【正文】 濃度傳感器。 基于以上可以看出，有關(guān)氣體的濃度檢測(cè)問 題，至關(guān)重要。 近年來我國煤炭工業(yè)的安全生產(chǎn)狀況不容樂觀，中小型煤礦的情況尤為嚴(yán)重，已經(jīng)直接威脅到整個(gè)煤炭工業(yè)的穩(wěn)定生產(chǎn)，給國家財(cái)產(chǎn)和人民生命造成了很大的損失，作為“萬惡之首”的甲烷爆炸事故更是重大事故發(fā)生率之首。中國公安部門在 2021 年 8月，在全國各地加強(qiáng)查處酒后駕駛的力度，以減少由酒后駕駛造成的惡性交通事故。另外，交通事故所造成 的經(jīng)濟(jì)損失也相當(dāng)驚人。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，全世界每年因車禍喪生的人數(shù)就超過 60萬人，留下永久性傷殘者在 400萬以上，一般受傷者則不計(jì)其數(shù)。I 基于 STC89C52 單片機(jī)的多氣體濃度測(cè)試儀 設(shè)計(jì) 摘 要 近些年來，我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人民生活水平日益提高 ,全國機(jī)動(dòng)車輛數(shù)量和駕駛員人數(shù)猛增，醉酒駕車造成嚴(yán)重后果的違法犯罪也日益增多，給社會(huì)和廣大人民群眾生命、健康造成嚴(yán)重危害。 2021 年以來，酒后駕車行為所造成事故越來越多，對(duì)社會(huì)的影響也越來越大，酒精逐漸成為兇殘的“馬路殺手”。在許多國家，車禍已成為第一位意外死亡原因。據(jù)統(tǒng)計(jì)，大約 50%— 60%的車禍與飲酒有關(guān)。要查處就涉及到檢測(cè)人體內(nèi)的酒精含量和使用設(shè)備來進(jìn)行檢測(cè)的問題。出于安全考慮，甲烷濃度的測(cè)量，顯得尤為重要。本文研究設(shè)計(jì)了一種可以測(cè)量多種氣體濃度，并可以進(jìn)行超限報(bào)警的智能測(cè)試儀。系統(tǒng)將傳感器回路輸出的信號(hào)通過以 AD0832 為核心的 A/D轉(zhuǎn)換電路調(diào)理后，經(jīng)由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，由 LCD 顯示酒精濃度值。限值可由按鍵調(diào)整。 文中詳細(xì)介紹了數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理過程以及數(shù)據(jù)顯示子系統(tǒng)和報(bào)警電路、 單片機(jī)與 PC機(jī)通信的軟硬件實(shí)現(xiàn) 的設(shè)計(jì)方法和過程。同時(shí)，操作人員對(duì)于具體報(bào)警點(diǎn)的上限值可以通過單片機(jī)編程進(jìn)行設(shè)置。s rapid economic development, increasing people39。s lives and caused great damage, as the worst of all evils methane explosion is a major accident rate in the first. For security reasons, the methane concentration measurement, appear particularly on the above, the gas concentration detection problem, critical. This paper studied and designed a variety of gas concentration can be measured, and can alarm intelligent tester. The design scheme based on STC89C52 MCU, MQ3 alcohol concentration sensor, MQ4 methane concentration sensor. System circuit of the sensor output signals from the AD0832 as the core of the A / D conversion circuit after conditioning, through the singlechip microputer for data processing, LCD display by the alcohol concentration value. And the design of certain limits, overrun alarm. Limit value by the keys to adjust. Considering the SCM calculation ability is limited, to plex data processing, so singlechip system and PC system through the RS232 serial munication port interconnect, thereby SCM as the next bit machine data acquisition and control equipment, and the machine used PC do PC for plex data processing and the SCM control. This paper introduces the data acquisition subsystem, data processing and data display system and alarm circuit, SCM and PC munication hardware and software to achieve the design method and process. System for sampling locations beyond the prescribed specified gas concentrations, through sound and light alarm circuit to remind staff monitoring. At the same time, the operator for a specific alarm limit values can be set through the singlechip programming. Key words: alcohol oncentration sensor (MQ3), methane concentration sensor ( MC113), STC89C52, A/D converter,Dataelector (74HC4051), serial munication, RS232,VB。 