基于单片机的酒精测试仪的设计

基于单片机的酒精测试仪的设计摘要该设计对不同浓度酒精的检测和显示，通过适当改进可以用于检测酒后驾车。本文对酒精浓度的测量用AT89S52单片机与MQ-3型气体传感器，显示了测量数据，同时利用二极管简单对浓度显示的高低，在设计允许值的范围内发出报警。论文主要研究了（1）硬件方面，对MQ-3气体传感器参数的检测并将它接入到酒精浓度检测的模块中；在将模拟电压信号放大驱动使发光二极管点亮并报警；在将收集到的模拟电压的信号通过单片机的控制经A/D的转换，就可以得到数字电压信号；在用于显示浓度的数码管来显示模块。（2）软件方面，主要设计了电压到浓度之间线性转换和最终浓度值对数码管显示。（3）在对传感器进行标定。由于传感器对酒精气体反应很灵敏，所以能在有效范围内测量它显示的浓度值。并且在检测比较低浓度的酒精时误差会比较小，最大的误差值也就为8.2%左右，所以会满足设计的要求。【关键词】：单片机；A/D转换；酒精传感器ABSTRACTThedesignandimplementationofdifferentconcentrationsofalcoholdetectionanddisplay,throughappropriateimprovementscanbeusedtodetectdrunkdriving.AchievedwithSTC12C5A60S2microcontrollerwithMQ-3-typegassensoralcoholconcentrationmeasurement,andmeasurementdatadisplay,whiletakingadvantageofthediodesimpleconcentrationlevelalarminthedesignallowablevalue.Thesis,(1)thehardware,thetechnicalparametersoftheMQ-3gassensordetectionandaccesstoalcoholconcentrationdetectionmodule;analogvoltagesignalsareamplifiedbylight-emittingdiodeslitalarm;thecollectedanalogvoltagesignalcontrolledbythemicrocontrollerthroughtheA/Dconverter,adigitalvoltagesignal;digitaldisplaymodulefordisplayingconcentration.(2)software,digitaldisplayofthelinearconversionofthevoltagetotheconcentrationandthefinalconcentrationvalues.(3)thedesignofthesensorcalibration.Designedsensorresponsivealcoholgas,thevalueofitsconcentrationcanbemeasuredwithintheeffectiverange.Errorissmallandthedetectionoflowconcentrationsofalcohol,themaximumerrorof8.2%tomeetthedesignrequirements.Keywords:SingleChipComputer;A/DTransformer;AlcoholSensor目录摘要.1ABSTRACT.2引言.3第一章酒精测试仪的发展.41.1气体传感器向低功耗、多功能、集成化方向发展.41.2国内现状与差距.41.3市场需求分析.4第二章系统硬件设计.62.1系统整体设计方案.62.2单片机最小系统.62.3声光报警电路.92.4数码管显示电路.102.5MQ-3传感器电路.112.6A/D转换电路.122.7键盘电路.132.8总体硬件电路.14第三章系统软件设计.153.1编译语言的选择.153.2主程序模块.153.3A/D转换模块.153.4按键模块.17第四章电路的焊接与调试.204.1电路调试.20结论.22参考文献.23致谢.24附录1原理图.25附录2成品图.26附录3源程序.270引言随着我国经济的高速发展，人民的生活水平迅速提高，越来越多的人有了自己的私家车，酒后驾车是导致交通事故的一个主要因素，资料显示,我国近几年发生的重大交通事故中,有将近三分之一是由酒后驾车引起的。