【正文】 為 0 時(shí)表示模數(shù)轉(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束，可以開始讀取數(shù)據(jù)了。讀取后的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元中，經(jīng)過單片機(jī)作相應(yīng)的處理，即要將該電壓值轉(zhuǎn)換為酒精濃度值，然后處理后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成三位十進(jìn)制 BCD 碼用數(shù)碼管顯示。 26 圖 16 程序流程圖 單片機(jī)選擇 A/D通道地址 單片機(jī) 置位并啟動(dòng) A/D 測試 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束？ =1? 數(shù)碼管顯示 N Y 單片機(jī)初始化 開始 單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)并作處理 27 程序代碼編寫 系統(tǒng)電源線接通或者系統(tǒng)復(fù)位后，程序從主程序入口進(jìn)入運(yùn)行。當(dāng)然，在程序運(yùn)行的過程當(dāng)中，還要用到工作寄存器，因?yàn)楣ぷ骷拇嫫鞫际桥R時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，不需要保存作為以后處理要用到的數(shù)據(jù)，所以工作寄存器的初始化這部分可以省去。 START:MOV R7,60H MOV R0,20H CLR A LOOP:MOV R0,A INC R0 DJNZ R7,LOOP 初始化程序從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址為 20H 單元開始，到 80H 單元全部清零。 對模擬電壓信號的數(shù)字轉(zhuǎn)換由模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809加單片機(jī) AT89S51控制來完成。因?yàn)閱纹瑱C(jī)高 8位地址位的 位與單片機(jī)的 WR 位經(jīng)或非后與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的 START 和 ALE 用導(dǎo)線連接。模數(shù)轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間，這時(shí)可以開始對轉(zhuǎn)換是否結(jié)束進(jìn)行不斷的查詢。該位通過一個(gè)反相器與單片機(jī)引腳 相連，因?yàn)閱?dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換之前 位被置位，所以當(dāng)查詢到 位為 0 時(shí)即表示模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束。根據(jù)這思路可以寫出模數(shù)轉(zhuǎn)換的子程序代碼。 而在處理過程中對于有些數(shù)據(jù)的處理，可能要碰到雙字節(jié)相除的情況。如果所有位都當(dāng)單字節(jié)除法來運(yùn)算的話，對于有些要作雙字節(jié)除法的位上的數(shù)字則無法顯示，而能是顯示 0。思路明確后，實(shí)際電壓值轉(zhuǎn)換部分程序可以寫出來。 模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字電壓量被單片機(jī)讀取后還要作一定的數(shù)據(jù)處理，其中包括把電壓值轉(zhuǎn)換為與之相對應(yīng)的酒精濃度值，根據(jù)總體設(shè)計(jì)思路，對電壓值都近似作對應(yīng)區(qū)間的線性轉(zhuǎn)換。根據(jù)酒精濃度與電壓的線性映射關(guān)系，如表 3所示，可以寫出該部分的程序代碼 MOV B,100 MVL AB MOV R6,A MOV R7,B MOV R5,0 MOV R4,51 ACALL DIV16 MOV 70H,R6 MOV 71H,R7 MOV A,71H JNZ L5 L1:MOV 72H,75 CLR C MOV A,70H SUBB A,72H JNC L2 ACALL PP0 AJMP PP L2:MOV 72H,145 CLR C MOV A,70H 29 SUBB A,72H JNC L3 ACALL PP1 AJMP PP L3:MOV 72H,173 CLR C MOV A,70H SUBB A,72H JNC L4 ACALL PP2 AJMP PP L4:MOV 72H,233 CLR C MOV A,70H