2021 年以來，酒后駕車行為所造成事故越來越多，對(duì)社會(huì)的影響也越來越大，酒精逐漸成為兇殘的“馬路殺手”。另外，交通事故所造成的經(jīng)濟(jì)損失也相當(dāng)驚人。中國公安部門在 2021 年 8月，在全國各地加強(qiáng)查處酒后駕駛的力度，以減少由酒后駕駛造成的惡性交通事故。 近年來我國煤炭工業(yè)的安全生產(chǎn)狀況不容樂觀，中小型煤礦的情況尤為嚴(yán)重，已經(jīng)直接威脅到整個(gè)煤炭工業(yè)的穩(wěn)定生產(chǎn)，給國家財(cái)產(chǎn)和人民生命造成了很大的損失，作為“萬惡之首”的甲烷爆炸事故更是重大事故發(fā)生率之首。 基于以上可以看出，有關(guān)氣體的濃度檢測(cè)問題顯得尤為重要。其設(shè)計(jì)方案基于 STC89C52 單片機(jī)， MQ3 酒精濃度傳感器， MQ4甲烷濃度傳感器。并設(shè)計(jì)一定的限值，超限聲光報(bào)警?？紤]到單片機(jī)計(jì)算能力有限，難以進(jìn)行復(fù)雜數(shù)據(jù)處理，故 單片機(jī)系統(tǒng)與 PC 機(jī)系統(tǒng)通過 RS232 串行通信端口進(jìn)行互連 ，從而 單片機(jī)用作下位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制，而 PC 機(jī)用做上位機(jī)進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理和對(duì)單片機(jī)的控制。這是一個(gè)在現(xiàn)代生活很實(shí)用，很負(fù)責(zé)的一個(gè)設(shè)計(jì)，對(duì)社會(huì)的健康發(fā)展具有積極的意義。因此，國外氣體傳感器技術(shù)得到了較快發(fā)展，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)，美國 1996 年 — 2021 年氣體傳感器年均增長(zhǎng)率為（ 27～ 30）％。如日本費(fèi)加羅公司推出了檢測(cè)（ ～ 10）179。二是增強(qiáng)可靠性，實(shí)現(xiàn)元件和應(yīng)用電路集成化，多功能化，發(fā)展 MEMS 技術(shù)，發(fā)展現(xiàn)場(chǎng)適用的變送器和智能型傳 感器。 氣敏元件傳感器作為新型敏感元件傳感器在國家列為重點(diǎn)支持發(fā)展的情況下，國內(nèi)已有一定的基礎(chǔ)。 （ 2）在工藝方面引入了表面摻雜、表面覆膜以及制作表面催化反 應(yīng)層和修隔離層等工藝，使燒結(jié)型元件由廣譜性氣敏發(fā)展成選擇性氣敏；在結(jié)構(gòu)方面研制了補(bǔ)償復(fù)合結(jié)構(gòu)、組合差動(dòng)結(jié)構(gòu)以及集成化陣列結(jié)構(gòu)；在氣敏材料方面 SnO2 和Fe2O3 材料已用于批量生產(chǎn)氣敏元件，新研究開發(fā)的 Al2O3 氣敏材料、石英晶體和有機(jī)半導(dǎo)體等也開始用于氣敏材料 。 成都理工大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 （ 4）國內(nèi)氣敏元件傳感器產(chǎn)量已超過“九五”初期的 400 萬支。 總的看來，我國氣敏元件傳感器及其應(yīng)用技術(shù)有了較快進(jìn)展，但與國外先進(jìn)水平仍有較大的差距，主要是產(chǎn)品制造技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用等方面的差距，與日本比較仍要落后 10 年。超聲波技術(shù)是利用超聲波在某 種氣體中的傳播速度與當(dāng)前氣體溫度和氣體性質(zhì)的關(guān)系，通過測(cè)量超聲波在氣體中的傳播速度以及氣體溫度，進(jìn)而推算出氣體的大概濃度。在大流量、大管徑的氣體濃度檢測(cè)方面，完全可以適應(yīng)未來工業(yè)生產(chǎn)中的高精度測(cè)量。在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，必須采用補(bǔ)償措施，盡量減小誤差，以此來保證測(cè)量精度。根據(jù)被測(cè)氣體的種類，其 分析方法也不同。氣敏元件性能與敏感功能材料的種類、結(jié)構(gòu)以及制作工藝密切相關(guān)。但是采用氣敏法檢測(cè)氣體濃度也存在不足。除此之外，在檢測(cè)時(shí)還需要考慮成都理工大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 現(xiàn)場(chǎng)溫度、空氣擾動(dòng)等因素，為此必須采取補(bǔ)償電路等措施。 （ 3）光干涉法 光干 涉法是利用光的折射率與被測(cè)氣體的含量有關(guān)來檢測(cè)氣體濃度的。如果改變氣室中被測(cè)氣體的成分、溫度或壓力，折射率會(huì)發(fā)生改變，光程也隨之改變，干涉條紋從而發(fā)生移動(dòng)。在采用光干涉法對(duì)氣體溫度進(jìn)行測(cè)量時(shí)，必須考慮到周圍測(cè)量環(huán)境的影響，如溫度、濕度、壓力等。檢氣管顯色長(zhǎng)度的平方與被測(cè)氣體濃度及采樣時(shí)間的乘積存在一定的線性關(guān)系，從而求出環(huán)境中氣體的時(shí)間加權(quán)濃度。一般情況下，被測(cè)氣體的溫度、風(fēng)速、濕度等外部因素對(duì)測(cè)定無明顯影響。 光學(xué)分析法 在光學(xué)分析中，主要基于光譜學(xué)，利用光和大氣污染分子相互作用的特性進(jìn)行檢測(cè)，具有大范圍、高組分、連續(xù)實(shí)時(shí)檢測(cè)的特點(diǎn)，已成為氣體濃度檢測(cè)的理想工具。 