XX大学职业技术学院单片机实训报告 酒精浓度测试仪学院（系）： 电子信息工程系 专 业： 电子信息工程技术 学 号： XXX 学生姓名： XXX 指导教师： XXX 目 录摘 要II1. 绪论12. 课题背景12.1. 设计任务与要求12.2. 设计目的12.2.1. 设计题目的概述23. 总体设计方案23.1. 设计思想23.2. 方案选择与论证24. 硬件设计24.1. 酒精测试仪的总体硬件结构以及原理24.2. 硬件原理框图34.3. 芯片及应用34.3.1. AT89C52芯片介绍34.3.2. ADC0804芯片介绍44.3.3. MQ-3酒精传感模块65. 硬件设计85.1. 软件流程图85.2. 核心程序设计86. 调试127. 结论12参考文献13附 件15I 摘 要本设计实现了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。本文用AT89S52单片机与MQ-3型气体传感器实现了对酒精浓度的测量，并对测量数据进行显示，同时利用二极管简单显示浓度的高低，在设计允许值时发出报警。论文主要研究了（1）硬件方面，MQ-3气体传感器技术参数的检测和将它接入到酒精浓度检测模块中；将模拟电压信号放大驱动发光二极管点亮报警；将采集到的模拟电压信号通过单片机控制经A/D转换，得到数字电压信号；用于显示浓度的液晶显示模块。（2）软件方面，主要研究了电压到浓度的线性转换和最终浓度值的数码管显示。（3）对设计的传感器进行了标定。设计的传感器对酒精气体反应灵敏，能在有效范围内测量它的浓度值。本文的特色在于标准的确定。对于流动空气，样品的稳定性和水蒸气的影响，提出了解决方案和验证方法。对不同的区间浓度和电压转换关系做线性化处理，简化了硬件电路的设计。设计的传感器可以检测不同浓度的酒精气体，改进之后对解决酒后驾车事故和特殊场合酒精检测都可以使用。关键词：气体传感器，模数转换，单片机II 1. 绪论 随着经济高速发展，越来越多的人有了自己的私家车，而酒后驾车造成的交通事故也频繁发生。为此，需要设计一智能仪器能够检测驾驶员体内酒精含量。本论文研究的是一种以气敏传感器和单片机为主，监测空气酒精浓度，并具有声光报警功能的空气酒精浓度监测仪。其可监测出空气环境中酒精浓度值，并可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来提示危害。2. 课题背景本课题分为两部分：硬件设计部分和软件设计部分。硬件部分为利用MQ3气敏传感器测量空气中酒精浓度，并转换为电压信号经A/D转换后传给单片机系统，由单片机及其外围电路进行信号的处理，显示浓度值以及超阈值声光报警。软件部分用C语言进行编程，程序采用模块化设计思想。各个子程序的功能相对独立，便于调试和修改。而硬件电路又大体可分为单片机小系统电路、A/D转换电路、声光报警电路、液晶屏幕显示电路，各部分电路的设计及原理将会在硬件电路设计部分详细介绍；程序的设计使用C语言编程。2.1. 设计任务与要求本设计主要能够完成对酒精浓度的测试，可以通过液晶屏幕显示酒精浓度。此信测试仪可以很好的运用于有需要的场合。2.2. 设计目的通过这次实训，让我更了解单片机系统，能掌握ADC0804芯片、AT89C52芯片和MQ-3模块的使用，在硬件和软件方面都有所提高，电路板的实际动手能力也得到提高。2.2.1. 设计题目的概述酒精测试仪是基于单片机，数模转换电路和MQ-3模块组合而成。利用89S52单片机外接数模转换器，现实酒精测试仪。3. 总体设计方案3.1. 设计思想由于要求达到酒精浓度的测试，因此需要A/D转换器芯片来实现这个测试仪，通过传感器的测试改变电压的大小，在经过A/D转换器传给单片机来把这个显示在液晶显示屏上。3.2. 方案选择与论证酒精测试仪的方法：酒精传感器MQ-3数模转化器ADC0804单片机AT89C52液晶显示屏（一个等待按键计时10分钟、一个测试待机、LED报警、蜂鸣器、单片机复位按键）4. 硬件设计4.1. 酒精测试仪的总体硬件结构以及原理硬件设计时，考虑酒精浓度是由传感器把非电量转换为电量，传感器输出的是0-5伏的电压值并且电压值稳定，外部干扰小等。因此，可以直接把传感器输出电压值经过ADC0804采集数据送入单片机进行处理。酒精浓度监测仪的硬件电路设计主要包括：传感器测量电路、89C52单片机系统、A/D转换电路、声光报警电路、LED显示电路。4.2. 硬件原理框图 图表 2.2.1-1硬件原理框图 4.3. 芯片及应用4.3.1. AT89C52芯片介绍 图表 4.3.1-1AT89C52芯片管脚VCC（40引脚）：电源电压VSS（20引脚）：接地P0端口（P0.0P0.7，3932引脚）：P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口。作为输出端口，每个引脚能驱动8个TTL负载，对端口P0写入“1”时，可以作为高阻抗输入。在访问外部程序和数据存储器时，P0口也可以提供低8位地址和8位数据的复用总线。此时，P0口内部上拉电阻有效。在FlashROM编程时，P0端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节。验证时，要求外接上拉电阻。