酒精濃度探測(cè)儀畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、摘 要 TC Introduction l 1 本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同濃度酒精的檢測(cè)和顯示，通過適當(dāng)改進(jìn)可以用于檢測(cè)酒后駕車。設(shè)計(jì)用AT89S51單片機(jī)與MQ-3型氣體傳感器實(shí)現(xiàn)了對(duì)酒精濃度的測(cè)量，并對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，同時(shí)利用LCD簡單顯示濃度的高低，在超過允許值時(shí)發(fā)出報(bào)警，并且可以根據(jù)具體情況通過按鍵改變報(bào)警閥值。硬件方面主要研究了MQ-3氣體傳感器技術(shù)參數(shù)的檢測(cè)和將它接入到酒精濃度檢測(cè)模塊中；將模擬電壓信號(hào)通過LCD顯示，并且驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管點(diǎn)亮與蜂鳴器報(bào)警；軟件方面主要研究了電壓到濃度的線性轉(zhuǎn)換和最終濃度值的LCD顯示。設(shè)計(jì)的傳感器對(duì)酒精氣體反應(yīng)靈敏，能在有效范圍內(nèi)測(cè)量它的濃度值。并且在檢測(cè)

2、低濃度酒精時(shí)誤差較小。本設(shè)計(jì)的傳感器可以檢測(cè)不同濃度的酒精氣體，改進(jìn)之后對(duì)解決酒后駕車事故和特殊場(chǎng)合酒精檢測(cè)都可以使用。關(guān)鍵詞：氣體傳感器，模數(shù)轉(zhuǎn)換，單片機(jī)Abstract TC Introduction l 1 The design and implementation of the different concentrations of alcohol detection and display, through appropriate improvements can be used to detect drunk driving.Designed AT89S51 microcontro

3、ller and MQ-3-type gas sensors to achieve a measure of alcohol concentration, and measurement data show that while using a simple LCD display concentration level of alarm when exceeding the allowable value, and can be based on the specific circumstances through the keychange the alarm threshold.The

4、main hardware detection MQ-3 gas sensor technology parameters and its access to the alcohol concentration detection module; analog voltage signal through the LCD display, and the drive LED lights and buzzer alarm; major research softwarevoltage conversion, and the concentration of the final concentr

5、ation of linear LCD display.Alcohol gas sensor design for responsive, able to measure its concentration within the valid range.And a low concentration of alcohol in the detection error is small.The design of the sensor can detect different concentrations of ethanol gas, after improvements to solve d

6、runk driving accidents and special occasions can be used to detect alcohol.Key Words: Gas sensor, A/D conversion, Single-chip Microcomputer TOC o 1-3 h z u 目 錄 HYPERLINK l _Toc388912245 第1章 緒論 PAGEREF _Toc388912245 h 1 HYPERLINK l _Toc388912246 1.1 設(shè)計(jì)背景 PAGEREF _Toc388912246 h 1 HYPERLINK l _Toc3889

7、12247 1.2 氣敏傳感器的研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc388912247 h 2 HYPERLINK l _Toc388912248 1.3 設(shè)計(jì)酒精濃度探測(cè)儀的意義 PAGEREF _Toc388912248 h 3 HYPERLINK l _Toc388912249 1.4 本文主要研究工作 PAGEREF _Toc388912249 h 3 HYPERLINK l _Toc388912250 第2章 方案選擇與分析 PAGEREF _Toc388912250 h 4 HYPERLINK l _Toc388912251 2.1方案選擇 PAGEREF _Toc388912251

8、 h 5 HYPERLINK l _Toc388912252 2.1.1控制器選擇分析 PAGEREF _Toc388912252 h 5 HYPERLINK l _Toc388912253 2.1.2顯示模塊的選擇分析 PAGEREF _Toc388912253 h 6 HYPERLINK l _Toc388912254 2.1.3傳感器模塊的選擇分析 PAGEREF _Toc388912254 h 7 HYPERLINK l _Toc388912255 2.2 可行性分析8 HYPERLINK l _Toc388912256 第3章 硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)9 HYPERLINK l _Toc3

9、88912257 3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)9 HYPERLINK l _Toc388912258 3.2 信號(hào)采集電路13 HYPERLINK l _Toc388912261 3.3 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路 PAGEREF _Toc388912261 h 15 HYPERLINK l _Toc388912262 3.4 發(fā)光二極管顯示與蜂鳴器報(bào)警電路 PAGEREF _Toc388912262 h 17 HYPERLINK l _Toc388912263 3.5 LCD1602顯示電路18 HYPERLINK l _Toc388912264 3.6 按鍵20 HYPERLINK l _Toc3889122

10、66 第4章 軟件編程21 HYPERLINK l _Toc388912267 4.1 開發(fā)環(huán)境 PAGEREF _Toc388912267 h 21 HYPERLINK l _Toc388912268 4.2 主程序流程 PAGEREF _Toc388912268 h 21 HYPERLINK l _Toc388912269 4.3 程序代碼編寫23 HYPERLINK l _Toc388912270 4.3.1程序初始化 PAGEREF _Toc388912270 h 23 HYPERLINK l _Toc388912271 4.3.2 按鍵設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc388912271

11、 h 23 HYPERLINK l _Toc388912272 4.3.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)24 HYPERLINK l _Toc388912273 第5章 電路調(diào)試與測(cè)試結(jié)果26 HYPERLINK l _Toc388912274 5.1 電路調(diào)試26 HYPERLINK l _Toc388912275 5.2 濃度與顯示之間的關(guān)系27 HYPERLINK l _Toc388912276 5.2.1 傳感器的定標(biāo)27 HYPERLINK l _Toc388912277 5.2.2 酒精濃度測(cè)試結(jié)果29 HYPERLINK l _Toc388912278 結(jié) 論30 HYPERLINK l _To