由于人们安全意识增强，对环境安全性和生活舒适性要求的提高,为了防止机动车辆驾驶人员酒后驾车，现场实时对人体呼气中酒精含量的检测已日益受到重视，酒精浓度测试仪逐渐得到广泛应用。此外，酒精测试仪也可应用于食品加工、酿酒等需要监控空气中酒精浓度的场合。因此，酒精浓度检测仪具有十分广阔的现实市场和潜在的市场要求。综观现有的酒精检测器,系统实现方案上大部分以单片机为基础,并借助相应的外围电路,将检测结果通过LED、LCD等显示方式告知使用者。本设计基于STC89C51RC单片机设计的酒精气体浓度探测仪，并具有声光报警功能以及数码管功能显示的酒精浓度测试仪。该仪器可监测出某一环境中酒精浓度含量，并根据不同的环境设定不同的阈值，对超过的阈值进行声光报警最终达到危害提示。比如，在一些环境要求严格的生产车间，用这种酒精浓度探测仪，可随时检测车间内的酒精气体浓度，当酒精气体浓度高于允许限定值时，发出警报，提醒人们及时通风换气，做到安全生产，此酒精测试仪经过再一步的改进可以使用到酒后驾驶测试上面去，利用该测试仪来告诫驾驶员请勿酒后驾驶。1第一章酒精测试仪的发展在我们的生活应用方面，目前最为广泛的就是可燃性气体气敏元件传感器，这已经广泛应用于气体泄漏检测和监控，从企业工厂到居民家庭，应用十分的广泛。当今的气体传感器向着低功耗、多功能、集成化的方向发展，国外气体传感器的发展是很快。二是增强可靠性，实现元件和应用电路集成化，多功能化，发展MEMS技术，发展现场适用的变送器和智能型传感器。1.1气体传感器向低功耗、多功能、集成化方向发展因为国外气体传感器的发展较快，一方面是因为人们的安全意识不断的增强，对环境的安全性和生活舒适性要求有了提高；另一方面原因是由于传感器的市场增长受到了政府的推动。因此，国外气体传感器的发展较快，据有关数据统计，英国1997年2003年气体传感器的增长高达率为（2730）。当今气体传感器的发展趋势主要集中表现在：一是灵敏度性能，降低功耗成本，缩小尺寸，简化电路，与应用相结合，这也是气体传感器一直不断追求的目标，二是增强性能可靠性，实现和应用电路集成化，多功能化。如美国GeneralMonitors公司在传感器中嵌入微处理器，使气体传感器具有控制校准和监视故障状况功能，实现了智能化；还有前已涉及的美国IST公司的具有微处理器的“MegaGas”传感器实现了智能化、多功能化。1.2国内现状与差距气敏元件传感器作为新型敏感元件传感器现已经列为国家重点发展对象，国内已经有一定的基础。（1）烧结型气敏元件仍然是生产的主流，将近80%燃绕式气敏元件已具备了生产基础和能力。（2）在结构方面使用了补偿结构，差动结构以及集成化阵列结构；在气敏材料方面SnO2和Fe2O3材料用于大量生产气敏元件，新研究开发的Al2O3气敏材料、石英晶体和有机半导体等也开始用于气敏材料;（3）低功耗气敏元件（如一氧化碳，甲烷等气敏元件）已从产品研究进入中试;（4）国内气敏元件传感器的产量超过“九五”初期的400万支。总体看来，我国气敏元件传感器及其应用技术有了较快的发展，但与国外仍有较大的差距。1.3市场需求分析以下面传感器为例，简单的做一下市场分析。（1）可燃性气体传感器2这是生活中需求量最大气敏件传感器，包含各种烷类气体，目前大量应用于泄漏报警器和空气清新机等，每年约有400万的市场。随着在油田、矿区、化工企业及家庭等生产生活领域广泛都用作气体泄漏报警，非凡是用于家庭气体泄漏报警，如液化石油气、天燃气及其他可燃性气体的检测报警等，预计在20022006将会有成倍需求。（2）一氧化碳和氢气气敏元件传感器这两种也是最有需求量较大的气敏元件，用于生产、环保、家庭等，一氧化碳泄漏和不完全燃烧的报警；氢气气敏元件除工业等领域应用外也同一氧化碳气敏元件一样，广泛的应用于家庭管道和煤气泄漏报警。由于我国管道煤气中氢气的含量较高，而氢敏元件较一氧化碳元件价格较低，灵敏度高，因此，用氢敏元件做城市管道煤气泄漏报警更为适宜。由于管道煤气泄漏、灶具不合格导致不完全燃烧而造成CO中毒等灾难事故是十分严重的，每年都给我们留下惨痛的后果，仅哈尔滨市1998年11月2日一次管道煤气泄漏事故就造成36人中毒，7人死亡。