【正文】 hnology parameters MQ3 gas sensor, and connecting it to a testing part of the alcohol gas concentration。對不同的區(qū)間濃度和電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系做線性化處理，簡化了硬件電路的設(shè)計。 本文的特色在于標(biāo)準(zhǔn)的確定。設(shè)計的傳感器對酒精氣體反應(yīng)靈敏，能在有效范圍內(nèi)測量它的濃度值。（ 2）軟件方面，主要研究了電壓到濃度的線性轉(zhuǎn)換和最終濃度值的數(shù)碼管顯示。本文用 AT89S51 單片機(jī)與 MQ3 型氣體傳感器實(shí)現(xiàn)了對酒精濃度的測量，并對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示， 同時利用二極管簡單顯示濃度的高低，在設(shè)計允許值時發(fā)出報警。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 作者簽名： 日 期： 2 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 學(xué)號 中州大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目 酒精 濃度檢測 儀的設(shè)計 1 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使 用過的材料。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手 段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 3 目錄 摘要 ............................................ 5 Abstract ......................................... 6 1 緒論 ........................................... 7 設(shè)計背景 ..................................... 7 氣敏傳感器的研究現(xiàn)狀 ......................... 7 設(shè)計酒精濃度探測儀的意義 ..................... 8 本文主要研究工作 ............................. 8 2 硬件電路設(shè)計與實(shí)現(xiàn) ............................. 10 單片機(jī)開發(fā)流程 .............................. 10 硬件系統(tǒng)框圖 ................................ 10 信號采集電路 ................................ 11 氣體傳感器的選擇 ....................... 11 信號采樣電路 ........................... 13 信號轉(zhuǎn)換電路 ................................ 14 發(fā)光二極管顯示報警電路 ...................... 20 數(shù)碼管顯示電路 .............................. 22 系統(tǒng)整體電路圖 .............................. 23 3 軟件編程 ...................................... 25 開發(fā)環(huán)境 .................................... 25 程序流程 .................................... 25 程序代碼編寫 ................................ 27 4 4 電路調(diào)試與測試結(jié)果 ............................. 32 電路調(diào)試 .................................... 32 濃度與顯示之間的關(guān)系 ........................ 33 傳感器的定標(biāo) ........................... 33 酒精濃度測試結(jié)果 ....................... 34 5 結(jié)束語 ........................................ 35 參考文獻(xiàn) ........................................ 36 致 謝 ........................................ 37 附 錄 ........................................ 38 5 摘要 本設(shè)計實(shí)現(xiàn)了對不同濃度酒精的檢測和顯示，通過適當(dāng)改進(jìn)可以用于檢測酒后駕車。 論文主要研究了（ 1）硬件方面， MQ3氣體傳感器技術(shù)參數(shù)的檢測和將它接入到酒精濃度檢測模塊中；將模擬電壓信號放大驅(qū)動發(fā)光二極管點(diǎn)亮報警；將采集到的模擬電壓信號通過單片機(jī)控制經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字電壓信號；用于顯示濃度的數(shù)碼管顯示模塊。（ 3）對設(shè)計的傳感器進(jìn)行了標(biāo)定。并且在檢測低濃度酒精時誤差較小，最大誤差為 %滿 足設(shè)計要求。對于流動空氣，樣品的穩(wěn)定性和水蒸氣的影響，提出了解決方案和驗證方法。設(shè)計的傳感器可以檢測不同濃度的酒精氣體，改進(jìn)之后對解決酒后駕車事故和特殊場合酒精檢測都可以使用。 Analog voltage signal amplification to drive lightemitting diode light to alarm。 