12、c388912279 致 謝31 HYPERLINK l _Toc388912280 參考文獻(xiàn)32 HYPERLINK l _Toc388912281 附錄 系統(tǒng)部分原代碼33Contents TOC f h z u Chapter 1 Introduction HYPERLINK l _Toc388561440 11.1 HYPERLINK l _Toc388561441 Background11.2 HYPERLINK l _Toc388561442 Research status21.3 HYPERLINK l _Toc388561443 Purpose and significance

13、31.4 The main work of this article HYPERLINK l _Toc388561444 3 HYPERLINK l _Toc358457162 Chapter 2 Program selection and analysis.4 HYPERLINK l _Toc358457163 2.1 Scheme Selection.5 HYPERLINK l _Toc358457164 2.1.1 Controller Selection Analysis5 HYPERLINK l _Toc358457165 2.1.2 The selection of the dis

14、play module6 HYPERLINK l _Toc358457166 2.1.3 Choice of sensor module.7 HYPERLINK l _Toc358457168 2.2 Feasibility Analysis.8Chapter 3 Program HYPERLINK l _Toc388561446 Hardware Design and Implementation93.1 HYPERLINK l _Toc388561447 Microcontroller development process93.2 HYPERLINK l _Toc388561448 Ha

15、rdware system block diagram133.3 HYPERLINK l _Toc388561449 Signal acquisition circuit153.4 HYPERLINK l _Toc388561452 The signal conversion circuit173.5 HYPERLINK l _Toc388561453 LED display and buzzer alarm circuit183.6 HYPERLINK l _Toc388561454 LCD1602 display circuit20Chapter 4 HYPERLINK l _Toc388

16、561456 Software Programming PAGEREF _Toc388561456 h 214.1 HYPERLINK l _Toc388561457 Smallest single-chip system PAGEREF _Toc388561457 h 214.2 HYPERLINK l _Toc388561458 Program flow214.3 HYPERLINK l _Toc388561459 Program code is written PAGEREF _Toc388561459 h 234.3.1 Program initialization.234.3.2 B

17、utton design234.3.3 ADC Design.24Chapter 5 HYPERLINK l _Toc388561460 Circuit debugging and test results265.1 HYPERLINK l _Toc388561461 Circuit Debugging265.2 HYPERLINK l _Toc388561462 The relationship between concentration and display275.2.1 HYPERLINK l _Toc388561463 Calibration of the sensor275.2.2

18、 HYPERLINK l _Toc388561465 Alcohol concentration test results29 HYPERLINK l _Toc388561466 Conclusions30 HYPERLINK l _Toc388561467 Acknowledgements31 HYPERLINK l _Toc388561468 References32 HYPERLINK l _Toc388561469 Appendix system part of the original code33 緒論現(xiàn)代社會(huì)電子科學(xué)技術(shù)飛速的發(fā)展，電子產(chǎn)品已經(jīng)滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，酒后駕車是一件

19、非常危險(xiǎn)的事情，通過設(shè)計(jì)酒精檢測(cè)，來減少酒后駕車的發(fā)生。 TC Chapter 1 Introduction l 1 1.1 設(shè)計(jì)背景 TC 1.1 BACKGROUND l 2 我國傳感器市場(chǎng)的增長率超過15%，2003年銷售額為186億元人民幣，2006年銷售額為283億元人民幣，2007年為325億元人民幣，2008年為374億元人民幣。我國傳感器4大類中，工業(yè)和汽車電子產(chǎn)品占市場(chǎng)份額的33.5%。近年來，傳感器正處于傳統(tǒng)型向新型傳感器轉(zhuǎn)型的發(fā)展階段，新型傳感器的特點(diǎn)是微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，它將不僅促進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造，而且可導(dǎo)致建立新型工業(yè)和軍事變革，是21世

20、紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)1。由于氣體與人類的日常生活密切相關(guān)，對(duì)氣體的檢測(cè)已經(jīng)是保護(hù)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。氣體傳感器是把氣體中的特定成分檢測(cè)出來，并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的一類器件，用來對(duì)有害氣體，易燃易爆氣體等進(jìn)行安全檢測(cè)和報(bào)警，對(duì)生產(chǎn)生活中需要了解的氣體進(jìn)行檢測(cè)，分析，研究等。近年來，我國氣敏傳感器產(chǎn)業(yè)有了較快的發(fā)展，但與國外相比，從技術(shù)水平，產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用等領(lǐng)域均存在著不小的差距。目前，氣敏傳感器領(lǐng)域還存在一些問題。一是元件的穩(wěn)定性差。由于元件電阻和靈敏度隨時(shí)間而不斷變化，漂移大給檢測(cè)結(jié)果的可靠性帶來不穩(wěn)定的因素。二是選擇性差。由于在檢測(cè)氣體時(shí)，往往還存在著其它的