随着城市燃气化的不断扩大、政府立法和人民安全保护意识的不断提高，城市家庭安装气体报警器安装必将很快推广普及、氢气敏元件传感器的需求量将会急剧增加。美国已有8个州16个城市通过立法要求家庭安装CO报警器。据不完全统计，按一间卧室安装一台报警器计算，美国报警器市场应该是8900万台，按目前价格计算是40亿美元，而且每年可新增50万台。早在1995年，我国城市燃气用户就达到2978万户，用气人口1200万人。我国700个城市，有液化石油气的城市666个，同时兼有人工煤气的城市270个，有天然气城市66个，国家计划到2000年城市人口平均气化率达到7080。目前大约有2亿居民、约（40005000）万户使用燃气，按这些燃气用户的50安装气体报警器计算，需求量就达2200万台以上。而随着城市燃气应用的扩大，用气人口增多，报警器需求量必将迅速增加。另一个需要安装气体报警器的是使用燃气热水器非凡是直排式燃气热水器的场所。由于燃气热水器使用不当或质量变坏发生不完全燃烧，造成CO中毒现象已经在很多诚实发生，如南京、北京、衡阳等都曾有过报道。据来自中国消费者协会的投诉统计，1998年全国就有15人死于燃气热水器事故，伤4人，残2人，比1998年上升了190。为防止此事故的事故，安装CO报警器是十分重要的。目前我国颁发燃气热水器生产许可证企业170家，燃气热水器社会拥有量已在3500万台以上，其中60以上是直排式。为了安全，国家技术监督局已发布强制性标准（GB693294），要求燃气热水器必须有防止不安全燃烧的保护装置。要求上述热水器5年内安装完CO报警（控制）器，仅此每年就需要600万台。显然，其需求量是相当大的。3第二章系统硬件设计2.1系统整体设计方案本次设计采用MQ-3酒精传感器采集气体信号，并通过数模转换器将模拟信号转换成数字信号送至单片机，单片机对数字信号进行分析处理，并将所得的结果显示出来，可以通过键盘设置不同环境下酒精浓度的不同阀值，如果所检测出的酒精浓度超过了所设定的阀值，那么单片机就能控制蜂鸣器发出声音报警。键盘采用3个独立按键进行数据输入设定；显示部分用1个四位一体数码管显示当前数据，数码管用4个三极管来控制位选。如图2-1所示。单片机按键设置酒精传感器蜂鸣器报警数码管显示A/D转换器图2-1系统方框图2.2单片机最小系统2.2.1STC89C51RC主要功能本设计采用了STC89C51RC单片机，STC89C51RC单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰、高速、低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可任意选择，最新的D版本内部集成MAX810专用复位电路。该单片机有如下的特点：（1）增强型6时钟/机器周期，12时钟/机器周期8051CPU。（2）工作电压：5.5V-3.4V（5V单片机）/3.8V2.0V(3V单片机)。（3）工作频率范围：080MHZ，实际工作频率可达48MHZ。（4）用户应用程序空间4K/8K/13K/16K/20K/32K/64K字节。（5）片上集成1280字节/512字节RAM。（6）通用I/O口（32/36个），P0口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。（7）ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器/仿真器，可通过4串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序。（8）EEPROM功能。（9）看门狗。（10）内部集成MAX810专用复位电路（D版本才有）。（11）共3个16位定时器/计数器，其中定时器0还可以当成2个8位定时器使用。（12）外部中断4路，下降沿终端或低电平触发中断，PowerDown模式可由外部中断低电平出发中断方式唤醒。（13）通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART。（14）工作温度范围：0-75/-40-+85。2.2.2STC89C51RC引脚功能介绍单片机结构图如图2-2所示下：图2-2单片机结构图VCC：STC89C51RC电源正端输入，接+5V。GND：电源地端。XTAL1：系统时钟的反相放大器输入端。