【正文】 ution are detected and showed in the design. The design can be used to the detection of drunk driving through improvement. In this thesis, the concentration of alcohol can be measured and displayed by using the gas sensor based on STC12C5A16AD MCU and MQ3. In the thesis Major researches are three points. (1) In the hardware, detecting the technology parameters MQ3 gas sensor, and connecting it to a testing part of the alcohol gas concentration。 conversing the voltage signal through the A/D conversion at the control of the singlechip, obtaining the digital voltage signal。 A/D conversion。我國傳感器 4 大類中，工業(yè)和汽車電子產品占市場份額的 %。 由于氣體與人類的日 常生活密切相關，對氣體的檢測已經是保護和改善生態(tài)居住環(huán)境不可缺少的手段，氣體傳感器發(fā)揮著極其重要的作用。近年來，我國氣敏傳感器產業(yè)有了較快的發(fā)展，但與國外相比，從技術水平，產業(yè)化及應用等領域均存在著不小的差距。一是元件的穩(wěn)定性差。二是選擇性差。三是催化劑中毒。靈敏度問題。 設計酒精濃度探測儀的意義 本設計基于 STC12C5A16AD 單片機設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的酒 精含量。隨著攝入酒精量的增加，選擇反應錯誤率顯著增加，當血液中酒精含量由 ‰ 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。當然，最好的辦法是在車內安裝這種測試儀，司機一進入車內檢測儀就檢測司機的酒精含量，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 STC12C5A16AD 單片機為核心，設計了用于測量酒精濃度 的探測儀，主要研究工作包括以下 3個方面。 （ 2）軟件方面，標準的確定是該部分要做的主要工作。通過多個樣品的測量確定多個濃度區(qū)間的轉換標準，并將每個區(qū)間的轉換關系近似線 性化處理，然后通過軟件編程的方法來實現。一是外界環(huán)境流動空氣對傳感器的影響和對氣體樣品的稀釋，二是樣品的穩(wěn)定性對測量帶來的誤差，三是水蒸氣對測量的影響。 測量樣品時，將探頭盡量放入塑料瓶內，可以在一定程度上消除流動空氣的影響，同時應選擇空氣流動較小的室內環(huán)境來測量。用相同容量的塑料瓶配制好 不同濃度的酒精溶液后，將它密封并放置一段時間，待其穩(wěn)定后再測量。 畢業(yè)設計用紙 第 3頁 共 28 頁 第二章 元器件和開發(fā)工具介紹 A/D 模數轉換器 ADC0809 圖 21 ADC0809芯片 主要特性 1） 8路 8位 A／ D轉換器，即分辨率 8位。 3）轉換時間為 100μ s 4）單個＋ 5V電源供電 5）模擬輸入電壓范圍 0～＋ 5V，不需零點和滿刻度校準。 內部結構 ADC0809是 CMOS單片型逐次逼近式 A／ D轉換器，內部結構如圖 21所示，它由 8路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、 8位開關樹型 D／ A轉換器、逐次逼近 ADC0809內部結構框圖 寄存器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。輸入輸出與 TTL兼容。 IN0～ IN7：8路模擬量輸入端。 ADDA、 ADDB、 ADDC： 3位地址輸入線，用于選通 8路模擬輸入中的一路。 START： A／ D轉換啟動信號，輸入，高電平有效。當 A／ D轉換結束時，此端輸入 一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數字量。要求時鐘頻率不高于 640KHZ。 Vcc：電源，單一＋ 5V。 ADC0809 的工作過程是：首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。 START 上升沿將逐次逼近寄存器復位。直到 A／ D轉換完成， EOC變?yōu)楦唠?平，指示 A／ D 轉換結束，結果數據已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。 紙張與頁面設置：（ 1） A縱向、單面打印。 頁眉：常州輕工職業(yè)技術畢業(yè)設計；頁腳：頁碼，右側。外型管腳與 AT89S52等完全相同。 雙路信號輸出（模擬量輸出及 TTL電平輸出） TTL輸出有效信號為低電平。 對乙醇蒸汽具有很高的靈敏度和良好的選擇性。 Protel 軟件介紹 電路設計軟件使用的是 Protel 99 SE。該軟件功能強大，人機界面友好，易學易用，仍然是大中院校電學專業(yè)必學課程，同時也是業(yè)界人士首選的電路板設計工具。其中由兩部分組成：電路圖編輯器和元件庫編輯器。先按照已畫好的電路草圖將所有元件找到拖放到編輯框里。接下來就可以進行局部的連線了。對某個工程的操作是對一個數據庫的操作，因此不同的數據庫會在不同的窗口中打開，通過最小化可看各個數據庫的窗口。 在移動元件時按空格可旋轉元件 。而將文件直接放在數據庫根目錄下則不會出現這些問題。還有一種情況是各種元件分散在各個公司的元件庫中，不便于使用，所以要把常用元件集中到一個元件庫中，這就要自己動手制作，將經常用到的元件復制到這個元件庫中，方便以后的使用。在放置芯片引腳時大頭指的是引腳外側，引腳名稱會嵌到芯片框里，引腳號在外側。 畢業(yè)設計用紙 第 6頁 共 28 頁 不同設計文件之間拷貝模塊時，操作如下：先選中要拷貝的部分拷貝，鼠標變成十字線后在選定的區(qū)域中間點擊左鍵，切換到另一個設計文件，粘貼即完成了操作。 