基于AT89S51单片机酒精浓度探测仪的设计与实现

武汉理工大学毕业设计（论文）基于AT89S51单片机酒精浓度探测仪的设计与实现学院（系）：理学院物理系专业班级：电子信息科学与技术0502班学生姓名：黄制兵指导教师：徐晓英易迎彦学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密囗，在年解密后适用本授权书2、不保密囗。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：年月日导师签名：年月日武汉理工大学本科生毕业设计（论文）任务书学生姓名黄制兵专业班级电子信息科学与技术0502指导教师徐晓英易迎彦工作单位理学院物理系设计（论文）题目：基于AT89S51单片机酒精浓度探测仪的设计与实现设计（论文）主要内容：要求设计并实现一个基于AT89S51单片机的酒精浓度探测仪系统，其中酒精传感器采用MQ-3型，利用该传感器将酒精气体浓度信号转化为电信号，选择适当的放大器放大其电压信号，驱动发光二极管显示酒精浓度的高度，同时利用模数转换芯片将模拟信号进行转化，并由单片机控制，最后用数码管显示。要求完成的主要任务：1、查阅不少于15篇的相关资料，其中英文文献不少于2篇，完成开题报告。2、掌握C51系列单片机原理及编程技术，熟悉ADC0809的工作原理及特性；熟悉数码管显示技术。3、用protel绘制其原理图，完成整体电路的安装与调试，并对实验结果进行分析。4、完成不少于5000字的英文文献翻译。5、完成不少于12000字的毕业论文。必读参考资料：[1]张培仁．基于汇编语言编程MCS-51单片机原理与应用[M]．北京：清华大学出版社，2003．[2]吴桂秀．传感器应用制作入门[M]．浙江科学技术出版社，2004．指导教师签名系主任签名院长签名（章）武汉理工大学本科学生毕业设计(论文)开题报告1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）从18世纪产业革命以来，到20世纪信息技术的快速发展，传感技术逐渐走向成熟，在现实生产生活中的应用也渐渐在普及。传感器应用广泛，在各个领域都有着举足轻重的作用，所以传感器不断向高精度，高可靠性，微型化，微功耗无源化和智能化数字化发展，以便更好的服务于我们的生产和生活。气体与人类的日常生活密切相关，检测气体是保护和改善我们居住环境的必要工作，要检测气体就少不了用到气体传感器。本设计基于AT89S51单片机设计的酒精浓度探测仪，可用来检测酒精气体浓度，最主要的用途是检测司机的酒精含量。开车司机只要将嘴对着传感头使劲吹气，仪器就能发上显示出酒精浓度的高低，从而判断该司机是否酒后驾车，避免事故的发生。当然，最好的办法是在车内安装这种测试仪，司机一进入车内检测仪就检测司机的酒精含量，如果超出允许值，系统控制引擎无法启动，这样就可从根本上解决酒后驾车问题。酒精浓度探测仪在生产中也有重要的应用，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要及时通风换气，做到安全生产。当然，依照同样的原理也可设计检测其他气体的探测仪，与我们的生活息息相关的是检测有毒气体。传感头是酒精浓度探测仪中感受酒精的重要部分。目前，所设计的该类传感器多选用以二氧化锡为基本材料，添加不同物质制成的气敏传感器。本设计所选用的MQ-3气敏传感器的敏感部分是由二氧化锡的N型半导体微晶烧结层构成，灵敏度高，响应速度快，可靠性好。也有选择以其他氧化物为基本材料制成的传感器，如选二氧化钛作为气体传感材料。虽然目前的二氧化钛薄膜有电阻值高，工作温度高，敏感性差的缺点，但是二氧化钛薄膜具有良好的电学性能，优异的光学性能，化学稳定性高，机械强度高，且可用于多种气体的检测。单片机在整个传感器中起操作和相应数据处理并送显示的作用，是传感器的核心部分。目前，气敏传感器已有较高的精度，可达万分之一以上。随着新材料发展和新加工技术的提高，有了高可靠性和低功耗的气体传感器。智能化数字化的气体传感器克服了目前气敏传感器人工测试带来的效率低，误差大和操作人员长时间工作等问题。2、基本内容和技术方案敏感部分由二氧化锡的N型半导体微晶烧结层构成的MQ-3型气敏传感器，当其表面吸附有被测气体酒精分子时，表面导电电子比例就会发生变化，从而其表面电阻会随着被测气体的浓度的变化而变化。由于这种变化是可逆的，所以能重复使用。MQ-3型气敏传感器灵敏度高，响应速度快。AT89S51单片机是一般控制应用的8位单片机。芯片内部有时钟振荡器，只读存储器为4K字节，外部可扩充至64K字节，128字节的随机存储器，外部可扩充至64K字节。32条双向输入输出线，每条均可以单独做I/O的控制。5个中断向量源。2个独立的16位定时器。1个全双工串行通信端口。选用的开发平台为MedWin单片机集成开发环境。发光二极管显示选用集成驱动器LM3914。内部有10个电压比较器，可驱动10个发光二极管。相邻分压端之间的电压差是0.12V。可选择点状显示也可选择条状显示。ADC0809为8路8位的A/D转换器，具有转换起停控制端，转换时间为100μs，模拟输入电压值范围是0～+5V，+5V电压供电。三位数码管显示具体数值。根据以上内容选定技术方案。气体传感器遇到酒精气体后，阻值发生变化，所要测的电压发生相应的变化。变化的电压值送LM3914放大比较，驱动相应的发光二极管发光，显示酒精浓度的高低。单片机不断采集经ADC0809模数转换后的变化的电压值，经数据处理交数码管显示。3、进度安排第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需理论知识和设计所需的元器件。确定方案，完成开题报告。第4-6周：画出流程图，编写程序。第7-10周：建立系统模型，画出电路图，并对软件进行仿真调试。第11-13周：完成硬件电路的安装，并进行硬件电路的调试。第14-15周：完成并提交论文，对论文进行修改定稿。第16周：完成并修改毕业论文。第17周：准备论文答辩。4、指导教师意见指导教师签名：年月日武汉理工大学毕业设计（论文）目录摘要..............................................................................................................................................IAbstract..........................................................................................................................................II1绪论.............................................................................................................................................11.1设计背景..................................................................................................................................11.2气敏传感器的研究现状..........................................................................................................11.3设计酒精气体传感器的意义..................................................................................................21.4本文主要研究工作..................................................................................................................22硬件电路设计与实现.................................................................................................................42.1单片机开发流程......................................................................................................................42.2硬件系统框图..........................................................................................................................42.3信号采集电路..........................................................................................................................52.4信号转换电路..........................................................................................................................82.5发光二极管显示报警电路....................................................................................................142.6数码管显示电路....................................................................................................................162.7系统整体电路图....................................................................................................................183软件编程...................................................................................................................................203.1开发环境................................................................................................................................203.2程序流程...................................................