【正文】 定了電容器充放電周期的持續(xù)時間。為減小電容器充放電通道差異的影響，R的值應(yīng)選得比上拉內(nèi)阻值大得多。它產(chǎn)生不對稱的充放電波。這個電阻是微控制器內(nèi)部上拉。*104另外一個約束條件是R的值。其中VC=1/2,t＝1/2R和C的乘積不能小于計算出的時間恒量最小值。為了求得第一次采樣所需斜面，要獲得時間恒量的最小值，解方程一得RC然后設(shè)為所需分辨率得最小值（）,時間為先前確定的采樣間隔（5毫秒）?；蛘叻直媛蕰p小。實際可能要小一些。曲線坐標VC表示電容電壓，在曲線中呈直線。在圖中，是變換器達到所需分辨率的所需電壓。由于波形的對稱，兩個部分的波形可能用同一時間恒量來計算。時間恒量必須選擇合適的值以使波形最陡部分達到所需的分辨水平。在伏特計應(yīng)用中，由于微控制器在12MHZ時鐘下運行，每五微秒為一個采樣間隔。采樣間隔受執(zhí)行必要編碼所需時間限制。在RC被賦值之前，比較器輸出采樣時間間隔必須確定。這是通過周期充電部分的計算電壓小于VCC/2而放電部分的計算電壓大于VCC/2。如圖所示，隨著電容電阻乘積中電壓減小，電容電壓隨之減小。RC轉(zhuǎn)換方法的第二個問題是方程各項值變化引起的固有誤差。這種方法在簡化變換軟件時，可以根據(jù)應(yīng)用需要把數(shù)據(jù)編碼和格式化。而且它不能解決曲線在漸近線VCC附近劇烈震動的問題。曲線在橫向的持續(xù)變化超過了橫向變化，產(chǎn)生了很大的誤差。不能用浮點計算和超函數(shù)來求解指數(shù)方程是RC變換方法的首要問題。乘積RC為時間恒量，影響網(wǎng)絡(luò)的波形。電壓單位為伏，時間單位為秒。放電部分曲線和充電部分曲線相同，大約都在VC=VCC=2線上。電壓分辨率不利用RC轉(zhuǎn)換軟件的判別，它在提供調(diào)試工具的同時也給出了一個方法。未知電壓是所測時間的函數(shù)。微控制器計算電容器電壓達到與內(nèi)部變換比較器輸入電壓的時間。它交替為電容充放電。變換時間為7毫秒或是更少如圖一所示，如果采用RC模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換方法只需要一個AT89CX051微控制器，兩個電阻器和一個電容器。RC 模擬數(shù)字變換器這種變換方法組成簡單，但準確性下降和變換時間長。這篇應(yīng)用手冊描述了這兩種低成本的數(shù)字化變換技術(shù)?！?】【M】.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2000.【7】。【3】【M】.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005?！?理清思路，撰寫開題報告—5開題答辯，對設(shè)計課題的方案作初步論證—6方案論證，方案改進，方案定稿—7設(shè)計實現(xiàn)本課題的原理電路—8設(shè)計實現(xiàn)本課題的原理電路—9軟件仿真調(diào)試—10軟件仿真調(diào)試—11熟悉畢業(yè)論文格式、撰寫論文初稿—12撰寫論文初稿—13完成論文初稿，提交論文初稿—14修改畢業(yè)論文，用Protel畫硬件原理圖—15修改畢業(yè)論文，用Protel畫硬件原理圖—16總體完善—17完成論文終稿，提交論文終稿—18準備好自述講稿，打印，參加論文答辯四、主要參考文獻:【1】岳睿 .呼吸式酒精傳感器的研究進展【J】.化學(xué)傳感器，2006（3）：69。 工作計劃學(xué)生姓名專業(yè)起止日期（日/月）周次內(nèi) 容 進 程備 注1接受設(shè)計的課題，查找相關(guān)參考文獻和資料。從而使得傳感器的輸出范圍符合AT89S51的范圍。 