【正文】 （EFI）代替化油器，如美國、德國和日本，EFI系統(tǒng)的裝車率已分別達100％、98％和90％。經過攻關，現已在切諾基、小紅旗、桑塔納等轎車上成功安裝了EFI，在一個發(fā)動機電子噴射系統(tǒng)中要使用溫度、壓力、氣體、爆震、位置等傳感器（6～8）個，其中氧氣傳感器是控制發(fā)動機點火和尾氣排放的最主要的傳感器。目前我國尚不能生產汽車用氧傳感器，主要依靠進口。我國1998年汽車生產超過10萬輛的有上海大眾、一汽、天汽、東風、長安、柳州五菱等六家企業(yè)。 第三章 系統(tǒng)硬件設計1．1 系統(tǒng)整體設計方案單片機酒精濃度測試儀用MQK2酒精傳感器采集氣體信號，并通過數模轉換器將模擬信號轉換成數字信號送至單片機，單片機對數字信號進行分析處理，并將所得的結果顯示出來，可以通過鍵盤設置不同環(huán)境下酒精濃度的不同閥值，如果所檢測出的酒精濃度超過了所設定的閥值，那么單片機就能控制蜂鳴器發(fā)出聲音報警。溫度采集采用DS18B20,與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測溫度，并且可根據實際要求通過簡單的編程實現9～12位的數字值讀數方式，并且從DS18B20讀出的信息或寫入DS18B20的信息僅需要一根口線(單線接口)讀寫，溫度變換功率來源于數據總線，總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無需額外電源。 單 片P0 機 P1鍵盤模塊酒精傳感器DS18B20蜂鳴器報警顯示模塊A/D模塊 圖系統(tǒng)方框圖 MQK2傳感器的特性及性能指標一、特性l、對酒精氣體有很高的靈敏度?？垢蓴_，對酒精氣體有很好的選擇性。三、特性參數l、回路電壓：(Vc) 524V取樣電阻：(RL) 加熱電壓：(VH)5177。不要在蝕性氣體環(huán)境下工作。六、傳感器輸出電壓與酒精濃度關系通過測量MQK2輸出信號同酒精濃度為近似的線性關系，如圖1所示。MQK3外接+5V電壓將時，可將電阻絲加熱至270℃～300℃.電路將MQK2的阻值變化轉換成輸出電壓的變化,從而可以通過A/D轉換成數字信號供單片機處理。但由于其輸出的電壓范圍超過了AT89S52的輸入電壓范圍，所以在本設計中加入了一個調整電路來使其輸出的電壓能夠滿足AT89S52的輸入要求。采用LM336～2．5 圖2 MKQ2酒精傳感器電路作為一個2．5 V的基準電壓，采用差動輸入使得Vout=。對于本系統(tǒng)而言，就是用于快速、高精度地對輸入的酒精濃度信號進行采樣編碼，將其轉換成單片機所能夠處理的數字量。模數轉換采用ADC0804,對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是0－5V，若信號太小，必須進行放大；輸入的模擬量在轉換過程中應該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。CLK為時鐘輸入信號線, 因ADC0804的內部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ，VREF（＋），VREF（－）為參考電壓輸入。原理圖如圖4。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80C51 產品指令和引腳完全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。報警電路采用單片機I/O口外接三極管驅動蜂鳴器，發(fā)出報警信號，如圖6所示。鍵盤上閉合鍵的識別由專用的硬件編碼器實現，并產生鍵編碼號或鍵值的稱為編碼鍵盤，如計算機鍵盤。非編碼鍵盤有分為：獨立鍵盤和行列式（又稱為矩陣式）鍵盤。,。 顯示部分用4個數碼管顯示當前數據，數碼管分別用2個74HC573鎖存器控制段選和位選，鎖存器與單片機I/O口連接，位鎖存器輸出端分別與數碼管片選連接，段鎖存器輸出端接數碼管段輸入端連接。如圖8所示。 