【導(dǎo)讀】本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）。完成日期二0一一年五月。酒精濃度測試儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。指導(dǎo)教師（職稱）：。測控技術(shù)與儀器專業(yè)。首先通過氣敏傳感器。MQ-J1完成了對空氣中酒精氣體濃度信號向電信號的轉(zhuǎn)換，并利用集成芯片LM3914. 和發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)了對其濃度的簡單指示，在此基礎(chǔ)上，又利用單片機(jī)STC12C5A60S2. 和數(shù)碼管對其濃度具體數(shù)值進(jìn)行精確顯示，可滿足生產(chǎn)、生活中大多測量需求。

　　

【正文】 度轉(zhuǎn)換關(guān)系 代碼 ） 燒寫到STC12C5A60S2 單片機(jī)上后，接上 +5V 電源開始調(diào)試。 先把氣體 傳感器探頭用一個(gè)阻值為 20kΩ 的電阻替代，復(fù)位單片機(jī)，觀察數(shù)碼管上的顯示數(shù)據(jù)和發(fā)光二極管的點(diǎn)亮情況。用萬用表測量采樣點(diǎn)的電壓值，看用萬用表測得的電壓值與數(shù)碼管上顯示數(shù)據(jù)是否一致。因?yàn)楦鲗?dǎo)線和元器件 對電壓電流 的影響，數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)與萬用表測得的數(shù)據(jù)存在一定的偏差，但在可接受的范圍內(nèi)。調(diào)節(jié)電位器，觀察 數(shù)碼管數(shù)據(jù)顯示的變化，同樣用萬用表測量電壓值作比較。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。 然后，再把電位器阻值從 0 開始逐漸調(diào)大，在每過一個(gè) 電壓后觀察相應(yīng)發(fā)光二極管點(diǎn)亮，說明發(fā)光二極管顯示部分電路連接正確。 調(diào)試電路其他功能模塊正確 后，將預(yù)熱足夠長時(shí)間能正常工作的氣體 傳感器MQJ1 換上 原來 20kΩ 的電阻。準(zhǔn)備好若干個(gè)不同濃度的酒精氣體樣品，檢測氣體 傳感器 是否 能正常工作。 當(dāng)把不同濃度的酒精溶液 樣品靠接氣敏傳感器時(shí)，各自對應(yīng)一個(gè)不同的數(shù)據(jù)顯示，說明整體電路已經(jīng)完全正確。 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(diào)試成功。這時(shí)候可以配制 幾個(gè)酒精溶液對調(diào)試電路作初步測試。圖 17 所示是測量其中一個(gè)樣品溶液時(shí)顯示的數(shù)值。 酒精濃度測試儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 23 濃 度與顯示之間的關(guān)系 在系統(tǒng) 電路 調(diào)試正確 以后，要作改進(jìn)工作，使數(shù)碼管上正確顯示所測的酒精氣體濃度值。之前顯示的是酒精濃度值與電壓的對應(yīng)關(guān)系，所以要顯示 酒精 濃度值， 需要找到電壓與濃度之間的關(guān)系，然后才能建立酒精濃度值與顯示的映射關(guān)系。 測量 用的 酒精溶液是用無水乙醇 和純凈水按體積比來配制的，單位 mL/mL 表示的是 1mL 酒精溶液 中含酒精的體積。 準(zhǔn)備多個(gè)不同濃度的酒精氣體樣品，從小到大，依次用氣敏傳感器檢測，記錄對應(yīng)的電壓值， 記錄 樣品的濃度和電壓值之間的關(guān)系 ，確定 傳感器的酒精濃度檢測大致范圍 ， 然后根據(jù)這個(gè)范圍 選擇 7 個(gè)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(gè) 標(biāo)準(zhǔn) 區(qū)間范圍定下來， 如表 3 所示。 表 3 樣品對應(yīng)電壓值 樣品濃度C(mL/mL) C1 C2 C3 C4 C 在酒精氣體濃度的每個(gè)小區(qū)間內(nèi)，將電壓值與數(shù)碼管顯示值之間的關(guān)系當(dāng)作線性處理，即每段小區(qū)間對應(yīng)著一個(gè)線性映射關(guān)系，如表 4 所示。 在要作不同線性轉(zhuǎn)換電壓區(qū)間范圍和對應(yīng)的線 性轉(zhuǎn)換關(guān)系確定好了以后，根據(jù)表4 所對應(yīng)的關(guān)系，修改數(shù)據(jù)處理程序部分，建立酒精濃度和電壓之間的關(guān)系。 使最終顯示的數(shù)據(jù)為酒精濃度 值。 根據(jù)編寫的數(shù)據(jù)處理程序，數(shù)碼管最終顯示的是酒精濃度值小數(shù)部分的前 3 位數(shù)字。 這樣，一個(gè)完整的基于 STC12C5A60S2 單片機(jī)酒精濃度探測儀就設(shè)計(jì)出來了。 表 4 濃度與電壓線性映射關(guān)系 電壓值區(qū)間 (V) 濃度轉(zhuǎn)換關(guān)系 ～ C=* ～ C=* ～ C=* 酒精濃度測試儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 24 ～ C=* ～ C=* ～ C=*V 5 結(jié)束語 MQJ1 傳感器屬于金屬半導(dǎo)體電阻式傳感器，靈敏度高，響應(yīng)速度快，可重復(fù)性使用。當(dāng)傳感器的敏感部分吸附有酒精分子時(shí)，表面的導(dǎo)電電子比例就會發(fā)生變化，從而其表 面電阻會隨著被測酒精氣體濃度的不同而發(fā)生相應(yīng)的變化，且這種變化是 可逆的，可重復(fù)使用。 MQJ1 接上一定阻值的負(fù)載電阻，即可構(gòu)成對酒精氣體濃度的檢測部分。