Keil提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部份組合在一起。 下面介紹 Keil C51開發(fā)系統(tǒng)基本知識 Keil C51開發(fā)系統(tǒng)基本知識 Keil C51是美國 Keil Software公司出品的 51 系列兼容單片機 C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比 ， C 語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。 Keil C51軟件提供豐富的庫函數和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全 Windows界面。在開發(fā)大型軟件時更能體現高級語言的優(yōu)勢。 C51單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結構 C51工具包的整體 結構，其中 uVision與 Ishell分別是 C51 for Windows和 for Dos的集成開發(fā)環(huán)境 (IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調試、仿真等整個開發(fā)流程。然后分別由 C51及 A51編譯器編譯生成目標文件 (.OBJ)。ABS文件由 OH51轉換成標準的 Hex文件，以供調試器 dScope51或 tScope51使用進行源代碼級調試，也可由仿真器使用直 接對目標板進行調試，也可以直接寫入程序存貯器如 EPROM中。 （ 2） 仿真器上的復位按鈕只復位仿真芯片，不復位目標系統(tǒng)。 ProtuesISIS 介紹 Proteus是英國 Labcenter electronics公司開發(fā)的 EDA工具軟件。 Proteus 組合了高級原理圖、混合模式 SPICE 仿真， PCB 設計以及自動布線來實現一個完整的電子設計系統(tǒng)。用戶甚至可以實時采用諸如 LED/、 RS232終端等動態(tài)外設模型來對設計進行 畢業(yè)設計用紙 第 7頁 共 28 頁 交互仿真。 軟件具有以下特點。 (2)交互的裝置模型包括： LED和 LCD顯示， RS232終端，通用鍵盤，開關，按鈕等。 (4)支持如 IAR. Keil和 Hitech等開發(fā)工具的 c源碼和匯編的調試。 (6) DLL接口為應用提供特定的模式。 (8) 14種虛擬儀器：示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、規(guī)程分析儀等。 (10)模擬信號發(fā)生器包 括直流、正弦、脈沖、分段線性、音頻、指數、單頻 FM；數字信號發(fā)生器包括尖脈沖、脈沖、時鐘和碼流。 二、 Proteus ISIS ISIS是 PROTEUS系統(tǒng)的中心，它遠不僅是一個圖表庫。無論是實現復雜設計的仿真以及 PCB設計，還是設計精美的原理圖 ISIS都是最好工具。 Proteus ISIS的工作界面是一種標準的 Windows界面。元件列表、對象選擇按鈕、預覽對象方位控制按鈕、仿真控制按鈕、狀態(tài)欄。 MQ3乙醇氣體傳感器輸出信號經信號調理電路處理，輸出隨乙醇濃度變化的電壓信號，該電壓信號送入單片機系統(tǒng)，經 AD 轉換，與設定的醉酒閾值進行比較，并顯示或報警。其技術特點為： 1：對乙醇蒸汽有很高的靈敏度和良好的選擇性 2：快速的響應恢復特性 3：長期的壽命和可靠的穩(wěn)定性 4：簡單的驅動回路 MQ3乙醇氣體傳感器靈敏度曲線如圖 32所示，其傳感原理為氣敏電阻的輸出阻值隨乙醇氣體等濃度變化而變化。 (a) 管腳圖 (b) 測試電路 圖 33 MQ3乙醇氣體傳感器管腳及測試電路 MQ3 乙醇氣體傳感器及其調理電路原理如圖 34 所示。經過調理，檢測信號由電阻值轉變成電壓值，便于后續(xù)電路進行 A/D 轉換和處理。 具有信號輸出指示。 (當輸出低電平時信號燈亮，可直接接單片機 ) 模擬量輸出 0~5V電壓，濃度越高電壓越高。 PDIP40, STC12C5A16AD 圖 36 STC12C2052AD單片機管腳圖 該芯片為 52內核 8位單片機，內部集成了 10位多路 A/D轉換模塊，適用于常用檢測電路。圖中 AOUT為 MQ3傳感器模塊輸出的檢測電壓信號，送入 ADC7 端口進行處理， DOUT 為傳感器模塊輸出的數字電平信號，該信號可以根據乙醇氣體濃度直接輸出報警信號，報警閾值通過模塊上的電位器進行調節(jié)。 L2 和L3為報警指示燈，分別可以進行酒后和醉酒兩級報警。 表 32 液晶屏接口信號說明 與單片機接口電路如圖 38所示。 J2的 6引腳分別接液晶的 RS、 E/W和 E控制引腳， J2 的 7— 14 引腳為數據引腳。AT24C04是 IIC接口的 EEPROM芯片，可以用于掉電不易失數據的存儲。圖中A0、 A1和 A2為芯片的地址引腳，一般接地即可。 圖 39 EEPROM存儲電路 畢業(yè)設計用紙 第 14頁 共 28 頁 第四章 軟件設計 軟件流程圖 本設計軟件主程序流程圖如圖 41所示。 //顯示段碼 數碼管字跟 uchar wei[4]={0XEf,0XDf,0XBf,0X7f}。 //A/D啟動轉換信號 sbit OE=P3^1。 //A/D轉換結束信號 sbit CLK=P3^3。 //定義數據類型 延時函數 void delay(uchar t) { uchar i,j。it。j0。 { 。 z=date/1000。 //求百位 c=date%100/10。 //求個位 P2=0XFF。0x7f。 delay(80)。 P0=seg7code[x]。 delay(80)。 P0=seg7code[c]。 delay(80)。 P0=seg7code[v]。 delay(80)。 } CLK振蕩信號 void timer0( ) interrupt 1 //定時器 0工作方式 1 畢業(yè)設計用紙 第 16頁 共 28 頁 { TH0=(655362)/256。 //重裝計 數初值 CLK=!CLK。 //定時器中斷 0 CLK=0。 //定時時間高八位初值 TL0=(655362)%256。 //開 CPU中斷 ET0=1。 while(1) //無限循環(huán) { ST=0。 //開始數據轉換 ST=0。