結(jié)構(gòu)方案圖傳感器——信號調(diào)制——A\D—單片機重點與難點(此部分要求條理清晰，分一，二，三……等小點描述清楚，以及解決途徑) 本次設(shè)計的酒精測試儀系統(tǒng)的關(guān)鍵問題是：。傳感器遇到酒精氣體后，阻值發(fā)生變化，所要測得電壓發(fā)生變化，在經(jīng)過LM3914的放大比較，驅(qū)動相應(yīng)的二極管發(fā)光，顯示酒精濃度的高低。供電電壓為5V。轉(zhuǎn)換時間為100us?？梢圆捎命c狀顯示也可采用條狀顯示。發(fā)光二極管采用集成驅(qū)動器LM3914。但由于其傳感器結(jié)構(gòu)要求特別高所以生產(chǎn)成本提別高，制造難度特別大所以只有少數(shù)國家能夠生產(chǎn)。使電壓與燃燒室內(nèi)的酒精濃度成正比。使進入燃燒室內(nèi)的酒精能進行充分燃燒轉(zhuǎn)換為電能。酒精傳感器只是它的一個分支。燃料電池型是世界都在研究的環(huán)保型能源。發(fā)展趨勢： 目前對酒精測試的裝置有燃料電池型，半導(dǎo)體型，紅外線型，氣體色譜分析性和比色型五種類型。發(fā)展MEMS技術(shù)。目前氣體傳感器正在向著低功耗，多功能，集成化方向發(fā)展。二、畢業(yè)設(shè)計（論文）研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（文獻綜述）研究現(xiàn)狀： 酒精測試儀的精度關(guān)鍵的一部就是對乙醇的檢測。確保其生命財產(chǎn)安全。所以研究一個酒精測試是非常有必要和意義的事。精神麻痹反應(yīng)遲鈍肢體不受大腦控制。而酒后駕車也頻頻發(fā)生給人們的生活和生命安全帶來了巨大的傷害。私家車也越來越多。通過酒精濃度的輸入，進行響應(yīng)的電路報警。本科畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告題目：基于單片機的酒精測試儀 課 題 類 型： 設(shè)計□ 實驗研究□ 論文□ 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 指 導(dǎo) 教 師： 開 題 時 間： 201 年 月 日開題報告內(nèi)容與要求一、畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)容及研究意義（價值）二、畢業(yè)設(shè)計（論文）研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（文獻綜述）三、畢業(yè)設(shè)計（論文）研究方案及工作計劃（含工作重點與難點及擬采用的途徑）四、主要參考文獻（不少于10篇，期刊類文獻不少于7篇，應(yīng)有一定數(shù)量的外文文獻，至少附一篇引用的外文文獻（3個頁面以上）及其譯文）一、畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)容及研究意義（價值）設(shè)計的內(nèi)容：此次設(shè)計是采用8051單片機作為主控芯片，設(shè)計一款酒精測試儀，用C語言編寫主控芯片的控制程序，再結(jié)合外圍電路，使酒精測試儀可鍵盤輸入。研究意義： 近年來隨著經(jīng)濟迅速發(fā)展，人們的生活水平日夜提高。各種應(yīng)酬也越來越多酒這東西貼近了我們的生活。酒后駕駛引起的交通事故是由于司機飲酒過多造成酒精濃度較高。人體酒精濃度低于一個特定值時就不出現(xiàn)上述癥狀從而可以避免發(fā)生危險。 目前世界上絕大數(shù)國家都在使用呼吸酒精測試儀對駕駛員進行現(xiàn)場檢測來確定其體內(nèi)酒精濃度的多少。此外酒精測儀還可以測定某一特定環(huán)境下的酒精濃度如酒精生產(chǎn)車間可以避免發(fā)生火災(zāi)。這就關(guān)系到傳感器的制造與研發(fā)。