P1端口（P1.0P1.7，18引脚）：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1的输出缓冲器可驱动（吸收或者输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。P1口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电（I）。此外，P1.0和P1.1还可以作为定时器/计数器2的外部技术输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）。4.3.2. ADC0804芯片介绍1、 A/D转换概念：即模数转换（Analog to Digital Conversion），输入模拟量（比如电压信号），输出一个与模拟量相对应的数字量（常为二进制形式）。例如参考电压VREF为5V，采用8位的模数转换器时，当输入电压为0V时，输出的数字量为0000 0000，当输入的电压为5V时，输出的数字量为1111 1111。当输入的电压从从0V到5V变化时，输出的数字量从0000 0000到1111 1111变化。这样每个输入电压值对应一个输出数字量，即实现了模数转换。2、分辨率概念：分辨率是指使输出数字量变化1时的输入模拟量，也就是使输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟量的变化值。分辨率与A/D转换器的位数有确定的关系，可以表示成FS / 2 n 。FS表示满量程输入值，n为A/D转换器的位数。例如，对于5V的满量程，采用4位的ADC时，分辨率为5V/16=0.3125V (也就是说当输入的电压值每增加0.3125V，输出的数字量增加1)；采用8位的ADC时，分辨率为5V/25619.5mV（也就是说当输入的电压值每增加19.5mV，则输出的数字量增加1）；当采用12位的ADC时，分辨率则为5V/40961.22mV（也就是说当输入的电压值每增加1.22mV ，则输出的数字量增加1）。显然，位数越多,分辨率就越高。 3、 ADC0804引脚功能: 图表 4.3.2-1ADC0804芯片引脚 芯片片选信号，低电平有效。即=0时,该芯片才能正常工作，高电平时芯片不工作。在外接多个ADC0804芯片时，该信号可以作为选择地址使用，通过不同的地址信号使能不同的ADC0804芯片，从而可以实现多个ADC通道的分时复用。启动ADC0804进行ADC采样，该信号低电平有效，即信号由低电平变成高电平时，触发一次ADC转换。低电平有效，即=0时，DAC0804把转换完成的数据加载到DB口，可以通过数据端口DB0DB7读出本次的采样结果。VIN（+）和VIN（-）：模拟电压输入端，单边输入时模拟电压输入接VIN（+）端，VIN（-）端接地。双边输入时VIN（+）、VIN（-）分别接模拟电压信号的正端和负端。当输入的模拟电压信号存在“零点漂移电压”时，可在VIN（-）接一等值的零点补偿电压，变换时将自动从VIN（+）中减去这一电压。VREF/2：参考电压接入引脚，该引脚可外接电压也可悬空，若外接电压，则ADC的参考电压为该外界电压的两倍，如不外接，则VREF与Vcc共用电源电压，此时ADC的参考电压即为电源电压Vcc的值。CLK IN和CLK R：外接RC振荡电路产生模数转换器所需的时钟信号，时钟频率CLK = 1/1.1RC，一般要求频率范围100KHz1460KHz。AGND和DGND：分别接模拟地和数字地。 ：转换结束输出信号，低电平有效，当一次A/D转换完成后，将引起=0，实际应用时，该引脚应与微处理器的外部中断输入引脚相连（如51单片机的,脚），当产生信号有效时，还需等待=0才能正确读出A/D转换结果，若ADC0804单独使用，则可以将引脚悬空。DB0DB7：输出A/D转换后的8位二进制结果。4.3.3. MQ-3酒精传感模块 图表 4.3.3-1MQ-3模块 主要芯片：LM393、ZYMQ-3气体传感器模块介绍：一、工作电压：直流5伏二、特点：1、具有信号输出指示。2、双路信号输出（模拟量输出及TTL电平输出）3、TTL输出有效信号为低电平。（当输出低电平时信号灯亮，可直接接单片机） 4、模拟量输出05V电压，浓度越高电压越高。5、对乙醇蒸汽具有很高的灵敏度和良好的选择性。6、具有长期的使用寿命和可靠的稳定性7、快速的响应恢复特性三、应用：用于机动车驾驶人员及其他严禁酒后作业人员的现场检测，也用于其他场所乙醇蒸汽的检测【标注说明】【原理图】5. 硬件设计5.1. 软件流程图5.2. 核心程序设计 /*AD转换函数*/void ad()wr=0;delay(1);wr=1;delay(5);P3=0xff;delay(1);rd=0;delay(1);temp=P3;rd=1;/*酒精浓度显示函数*/void display()uint value;uchar a,b,c;value=3.92*temp;a=value/100;b=value%100/10;c=value%10;write_com(0x80+0x40+4);write_data(0x30+a);write_com(0x80+0x40+5);write_data(0x30+b);write_com(0x80+0x40+6);write_data(0x30+c);/*