【正文】 33 按鍵設計 ............................................................................................................. 34 LCD1602 液晶顯示設計 ........................................................................................ 35 報警線路設計 ..................................................................................................... 36 電源電路設計 ..................................................................................................... 37 差動放大器與濾波電路設計 ............................................................................... 37 串口與 USB 互轉電路設計（實際使用） ............................................................. 38 第 6 章 軟件設計 .................................................... 39 編譯語言的選擇 .................................................................................................. 39 程序設計 ............................................................................................................. 39 AD 轉換模塊 .................................................................................................. 39 按鍵模塊 ..................................................................................................... 40 液晶顯 示模塊 .............................................................................................. 41 PC 機程序設計 ........................................................................................................... 41 VB 應用界面設計流程 .......................................................................................... 41 創(chuàng)建項目文件 ................................................................................................ 41 加入串口通信控件 ......................................................................................... 42 設計窗體界面 ................................................................................................ 43 第 7 章 系統(tǒng)調試 .................................................... 44 軟件仿真 ............................................................................................................. 44 硬件調試 ............................................................................................................. 45 第 8 章 結束語 ...................................................... 51 第 9 章 致謝 ........................................................ 52 參考文獻 ........................................................... 53 附錄一 ： proteus 仿真原理圖 ........................................ 54 附錄二 PCB 圖 ...................................................... 55 附錄三 ：硬件設計原理圖 ............................................ 56 附錄四：單片機程序 ................................................. 57 附錄五： PC 機程序 .................................................. 67 本科畢業(yè)設計（論文） 1 引言 隨著我國經濟的快速發(fā)展，人民生活水平日益提高 ,全國機動車輛數量和駕駛員人數猛增，醉酒駕車造成嚴重后果的違法犯罪也日益增多，給 社會和廣大人民群眾生命、健康造成嚴重危害。在許多國家，車禍已成為第一位意外死亡原因。據統(tǒng)計，大約 50%— 60%的車禍與飲酒有關。要查處就涉及到檢測人體內的酒精含量和使用設備來進行檢測的問題。出于安全考慮，甲烷濃度的測量，顯得尤為重要。本文研究設計了一種可以測量多種氣體濃度，并可以進行超限報警的智能測試儀。系統(tǒng)將傳感器回路輸出的信號通過以 AD0832 為核心的 A/D 轉換電路調理后，經由單片機進行數據處理，由 LCD 顯示酒精濃度值。限值可由按鍵調整。 從現實角度考慮，此儀器可以讓開車的人知道自己在什么情況下可以開車；煤礦井是否處在安全的狀態(tài)下等等。 