成都理工大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 單片機(jī)與 PC 機(jī)串行通信研究背景 和意義 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， PC 機(jī) 以其優(yōu)越的性價(jià)比和豐富的軟件資源成為計(jì)算機(jī)應(yīng)用的主流機(jī)種?，F(xiàn)代化集中管理需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、制表、打印、繪圖、報(bào)警等 ,同時(shí) ， 又要求對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，完成各種規(guī)定操作，達(dá)到集中管理的目的。因此在功能比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，通常以 PC 機(jī)為上位機(jī)，單片機(jī)為下位機(jī)，由單片機(jī)完成數(shù)據(jù)的采集及對(duì)裝置的控制，而由上位機(jī)完成各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理及對(duì)單片機(jī)的控制 ， 二者結(jié)合，使得單片機(jī)的應(yīng)用已不僅僅局限于傳統(tǒng)意義上的自動(dòng)監(jiān)測(cè)或控制，而形成了向以網(wǎng)絡(luò)為 核心的分布式多點(diǎn)系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。因此研究 PC 機(jī)與單片機(jī)串行通信具有 重要 的現(xiàn)實(shí)及工業(yè)意義。 本系統(tǒng)采用單片機(jī)為控制核心，以實(shí)現(xiàn)氣體濃度測(cè)試儀的基本控制功能。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用功能模塊化的設(shè)計(jì)思想，本論文內(nèi)容分為以下幾個(gè)章節(jié)：設(shè)計(jì)器件簡(jiǎn)介和選擇；硬件的設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)調(diào)試。 成都理工大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第 2 章 方案器件簡(jiǎn)介 硬件設(shè)計(jì)部分主要包括： MCU、 A/D、 LCD、 電源電平轉(zhuǎn)換芯片 、數(shù)據(jù)選擇器等芯片的選擇，以下做一些器件的比較。 我們選擇單片機(jī) STC89C52為控制核心，主 要基于考慮 STC89C52 低功耗、超低價(jià)高速度、高可靠、超強(qiáng)抗靜電，超強(qiáng)抗干擾、無法解密等優(yōu)點(diǎn)。 STC89C52 有 40 個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2個(gè)外中斷口， 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口， 2 個(gè)讀寫口線，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路， STC89C5X 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。 空閑模式下， CPU 停 止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 STC單片機(jī)有 PDIP、 PQFP/TQFP 及 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 XTAL2： 振蕩器反 相放大器的輸出端。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對(duì)端口 P0寫“ 1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在 Flash 編程時(shí)， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。對(duì)端口寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。 和 還可分別作為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和輸入 ()。表 21為 和 的第二功能。對(duì)端口 P2 寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，同時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（ IIL）。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 MOVXRI 指令）時(shí)，P2口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 P3 口 ： P3 口時(shí)一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。對(duì) P3 口寫入 1 時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。 P3 口作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表 22 所示。 RST：復(fù)位輸入。 ALE/錯(cuò)誤 !未找到引用源。一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。對(duì) Flash 存儲(chǔ)器編程器件，改引腳還用于輸入編程脈沖（ 錯(cuò)誤 !未找到引用源。如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（ SFR）區(qū) 中的 8EH 單元的 D0位復(fù)位，可禁止 ALE 操作。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。 ：程序儲(chǔ)存允許（ 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 有效，即輸出兩個(gè)脈