圖8 顯示電路部分 DS10B20溫度采集電路溫度采集采用DS18B20, DS18B20是美國DALLAS半導體公司最新推出的一種數字化單總線器件，屬于新一代適配微處理器的改進型智能溫度傳感器?？梢苑謩e在93．75 ms和750 ms內完成9位和12位的數字量，并且從DS18B20讀出的信息或寫入DS18B20的信息僅需要一根口線(單線接口)讀寫，溫度變換功率來源于數據總線，總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無需額外電源。同時其“一線總線”獨特而且經濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網絡，為測量系統(tǒng)的構建引入了全新的概念。0．5℃。DS18B20可以直接通過DQ端口向單片機輸入溫度信號（如圖9）。 DSl8B20 的電源可以由數據線本身提供而不需要外部電源。這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件。DS18B20 用9 位存貯溫值度最高位S為符號。 第四章 軟件處理部分 酒精測量處理部分 將傳感器輸出經調整后的模擬電壓輸入轉換器進行A/D轉換，采用ADC0804其操作時序圖如下 轉換時序 讀走數字信號時序圖10 ADC0804控制信號時序圖 MQK2酒精傳感器輸出電壓與酒精濃度近似為線性關系，由圖1可得酒精濃度與輸出電壓函數近似為 V=*C+3，C表示酒精濃度,單位為mg/L。因此輸入模擬電壓與呼出氣體中的酒精濃度的函數關系為V=*C+。每隔50 ms 采集一個電壓值,共采集10 個,取其中最大的3 個結果,并計算其平均數。整個過程流程圖如圖11所示。呼氣中的酒精含量與血液中的酒精含量有如下關系：BAC(in mg／L)=BrAC(in mg／L)x 2200其中，BAC代表血液酒精濃度，BrAC表示呼氣酒精濃度，in mg／L表示以每升中多少毫克為單位。由于BrAC受到環(huán)境溫度、濕度以及被測試者個體差異等多方面影響，其測試結果不如直接檢測BAC準確，但是該結果仍可作為判斷飲酒程度的重要參考。 溫度處理部分 本系統(tǒng)軟件部分主要包括：DS18B20 的初始化子程序、向DS18B20 中寫數據子程序，從DS18B20 中讀數據子程序、溫度轉換子程序和通信子程序。開始是否檢測1820初始化是否得到溫度溫度轉換數碼管顯示 圖12 DS18B20溫度轉換軟件流程圖DSl820 工作過程及時序DSl820 工作過程中的協議如下:初始化RoM 操作命令存儲器操作命令處理數據。2 ROM 操作品令總線主機檢測到DSl820 的存在，便可以發(fā)出ROM 操作命令之一，這些命令如指令 代碼Read ROM(讀ROM) [33H]Match ROM(匹配ROM) [55H]Skip ROM(跳過ROM] [CCH]Search ROM(搜索ROM) [F0H]Alarm search(告警搜索) [ECH]3 存儲器操作命令指令 代碼Write Scratchpad(寫暫存存儲器) [4EH]Read Scratchpad(讀暫存存儲器) [BEH]Copy Scratchpad(復制暫存存儲器) [48H]Convert Temperature(溫度變換) [44H]Recall EPROM(重新調出) [B8H]Read Power supply(讀電源) [B4H]4 時 序主機使用時間隙(time slots)來讀寫DSl820 的數據位和寫命令字的位(1)初始化時序見圖10。 圖13 初始化時序以下子程序在MCS51 仿真機上通過其晶振為12M.。 保存B 寄存器PUSH A 保存A 寄存器MOV A,4 。 發(fā)出復位脈沖MOV B,250 。 保持低電平500usSETB 。 設置時間常數CLR C 。若總線釋放跳出循環(huán)DJNZ B,WAITL 。 釋放總線等待一段時間SJMP SHORTWH: MOV B,111WH1: ORL C,DJNZ B,WH1 。若低電平寫入的位是0，見圖14；若高電平寫入的位是1，見圖15。 圖14 寫0時序 圖15 寫1時序寫位子程序(待寫位的內容在C 中)WRBIT:PUSH B 。