【正文】 B、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路。ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。 　　EOC：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。要求時(shí)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(fù)位。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號可用作中斷申請。當(dāng)檢測到酒精氣味時(shí)，氣體傳感器的AB間電阻變小，則ADC0809的模擬輸入端IN0的電壓變大。表1 ADC0809通道地址ADDC ADDB ADDA 選通通道0 0 0IN00 0 1IN10 1 0IN20 1 1IN31 0 0IN41 0 1IN51 1 0IN61 1 1IN7ADC0809芯片內(nèi)部沒有時(shí)鐘脈沖源，可以用單片機(jī)提供的地址鎖存控制輸入信號ALE經(jīng)D觸發(fā)器二分頻后，作為 ADC0809的時(shí)鐘輸入。符合ADC0809對時(shí)鐘頻率的要求。地址選通端ADDA，ADDB，ADDC分別與單片機(jī)地址總線的低三位A0，A1，A2相連，用于選通IN0IN7中的某一通道。在讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)，OE產(chǎn)生的正脈沖信號用于打開三態(tài)輸出鎖存器。ADC0809與AT89S51單片機(jī)的接口電路如圖10所示[11]。作為單片機(jī)讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀信號。單片機(jī)的ALE端口接到D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號輸入端CK，D觸發(fā)器的反相輸出端與觸發(fā)信號輸入端用導(dǎo)線相連，D觸發(fā)器的清零和復(fù)位端為低電平有效，分別接高電平，D觸發(fā)器的正向輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的CLK端子用導(dǎo)線相連接，為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片提供正常的時(shí)鐘信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的IN0端子用導(dǎo)線與信號采樣部分的負(fù)載電阻端相連，作為要模數(shù)轉(zhuǎn)換的輸入端。－，用于鎖存選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換通道的地址。其內(nèi)部的緩沖放大器最大限度的提高了該集成電路的輸入電阻（5腳），電壓輸入信號經(jīng)過緩沖器（增益為零）同時(shí)送到10個(gè)電壓比較器的異相（）輸入端。為了驅(qū)動LED1發(fā)光，集成電路LM3914的1腳輸出應(yīng)該為低電平，因此要求電壓比較器異相（）。LM3914的9腳為點(diǎn)，條方式選擇端，當(dāng)9腳與11腳相接為點(diǎn)狀顯示；當(dāng)9腳與3腳相接，則為條狀顯示。圖11 LM3914管腳圖如圖12所示，LM3914的3和9引腳接電源正極，使發(fā)光二極管成柱狀顯示，7和8引腳接一個(gè)2K的電阻，控制發(fā)光二極管的亮度，5引腳為采樣信號的輸入端，10到18引腳和1引腳分別接發(fā)光二極管的負(fù)極端，4和2引腳與發(fā)光二極管的正極間接一個(gè)10μF的電容，作為發(fā)光二極管的虛電源，驅(qū)動要反光的二極管點(diǎn)亮。輸入靈敏度可以通過負(fù)載電阻的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)，即對地電阻調(diào)小時(shí)靈敏度下降；反之，靈敏度增加。圖12 發(fā)光二極管顯示 數(shù)碼管顯示電路發(fā)光二極管一般是砷化鎵半導(dǎo)體二極管，在發(fā)放光二極管兩端加上正向電壓，則發(fā)光二極管發(fā)光。8段共陰數(shù)碼管由a﹑b﹑c﹑d﹑e﹑f﹑g、dg這8個(gè)發(fā)光二極管組成。如圖13所示。靜態(tài)顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用CPU時(shí)間少。這兩種顯示方式各有利弊；靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU 時(shí)間，但每個(gè)顯示單元都需要單獨(dú)的顯示驅(qū)動電路，使用的硬件較多；動態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的CPU時(shí)間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。選用3個(gè)移位寄存器74LS164驅(qū)動數(shù)碼管發(fā)光點(diǎn)亮。移位寄存器在電路中一是驅(qū)動數(shù)碼管點(diǎn)亮，二是對輸入的串行數(shù)據(jù)并行輸出，起到串并轉(zhuǎn)換的作用。該引腳與三個(gè)移位寄存器的時(shí)鐘輸入端CLK相連。圖14 數(shù)碼管顯示電路 系統(tǒng)整體電路圖信號采樣模塊電路的輸出接到發(fā)光二極管顯示LM3914的輸入端，同時(shí)也將采樣信號輸出端接至A/D轉(zhuǎn)換芯片的輸入端，再加上單片機(jī)最小系統(tǒng)電路、單片機(jī)與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的連接和單片機(jī)與數(shù)碼管顯示的連接，即可作出它的整體電路圖，如圖15所示。