本科畢業(yè)設計（論文） 2 第 1 章 前言 氣敏傳感器的發(fā)展現狀 目前半導體氣體傳感器的研究動態(tài)及其發(fā)展方向 —— 氣體傳感器向低功耗、多功能、集成化方向發(fā)展國外氣體傳感器發(fā)展很快，一方面是由于人們安全意識增強，對環(huán)境安全性和生活舒適性要求提高；另一方面是由于傳感器市場增長受到政府安全法規(guī)的推動。 目前，氣體傳感器的發(fā)展趨勢集中表現為：一是提高靈敏度和工作性能，降低功耗和成本，縮小尺寸，簡化電路，與應用整機相結合，這也是氣體傳感器一直追求的目標。 10－ 6 硫 化氫低功耗氣體傳感器，美國 IST 提供了壽命達 10 年以上的氣體傳感器，美國 FirstAlert公司推出了生物模擬型（光化反應型）低功耗 CO 氣體傳感器等。如美國 GeneralMonitors 公司在傳感器中嵌入微處理器，使氣體傳感器具有控制校準和監(jiān)視故障狀況功能，實現了智能化；還有前已涉及的美國 IST 公司的具有微處理器的“ MegaGas”傳感器實現了智能化、多功能化。其現狀是： （ 1）燒結型氣敏元件仍是生產的主流，占總量 90％以上；接觸燃繞式氣敏元件已具備了生產基礎和能力；電化學氣體傳感器有了試制產品 。 （ 3）低功耗氣敏元件（如一氧化碳，甲烷等氣敏元件）已從產品研究進入中試 。產量超過20 萬支的主要廠家有 5 家，黑龍江敏感集團、太原電子廠、云南春光器材廠、天津費加羅公司（合資）、北京電子管廠（特種電器廠），其中前四家都超過100 萬支，據行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計， 1998 年全國氣敏元件總產量已超過 600 萬支。 國內外氣體濃度檢測技術的發(fā)展現狀 （ 1）超聲波技術 超聲原理測量氣體濃度是近 10 年來隨著電子技術和測量技術的發(fā)展而出現的一種新技術，同時具有測量范圍寬、精度高、無節(jié)流、適應性強等特點。超聲波技術測量氣體濃度克服了傳統(tǒng)氣體檢測方法的缺點。目前，影響該 技術測量精度的因素主要是工作環(huán)境的差異，極易受到周圍壓力、溫度、濕度等因素的影響。 （ 2）氣敏法 在進行檢測時，通過將被測氣體濃度轉換為與其成一定關系的電量輸出。氣敏技術主要應用于氣敏傳感器檢測氣體的濃度。其中采用金屬氧化敏感材料制作的半導體氣敏元件具有靈敏度高、結構簡單、堅固耐用等優(yōu)點。由于在氣體檢測儀中一 般將氣敏元件與標準元件組成測量電橋電路，所以電橋電路的非線性以及電橋供電電壓的大小會對測量精度產生很大的影響。該方法適合對測量精度要求不高的場所。當被測氣體的氣室與空氣室同時充入空氣時，如果兩束光所經過的光程相同，則干涉條紋不產生移動。而當兩氣室溫度和 壓力相等時，干涉條紋的移動量與氣體濃度成正比，只要測得移動量，便可測得氣體溫度。 （ 4）被動檢氣管法 在檢氣管內的惰性載體上涂漬對被測氣體有效的顯色劑，氣體通過檢氣管端口擴散進入管內，在經過惰性載體時，與惰性載體上的顯色劑發(fā)生反應，從而產生顏色的變化。被動檢氣管法與傳統(tǒng)的方法相比較，檢氣管結構簡單、分析快速、操作方便， 并且不受被測環(huán)境的空間大小、有無電源的影響；攜帶非常方便，利于外出測定和大面積布點測定；使用后的載體以及主要顯色劑可以進行回收循環(huán)利用，不產生環(huán)境污染。 除上述介紹的 4 種非光學氣體濃度檢測法外，還有熱催化法、色譜分析法等非光學分析法。主要有差分吸收光譜技術、傅里葉變換紅外光譜 技術、可調諧激光二極管激光吸收光譜技術、差分吸收激光雷達和拉曼散射激光雷達技術等等。單片機自誕生以來以其性能穩(wěn)定、價格低廉、功能強大，在智能儀器、工業(yè)裝備以及日用電子消費品中得到了廣泛的應用。 由于 單片機的計算能力有限，難以進行復雜的數據 處理。 在一般的利用 PC 機對單片機進行控制的場合，采用 Windows 作為上位機的平臺，其優(yōu)點是界面友好，編程和操作都比較容易。 本氣體濃度測試儀的設計內容 本論文主要完成氣體 濃度測試儀軟件設計，設計內容包括： A/D 轉換程序、超標報警、鍵盤檢測控制、數據顯示、串口通信程序等。系統(tǒng)主要功能內容包括：數據信號采集濾波、開始測量、超標報警、鍵盤檢測控制、串口通信、 PC 機處理數據等。并 利用 Proteus Professional 單片機仿真軟件對單片機系統(tǒng)的顯示模塊進行仿真調試。 MCU 簡介 本系統(tǒng)的數據采集以及控制部分以單片機為核心。此外，其 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器 ，512 字節(jié) RAM 對于本系統(tǒng)的程序大小而言，已基本夠用。同時 STC89C52 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。 。 其將通用的微處理器和 Flash存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的 Flash 存儲器可有效地降低開發(fā)本。 STC89C52 單片機引腳功能圖如圖 21所示 : VCC:電源電壓 VSS:即地 XTAL1： 振蕩器反相放大器的及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。 本科畢業(yè)設計（論文） 7 圖 21 單片機引腳圖 P0 口 ： P0 口是一組 8位漏極開路型雙向 I/O 口，也即地址 /數據總線復用口。在訪問外部數據存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低 8位）和數據總線復用，在訪問器件激活內部上拉電阻。 P1 口 ： P1 是一個帶內部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ IIL）。 Flash 編程和程序校驗期間， P1 接收低 8位地址。 表 21 引腳號 功能特性 T2： 定時器 /計數器 2 外部計數脈沖輸入，時鐘輸出 T2EX： 定時器 /計數器 2 捕獲重裝載觸發(fā)和方向控制 本科畢業(yè)設計（論文） 8 P2口 ： P2是一個帶有內部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級可驅（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數據存儲器（例如執(zhí)行 MOVXDPTR 指令）時， P2口送出高 8 位地址數據。 Flash 編程或校驗時， P2 亦接收高位地址和一些控制信號。 P3 口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。此時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。此外， P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校