XTAL2：系统时钟的反相放大器输出端，一般我们只要在上XTAL1和XTAL2上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外可以在两引脚与地之间加入一20PF的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。RST：此引脚为STC89C51RC的重要引脚，一直是高电平工作，当要对一些晶片重新放置时，我们只要对此引脚的电平提高至高电平并保持两个机器周期以上的时间，STC89C51RC就能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态，并且至地址0000H处开始读入程序代码而执行程序。5ALE：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。EA：当EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，EA将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。PORT0（P0.0P0.7）：端口0是一个8位宽的开路汲极（OpenDrain）双向输出入端口，共有8个位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此类推。其他三个I/O端口（P1、P2、P3）则不具有此电路组态，而是内部有一提升电路，P0在当做I/O用时可以推动8个LS的TTL负载。如果当EA引脚为低电平时（即取用外部程序代码或数据存储器），P0就以多工方式提供地址总线（A0A7）及数据总线（D0D7）。设计者必须外加一锁存器将端口0送出的地址栓锁住成为A0A7，再配合端口2所送出的A8A15合成一完整的16位地址总线，而定址到64K的外部存储器空间。PORT2（P2.0P2.7）：端口2是具有内部提升电路的双向I/O端口，每一个引脚可以推动4个LS的TTL负载，若将端口2的输出设为高电平时，此端口便能当成输入端口来使用。P2除了当做一般I/O端口使用外，若是在STC89C51RC扩充外接程序存储器或数据存储器时，也提供地址总线的高字节A8A15，这个时候P2便不能当做I/O来使用了。PORT1（P1.0P1.7）：端口1也是具有内部提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器可以推动4个LSTTL负载，同样地若将端口1的输出设为高电平，便是由此端口来输入数据。如果是使用8052或是8032的话，P1.0又当做定时器2的外部脉冲输入脚，而P1.1可以有T2EX功能，可以做外部中断输入的触发脚位。PORT3（P3.0P3.7）：端口3也具有内部提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器可以推动4个TTL负载，同时还多工具有其他的额外特殊功能，包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制及外部数据存储器内容的读取或写入控制等功能。其引脚分配如下：P3.0：RXD，串行通信的输入。P3.1：TXD，串行通信的输出。P3.2：INT0，外部中断0的输入。6P3.3：INT1，外部中断1的输入。P3.4：T0，计时计数器0的输入。P3.5：T1，计时计数器1的输入。P3.6：WR：写入外部数据存储器的信号。P3.7：RD，读取数据存储器的读取信号。2.2.3单片机最小系统STC89C51RC具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，STC89C51RC可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。其电路如图2-3所示。图2-3单片机最小系统电路2.3声光报警电路报警电路采用单片机P3.0口外接三极管驱动蜂鸣器发出报警信号，同时发光二极管亮。如图2-4所示。7图2-4声光报警电路2.4数码管显示电路数码管显示分为静态驱动和动态驱动。