SUBB A,72H JNC L5 ACALL PP3 AJMP PP L5:MOV 72H,18 CLR C MOV A,70H SUBB A,72H JNC L6 ACALL PP4 AJMP PP L6:MOV 72H,64 CLR C MOV A,70H SUBB A,72H JNC L7 ACALL PP5 AJMP PP L7:MOV 72H,105 CLR C MOV A,70H SUBB A,72H JNC L8 ACALL PP6 AJMP PP L8:ACALL PP7 AJMP PP 從讀取到的電壓值得到酒精濃度值后，還要把該值轉(zhuǎn)換為 3 位 10進(jìn)制 BCD碼，存儲(chǔ)到特定的存儲(chǔ)單元以供數(shù)碼管顯示數(shù)值。根據(jù) 7段數(shù)碼管的字型碼如表 2所示和移位寄存器 74LS164 的邏輯功能，將對應(yīng)的共陰極字型碼放在一個(gè)表格中，然后通過查表的方式找到要顯示的數(shù)字送移位寄存器驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示。于是可以寫出顯示部分的程序代碼。對于多字節(jié)無符號數(shù)的除法，可以依照移位相減的基本方法來進(jìn)行。對于被除數(shù)的移動(dòng)，最簡單的辦法是把被除數(shù)向余數(shù)單元左移，把被除數(shù)左移后空出的低位存放商數(shù)，當(dāng) 除法完成后，被除數(shù)已全部移動(dòng)到余數(shù)單元并逐次被減而得到余數(shù)，而被除數(shù)單元中內(nèi)容已成為商數(shù)。 DIV16:MOV R5,0 MOV R4,51 MOV R3,0 MOV R2,0 MOV R1,16 LP1:CLR C MOV A,R6 RLC A MOV R6,A MOV A,R7 RLC A MOV R7,A MOV A,R2 RLC A MOV R2,A MOV A,R3 RLC A MOV R3,A MOV A,R2 CLR C SUBB A,R4 JC NEXT MOV R0,A MOV A,R3 SUBB A,R5 JC NEXT INC R6 MOV R3,A MOV A,R0 MOV R2,A NEXT:DJNZ R1,LP1 RET 根據(jù)程序流程圖和各個(gè)子程序的編寫可以得到整個(gè)設(shè)計(jì)的總程序代碼，見附錄。 32 4 電路調(diào)試與測試結(jié)果 電路調(diào)試 根據(jù)各個(gè)模塊功能的設(shè)計(jì)和繪制的整體電路圖，找到各功能模塊的連接點(diǎn)。電路的連接順序是，先連接好各個(gè)模塊，在 調(diào)試檢查正確的前提下再把各個(gè)模塊連接起來。打開打開 Microcontrmller ISP Software 軟件，在菜單 options 選項(xiàng)中選擇 select device， 在彈出的窗口中選擇器件 AT89S51，并選 Byte Mode 點(diǎn)擊 OK。 電路連接好，并將調(diào)試程序代碼（注釋電壓到酒精濃度轉(zhuǎn)換關(guān)系代碼）燒寫到 AT89S51 單片機(jī)上后 ，接上 +5V 電源開始調(diào)試。用萬用表測量采樣點(diǎn)的電壓值，看用萬用表測得的電壓值與數(shù)碼管上顯示數(shù)據(jù)是否一致。調(diào)節(jié)電位器，觀察數(shù)碼管數(shù)據(jù)顯示的變化，同樣用萬用表測量電壓值作比較。然后，再把電位器阻值從0開始逐漸調(diào)大，在每過一個(gè) 電 壓后觀察相應(yīng)發(fā)光二極管點(diǎn)亮，說明發(fā)光二極管顯示部分電路連接正確。準(zhǔn)備好若干個(gè)不同濃度的酒精氣體樣品，檢測氣體傳感器是否能正常工作。 如圖 17 所示，硬件電路中發(fā)光二極管顯示和 3 位數(shù)碼管顯示都正確后，表明所連接的硬件電路已經(jīng)調(diào)試成功。圖 17所示是測量其中一個(gè)樣品溶液時(shí)顯 示的數(shù)值。之前顯示的是酒精濃度值與電壓的對應(yīng)關(guān)系，所以要顯示酒精濃度值，需要找到電壓與濃度之間的關(guān)系，然后才能建立酒精濃度值與顯示的映射關(guān)系。準(zhǔn)備多個(gè)不同濃度的酒精氣體樣品，從小到大，依次用氣敏傳感器檢測，記錄對應(yīng)的電壓值，記錄樣品的濃度和電 壓值之間的關(guān)系，如圖 17 所示。 圖 17 濃度與電壓關(guān)系曲線圖 表 3 樣品對應(yīng)電壓值 樣品濃度 C(mL/mL) C1 C2 C3 C4 C 在酒精氣體濃度的每個(gè)小區(qū)間內(nèi)，將電壓值與數(shù)碼管顯示值之間的關(guān)系當(dāng)作 34 線性處理，即每段小區(qū)間對應(yīng)著一個(gè)線性映射關(guān)系，如表 4所示。