21、干擾氣體(如煙酒等)，使氣敏元件發(fā)生交叉響應(yīng)，產(chǎn)生誤報(bào)。三是催化劑中毒。摻有催化劑的氣敏元件接觸某些氣體后，活性組分被毒化，將會(huì)改變?cè)倪x擇性，降低其敏感度和穩(wěn)定性，另外催化劑本身也存在著不穩(wěn)定性問題，靈敏度問題。四是SnO2元件有時(shí)由于靈敏度過大導(dǎo)致誤報(bào)，但是在檢測(cè)某些低濃度氣體時(shí)靈敏度卻難以達(dá)到要求2。1.2 氣敏傳感器的研究現(xiàn)狀 TC 1.2 RESEARCH STATUS l 2 TC Research status l 2 TC Purpose and significance l 2 氣敏元件性能與敏感功能材料的種類、結(jié)構(gòu)及制作工藝密切相關(guān)。用金屬氧化敏感材料制作的半導(dǎo)體式氣敏元

22、件具有靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡單，體小質(zhì)輕，堅(jiān)固耐用等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用，目前仍以SnO2材料為主3。SnO2是一種廣普型的氣敏材料，圍繞SnO2為基體材料的氣敏材料的制備及其氣敏元件制備的研究課題十分活躍。純SnO2的氣敏特性不甚好，尤其是它的熱穩(wěn)定性不高。為改善其氣敏特性，常在SnO2基體中摻入貴金屬或其他金屬氧化物。盡管SnO2基傳感材料具有許多優(yōu)點(diǎn)，作為材料也存在一定缺點(diǎn)。通過控制氣敏材料微粒大小，顆粒納米化，摻雜其它添加劑或催化劑，利用過濾設(shè)備或透氣膜來獲得選擇性，控制工作溫度及環(huán)境濕度影響，改進(jìn)制備等方法可以改善SnO2傳感器的氣敏性能4。納米科學(xué)技術(shù)(NanoST)是研究尺寸在0.11

23、00nm的物質(zhì)組成體系的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和相互作用以及可能的實(shí)際應(yīng)用中的技術(shù)問題的科學(xué)技術(shù)。納米技術(shù)的發(fā)展，不僅為傳感器提供了優(yōu)良的敏感材料，而且為傳感器制作提供了許多新型方法。納米固體材料具有龐大的界面，提供了大量氣體通道，從而大大提高了靈敏度，工作溫度大大降低，大大縮小了傳感器的尺寸。當(dāng)然，在己獲得明顯進(jìn)展的納米傳感領(lǐng)域中尚存在很多問題，從敏感材料到制作技術(shù)都很不成熟，其性能也有不盡人意的地方5。氣敏傳感器在家用電器中也有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。吸油煙機(jī)等產(chǎn)品上常用MQ-3型半導(dǎo)體氣敏傳感器，它采用旁熱式結(jié)構(gòu)，陶瓷管內(nèi)裝有高阻抗加熱絲，管外涂有梳狀金屬電極，金屬電極之外涂有SnO2材料，使SnO2燒結(jié)體位

24、于兩電極之間6。氣敏傳感器工作時(shí)，加熱器通電加熱，若無被檢氣體侵入時(shí)，氣敏元件的阻值基本不變當(dāng)氣敏元件表面產(chǎn)生吸附作用，其阻值將隨氣體濃度的變化變化。當(dāng)被檢氣體濃度增大到一定值時(shí)，氣敏元件的阻值將隨之下降到某一值，使電壓比較器的狀態(tài)發(fā)生變化，輸出控制信號(hào)經(jīng)電流放大后，控制繼電器或雙向晶閘管接通電動(dòng)機(jī)電源使吸排油煙機(jī)工作7。1.3 設(shè)計(jì)酒精濃度探測(cè)儀的意義 TC 1.3 PURPOSE AND SIGNIFICANCE l 2 TC Purpose and significance l 2 本設(shè)計(jì)基于AT89S51單片機(jī)設(shè)計(jì)的酒精氣體濃度探測(cè)儀，可用來檢測(cè)酒精氣體濃度，最主要的用途是檢測(cè)司機(jī)的酒

25、精含量。酒后駕車發(fā)生事故的機(jī)率高達(dá)27%。隨著攝入酒精量的增加，選擇反應(yīng)錯(cuò)誤率顯著增加，當(dāng)血液中酒精含量由0.5增至1，發(fā)生車禍的可能性便增加5倍，如果增至1.5，可能性再增加6倍。機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)藛T“酒后駕車”及“醉酒駕車”極易發(fā)生道路交通事故，嚴(yán)重危害了道路交通安全和人民生命財(cái)產(chǎn)安全。人飲酒后,酒精通過消化系統(tǒng)被人體吸收, 經(jīng)過血液循環(huán), 約有90%的酒精通過肺部呼氣排出, 因此測(cè)量呼氣中的酒精含量, 就可判斷其醉酒程度。開車司機(jī)只要將嘴對(duì)著傳感頭使勁吹氣，儀器就能發(fā)上顯示出酒精濃度的高低，從而判斷該司機(jī)是否酒后駕車，避免事故的發(fā)生。當(dāng)然，最好的辦法是在車內(nèi)安裝這種測(cè)試儀，司機(jī)一進(jìn)入車內(nèi)檢測(cè)儀