負(fù)載電阻的分壓值即對應(yīng)著一個(gè)酒精氣體的濃 度值，只需對該分壓值采樣，就可得到要測酒精氣體濃度值的信號。將該信號通過 A/D 轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號由單片機(jī)作相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，得到 BCD 碼并將 其 送數(shù)碼管顯示。在發(fā)光二極管顯示報(bào)警模塊中，將采集信號輸入二極管集成功率放大器，對該采集信號放大后 驅(qū)動相應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，起到 指示 的作用。 半導(dǎo)體氣敏傳感器和電化學(xué)固體電解質(zhì)氣敏傳感器具有測量精度高、所需試樣少、響應(yīng)快等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于化工、建筑、環(huán)保、醫(yī)療、家電、安全保衛(wèi)等領(lǐng)域。隨著納米技術(shù)、薄膜技術(shù)等新材料研制成功，微機(jī)械與微電子技術(shù)、 計(jì)算機(jī)技術(shù)等的綜合應(yīng)用，高性能的氣敏傳感器將會不斷出現(xiàn) 。 酒精濃度測試儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 25 參考文獻(xiàn) [1] 司士輝．生物傳感器 [M]．化學(xué)工業(yè)出版社， 2021． [2] 吳桂秀．傳感器應(yīng)用制作入門 [M]．浙江科學(xué)技術(shù)出版社， 2021． [3] 彭軍．傳感器與檢測技術(shù) [M]．西安電子科技大學(xué)出版社， 2021． [4] 陳杰，黃鴻．傳感器與檢測技術(shù) [M]．北京：高等教育出版社， 2021． [5] 吳桂秀 ． 傳感器應(yīng)用制作入門 [M]． 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單片機(jī)酒精濃度探測儀設(shè)計(jì) 與實(shí)現(xiàn) 論文已經(jīng)完成。本論文從選題，實(shí)驗(yàn)，到論文的寫作，整 個(gè)過程得到了 李珍 老師的精心指導(dǎo)，在此表示衷心的感謝。 大學(xué)四年學(xué)習(xí)生涯即將 結(jié)束 ，在此要感謝四年以來一直對教學(xué)和指導(dǎo)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)，孜孜不倦的所有 南陽理工 學(xué)院的老師們 的諄諄教導(dǎo) ，同時(shí)還要感謝跟我一同學(xué)習(xí)的 同學(xué)，他們給了我?guī)椭?、支持和動力，讓我度過了一個(gè)美好的大學(xué)生活！酒精濃度測試儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 27 附 錄 include sfr ADC_CONTR=0XBC。 sfr AUXR1=0XA2。 sfr ADC_RES=0XBD。 sfr ADC_RESL=0XBE。 sfr P1ASF=0X9D。 unsignedchar code led[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}。 unsigned int m_data,m,C。 void delay(unsigned char ms) { unsigned int i。 while(ms) for(i=0。i330。i++)。 } void display(unsigned int s) { unsigned char a,ge,shi,bai,qian。 a=5。 qian=s/1000%10。 bai=s/100%10。 shi=s/10%10。 ge=s%10。 while(a) { P2=0xfe。 P0=led[ge]。 delay(2)。 P2=0xfd。 P0=led[shi]。 delay(2)。 P2=0xfb。 P0=led[bai]。 delay(2)。 P2=0xf7。 P0=led[qian]|0x80。 delay(2)。 酒精濃度測試儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 28 } } unsigned int ADC() { P1ASF=0X01。 AUXR1=0X04。 // ADC_CONTR=0XE0。 //P1_0 為模擬量輸入端， delay(1)。 //是輸出電壓達(dá)到穩(wěn)定 ADC_CONTR=0XE8。 // 啟動 ad 轉(zhuǎn)換 delay(2)。 // 關(guān)閉 ad 轉(zhuǎn)換 while((ADC_CONTRamp。0X10)==0) //等待轉(zhuǎn)換結(jié)束 ADC_CONTR=0XE0。 return ((ADC_RESamp。0x03)*256+ADC_RESL)。 //返回轉(zhuǎn)換結(jié)果 } main() { while(1) { m_data=ADC()。 m_data=m_data*。 if(m_data3200) { C=*m_data22。 } else if(m_data2740) { C=*m_data789。 } else if(m_data2330) { C=*m_data296。 } else if(m_data1730) { C=*m_data156。 } else if(m_data1450) { 酒精濃度測試儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 29 C=*m_data47。 } else if(m_data1100) { C=*m_data。 } else C=0。 display(C)。 } }