静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要58=40根I/O端口来驱动，要知道一个89S51单片机可用的I/O端口才32个呢，实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为12ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。所以本次设计采用的是动态显示的方式。由于单片机的输出电流较小，所以采用四个PNP型三极管来作为驱动，R1R4起到限流的作用，如图2-5所示。8图2-5数码管显示电路2.5MQ-3传感器电路MQ-3气体传感器对酒精气体有很高的灵敏度并且选择性很好，而且它还具有简单的驱动回路和快速的响应恢复速度。它是由微型AL2O3陶瓷管、SnO2敏感层,测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体内构成的。当其表面附有乙醇气体时，表面的导电电子比例就会发生改变，所以它的表面电阻会随着酒精气体的浓度变化而变化。这种变化是可以重复使用的。它的灵敏度特性曲线如图2-6下所示。图2-6MQ-3灵敏度特性曲线MQ-3传感器的信号采样电路如下图所示，传感器的两个F引脚接到一个+5V的直流稳压源上，将两个A端相连，作为传感器中的敏感电阻的一个电极，同理将两个B端相连，作9为敏感电阻的另一个电极。在A端接+5V的直流稳压源，在B端接两个220并联的电阻，作为分压电阻。当敏感电阻发生变化时，分压电阻的分压值也随之改变，对乙醇气体浓度的采样就变成了对电阻分压值的采样。如图2-7下所示。图2-7MQ-3传感器电路2.6A/D转换电路ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近寄存器、三态输出锁存器等其他一些电路组成。所以，它可以处理8路模拟量的输入，而且具有三态输出能力，既可与各种微处理器相连，也可单独工作。ADC0809有28个引脚，引脚图如图2-8所示。图2-8ADC0809引脚图In0In7:8路模拟量输入端。D0D7:8位数字量输出端。ADDC、ADDB、ADDA:位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。10ALE:地址锁存允许信号，输入高电平有效。START:A/D转换启动信号，输入高电平有效。EOC:A/D转换结束信号，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平。OE:数据输出允许信号，输入高电平有效，当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。CLK:时钟脉冲输入端，要求时钟频率不高于640KHZ。REF（+）、REF（-）:基准电压。VCC:+5V电源。GND:地端。ADC0809的工作过程:首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行，直到转换完成，EOC变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。当检测到乙醇气体时，MQ-3传感器的A-B间敏感电阻变小，则ADC模拟输入端In0的电压变大。采用查询方式对输入模拟量进行A/D转换，然后将数据通过三位八段数码管显示。转换电路如图2-9所示。图2-9A/D转换电路2.7键盘电路键盘电路可分为编码键盘电路、非编码键盘电路。键盘电路上闭合键的识别是由专用的硬件编码器来实现的，而且产生键编码号的称为编码键盘，比如计算机键盘。靠软件编程来识别的称为非编码键盘。在单片机组成的各种系统中，我们用的最多的是非编码键盘。非编码键盘可分为：独立键盘和行列式键盘。本设计采用3个独立键盘来输入数字量，如图所示，3个键盘分别接单片机P3.5,P3.6,P3.7。使用时先将键盘接口初始化，即将P3.5P3.7全11部置1，然后判断是否有键按下，若键盘输入端变为低电平，表明此键盘按下。按键的消抖通过软件编程来进行。如图2-10所示。图2-10键盘电路2.8总体硬件电路本次设计是以MQ-3传感器，ADC0809和STC89C51RC为主体的酒精测试仪。工作原理主要是在MQ-3的输出端接分压电阻，由于传感器敏感电阻会随着检测到的酒精浓度的升高而降低，所以分压电阻分得的电压会升高，将这采集到的模拟信号通过ADC0809转换为数字信号，输入到单片机中，然后通过数码管显示出来。