26、就檢測(cè)司機(jī)的酒精含量，如果超出允許值，系統(tǒng)控制引擎無法啟動(dòng)，這樣就可從根本上解決酒后駕車問題。酒精氣體濃度探測(cè)儀在生產(chǎn)生活中也有重要的應(yīng)用，比如，在一些環(huán)境要求嚴(yán)格的生產(chǎn)車間，用這種酒精濃度探測(cè)儀，可隨時(shí)檢測(cè)車間內(nèi)的酒精氣體濃度，當(dāng)酒精氣體濃度高于允許限定值時(shí)，發(fā)出警報(bào)，提醒人們及時(shí)通風(fēng)換氣，做到安全生產(chǎn)。1.4 主要研究工作 TC 1.4 PURPOSE AND SIGNIFICANCE l 2 設(shè)計(jì)以AT89S51單片機(jī)為核心，用于測(cè)量酒精濃度的探測(cè)儀，主要研究工作包括以下3個(gè)方面。（1）硬件電路方面，對(duì)氣體傳感器MQ-3按檢測(cè)電路，接上一定阻值的負(fù)載電阻，檢測(cè)它的技術(shù)參數(shù)，確定MQ-3所

27、接負(fù)載電阻的大小，完成信號(hào)采樣電路的設(shè)計(jì)；采樣到的模擬電壓電信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換，得到可供單片機(jī)處理的數(shù)字信號(hào)，再由單片機(jī)作相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理；發(fā)光二極管報(bào)警顯示和LCD濃度值顯示。（2）軟件方面，標(biāo)準(zhǔn)的確定是該部分要做的主要工作。因?yàn)樵嫉牟蓸又凳且粋€(gè)間接的負(fù)載分壓值，需要將它轉(zhuǎn)化為被測(cè)酒精濃度值。通過多個(gè)樣品的測(cè)量確定多個(gè)濃度區(qū)間的轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)，并將每個(gè)區(qū)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系近似線性化處理，然后通過軟件編程的方法來實(shí)現(xiàn)。（3）為了盡量減少設(shè)計(jì)的氣體傳感器的測(cè)量誤差，在測(cè)量酒精溶液樣品時(shí)要考慮并解決3個(gè)主要問題。一是外界環(huán)境流動(dòng)空氣對(duì)傳感器的影響和對(duì)氣體樣品的稀釋，二是樣品的穩(wěn)定性對(duì)測(cè)量帶來的誤差，三是水蒸氣

28、對(duì)測(cè)量的影響。針對(duì)這3個(gè)主要問題提出以下解決方案和驗(yàn)證方法。測(cè)量樣品時(shí)，將探頭盡量放入塑料瓶內(nèi)，可以在一定程度上消除流動(dòng)空氣的影響，同時(shí)應(yīng)選擇空氣流動(dòng)較小的室內(nèi)環(huán)境來測(cè)量。水蒸氣對(duì)MQ-3的影響很小，這一點(diǎn)可以通過對(duì)只裝有純凈水的塑料瓶的多次測(cè)量來驗(yàn)證。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(shí)間，待其穩(wěn)定后再測(cè)量。再通過反復(fù)多次測(cè)量多組數(shù)據(jù)，求其平均值的方法來縮小測(cè)量誤差。 TC The main work of this article l 2 第2章 方案選擇與分析 TC Chapter 2 program selection and analysis l 1 本

29、章主要介紹方案選擇與分析兩部分，通過多種方案的選擇與分析，從中選出最理想、穩(wěn)定性強(qiáng)的設(shè)計(jì)方案，通過分析來確定最終的選擇方案。 TC Hardware Design and Implementation l 1 2.1方案選擇 TC 2.1 Scheme Selection l 2 方案選擇是對(duì)于企業(yè)重要的應(yīng)用系統(tǒng)而言，保證系統(tǒng)能持續(xù)、可靠地提供服務(wù)是非常重要的，因此就出現(xiàn)了對(duì)高可用性的需求和高可用性的解決方案。2.1.1控制器選擇分析 TC 2.1.1 Controller Selection Analysis l 3 控制器是整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)的控制中樞，它指揮外圍器件協(xié)調(diào)工作，從而完成特定的功

30、能，系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)處理和控制都要經(jīng)過單片機(jī)最小系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)?？紤]到需要實(shí)現(xiàn)多個(gè)功能的要求及各個(gè)模塊引腳的數(shù)目，列出以下方案，對(duì)其分析、論證、選擇。1.方案一采用ATMEL公司的ATmega128。ATmega128是一款基于AVR的內(nèi)核，采用RISC結(jié)構(gòu)，高性能，低功耗、具備1MIPS / MHz的高速運(yùn)行處理能力CMOS的8位單片機(jī)。其芯片具有16位PWM功能的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，53個(gè)通用I/O口，實(shí)時(shí)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器，1個(gè)8位面向字節(jié)的TWI(IIC)總線接口，8通道單端或差分輸入的10位ADC。同時(shí)其處理速度也比較快，寄存器也較多，而本系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)處理速度要求不是很高，若采用該方案，將會(huì)在設(shè)計(jì)的過程中

31、遇到許多不必要的麻煩，而且該芯片價(jià)格相對(duì)比較昂貴，也必將增加設(shè)計(jì)成本。2.方案二采用高端處理器S3C2410。S3C2410是一款A(yù)RM內(nèi)核的處理器，其處理速度更快，相對(duì)操作起來將更加麻煩，同時(shí)根據(jù)本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，使用起來其內(nèi)部資源將會(huì)嚴(yán)重浪費(fèi)，同時(shí)設(shè)計(jì)成本較高，不利于產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。3.方案三采用ATMEL公司的AT89S51。AT89S51單片機(jī)支持在線編程，易于操作,價(jià)格便宜，技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛。而且AT89S51 單片機(jī)引腳較少，寄存器少，便于編程控制，軟件實(shí)現(xiàn)簡單，可以滿足各個(gè)模塊端口的要求，完全可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能要求。綜合對(duì)比以上三種方案，考慮到系統(tǒng)的可行性以及軟硬件成本，選

