【正文】 寄存器操作。這些附加的功能寄存器即為 16 位的 X、 Y、 Z 寄存 器。 寄存器文件里有 6 個(gè)寄存器可以用作 3 個(gè) 16 位的間接尋址寄存器指針以尋址數(shù)據(jù)空間，實(shí)現(xiàn)高效的地址運(yùn)算。在典型的 ALU 操作中，兩個(gè)位于寄存器文件中的操作數(shù)同時(shí)被訪問(wèn)，然后執(zhí)行運(yùn)算，結(jié)果再被送回到寄存器文件。 快速訪問(wèn)寄存器文件包括 32 個(gè) 8 位通用工作寄存器，訪問(wèn)時(shí)間為一個(gè)時(shí)鐘周期。這個(gè)概念實(shí)現(xiàn) 了指令的單時(shí)鐘周期運(yùn)行。程序存儲(chǔ)器里的指令通過(guò)一級(jí)流水線運(yùn)行。 AREF A/D 的模擬基準(zhǔn)輸入引腳。不使用 ADC 時(shí)，該引腳應(yīng)直接與 VCC 連接。 XTAL2 反向振蕩放大器的輸出端。持續(xù)時(shí)間小于門(mén)限間的脈沖不能保證可靠復(fù)位。持續(xù)時(shí)間超過(guò)最小門(mén)限時(shí)間的低電平將引起系統(tǒng)復(fù)位。端口D 也可以用做其他不同的特殊功能 。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。 端口 D(PD7..PD0) 端口 D 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。如果 JTAG 接口使能，即使復(fù)位出現(xiàn)引腳 PC5(TDI)、 PC3(TMS)與 PC2(TCK)的上拉電阻被激活。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。 端口 C(PC7..PC0) 端口 C 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口 B 處于高阻狀 態(tài)。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口 A 處于高阻狀態(tài)。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。 端口 A(PA7..PA0) 端口 A 做為 A/D 轉(zhuǎn)換器的模 擬輸入端。 VCC 電源正 。 AVR 也是自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器的縮寫(xiě) 。 AVR 系列單片機(jī)的選型 AVR 單片機(jī)系列齊全 ,可適用于各種不同場(chǎng)合的要求。 AVR 最大特點(diǎn) AVR 單片機(jī)功能強(qiáng)大，其特點(diǎn)與別的單片機(jī)不同，下面我們簡(jiǎn)單的介紹一下AVR 單片機(jī)的特點(diǎn)。 AVR 單片機(jī)技術(shù)體現(xiàn)了單片機(jī)集多種器件 (包括 FLASH 程序存儲(chǔ)器、看門(mén)狗、 EEPROM、同 /異步串行口、 TWI、 SPI、 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器等 )和多種功能 (增強(qiáng)可靠性的復(fù)位系統(tǒng)、降低功耗抗干擾的休眠模式、品種多門(mén)類全的中斷系統(tǒng)、具輸入捕獲和比較匹配輸出等多樣化功能的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、具替換功能的 I/O 端口 ?? ) 于一身，充分體現(xiàn)了單片機(jī)技術(shù)的從 “ 片自為戰(zhàn) ” 向 “ 片上系統(tǒng) SoC” 過(guò)渡的發(fā)展方向。 AVR單片機(jī)有自動(dòng)上電復(fù)位電路、獨(dú)立的 看門(mén)狗 電路、低電壓檢測(cè)電路 BOD，多個(gè)復(fù)位源 (自動(dòng)上下電復(fù)位、外部復(fù)位、看門(mén)狗復(fù)位、 BOD復(fù)位 )，可設(shè)置的啟動(dòng)后延時(shí)運(yùn)行程序，增強(qiáng)了嵌入式系統(tǒng)的可靠性。 TWI 與 I2C 接口兼容，具備 ACK 信號(hào)硬件發(fā)送與識(shí)別、地址識(shí)別、總線仲裁等功能，能實(shí)現(xiàn)主 /從機(jī)的收 /發(fā)全部 4 種組合的多機(jī)通信。