该设计可以设置酒精报警阀值，超过预设的酒精浓度时，声光报警，从而达到了一种酒精报警的效果。总体的电路图如图2-11所示。图2-11总体硬件电路12第三章系统软件设计3.1编译语言的选择对于单片机的开发应用中，逐渐引入了高级语言，C语言就是其中的一种。汇编语言的可控性较高级语言来说更具优越性。程序编写语言比较常见的有C语言、汇编语言。汇编语言的机器代码生成效率高，控制性好，但就是移植性不高。C语言编写的程序比用汇编编写的程序更符合人们的思考习惯。还有很多处理器都支持C编译器，这样意味着处理器也能很快上手。且具有良好的模块化、容易阅读、维护等优点，且编写的模块程序易于移植。基于C语言和汇编语言的优缺点，本系统采用C语言编写方法。3.2主程序模块主程序实现的功能：与硬件相结合实现酒精测试仪系统的各个功能。主要是检测与显示，门限调整与显示，检测数据显示功能子函数的调用。程序流程图如图3-1所示。图3-1主程序流程图3.3A/D转换模块模数转换模块的主要功能就是将经放大器放大的模拟电压信号转化为单片机能够处理A/D转换初始化各模块是否超过阀值数码管显示声光报警NY开始结束13的数字信号，并传送给单片机。ADC0809转换的流程图见下图3-2。图3-2A/D转换模块流程图/ADC0809读取信息ucharADC0809()uchartemp_=0x00;/初始化高阻太OE=0;/转化初始化ST=0;/开始转换ST=1;ST=0;转化初始化初始化高阻态开始转化外部中断等待AD转换结束读取转换的AD值结束开始14/外部中断等待AD转换结束while(EOC=0)/读取转换的AD值OE=1;temp_=Data_ADC0809;OE=0;returntemp_;3.4按键模块本设计应用了三个按键来控制酒精测试仪报警，Key1的功能是减小酒精报警的设置阀值，Key2的功能是增加酒精报警的设置阀值，Key3的功能是切换酒精测试模式和酒精报警阀值设置模式，当程序检测到有按键按下时，蜂鸣器响，程序调用延时子程序消除按键抖动，当程序读取了按键值后，蜂鸣器停。程序流程图如图3-3所示。按键释放？蜂鸣器响调用延时程序蜂鸣器停按键按下？YYNN开始结束15图3-3按键模块流程图/功能键if(Key3=0)Feng=0;delay(100);while(Key3=0)if(Mode=0)Display(0,temp);elseDisplay(1,FF);if(Mode=0)Mode=1;elseMode=0;Feng=1;/增加按键if(Key2=0&Mode=1)Feng=0;delay(100);while(Key2=0)Display(1,FF);FF+;if(FF=251)FF=250;Feng=1;16/减少按键if(Key1=0&Mode=1)Feng=0;delay(100);while(Key1=0)Display(1,FF);FF-;if(FF=0xff)FF=0;Feng=1;17第四章电路的焊接与调试4.1电路调试电路板焊接完成后，需要对每个元器件的引脚逐个进行检查，一方面是检查有没有引脚虚焊或与其他信号线短路，另一方面是对器件引脚功能的再检查，查看设计是否正确。检查电路焊接没有问题后，则可以进行上电测试。上电测试是调试的关键部分，按照系统方案设计的模块化思想，应该分模块测试系统。首先还是应该测试电源部分，系统上电以后，测试各个电源端口和器件的电源部分是否工作正常，同时应注意系统中有无器件过热情况，如果有的话，可能是相应的器件损坏或电路中有短路，需要认真检查之后再加电。如果没有问题，则可以进行功能的检测。由于系统硬件较复杂，硬件电路装配、焊接完成后，可能不能正常工作。为了方便调试，采用分块调试的方法。在通电前，一定要检查电源电压的幅值和极性，否则很容易造成芯片的损坏。加电后检查各插件上引脚的电位，一般先检查VCC与GND之间电位，若在5V5.5V之间属正常范围。调试好电路的其他模块之后，将MQ-3传感器加电预热，准备好三份不同浓度的酒精气体样本，当把不同浓度的酒精液体样本靠近传感器的时候，数码管显示三种不同的数据，然后我又设置了酒精浓度报警值为50，所以两个浓度超过50的酒精样本发动了声光报警，说明整体电路已经基本正确。下图就是测量几个酒精样本时的数值。