畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于51單片機(jī)的酒精測(cè)試儀設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （ 3） 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，在從外部程序存儲(chǔ)取指令（或數(shù)據(jù)）期間， 在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)兩次有效 ， 同樣可以驅(qū)動(dòng)八 LSTTL 輸入。 （ 4） /Vpp 、 /Vpp 為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器選擇端。當(dāng) /Vpp 為高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，當(dāng) /Vpp 為低電平時(shí)，則訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。 對(duì)于 EPROM 型單片機(jī)，在 EPROM 編程期間，此引腳上加 21 伏 EPROM 編程電源（ Vpp）。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 輸入 /輸出引腳 ， ， ， 。 （ 1） P0 口（ ）是一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路型雙向 I/O 口，在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它是分時(shí)傳送的低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)總線， P0 口能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)八個(gè) LSTTL 負(fù)載。 （ 2） P1 口（ ）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口。能驅(qū)動(dòng) (吸收或輸出電流 )四個(gè) LSTTL 負(fù)載。 （ 3） P2 口（ ）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高 8 位地址。 P2 口可以驅(qū)動(dòng) (吸收或輸出電流 )四個(gè)LSTTL 負(fù)載。 （ 4） P3 口（ ）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口。能驅(qū)動(dòng) (吸收或輸出電流 )四個(gè) LSTTL 負(fù)載 。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊 ADC0809 性能的介紹 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的功能是將連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字量，是架起模擬系統(tǒng)跟數(shù)字系統(tǒng)之間連接的橋梁。對(duì)于本系統(tǒng)而言，就是用于快速、高精度地對(duì)輸入的酒精濃度信號(hào)進(jìn)行采樣編碼，將其轉(zhuǎn)換成單片機(jī)所能夠處理的數(shù)字量。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路是本系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，其性能的好壞直接影響整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量。根據(jù)A/D 轉(zhuǎn)換器的工作原理可將 A/D 轉(zhuǎn)換器分成兩大類：一類是直接型 A/D轉(zhuǎn)換器；另一類是間接 型 A/D 轉(zhuǎn)換器。在直接型 A/D 轉(zhuǎn)換器中，輸入的模擬電壓被直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字代碼，不經(jīng)任何中間變量。在間接型 A/D 轉(zhuǎn)換器中，首先把輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換成某種中間變量（時(shí)間、頻率、脈沖寬度等等），然后再把這個(gè)中間變量轉(zhuǎn)換為數(shù)字代碼輸出。 1．主要特性 （ 1） 8 路 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，即分辨率 8 位。 （ 2）具有轉(zhuǎn)換起停控制端。 （ 3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100μ s。 （ 4）單個(gè) +5V 電源供電。 （ 5）模擬輸入電壓范圍 0～ +5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 （ 6）工作溫度范圍為 40～ +85 攝氏度。 （ 7）低功耗，約 15mW。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 2． 內(nèi)部結(jié)構(gòu) ADC0809 由 4 部分邏輯結(jié)構(gòu)構(gòu)成，如圖 所示。 ADC0809 是 CMOS 單片型逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，它由 8 路模擬開(kāi)關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、 8 位開(kāi)關(guān)樹型 D/A 轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。因此， ADC0809 可處理 8 路模擬量輸入，且有三態(tài)輸出能力，既可與各種微處理器相連，也可單獨(dú)工作。輸入輸出與 TTL 兼容。 3．外部特性（引腳功能） ADC0809 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖 所示。下面說(shuō)明各引腳功能。 IN0~IN7： 8 路模擬量輸入端。 21~28： 8 位數(shù)字量輸出端。 ADDA、 ADDB、 ADDC： 3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路。 ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，輸入，高電平有效。 EOC： A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開(kāi)輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于 640KHZ。 