同時還要增加其可靠性實現(xiàn)元件和應(yīng)用電路集成化，多功能。發(fā)展現(xiàn)場適用的變送器和智能化的傳感器。但由于價格方面的原因目前市場上用的是燃料電池型和半導(dǎo)體型。它可以把氣體直接轉(zhuǎn)換為電能而不產(chǎn)生污染。在燃燒室內(nèi)充滿特種催化劑。也就是在電極上產(chǎn)生電壓消耗在外加負載上。與半導(dǎo)體型相比，燃料電池型的呼吸酒精測試儀具有穩(wěn)定性好、精度高、抗干擾性能好等優(yōu)點。三、畢業(yè)設(shè)計（論文）研究方案及工作計劃研究方案（軟硬件的設(shè)計方法：系統(tǒng)框圖、各個軟件部分的主要功能）選用單片機AT89S51本設(shè)計的核心元件，利用單片機靈活的編程設(shè)計和豐富的IO端口，及其控制的準確性，實現(xiàn)基本的檢測功能單片的外圍電路外接輸入鍵盤用于濃度標準值功能的控制，外接LCD1602顯示器用于顯示作用。其內(nèi)部有十個電壓比較器可以控制十個發(fā)光二極管。ADC0809為8路8位的A\D轉(zhuǎn)換器具有起?？刂贫?。輸入電壓為05V。三位數(shù)碼顯示具體數(shù)值。單片機不斷采集ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換后變化電壓，經(jīng)數(shù)據(jù)處理交數(shù)碼管處理。,采用差動輸入使得V輸出=。發(fā)光二極管點越亮，酒精濃度越高燃燒產(chǎn)生的電壓值越大，超過設(shè)定值，電路報警?！?熟悉設(shè)計的課題，查閱、整理參考文獻和資料—3學(xué)習(xí)相關(guān)參考文獻和資料?！?】【D】.：哈爾濱理工大學(xué)，2003?！?】【M】.北京：清華大學(xué)出版社，2003【5】【M】.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004。2005（3）：9293【8】何希才《常用集成電路實用實例》 電子工業(yè)出版社，2007【9】陳有卿《通用集成電路應(yīng)用于實例分析》中國電力出版社，2007【10】馬中梅《單片機C語言程序設(shè)計》北京航空航天大學(xué)出版社，2007外文文獻中文譯文AT89CX051微控制器的模擬數(shù)字變換器應(yīng)用Atmel AT89C1051和AT89C2051微控制器是具有低引腳數(shù)和寬工作電壓范圍的單片閃光器（Flash）和不可缺少的比較器。它們被用于Atmel AT89C1051和AT89C2051微控制器的比較器中。在下列提到的例子中，分辨率超過50毫伏。微控制器的輸出（11腳）大約從零和VCC間變化。這個電容器與內(nèi)部比較器的非反向輸入相連（12腳）。比較器電壓要和未知輸入電壓相匹配（13腳）。在圖一中HP50827300 LED 所顯示不需要變化，但是要用軟件來實現(xiàn)簡單二進制電壓作用。典型電容器充放電周期波形如圖二所示。除了已給出的說明的地方，放電部分周期運用了下面的方程和討論：下列指數(shù)方程中，電容器的電壓是時間的函數(shù)：其中VC是t時刻的電容器電壓，VCC是給定電壓，RC是電容器和電阻器值的乘積。電阻為歐姆，電容為法拉。當電容器充放電開始時波形最陡，并隨時間變化。在一個壓縮的時間范圍里，指數(shù)曲線呈現(xiàn)遠遠超出其寬度的陡升趨勢，近似為垂線。是這種方法失敗的原因。如果每一次取樣時間間隔里使用查表繪出計算初值，微型控制器不需要適時解決指數(shù)方程?？赡苁箶?shù)據(jù)對稱以減小表的大小。圖三是電阻電容積值的變化導(dǎo)致電壓變化的放大圖。電容器充放電周期的對稱減小了電容電阻乘積值變化帶來的影響，提高了變換準確性。誤差在VCC/2達到最小。采樣間隔應(yīng)盡可能小以縮短變換時間和增大變換分辨率。