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） — 9— 增強(qiáng)性的高速同 /異步串口，具有硬件產(chǎn)生校驗(yàn)碼、硬件檢測(cè)和校驗(yàn)偵錯(cuò)、兩級(jí)接收緩沖、波特率自動(dòng)調(diào)整定位（接收時(shí)）、屏蔽數(shù)據(jù)幀等功能，提高了通信的可靠性，方便程序編寫(xiě)，更便于組成分布式網(wǎng)絡(luò)和實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信系統(tǒng)的復(fù)雜應(yīng)用，串口功能大大超過(guò) MCS51/96 單片機(jī)的串口，加之 AVR 單片機(jī)高速，中斷服務(wù)時(shí)間短，故可實(shí)現(xiàn)高波特率通訊。其中與 8/16 位定時(shí)器配合的具有多達(dá) 10 位的預(yù)分頻器，可通過(guò)軟件設(shè)定分頻系數(shù)提供多種檔次的定時(shí)時(shí)間。 AVR 單片機(jī)的 I/O 線全部帶可設(shè)置的上拉電阻、可單獨(dú)設(shè)定為輸入 /輸出、可設(shè)定（初始）高阻輸入、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)（可省去功率驅(qū)動(dòng)器件）等特性，使的得 I/O 口資源靈活、功能強(qiáng)大、可充分利用。內(nèi)嵌長(zhǎng)壽命的 EEProm 可長(zhǎng)期保存關(guān)鍵數(shù)據(jù)，避免斷電丟失。故 AVR 單片機(jī)在軟 /硬件開(kāi)銷、速度、性能和成本諸多方面取得了優(yōu)化平衡，是高性價(jià)比的單片機(jī)。 AVR 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)采取 8 位機(jī)與 16 位機(jī)的折中策略，即采用局部寄存器存堆 (32 個(gè)寄存器文件 )和單體高速輸入 /輸出的方案 (即輸入捕獲寄存器、輸出比較匹配寄存器及相應(yīng)控制邏輯 )。 AVR 單片機(jī)的 推出，廢除了機(jī)器周期，拋棄復(fù)雜指令計(jì)算機(jī) (CISC)追求指令完備的做法；采用精簡(jiǎn)指令集，以字作為指令長(zhǎng)度單位，將內(nèi)容豐富的操作數(shù)與操作碼安排在一字之中 (指令集中占大多數(shù)的單周期指令都是如此 )，取指周期短，又可預(yù)取指令，實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)，故可高速執(zhí)行指令。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） — 8— 什么是單片機(jī) 單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D 轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 AVR的單片機(jī)可以廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、工業(yè)實(shí)時(shí)控制、儀器儀表、通訊設(shè)備、家用電器等各個(gè)領(lǐng)域。元件的電阻與氣體的濃度呈對(duì)數(shù)關(guān)系，隨氣體濃度的增加而減小。 圖 3是 MQ303A的靈敏度特性曲線圖。經(jīng)測(cè)試，在沒(méi)有酒精的情況下，測(cè)得輸出電壓是隨著加熱時(shí)間的長(zhǎng)度變化而逐漸下降，當(dāng)檢測(cè)到酒精時(shí)，輸出電壓瞬間增加到一個(gè)穩(wěn)定值，增加幅度從 左右。 如測(cè)試電路圖所示，連接酒精傳感器的測(cè)試 電路，并在輸出端加入一個(gè)固定電阻，測(cè)量電阻兩端的電壓變化。傳感器通電后通常需要數(shù)分鐘的預(yù)熱方可進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)，也可在正常檢測(cè)前給傳感器施加 5~10秒鐘 177。通過(guò)固定或可調(diào)外接負(fù)載電阻上電壓的變化獲得元件電阻的變化。 1%(標(biāo)準(zhǔn)條件 ) 不得小于 16% 氧氣濃度會(huì)影響靈敏度 表 3 MQ303A內(nèi)部電阻 符號(hào) 參數(shù)名稱 技術(shù)條件 備注 Rs 元件電阻 (4k???to 400 k?) 在 潔凈空氣中 ? 