【正文】 8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(hào)用于打開三態(tài)輸出鎖存器。ADC0808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(hào)。單片機(jī)的ALE端口接到D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端CK，D觸發(fā)器的反相輸出端與觸發(fā)信號(hào)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(hào)。模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的IN0端子用導(dǎo)線與信號(hào)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。﹑b﹑c﹑d﹑e﹑f﹑g及dp（小數(shù)點(diǎn)），并通過控制各個(gè)LED的亮滅來顯示數(shù)字，如圖11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(dòng)電路，使用的硬件較多；動(dòng)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1個(gè)74ls47驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管發(fā)光點(diǎn)亮。移位寄存器在電路中一是驅(qū)動(dòng)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(hào)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(hào)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(dòng)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(dòng)對通道IN0端輸入的采集電壓信號(hào)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(chǔ)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(chǔ)空間存儲(chǔ)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(chǔ)的數(shù)據(jù)全部清除，用于存放當(dāng)前要存儲(chǔ)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)?，?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(chǔ)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(chǔ)在7DH，7EH，7FH三個(gè)存儲(chǔ)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(dòng)電路74LS164并行輸出，以同時(shí)驅(qū)動(dòng)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(hào)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 R1,16LP1: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(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。在發(fā)光二極管顯示報(bào)警模塊中，將采集信號(hào)輸入二極管集成功率放大器，對該采集信號(hào)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(hào)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(hào)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。感謝武漢理工大學(xué)