基于单片机的酒精浓度测试仪设计毕业论文(编辑修改稿)

基于单片机的酒精浓度测试仪设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

值大小。 如果测得 的 信号 如果超出阈值，就会 发出报警信号。 另外上图最下方是一个时钟电路，用于产生时钟信号。 与 是与外部存储器相连的，这个存储器用于存储设定的阈值，这样就能更加人性化，使该设计的应用场合更加广泛。 MQ3 气体传感器 酒精浓度检测的准确性决定于 其 所用的传感器。 而 MQ3乙醇气体传感器 具有较高的灵敏度，和较好的稳定性， 可以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。 其技术特点为：  灵敏度 高，酒精浓度的细微变化，都能检测出来  对于外界的干扰具有 良好的选择性  具有 快速的响应恢复特性  有效工作时间 比较长 而且比较稳定  具有 简单的驱动回路  具有信号输出指示  能够 输出 两路信号  TTL 输出有效信号为低电平这时可直接接单片机 苏州科技学院本科生毕业设计（论文） 8 MQ3 主要技术指标 表 31 MQ3 主要技术指标 MQ3 结构、外形、测试电路 如图 33 所示， 是 MQ3 传感器的内部主要结构。 因其良好的特性，而且价格便宜，所以这种传感器被广泛用于单片机学习中。 和一般的电子元器件一样，它只需要 5V电压为其供电，因此功耗比较低。 使用时应注意要预热 20s，这样更能 确保其检测的准确性。 图 33 MQ3 气敏元件结构 图 苏州科技学院本科生毕业设计（论文） 9 表 32 MQ3 传感器 的 主要 组成材料表 下 图 34为 MQ3乙醇气体传感器的灵敏度曲线。 其工作原理是，当酒精气体浓度发生改变时， MQ3的气敏电阻也随之改变，由图可以看出，该传感器的灵敏度非常高，因此准确性也比较高。 图 34 MQ3 乙醇气体传感器灵敏度曲线 苏州科技学院本科生毕业设计（论文） 10 MQ3 传感器调理电路 图 35为 MQ3乙醇气体传感器接入电路原理图。 其实物图 如图 36所示。 MQ3测得的信号，经 过一定的电路处理后，在输入单片机的 A/D转换模块。 这样更便于单片机处理信号。 ABH136452QMN10VCC VCC VCCR3LEDC1VCC23418U1AR11234P1Rp汇诚科技 网址： 产品有售淘宝店： R2+5VDOUTAOUTGND 图 35 传感器 模块原理图 图 36 MQ3 传感器模块实物 图 本论文所设计的 传感器模块 为了方便与单片机系统连接 组成 酒精浓度检测仪。 RP是用来调节阈值的，当 LM393的 2脚 (即测得的酒精浓度信号 )比 3脚高时，其 1脚就会输出低电平。 这时 LED灯就会亮起。 图中 R3为限流电阻， C1为滤波电容。 而且该电路有两路信号输出， 另 一路是 MQ3检测到的模拟量，通过 AOUT与单片机 ADC7端口相连，实现模拟信号送入 A/D转换模块。 苏州科技学院本科生毕业设计（论文） 11 电源电路 本设计采用 USB 接口供电，供电 电压 为 5V。 当 USB 接口 与 电脑相连时，并不能直接供电，而 要 通过内含 的 PL2303 芯片的转换电路 才能实现 对单片机进行 程序编写。 其电路原理如图所示。 图 37 供电及程序下载电路 ADC0809 ADC0809 是 8 路 8 位逐次逼近式的 A/D 转换器。 该器件的主要性能如下： +5v 电源逐次逼近式 A/D 转换。 实现 A/D 转换所需要的时间极端，仅为 100 s。 8 位二进制码， 总失调误差为  1LSB。 8 通道模拟量选通开关控制，可以直接接入 8 个单端模拟量。 采用三态逻辑，输出符合 TTL 电平。 ADC0809 引脚功能如下： :8 个模拟输入通道的输入引脚。 :8 位数字量输出引脚，输出转换结果。 ：启动信号输入引脚。 A/D 转换由正脉冲启动，其上升沿使 ADC0809复位，下降沿启动 A/D 转换。 :地址锁存允许信号，输入。 A/B/C3 位地址码被送入内部的地址锁存器中，以选择模拟输入通道。 :转换结束信号，输出。 启动信号后经延时，使 EOC 降为低电平，待转换苏州科技学院本科生毕业设计（论文） 12 结束，恢复到高电平。 :高电平允许输入。 :时钟信号，典型值为 640KHz，范围为 10KHz1280KHz。 8. REFV (+) 和 REFV (): 参考电 压的正负端输入引脚。 其 典 型 值 为RV (+)=+5V. RV ()=0V。 9. ccV 和 GND:+5V 的电源和地。 图 38 模数转换 IN0 用于接收 MQ3 传感器传来的模拟电压信号， IN1 为比较器 LM393 的电压信号。 D0D7 用来输出转换后的数字电压信号 LCD 液晶显示模块 LCD 即液晶显示器，是 一种低功耗的显示器，其应用十分广泛。 液晶显示器可根据需要将电极做成各种文字、数字、图形以获得各种形态的显示。 1602 是一款通用的 字符型 LCD，由于其价格低，采购容易，方便控制，得到广泛运用。 1602 有 14 和 16 条引脚线 两种 ， 区别在于多了 2 条背光电源线。 主要功能有： 40 通道点阵 LCD 驱动；有行驱动和 列驱动 两种选择。 LCD1602 显示模块技术参数 苏州科技学院本科生毕业设计（论文） 13 表 33 LCD1602 的主要技术参数 LCD602 显示模块功能 表 34 LCD1602 引脚，符号功能说明 引脚 标号 状态 说明 Vss 1 接地 VDD 2 电源 正极 （ 5V） VL 3 用于调整液晶显示器的对比度 RS 4 输入 用于 选择 用何种寄存器 ，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 R/W 5 输入 读写 选择 ，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作 E 6 输入 使能端，当 E 端从高电平变成低电平，液晶模块执行命令 D0～ D7 7～ 14 三态 8 位双向数据 IO BLA 15 输入 背光源正极 BLB 16 输入 背光源负极 显示容量 16 2 个字符 芯片工作电压 ～ 最佳工作电压 最佳工作电 流 字符尺寸 苏州科技学院本科生毕业设计（论文） 14 表 35 LCD1602 部分 指令 说明 表 指令 码 功能 01H 显示清屏，数据指针清 0，所有显示清 0 08H 显示关闭 06H 显示光标移动设置 0CH 显示开及光标设置 02H 显示回车，数据指针清 0 1602 液晶 显示器要想得到广泛运用，就需要 包含数字，英文字母等常见字符。 要能拥有这些字符，则需有存储器存储这些字符，即 有 字符发生存储器（ CGROM)。 如何将这些不同形式的字符存储到液晶显示器内，就 需要一种代码。 这种代码称为ASCII 码。 而且为了不造成混乱， 每一个字符都有 自己的专属 代码，比如 数字 0 的代码是 30H，显示时模块把地址 30H 中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到 数字 “ 1”，具体寄存器的选择控制表 311 有操作说明。 通过对 ASCII 码 赋值 ， 实现对 LCD 显示器的操作。 当然也可以直接用字符型常量或者变量赋值 表 36 LCD1602 寄存器选择控制表 单片机 控制 LCD 的 接口电路如图 39 所示。 其中 J2 的 3 脚为背光引脚， 与 R9和 R10 电阻 连接主要为了 调节背光亮度 ，使其不至于出现鬼影。 ，单片机对 LCD 显示器的控制主要通过 J2 的 6 引脚，这三个引脚为液晶显示器的 RS、 E/W 和 E控制引脚与单片机的 , 相连。 