編碼時間由微控制器的時鐘速度決定。時間恒量RC影響著電容器充放電的波形。充電部分的波形最陡出現(xiàn)在原點附近，而放電部分則出現(xiàn)在VCC附近。圖四是電壓和原點附近采樣時間關(guān)系放大圖。是先前所定的采樣間隔。在圖中，由于采樣在電壓間隔中心進行，所以曲線的斜面是理想的。也有可能大。將采樣時間間隔從原點偏移1/2t以后，其中心點對應(yīng)第一次電壓間隔采樣點。在第一個采樣點＝1/2計算RC。用帶1％公差電阻和5％公差的電容：（Rnorm1%）(Cnorm5%)*104在伏特計中，R和C的值選擇分別為267歐姆和2毫微法。再提到圖一。但是在電容器充放電周期的充電過程中對網(wǎng)絡(luò)RC的時間恒量有決定性影響。能造成變換誤差。在伏特計應(yīng)用中，R的值選擇為267歐姆，此值遠遠大于上拉內(nèi)阻。它是所需變換分辨率的函數(shù)。電容器充放電所需的時間通過計算電容電壓從漸近線上升到最小可晰電壓間隔一半所需的時間來近似得到。由于波形的對稱，定值同時用在周期充電和放電部分。所需電壓為:VC=VCC(1/2)()=由方程三:所需測量回路采樣最小值通過計算電容器電壓達到VCC/2得到，根據(jù)不同采樣間隔劃分。由于電容器充放電波形的對稱，采樣數(shù)將同時在周期的兩個部分代入計算。在表中總個數(shù)是先前每半周期計算采樣數(shù)的二倍。它和每次采樣計算電壓值相對應(yīng)。是先前確定的采樣間隔。對放電半周期，通過求解下列方程得到電容器開始放電起消耗時間，求得每次采樣電壓。其中N表示采樣數(shù)，在充電半周期中也用同一個值。電壓在前半周期中上升，在后半周期中下降。如表所示。記下N＝0，N＝1時采樣計算電壓的差值。在一個周期中。表中所列計算電壓沒有加入查找表。在伏特計應(yīng)用中，結(jié)果儲存在packedBCD式的表中，兩個數(shù)字一比特。不同的元件值可能造成+/，如下所示，計算最壞情況下誤差VC＝?；蚴?/。變換準確性和線性受電容器特性的影響。沒有被測試的誤差源包括：比較器的局限性，充放電周期的不對稱性，電容器電壓達不到起點或是VCC,VCC的變化。連續(xù)近似模數(shù)變換這種轉(zhuǎn)換方法雖然增加元件數(shù)但提高了分辨率和準確性。連續(xù)近似（sa）ADCs結(jié)合一個數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，一個比較器和一個連續(xù)近似電阻（SAR）當反饋DAC 時，SAR通過執(zhí)行二進制代碼的搜索，將產(chǎn)生與電壓相配的輸出。SAR開始搜索控制最寬輸出變化最主要的DACbit，由于DAC輸出在未知值下為零輸入SAR在最小主要位周圍移動。在一個8位的轉(zhuǎn)換器中，要八次反復(fù)才能找到正確的二進制編碼。在這個應(yīng)用中，一個帶積分模擬比較器AT89CX051微控制器執(zhí)行軟件中SAR功能。軟件DAC的選擇是一個MC14088,8位，低消耗的電流輸出類型。+/1/2LSB，25度全輸出電流范圍確保準確。DAC輸出設(shè)定時間為300十億分之一秒DAC包含二進制加權(quán)，用的二進制代碼檢測輸入電流的電流導(dǎo)引開關(guān)。 按比例繪制的當前輸出變?yōu)橐徊僮鞣糯笃麟妷?，作為一電流對電? I/ V)變換器。 因為變換器有低的輸入補償電壓和高的輸出旋轉(zhuǎn)比率， 電流電壓變換器的輸出被送入AT89CX051 比較器，和未知的電壓比較。 第2個在一個非反向運算放大器，統(tǒng)一獲得緩沖區(qū)可能被在未知的電壓源和提供間隔的AT89CX051 比較器輸入之間插入一個統(tǒng)一緩沖區(qū)。 。 連接DAC的14腳的當前參考電阻器(Rref) 的額定值是1240歐姆， V / 1240歐姆(Vref/Rref)= milliamps的參考電