样本一:数码管显示浓度为4，因为设置的报警值为20，所以发光二极管没亮。如图4-1所示。数码管显示浓度为28时，发光二级管亮。如图4-2所示。图4-1报警值20图4-2报警值20样本二:数码管显示浓度为66，因为设置的报警值为50，所以发光二极管亮。如图4-3所示。18图4-3样本二样本三:数码管显示浓度为105，因为设置的报警值为50，所以发光二极管亮。如图4-4所示。图4-4样本三通过三次的测试，本次设计的酒精测试仪功能基本实现。19结论本文设计了基于单片机的酒精浓度检测仪，设计主要包括了硬件电路的设计和软件程序的编写。硬件电路部分结构很简单、最主要是适合大众化的使用。软件部分主要采用一个个的模块设计，各个子程序的功能是独立的，便于我们调试。通过软、硬件合在一起的调试，我们的实验结果满足了设计基本要求，达到设计目标。仪器电路设计合理，体积小，且灵敏度、分辨率和抗干扰能力适用于酒后驾车的测量。总体上,本设计以51单片机为基础,采用廉价的酒精传感器采集信号（若需要提高测试精度,可选用燃料电池型传感器）,实现了一种新型的酒精浓度检测器设计,测试结果可通过数码管显示,可进行报警,还可根据实际情况对测试警戒值作出调整,体现出一定的人性化、智能化特点,系统性价比较高,具有一定的实用价值和推广价值。MQ-3传感器属于金属半导体电阻式传感器，灵敏度高，响应速度快，可重复性使用。当传感器的敏感部分吸附有酒精分子时，表面的导电电子比例就会发生变化，从而其表面电阻会随着被测酒精气体浓度的不同而发生相应的变化，且这种变化是可逆的，可重复使用。MQ-3接上一定阻值的负载电阻，即可构成对酒精气体浓度的检测部分。负载电阻的分压值即对应着一个酒精气体的浓度值，只需对该分压值采样，就可得到要测酒精气体浓度值的信号。将该信号通过A/D转换，将模拟信号转化为数字信号。转换后的数字信号由单片机作相应的数据处理，得到3位BCD码并将3位送到数码管显示。20参考文献1肖金球,冯翼.增强型51单片机与仿真技术M.清华大学出版社,2011/10.2谭浩强.C程序设计（第四版）.北京：清华大学出版社,2010.3刘丰年.气体传感器测试系统D.硕士学位论文.吉林：哈尔滨理工大学，2003.4何希才.传感器技术与应用M.北京：北京航空航天大学出版社，2005.5纪宗南.单片机外围器件使用手册输入通道器件分册M.北京;北京航空航天大学出版社，2005.6彭军.传感器与检测技术M.西安电子科技大学出版社，2003.7余家春.Protel99SE电路设计实用教程M.中国铁道出版社，2004.8胡汉才.单片机原理与接口技术M.清华大学出版社，2004.9吴桂秀.传感器应用制作入门M.浙江科学技术出版社，2004.10张锡富.传感器M.北京：机械工业出版社，2002.11张洪润.传感器技术大全M.北京航空航天大学出版社，2007/4.12郑锋，王巧芝，李英建，刘瑞国.51单片机应用系统典型模块开发大全M.中国铁道出版社,2013/02.13沙占友.单片机外围电路设计（第二版）M.电子工业出版社，2007/5.14王幸之.AT89系列单片机原理与接口技术M.北京航空航天大学出版社，2003/9.15李云刚，邹逢兴，龙志强.单片机原理与应用系统设计.M.中国水利水电出版社，2008/3.21致谢在这几个月的毕业设计中，通过毕业指导老师吴文明的悉心指导，使我由对所设计的课题基于单片机的酒精传感器的设计与实现知之甚少到独立设计出这一系统。在这个过程中，老师通过引导培养了我独立思考问题和解决问题的能力。刚开始接触这个课题的时候，我感到很茫然，不知道从何下手，当时吴老师悉心的指导我们应该如何进行设计，购买套件以及调试。论文写好以后，还指导我应该如何去修改，使我最终能够完成本次设计。通过这次毕业设计似乎给我自己找回了一些自信，以前总觉得自己虽然即将走上社会但是始终不知道自己能为社会做些啥。通过本次设计终于让我进一步认识自己，其实我们能做的事情很多很多，因为我们拥有学习的能力。借此机会我要特别的感谢我的毕业指导老师，还有曾经给我们授课的老师们和班主任及领导老师们。在此我要由衷地向你们说声：“谢谢!”22附录：中英文文献翻译名称回顾电子鼻技术23附录1原理图图1原理图24附录2成品图图2实物图25附录3源程序/程序头函数#include/宏定义#defineuintunsignedint#defineucharunsign