32、擇方案三。2.1.2顯示模塊的選擇分析 TC 2.1.2 The selection of the display module l 3 顯示模塊在系統(tǒng)運(yùn)行中，主要用來顯示實(shí)時(shí)時(shí)間以及溫濕度數(shù)據(jù)，應(yīng)便于使用者對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)信息的讀取。1.方案一采用普通的數(shù)碼管。這種方法簡單易行，并且適合于硬件操作，但是數(shù)碼管消耗電流特別大，對(duì)電源的容量要求很高，而且不能顯示漢字，可視化效果不好，不便于對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的觀察。2.方案二采用LCD1602。LCD1602液晶也叫1602字符型液晶，它由若干個(gè)5*7或者5*11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起

33、到了字符間距和行間距的作用。是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊，價(jià)格低。3.方案三采用LCD12864液晶。LCD12864液晶是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊。其顯示分辨率為12864，內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示84行1616點(diǎn)陣的漢字。也可完成圖形顯示。低電壓低功耗是其又一特點(diǎn)，但是成本高。因此，綜合對(duì)比以上三個(gè)方案，從可行性角度考慮，選擇方案二。2.1.3傳感器模塊

34、的選擇分析 TC 2.1.3 Choice of sensor module l 3 TC 2.1.3 Analysis of selected clock module l 3 1.方案一SD-31酒精傳感器是以二 HYPERLINK /search?word=%E6%B0%A7%E5%8C%96%E9%94%A1&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 氧化錫為基本敏感材料的,專門用于呼氣中 HYPERLINK /search?word=%E9%85%92%E7%B2%BE%E6%B5%93%E5%BA%A6&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t

35、 _blank 酒精濃度檢測(cè)的一種半導(dǎo)體型氣體傳感器。它的基本特征是：極高靈敏度和極快的響應(yīng)速度。SD-31型酒精傳感器適用于呼氣中 HYPERLINK /search?word=%E9%85%92%E7%B2%BE%E6%B5%93%E5%BA%A6&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 酒精濃度的檢測(cè),用于便攜式酒精檢測(cè)。2.方案二MQ-3氣體傳感器所處環(huán)境中存在酒精蒸汽時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中酒精氣體濃度的增加而增大，MQ-3氣體傳感器對(duì)酒精的靈敏度高，可以抵抗汽油、煙霧、水蒸氣的干擾。這種傳感器可檢測(cè)多種濃度酒精氣氛，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。對(duì)

36、酒精氣體具有良好的靈敏度、長壽命、低成本，簡單的驅(qū)動(dòng)電路即可應(yīng)用，綜合以上兩種方案，考慮到效果的準(zhǔn)確性，選擇方案二。2.2 可行性分析 TC 2.2 Feasibility Analysis l 2 采用AT89S51單片機(jī)作為控制核心，其豐富的內(nèi)部資源足夠本系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需。設(shè)計(jì)所需的各種元器件易于采購，學(xué)院的硬件實(shí)驗(yàn)室具備各種實(shí)驗(yàn)工具，可以為焊接和調(diào)試提供良好的條件。同時(shí)大學(xué)期間所開設(shè)的C程序設(shè)計(jì)、單片機(jī)技術(shù)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電路技術(shù)等相關(guān)課程，可以為本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)提供理論知識(shí)。綜合以上條件，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完全可行。第3章 硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)本章主要介紹該設(shè)計(jì)的硬件設(shè)計(jì)，從硬件系統(tǒng)上設(shè)計(jì)單

37、片機(jī)最小系統(tǒng)，信號(hào)采集電路模塊、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路模塊和發(fā)光二極管顯示與蜂鳴器報(bào)警電路LCD1602顯示電路按鍵模塊的電路進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。3.1單片機(jī)最小系統(tǒng) TC Hardware system block diagram l 2 單片微機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī)的譯名簡稱，在國內(nèi)也常稱為“單片微機(jī)”或“單片機(jī)”。它包括中央處理器CPU，隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM，只讀存儲(chǔ)器ROM，中斷系統(tǒng)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，串行口和I/O口等等?，F(xiàn)在，單片微機(jī)已不僅指單片計(jì)算機(jī)，還包括微計(jì)算機(jī)，微處理器，微控制器和嵌入式控制器，單片微機(jī)已是它們的俗稱8。AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含

38、4K的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲(chǔ)器，既可在線編程也可以用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。AT89S51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4KBFlash閃存存儲(chǔ)器，128B內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，看門狗，兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。根據(jù)實(shí)際需要，本次設(shè)計(jì)選用的是以8051為核心單元Atmel公司的低耗AT89S51單片機(jī)。AT89S51芯片有40條引腳，采用雙列直插式

39、封裝，如圖3-1所示。下面說明各引腳功能。 圖3-1 AT89S51芯片管腳VCC：運(yùn)行和程序校驗(yàn)時(shí)接電源正端。GND：接地。XTAL1：輸入到單片機(jī)內(nèi)部振蕩器的反相放大器。XTAL2：反相放大器的輸出，輸入到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器。P0口：8位漏極開路的。使用片外存儲(chǔ)器時(shí)，作低八位地址和數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用，能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL上拉電阻。P1口：8位、準(zhǔn)雙向I/O口。P2口：8位、準(zhǔn)雙向I/O口。當(dāng)使用片外存儲(chǔ)器（ROM及RAM）時(shí)，輸出高8位地址?？梢则?qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。P3口：8位、準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電路，提供各種替代功能。P3.0RXD串行口輸入口，P3.1TXD串行口輸出口，P3.2