displaying the concentration in the digital tube display module.(2)In the Software, linear conversion between the concentration of the alcohol and the voltage and the digital display of the final concentration value.(3) The designed sensor is calibrated. The design of gas sensor is responsive to the alcohol, can measure concentration in the effective range of its concentration. And in the low concentration of alcohol in the test the error is small with the maximum error %, meeting requirements of the design. The characteristics of the thesis are to determine the standard. The solutions and verification methods are proposed about the flow of air samples, the sample stability and water vapor. The conversion between voltage and concentration in different range is treated as linear relationship. The design of sensor can detect different the alcohol gas with different concentration. It plays an important role to solve the drunkdriving accidents and alcohol testing for special occasions after improvement. Key Words: Gas sensor, A/D conversion, Singlechip Microputer 7 1 緒論 設(shè)計背景 我國傳感器市場的增長率超過 15%， 2020 年銷售額為 186億元人民幣， 2020年銷售額為 283 億元人民幣，預(yù)計 2020 年為 325 億元人民幣， 2020 年為 374 億元人民幣。近年來，傳感器正處于傳統(tǒng)型向新型傳感器轉(zhuǎn)型的發(fā)展階段，新型傳感器的特點(diǎn)是微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，它將不僅促進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造，而且可導(dǎo)致建立新型工業(yè)和軍事變革，是 21 世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。氣體傳感器是把氣體中的特定成分檢測出來，并轉(zhuǎn)化為電信號的一類器件，用來對有害氣體，易燃易爆氣體等進(jìn)行安全檢測和報警，對生產(chǎn)生活中需要了解的氣體進(jìn)行檢測，分析，研究等。 目前，氣敏傳感器領(lǐng)域還存在一些問題。由于元件電阻和靈敏度隨時間而不斷變化，漂移大給檢測結(jié)果的可靠性帶來不穩(wěn)定的因素。由于在 檢測氣體時，往往還存在著其它的干擾氣體 (如煙酒等 )，使氣敏元件發(fā)生交叉響應(yīng)，產(chǎn)生誤報。摻有催化劑的氣敏元件接觸某些氣體后，活性組分被毒化，將會改變元件的選擇性，降低其敏感度和穩(wěn)定性，另外催化劑本身也存在著不穩(wěn)定性問題。四是 SnO2元件有時由于靈敏度過大導(dǎo)致誤報，但是在檢測某些低濃度氣體時靈敏度卻難以達(dá)到要求。用金屬氧化敏感材料制作的半導(dǎo)體式氣敏元件具有靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡單，體小質(zhì)輕，堅固耐用等 優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用，目前仍以 SnO2材料為主。純 SnO2的氣敏特性不甚好，尤其是它的熱穩(wěn)定性不高。盡管 SnO2基傳感材料具有許多優(yōu)點(diǎn)，作為材料也存在一定缺點(diǎn)。 納米科學(xué) 技術(shù) (Nano— ST)是研究尺寸在 — 100nm 的物質(zhì)組成體系的運(yùn)動規(guī)律和相 互作用以及可能的實(shí)際應(yīng)用中的技術(shù)問題的科學(xué)技術(shù)。納米固體材料具有龐大的界面，提供了大量氣體通道，從而大大提高了靈敏度，工作溫度大大降低，大大縮小了傳感器的尺寸。 8 氣敏傳感器在家用電器中也有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。氣敏傳感器工作時，加熱器通電加熱，若無被檢氣體侵入時，氣敏元件的阻值基本不變當(dāng)氣敏元件表面產(chǎn)生吸附作用，其阻值將隨氣體濃度的變化變化。 設(shè)計酒精濃度探測儀的意義 本設(shè)計基于 AT89S51 單片機(jī)設(shè)計的酒精氣體濃度探測儀，可用來檢測酒精氣體濃度，最主要的用途是檢測司機(jī)的酒精含量。隨著攝入酒精量的增加，選擇反應(yīng)錯誤率顯著增加，當(dāng)血液中酒精含量由‰ 增至 1‰ ，發(fā)生車禍的可能性便增加 5 倍，如果增至 ‰ ，可能性再增加6倍。人飲酒后 , 酒精通過消化系統(tǒng)被人體吸收 , 經(jīng)過血液循環(huán) , 約有 90%的酒精通過肺部呼氣排出 , 因此測量呼氣中的酒精含量 , 就可判斷其醉 酒程度。當(dāng)然，最好的辦法是在車內(nèi)安裝這種測試儀，司機(jī)一進(jìn)入車內(nèi)檢測儀就檢測司機(jī)的酒精含量，如果超出允許值，系統(tǒng)控制引擎無法啟動，這樣就可從根本上解決酒后駕車問題。 本文主 要研究工作 本文以 AT89S51 單片機(jī)為核心，設(shè)