REF（ +）、 REF（ ）：基準(zhǔn)電壓。 Vcc：電源，單 ~＋ 5V。 GND：地。 4. ADC0809 的工作原理 ADC0809 的工作過(guò)程是：首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。 START 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) A／ D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到 A／ D 轉(zhuǎn)換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng) OE 輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 圖 ADC0809 系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖和外部引腳圖 酒精傳感器模塊 傳感器性能分析 TGS822 氣體傳感器的敏感材料是金屬氧化物 ,最具代表性的是 SnO2。金屬氧化物晶體如 SnO2 在空氣中被加熱到一定高的溫度時(shí)，氧被吸附在的帶一個(gè)負(fù)電荷的晶 體表面。然后，晶體表面的供與電子被轉(zhuǎn)移到吸附的氧上，結(jié)果在一個(gè)空間電荷層留下正電荷。這樣，表面勢(shì)能形成一個(gè)勢(shì)壘，從而阻礙電子流動(dòng)。 在傳感器的內(nèi)部，電流流過(guò) SnO2 微晶的結(jié)合部位（晶粒邊界）。在晶粒邊界，吸附的氧形成一個(gè)勢(shì)壘阻止載流子自由移動(dòng)，傳感器的電阻即緣于這種勢(shì)壘。還原性氣體出現(xiàn)時(shí)，帶有負(fù)電荷的氧的表面濃度降低，導(dǎo)致晶粒邊界的勢(shì)壘降低。降低了的勢(shì)壘使傳感器的阻值減小了。傳感器阻值和還原性氣體濃度之間的關(guān)系可由下面的一定范圍氣體濃度方程表示： Rs=A[C]α 這里： Rs=傳感器電阻 A=常數(shù) [C]=氣體濃度 α =Rs 曲線的斜率 費(fèi)加羅氣體傳感器的氣敏素子，使用在清潔空氣中電導(dǎo)率低的 SnO2。 當(dāng)存在檢知對(duì)象氣體時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中氣體濃度增加而增大。使用簡(jiǎn)單的電路即可將電導(dǎo)率的變化，轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。 TGS822 傳感畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 器對(duì)酒精、有機(jī)溶劑靈敏度高，在酒精檢測(cè)器等方面得到廣泛使用。相同特 性的 TGS823，采用了陶瓷底座，可以在 200℃的高溫氣氛中使用。 表 TGS822性能參數(shù)一覽表 型號(hào) 素子類型 TGS822 8系列 標(biāo)準(zhǔn)封裝 對(duì)象氣體 塑料、 SUS雙重金屬網(wǎng) 酒精、有機(jī)溶劑 檢測(cè)范圍 50— 5000ppm 標(biāo)準(zhǔn)回路 條件 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下的電學(xué)特性 加熱器電壓 VH + DC/AC 回路電壓 VC MAX 24V Ps≤ 15mw 負(fù)載電壓 加熱器電壓 RL RH 可變 Ps≤ 15mw 38+ ? (室溫 ) 加熱器功率 PH 660+50mw VH= 傳感器電阻 RS 300ppm乙醇中 110k? 靈敏度（ Rs的變化率） + Rs(EtOH:300ppm) Rs(EtOH:50ppm) 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn) 條件 試驗(yàn)氣體條件 回路條件 20+2℃ , 65+5%RH VC=+ DC/AC VH=+ DC/AC 預(yù)熱條件 七天以上 下圖 感器電阻比（ Rs/Ro）表示，這里的 Rs， Ro 定義如下： Rs=含 300ppm 乙醇、各種溫 /濕度下的電阻值 Ro=含 300ppm 乙醇、 20℃ 65% 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 呼出酒精氣體濃度與血液 酒精濃度關(guān)系 表 血液與呼氣酒精含量換算一覽表 序 號(hào) 呼出氣體中酒精 濃度 mg/L 呼出氣體中酒精 濃度 10175。6 血液中酒精 濃度 mg/100mL 1 5 2 10 3 15 4 20 5 25 6 30 7 35 8 40 9 45 10 50 11 55 12 60 13 65 14 70 15 75 16 80 17 85 18 90 19 95 20 100 21 150 22 200 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 車輛駕駛?cè)藛T血液中的酒精含量大于或等于 80mg/100ml 的駕駛行為。 表 血液酒精含量臨界值一覽表 行為類別 對(duì) 象 臨界值（ mg/100ml） 飲酒駕駛 車輛駕駛?cè)藛T 20 醉酒駕駛 車輛駕駛?cè)藛T 80 由表 血液酒精含量臨界值可以進(jìn)行定量的分析車輛駕駛?cè)藛T酒后駕駛后血液中的酒精濃度，進(jìn)而對(duì)于該司機(jī)的酒駕行為類別進(jìn)行定性，如血液酒精濃度低于20 mg/100ml，則認(rèn)為是飲酒駕駛，可以對(duì)其酌情處理；如若血液酒精濃度超過(guò)了20 mg/100ml 且低于 80 mg/100ml,則認(rèn)為是醉酒駕駛，應(yīng)按照國(guó)家交通法規(guī)對(duì)其處理。 LCD 顯示模塊 1602 字符型 LCD 通常有 14 條引腳線或 16 條引腳線的 LCD，多出來(lái)的 2 條線是背光電源線 VCC(15 腳 )和地線 GND(16 腳 )，其控制原理與 14 腳的 LCD 完全一樣，其中： 引腳 符號(hào) 功能說(shuō)明 1 VSS 一般接地 2 VDD 接電源（ +5V） 3 V0 液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度）。 4 RS RS 為寄存器選擇，高電平 1 時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0 時(shí)選擇指令寄存器。 5 R/W R/W 為讀寫信號(hào)線，高電平 (1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平 (0)時(shí)進(jìn)行寫操作。 6 E E(或 EN)端為使能 (enable)端，下降沿使能。 7 DB0 底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0