCD 控制流程圖 在對 系統(tǒng) 進行 初始化后，如果 檢測到 該酒精濃度檢測儀有外部中斷，那么就可以重新設置酒精濃度閾值。這個閾值不僅要設置，還要儲存起來，以便與以后要檢測的酒精濃度進行比較。如果沒有外部中斷響應，那 么測得的酒精濃度值還是與之前的閾值比較。 蘇州科技學院本科生畢業(yè)設計（論文） 21 第 5 章 系統(tǒng)的調試及實驗結果 調試步驟 按鍵修改酒精閾值程序 設置酒精濃度閾值的程序的思路就是，如何讓單片機知道使用者正在設置閾值。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與最新設置的閾