40、EQ x to (INT0) 外部中斷0輸入，P3.3 EQ x to (INT1) 外部中斷1輸入，P3.4T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的外部輸入，P3.5T1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的外部輸入，P3.6 EQ x to (WR) 低電平有效，輸出，片外存儲(chǔ)器寫選通，P3.7 EQ x to (RD) 低電平有效，輸出，片外存儲(chǔ)器讀選通。RST：復(fù)位輸入信號(hào)，高電平有效。在振蕩器工作時(shí)，在RST上作用兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，將器件復(fù)位。 EQ x to (EA) /VCC：片外程序存儲(chǔ)器訪問允許信號(hào)，低電平有效。高電平時(shí)選擇片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，低電平時(shí)程序存儲(chǔ)器全部在片外而不管片內(nèi)是否有程序存儲(chǔ)器。ALE/P

41、ROG：地址鎖存允許信號(hào)，輸出。ALE以1/6的振蕩頻率固定速率輸出，可作為對(duì)外輸出的時(shí)鐘或用作外部定時(shí)脈沖。單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括電源，晶振和復(fù)位電路三個(gè)部分。這是使單片機(jī)正常工作的必要外圍電路部分。針對(duì)不同型號(hào)的單片機(jī)在最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)上會(huì)有一些差別。對(duì)于選用的AT89S51單片機(jī)，根據(jù)美國ATMEL公司提供的技術(shù)資料，可以對(duì)它的最小系統(tǒng)作恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，如圖2所示9。對(duì)于電源部分，技術(shù)資料中性能參數(shù)里給出的標(biāo)準(zhǔn)工作電壓是4.05.5V。因此，單片機(jī)的引腳40對(duì)應(yīng)的VCC接到+5V電源的正極，引腳10對(duì)應(yīng)的GND接到+5V電源的接地端，為AT89S51單片機(jī)提供正常的工作電壓。對(duì)于晶振部分，AT

42、89S51單片機(jī)中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳19對(duì)應(yīng)的XTAL1和18對(duì)應(yīng)的XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。如圖8所示，石英晶體及電容C1和C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。石英晶體的兩端分別接到引腳XTAL1 和引腳XTAL2，同時(shí)石英晶體的兩端分別接一個(gè)電容C1和C2，電容的另一端接地。對(duì)于外接電容C1和C2的大小雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小還是會(huì)對(duì)振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度和溫度穩(wěn)定性帶來一定的影響。根據(jù)技術(shù)資料的推薦，使用石英晶體推薦電容容

43、量為30pF10pF，使用陶瓷諧振器推薦電容容量為40pF10pF。因?yàn)殡娐分薪拥氖鞘⒕w，所以設(shè)計(jì)中接的兩個(gè)電容C1和C2的容量都為30pF。對(duì)于復(fù)位電路部分，AT89S51技術(shù)資料給出，當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為了擺脫困境，可以按復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)，所以復(fù)位電路的設(shè)計(jì)很有必要。復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位、按鍵電平復(fù)位和外部脈沖復(fù)位三種方式，本設(shè)計(jì)選用按鍵電平復(fù)位方式。如圖3-2所示，22F的電容C3與470的電阻并聯(lián)，電容的正極端接到電源的正極，電容的另一端接至引腳RST。

44、設(shè)計(jì)中選用的石英晶體大小為11.0952MHz,但復(fù)位鍵按下后，電容和電阻選用的參數(shù)值能夠保證給復(fù)位端RST提供大于2個(gè)機(jī)器周期的高電平復(fù)位信號(hào)10。圖3-2 AT89S51單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路3.2 信號(hào)采集電路根據(jù)被檢測(cè)氣體的不同，氣敏傳感器可分為以下三類:（1）可燃性氣體氣敏傳感器。目前該類氣敏傳感器需求量最大，包含各種無機(jī)和有機(jī)類氣體檢測(cè)，主要用于抽油煙機(jī)、泄露報(bào)警器和空氣清新劑等方面，并已經(jīng)形成生產(chǎn)規(guī)模，在油田、礦區(qū)、化工、企業(yè)及家庭等生產(chǎn)和生活領(lǐng)域廣泛用作氣體泄露報(bào)普，特別是用于家庭氣體泄露報(bào)警，需求量不斷增加，使該類傳感器有著廣泛的發(fā)展空間。（2）CO和H2氣敏傳感器。CO氣敏

45、元件可用于工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)保、汽車、家庭等CO泄露和不完全燃燒檢測(cè)報(bào)警；H2氣敏元件除應(yīng)用于工業(yè)等領(lǐng)域外，主要用于家庭管道煤氣泄露報(bào)警。由于我國管道煤氣中H2含量很高，而氫敏元件較氧化碳元件價(jià)格低，靈敏度高，因此，用氫敏元件做城市管道煤氣泄露報(bào)警更為適宜。（3）毒性氣體傳感器。毒性氣體傳感器又稱為環(huán)境有毒有害氣體傳感器，主要用于檢測(cè)煙氣、尾氣、廢氣等環(huán)境污染氣體，雖然SnO2氣敏傳感器對(duì)CO，H2S等有毒有害氣體敏感，但應(yīng)用最多的仍是電解式化學(xué)傳感器。傳感器的分類方式有很多種，以上是根據(jù)被檢測(cè)氣體的性質(zhì)進(jìn)行的分類，也有根據(jù)元件的物理特性進(jìn)行分類的。一個(gè)新型的氣體檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)該包括：（1）基于一種或幾