打開Microcontrmller ISP Software，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。對于8051系列單片機(jī)，現(xiàn)有四種語言支持，即匯編、PL/M、C和BASIC。 程序流程當(dāng)檢測到酒精氣味時(shí)，氣體傳感器MQ3兩個(gè)電極端AB間電阻將變小，對應(yīng)與氣體傳感器負(fù)載電阻的分壓將變大。所以單片機(jī)在啟動測試模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片之前要選擇通道0，寫入模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，然后啟動對通道IN0端輸入的采集電壓信號作模數(shù)轉(zhuǎn)換，等待轉(zhuǎn)換的結(jié)束。單片機(jī)通過I/O口與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)輸出口相連讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。程序流程圖如圖16所示。因?yàn)樵诔绦蛑忻看螌δ?shù)轉(zhuǎn)換后讀取的數(shù)據(jù)，需要相應(yīng)的存儲空間，同時(shí)對讀取的數(shù)據(jù)作適當(dāng)處理后也要送到特定的存儲空間存儲起來，以供后面的數(shù)碼管顯示用。于是，對于程序的初始化程序代碼可以相應(yīng)寫出[13]。即每次的初始化將上次存儲的數(shù)據(jù)全部清除，用于存放當(dāng)前要存儲的數(shù)據(jù)。模擬電壓的輸入端接在模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的IN0通道，再根據(jù)單片機(jī)與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的連接，單片機(jī)在選擇讀寫地址時(shí)應(yīng)該為7FF8H。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。最后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)讀取到單片機(jī)累加器A中。TEST:MOV DPTR,7FF8H SETB MOVX DPTR,A JB ,$ MOVX A,DPTR RET把轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字電壓值讀取到單片機(jī)后，因?yàn)椋瑢?shí)際的電壓值范圍在0～+5V之間，而ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片對應(yīng)的是8位精度的處理，即從00000000B到11111111B，所以單片機(jī)還要對它作個(gè)除51的處理工作。為此，在第一位單字節(jié)除51后，接下來的小數(shù)部分位的除51則要作雙字節(jié)的除法，這樣才能保證使所有位能顯示出來。相除后對應(yīng)的每一位分別送到地址為7DH，7EH，7FH的存儲單元保存，以供顯示或后續(xù)處理用。MOV B,51DIV ABMOV 7DH,AMOV A,BMOV B,10MUL ABMOV R6,AMOV R7,BACALL DIV16MOV 7EH,R6MOV A,R2MOV B,10MUL ABMOV R6,AMOV R7,BACALL DIV16MOV 7FH,R6經(jīng)過處理后實(shí)際采樣到的電壓值對應(yīng)的各個(gè)位就分別存儲在7DH，7EH，7FH三個(gè)存儲單元里面了。即首先，單片機(jī)要對采集到的數(shù)據(jù)在哪個(gè)區(qū)間作個(gè)判斷跳轉(zhuǎn)，然后再根據(jù)該區(qū)間的線性關(guān)系作轉(zhuǎn)換，得到對應(yīng)的酒精濃度值。數(shù)碼管顯示選用的是靜態(tài)顯示的方法，要在每次顯示數(shù)據(jù)時(shí)把要顯示的3個(gè)位按順序串行送到數(shù)碼管集成驅(qū)動電路74LS164并行輸出，以同時(shí)驅(qū)動3個(gè)數(shù)碼管同時(shí)點(diǎn)亮。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，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 R1,16LP1: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,ANEXT:DJNZ R1,LP1RET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。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，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)C1C2C3C4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。%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?，從呼吸道呼出的酒精氣體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。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)過程得到了易迎彥和徐曉英老師的精心指導(dǎo)和細(xì)心幫助，在此表示衷心的感謝。感謝武漢理工大