電阻比 ( ??) Rs (300 ppm酒精 ) / Rs (100 ppm酒精 ) 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件： 溫度 : 20 o C ??2 o C V C : V ????1 V DC 濕度 : 65% ??5% V H : V ????1 V DC R L : 可調(diào) 預(yù)熱時(shí)間：大于 48小時(shí) MQ303A 酒精傳感器的結(jié)構(gòu) 圖 1 ＭＱ３０３Ａ結(jié)構(gòu) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） — 7— 半導(dǎo)體氣體敏 感部分是一個(gè)微型珠狀小球，內(nèi)嵌加熱絲和金屬電極，這種敏感元件安裝在有防爆功能的雙層 100目不銹鋼網(wǎng)的金屬殼內(nèi)。 AC or DC V C 回路電壓 ≤ 6 V DC R L 負(fù)載電阻 可調(diào) P S 10 mW R H 加熱電阻 ???? ? 室溫 IH 加熱電流 120177。 MQ303A 酒精傳感器特點(diǎn) MQ303A 酒精傳感器是一種省電模式的酒精傳感器，下面我們簡(jiǎn)單介紹一下其特點(diǎn)。世界各國(guó)都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。可以毫不夸張地說(shuō)，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開(kāi)各種各樣的傳感器。一些傳感器的發(fā)展，往往是一些邊緣學(xué)科開(kāi)發(fā)的先驅(qū) 。顯然，要獲取大量人類感官無(wú)法直接 獲取的信息，沒(méi)有相適應(yīng)的傳感器是不可能的?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)入了許多新領(lǐng)域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到 cm的粒子世界，縱向上要觀察長(zhǎng)達(dá)數(shù)十萬(wàn)年的天體演化，短到 s 的瞬間反應(yīng)。因此可以說(shuō)，沒(méi)有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。在利用信息的過(guò)程中，首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。因此可以說(shuō)，傳感器是人類五官的延長(zhǎng)，又稱之為電五官。而單靠人們 自身的感覺(jué)器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動(dòng)中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。 傳感器 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB766587 對(duì)傳感器下的定義是： “能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由 敏感元件 和轉(zhuǎn)換元件組成 ”。 MQ303A 酒精傳感器 MQ303A 酒精傳感器 是一種二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器，對(duì)酒精具有高的靈敏度和快速的響應(yīng)性，適于便攜式酒精探測(cè)器和汽車燃火系統(tǒng)等。 單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng) ， 管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件 單片機(jī)在測(cè)量氣體濃度的過(guò)程中，是以中樞調(diào)控分析的位置出現(xiàn)的，通過(guò)程序的編寫(xiě)，使單片機(jī)能夠按著人們的需要來(lái)檢測(cè)所 學(xué)要檢測(cè)的氣體。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） — 3— ２ .智能化程度高，開(kāi)發(fā)的持續(xù)性好，可以通過(guò)改變傳感器的探頭來(lái)改變測(cè)量的氣體，只需改變單片機(jī)的程序即可而不需要來(lái)改變硬件電路。 １ .２ 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在氣體檢測(cè)中作用 氣體檢測(cè)計(jì)算機(jī)控制，特別是微機(jī)控制，在全世界都有廣泛的應(yīng)用，原因有三。 