46、種傳感技術(shù)的氣體傳感器。（2）組合了氣體傳感器和采樣調(diào)理電路的探頭。（3）配有人機(jī)接口軟件的中心監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)。（4）在一些應(yīng)用中，與其它安全系統(tǒng)和儀器的接口。本設(shè)計(jì)中的酒精氣體傳感器采用河南漢威電子有限公司的MQ-3型,它屬于MQ系列氣敏元件的一種。如圖3-3所示：圖3-3 MQ-3特點(diǎn):檢測(cè)范圍為10ppm2000ppm ；靈敏度高，輸出信號(hào)為伏特級(jí)；響應(yīng)速度快，小于10秒；功耗小于0.75W，尺寸：D17*H10。MQ-3型氣敏傳感器的敏感部分是由金屬氧化物（二氧化錫）的N型半導(dǎo)體微晶燒結(jié)層構(gòu)成。當(dāng)其表面吸附有被測(cè)氣體酒精分子時(shí)，表面導(dǎo)電電子比例就會(huì)發(fā)生變化，從而其表面電阻會(huì)隨著被測(cè)氣體

47、濃度的變化而變化。由于這種變化是可逆的，所以能重復(fù)使用。MQ-3的靈敏度特性曲線如圖3-4所示。圖3-4 MQ-3靈敏度特性曲線檢測(cè)電路如圖3-5所示，當(dāng)電源開關(guān)S斷開時(shí)，傳感器加熱電流為零，實(shí)測(cè)A，B之間電阻大于20M。S接通，則f，f之間電流由開始時(shí)155mA降至153mA而穩(wěn)定。加熱開始幾秒鐘后A，B之間電阻迅速下降至10K以下，然后又逐漸上升至120K以上后并保持著。此時(shí)如果將酒精溶液樣品靠近MQ-3傳感器，可以看到數(shù)字萬用表顯示值馬上由原來大于120K降至10K以下。移開小瓶過1分鐘左右后，A，B之間電阻恢復(fù)至大于120K。這種反應(yīng)可以重復(fù)試驗(yàn)，但要注意使空氣恢復(fù)到潔凈狀態(tài)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)的

48、反復(fù)檢測(cè)，MQ-3傳感器可以正常工作使用，對(duì)不同濃度的酒精溶液有不同的變化，響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間都正常，可以開始作信號(hào)采樣模塊電路的設(shè)計(jì)。圖3-5 MQ-3檢測(cè)電路 TC Signal acquisition circuit l 2 3.3 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路ADC0832 為8 HYPERLINK /view/784507.htm t _blank 位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在05V之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32S，據(jù)有雙 HYPERLINK /view/324739.htm t _blank 數(shù)據(jù)

49、輸出可作為 HYPERLINK /view/5705563.htm t _blank 數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。正常情況下ADC0832 與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。如圖3-6，下面說明各引腳功能。圖3-6 ADC0832BP芯片CS_ HYPERLINK /view/2073349.htm t _blank 片選使能，低電平芯片使能。CH0 模擬輸入通道0，或作為IN+/-使用。CH1 模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用。G

50、ND 芯片參考0 電位（地）。DI 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。DO 數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換 HYPERLINK /view/324739.htm t _blank 數(shù)據(jù)輸出。CLK 芯片時(shí)鐘輸入。Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。ADC0832BP的工作過程是：將DO和DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。ADC0832未工作時(shí)其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用，CLK和DO/DI 的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將CS HYPERLINK /view/3450632.htm t _blank 使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片

51、時(shí)鐘輸入端CLK 輸入 HYPERLINK /view/1539297.htm t _blank 時(shí)鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。在第1個(gè) HYPERLINK /view/1539297.htm t _blank 時(shí)鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平，表示啟始信號(hào)。在第2、3個(gè)脈沖下沉之前DI端應(yīng)輸入2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能。當(dāng)此2位數(shù)據(jù)為“1”、“0”時(shí)，只對(duì)CH0進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“1”、“1”時(shí)，只對(duì)CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“0”、“0”時(shí)，將CH0作為正輸入端IN+，CH1作為負(fù)輸入端IN-進(jìn)行輸入。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“0”、“1”時(shí)，將CH

52、0作為負(fù)輸入端IN-，CH1作為正輸入端IN+進(jìn)行輸入。到第3個(gè)脈沖的下沉之后DI端的輸入電平就失去輸入作用，此后DO/DI端則開始利用 HYPERLINK /view/324739.htm t _blank 數(shù)據(jù)輸出DO進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個(gè)脈沖下沉開始由DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位DATA7，隨后每一個(gè)脈沖下沉DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第11個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù)DATA0，一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開始輸出下一個(gè)相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個(gè)字節(jié)的下沉輸DATA0。隨后輸出8位數(shù)據(jù)，到第19個(gè)脈沖時(shí) HYPERLINK /view/324739.htm t _blank 數(shù)據(jù)輸

53、出完成，也標(biāo)志著一次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束。最后將CS置高電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就可以了。3.4 發(fā)光二極管顯示與蜂鳴器報(bào)警電路 TC LED display and buzzer alarm circuit l 2 發(fā)光二極管的負(fù)極間接一個(gè)1K的電阻，正極接在P26引腳上，當(dāng)酒精濃度到達(dá)閥值是，點(diǎn)亮。蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電， 直流蜂鳴器是給一定的驅(qū)動(dòng)直流電壓就會(huì)響。而交流蜂鳴器是需要給蜂鳴器一個(gè)脈沖才會(huì)響。我的板子上配的就是交流蜂鳴器。蜂鳴器的2號(hào)引腳接一個(gè)電阻加一個(gè)電容，當(dāng)酒精濃度達(dá)到閥值是，蜂鳴器報(bào)警。報(bào)警電路如圖3-7。圖3-7 發(fā)光二極管與蜂