J2 的 7—14 引脚 与单片机的 相连，用于传输数据。 苏州科技学院本科生毕业设计（论文） 15 图 39 LCD 与单片机接口电路 发光二极管显示报警电路 图 310 声光报警电路 当经过 A/D转换后的数字信号值比预设的阈值大时，单片机的。 而 口语声光报警电路相连，当其为低电平时，三级管 Q1 就会导通，那么二极管就会发光，而且蜂鸣器也会发出蜂 鸣声。 当 口输出高电平时，声光报警电路将不能导通，不会有报警现象。 阈值存储电路 当对传感器模块的 Rp 进行调节时，所设立的阈值会相应的做出改变。 这个值必苏州科技学院本科生毕业设计（论文） 16 须经过存储，才能用于比较大小。 所以必须要有一个存储器。 单片机通过 和 口对 EEPROM 进行编程， EEPROM 将新的阈值存储到芯片中，从而实现阈值的重新设置。 芯片 AT24C04 的 SCL 和 SDA 分别与单片机的 和 相连。 图 311 EEPROM 存储电路 系统硬件设计原理图分析 图 312 系统硬件设计原理图 上图中 USB 接口与电脑相连，与单片机的 RXD0 口和 TXD 口相连，给单片机提苏州科技学院本科生毕业设计（论文） 17 供 5V 电源。 当按下 K1 键时，电路接通，指示灯亮起，说明有供电。 EEPROM 存储电路的 SCL 口和 SDA 口 分别与单片机的 和 相连，用于存储新设定的阈值。 下面要解决的问题就是怎样把传感器测得的信号传给单片机了。 传感器的两个接口AOUT 和 DOUT 分别与单片机的 和 相连，用来给单片机传输测得的模拟电压。 经过单片机内部的模数转换功能，将模拟变压变成数字电压 ，并将其传送给 LCD显示器。 单片机通过 ， ， 与 LCD 显示器的 4,5,6 引脚相连，控制其工作。 714 引脚分别与单片机的 相连，用于传输数据。 苏州科技学院本科生毕业设计（论文） 18 第 4 章 软件系统的设计与实现 主程序设计 图 41 主程序流程图 程序设计的第一步便是使系统初始化，因为本设计可以自行设定阈值，所以只能通过中断来设定需要的阈值。 如果没有中断即没有设置阈值，那么就用之前的阈值。 如果有外部中断，那么就启动设定阈值操作。 另一方面，气体传感器检测到酒精后，要经过 A/D 转换模块 ，然后经 过一系列的数据处理，得到酒精浓度值。 这个值一方面要在 LCD 上显示出来，另一方面要与阈值进行对比，若大于阈值，就要启动声光报警器，若小于阈值就不报警。 程序的主要难点就在怎样得到酒精浓度值上面。 苏州科技学院本科生毕业设计（论文） 19 而这项操作主要在单片机内完成的。 所以本论文设计的酒精浓度测试仪，功耗低，速度快，结果准确。 分部分软件设计 ADC 程序流程图 ADC 程序流程图 图 42 ADC 程序流程图 因为 A/D 转 换 必须依靠下降沿触发 才能启动 ， 所以编程时要注意做一定的延时，通常为 10ms， 再进入下一步操作。 然后 才 进行 A/D 转换，如果转换完成，就会得到数字电压，然后经过调用数据处理程序就能够 得到 所测得的酒精浓度值。 如果转换未完成，则继续转换。 苏州科技学院本科生毕业设计（论文） 20 LCD 程序流程图 图 43 LCD 控制流程图 在对 系统 进行 初始化后，如果 检测到 该酒精浓度检测仪有外部中断，那么就可以重新设置酒精浓度阈值。 这个阈值不仅要设置，还要储存起来，以便与以后要检测的酒精浓度进行比较。 如果没有外部中断响应，那 么测得的酒精浓度值还是与之前的阈值比较。 苏州科技学院本科生毕业设计（论文） 21 第 5 章 系统的调试及实验结果 调试步骤 按键修改酒精阈值程序 设置酒精浓度阈值的程序的思路就是，如何让单片机知道使用者正在设置阈值。 这就要求检测仪要不间断地检测。 一旦发现有按键被按下，就知道要修改阈值。 并且按照按键按下的次数修改。 检测到的酒精浓度应与最新设置的阈。