綜合的來(lái)說(shuō)，酒精對(duì)人類的發(fā)展有著積極的一面，也有消極的一面，當(dāng)酒精濃度在人體中和在空氣中升高的情況下，對(duì)我們的安全構(gòu)成了恨得威脅，為了防止發(fā)生意外，保護(hù)人民群眾生命安全，我們需要設(shè)計(jì)一種可以精確測(cè)量酒精濃度的儀器。 當(dāng)今社會(huì)，生活頻率越來(lái)越迅 速，應(yīng)酬增多，導(dǎo)致很多人多輛飲酒，對(duì)社會(huì)穩(wěn)定造成很大影響，其中，醉酒駕車危害最大，對(duì)自身，對(duì)別人都是一種極大的危害， 血液中的酒精含量大于或者等于 80mg/100ml 為醉酒駕車 ，當(dāng)駕駛員出于這種狀態(tài)時(shí)，容易出現(xiàn)交通事故，在2020年我國(guó)交通肇事共 ２３８３５１ 起，酒后肇事是占很大比例，可見(jiàn)意義非常重大，我所設(shè)計(jì)的單片機(jī)測(cè)量酒精濃度可以預(yù)防這種現(xiàn)象的發(fā)生，從而避免更大的傷害。究竟的總體毒性會(huì)導(dǎo)致心血管疾病、神經(jīng)纖維和肌肉纖維的損害、肝臟疾病、消化道 癌癥 。各種認(rèn)知功能也由此而受到影響（尤其是 記憶力 、分析能力和注意力）。 危害性酒精會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)元內(nèi)鈣含量過(guò)度身高，并使得神經(jīng)元細(xì)胞膜出現(xiàn)僵硬，破壞神經(jīng)細(xì)胞同周圍環(huán)境的物質(zhì)交換。神經(jīng)原細(xì)胞膜變得僵硬，其滲透性減弱。大腦會(huì)根據(jù)這一情況調(diào)整神經(jīng)原受體的數(shù)量和敏感性，以縮短鎮(zhèn)靜狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間和加強(qiáng)酒醉的效果。飲酒過(guò)量可導(dǎo)致 酒精中毒 性昏迷。體內(nèi)阿片物質(zhì)同時(shí)還與多巴胺分泌的自動(dòng)調(diào)節(jié)有關(guān)。酒精會(huì)削弱中樞神經(jīng)系統(tǒng)，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） — 2— 并通過(guò)激活抑制性神經(jīng)原（伽馬氨基丁酸）和抑制激活性神經(jīng)原（谷氨酸鹽、 尼古丁 ）造成大腦活動(dòng)遲緩。 同時(shí)，酒精對(duì)人體有很大的影響， 對(duì)大腦影響，進(jìn)入人體的乙醇由于不能被消化吸收，會(huì)隨著血液進(jìn)入大腦。 25％～ 50％ 的酒精用于物理 退熱。40％～ 50％ 的酒精用于預(yù)防 褥瘡 。 70％～ 75％ 的酒精可用于滅菌消毒，包括皮膚消毒、醫(yī)療 器械消毒、碘酒的脫碘等。 酒精對(duì)人類發(fā)展也有很大的幫助，在醫(yī)學(xué)上，可以作為消毒劑使用， 藥用酒精 (乙醇 )是醫(yī)療單位和家庭藥箱的必備藥品，值得注意的是，不同的用途要求不同的濃度。由于它的溶液凝固點(diǎn)下降，因此，一定濃度的酒精溶液，可以作防凍劑和冷媒 。處于臨界狀態(tài)（ 243℃ 、 60kg／ CM 乙醇蒸氣與空氣混合能引起爆炸，爆炸極限 濃度 ％ (W)。有吸濕性。 在 一 個(gè) 標(biāo) 準(zhǔn) 大 氣 壓 下 ， 沸 點(diǎn) ℃ 。 爆 炸 下 限 % ( V / V ) ： 3 . 3 。 引 燃 溫 度 ( ℃ ) ：363。 辛醇 /水 分 配 系 數(shù) 的 對(duì) 數(shù) 值 ： 。 臨界 溫度 (℃ )： 。 飽和蒸 氣壓 (kPa)： (19℃ )。 相對(duì)密度 (水 =1)：。熔點(diǎn) ： ℃ 。 外觀與性狀： 無(wú)色液體，有酒香。)。有酒的氣味和刺激的辛辣滋味，微甘。大致工作如下：系統(tǒng)被啟動(dòng)后，單片機(jī)將傳感器采集到得酒精濃度通過(guò) LED 屏顯示并存儲(chǔ)到 RAM 中，如果檢測(cè)到當(dāng)前酒精濃度超過(guò)系統(tǒng)設(shè)定的值，系統(tǒng)將報(bào)警。主要完成對(duì)酒精濃度數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)，當(dāng)前酒精濃度的顯示和報(bào)警功能。在日常生活中，對(duì)酒精濃度的檢測(cè)也非常重要，尤其是檢測(cè)酒后駕車，可以極大的保證人民群眾的人身安全。 關(guān)鍵字： 酒精濃度 監(jiān)測(cè)儀 單片機(jī) ABSTRACT — II— ABSTRACT With the rapid development of science and technology in recent