54、鳴器3.5 LCD1602顯示電路液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，用LCD顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由68或88點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示RAM區(qū)的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點(diǎn)亮，為“0”的不亮。這樣一來就組成某個(gè)字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。碼即可顯示部分采用LCD1602液晶屏進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，其接口信號(hào)說明如表1所示。表3

55、-1 液晶屏接口信號(hào)說明編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地9D2Data I/O2VDD電源正極10D3Data I/O3VL液晶顯示偏壓信號(hào)11D4Data I/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端12D5Data I/O5R/W讀/寫選擇端13D6Data I/O6E使能信號(hào)14D7Data I/O7D0Data I/O15BLA背光源正極8D1Data I/O16BLK背光源負(fù)極LCD1602液晶與單片機(jī)接口電路如圖3-8所示。其中P0.0P0.7接LCD數(shù)據(jù)線，P2.1P2.2接LCD控制線。圖3-8 LCD與單片機(jī)接口電路3.6 按鍵本設(shè)計(jì)采用二鍵鍵盤，電路如圖3-9所示。圖3-9

56、鍵盤電路按鍵KEY1,KEY2，直接接單片機(jī)P3.2P3.3。其中：（1）KEY1為上調(diào)鍵，用來上調(diào)濃度閥值（2）KEY2為下調(diào)鍵，用來下調(diào)濃度閥值。第4章 軟件編程系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用C語言，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。程序是在Windows XP環(huán)境下采用Keil軟件編譯的。4.1 開發(fā)環(huán)境 TC Development environment l 2 選用的開發(fā)平臺(tái)為Keil單片機(jī)集成開發(fā)環(huán)境，只需在PC機(jī)上安裝Keil軟件，然后在Keil軟件代碼編輯器編輯程序代碼，經(jīng)匯編，修改，產(chǎn)生代碼，形成輸入輸出口實(shí)驗(yàn)十六進(jìn)制.HEX文件。打開Microcontrmller ISP Softwar

57、e，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。初始化器件后，將經(jīng)過編譯生成的.HEX十六進(jìn)制文件下載到單片機(jī)。對(duì)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。本設(shè)計(jì)軟件編程部分選用C語言來寫程序代碼。4.2 主程序流程 TC Program flow l 2 當(dāng)檢測(cè)到酒精氣味時(shí)，氣體傳感器MQ-3兩個(gè)電極端A-B間電阻將變小，對(duì)應(yīng)與氣體傳感器負(fù)載電阻的分壓將變大。因?yàn)锳DC0832BP的模擬輸入端IN0與負(fù)載電阻的一端用導(dǎo)線連在了一起。所以單片機(jī)在啟動(dòng)測(cè)試模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片之前要選擇通道

58、0，寫入模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，并將用作查詢的單片機(jī)引腳P3.3置位，然后啟動(dòng)對(duì)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。利用單片機(jī)豐富的I/O口可以采用查詢方式來檢測(cè)模數(shù)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，當(dāng)單片機(jī)引腳P3.3為1時(shí)轉(zhuǎn)換未結(jié)束等待，當(dāng)查詢到P3.3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。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)。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)用LCD顯示，并同時(shí)檢測(cè)按鍵，加減濃度閥值，對(duì)比是否產(chǎn)生報(bào)警。程序流程圖如圖4-1所示。開始單片機(jī)初始化 關(guān)閉報(bào)警和顯示按鍵檢測(cè)與

59、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、顯示 圖4-1 主程序流程圖4.3 程序代碼編寫4.3.1程序初始化 TC Program code is written l 2 系統(tǒng)電源線接通系統(tǒng)復(fù)位后，程序從主程序入口進(jìn)入運(yùn)行。因?yàn)樵诔绦蛑忻看螌?duì)模數(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(duì)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LCD顯示用。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。于是，對(duì)于程序的初始化程序代碼可以相應(yīng)寫出13。4.3.2 按鍵設(shè)計(jì)開始按鍵處理是先檢測(cè)按鍵K1是否按下，K

60、1=0時(shí)，去抖，然后加1，檢測(cè)按鍵K2是否按下，按下則時(shí)減1，檢測(cè)完畢后返回值送給液晶顯示濃度閥值。如流程圖4-2。上調(diào)酒精濃度閥值按鍵K1是否按下 Y下調(diào)酒精濃度閥值按鍵K2是否按下 N Y N返回圖4-2 按鍵流程圖 4.3.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)把模擬電壓值轉(zhuǎn)換成8位二進(jìn)制數(shù)并返回，片選，DO為高阻態(tài)，第一個(gè)脈沖，起始位，第二個(gè)脈沖，DI=1表示雙通道單極性輸入，第三個(gè)脈沖DI=1表示選擇通道1（CH2），DI轉(zhuǎn)為高阻態(tài)，DO脫離高阻態(tài)為輸出數(shù)據(jù)作準(zhǔn)備，在每個(gè)脈沖的下降沿DO輸出一位數(shù)據(jù)，最終ch為8位二進(jìn)制數(shù)，取消片選，一個(gè)轉(zhuǎn)換周期結(jié)束。如圖4-3。開始片選 NFor循環(huán) Y片選結(jié)束返回fa