使最終顯示的數(shù)據(jù)為酒精濃度值。這樣，一個(gè)完整的基于 AT89S51 單片機(jī)酒精濃度探測儀就設(shè)計(jì)出來了。測量的最大誤差為 %對于檢測濃度低的酒精誤差比檢測濃度高的酒精誤差小，這也是設(shè)計(jì)的該酒精濃度探測儀適合與檢測酒后駕車的原因，因?yàn)槿嗽陲嬀坪螅瑥暮粑篮舫龅木凭珰怏w濃度一般都不是很高。 如圖 18 所示是最終的測試電路，可以用來檢測不同濃度的酒精溶液。 圖 18 測試電路圖 35 5 結(jié)束語 MQ3 傳感器屬于金屬半導(dǎo)體電阻式傳感器，靈敏度高，響應(yīng)速度快，可重復(fù)性使用。 MQ3 接上一定阻值的負(fù)載電阻，即可構(gòu)成對酒精氣體濃度 的檢測部分。將該信號通過 A/D轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。在發(fā)光二極管顯示報(bào)警模塊中，將采集信號輸入二極管集成功率放大器，對該采集信號放大后驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，起到報(bào)警的作用。即 在車鑰匙上設(shè)計(jì)一個(gè)小吹管，由一組 信號 發(fā)射器連接至車上的電子控制組件，如果駕駛者 在開 門之前 所做的酒精吹氣測試樣本被發(fā)現(xiàn)超過法定允許的標(biāo)準(zhǔn)值，則系統(tǒng)將使引擎維持在靜止?fàn)顟B(tài)無法啟動(dòng)。 當(dāng)顯示綠燈時(shí)，鑰匙將傳送 允許信 號至車輛的電子控制系統(tǒng)，也就是通過 檢 測，可以上路了；但是如果測試結(jié)果為紅燈， 則 車輛將維持在鎖定狀態(tài)，即使鑰匙插入鑰匙孔也無法發(fā)動(dòng)車子。隨著納米技術(shù)、薄膜技術(shù)等新材料研制成功，微機(jī)械與微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等的綜合應(yīng)用，高性能的氣敏傳感器將會(huì)不斷出現(xiàn)。本論文從選題，實(shí)驗(yàn)，到論文的寫作，整個(gè)過程得到了指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)和細(xì)心幫助，在此表示衷心的感謝。 38 附 錄 附錄一： ORG 0000H AJMP START ORG 0030H START:MOV R7,60H MOV R0,20H CLR A LOOP:MOV R0,A INC R0 DJNZ R7,LOOP ACALL TEST MOV B,51 DIV AB ADD A,10 MOV 7DH,A MOV A,B MOV B,10 MUL AB MOV R6,A MOV R7,B ACALL DIV16 MOV 7EH,R6 MOV A,R2 MOV B,10 MUL AB MOV R6,A MOV R7,B ACALL DIV16 MOV 7FH,R6 ACALL DISP ACALL DELAY AJMP START DISP:MOV DPTR,TAB MOV A,7FH MOVC A,A+DPTR ACALL SO MOV A,7EH MOVC A,A+DPTR ACALL SO MOV A,7DH MOVC A,A+DPTR 39 ACALL SO RET SO:MOV R7,8 SO1:CLR RRC A MOV ,C SETB DJNZ R7,SO1 RET TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH DB 66H,6DH,7DH,07H DB 7FH,6FH,0BFH,86H DB 0DBH,0CFH,0E6H,0EDH DB 0FDH,87H,0FFH,0EFH DB 0FFH,00H DELAY:MOV R5,05H DEL1:MOV R6,0FFH DEL2:MOV R7,0FFH DJNZ R7,$ DJNZ R6,DEL2 DJNZ R5,DEL1 RET TEST:MOV DPTR,7FF8H SETB MOVX DPTR,A JB ,$ MOVX A,DPTR RET DIV16:MOV R5,0 MOV R4,51 MOV R3,0 MOV R2,0 MOV R1,16 LP1:CLR C MOV A,R6 RLC A MOV R6,A MOV A,R7 RLC A MOV R7,A MOV A,R2 RLC A MOV R2,A MOV A,R3 40 RLC A MOV R3,A MOV A,R2 CLR C SUBB A,R4 JC NEXT MOV R0,A MOV A,R3 SUBB A,R5 JC NEXT INC R6 MOV R3,A MOV A,R0 MOV R2,A NEXT:DJNZ R1,LP1 RET END 41 附錄