煙霧傳感器的課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題 目： 煙霧傳感器的課程設(shè)計(jì) </p><p>　　專業(yè)班級： 通信工程 </p><p>　　姓 名： </p><

2、;p>　　學(xué) 號： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　成 績： </p><p><b>　　摘 要</b></p><

3、;p>　　煙霧報(bào)警器就是通過監(jiān)測煙霧的濃度來實(shí)現(xiàn)火災(zāi)防范的，煙感器內(nèi)部采用離子式煙霧傳感，離子式煙霧傳感器是一種技術(shù)先進(jìn)，工作穩(wěn)定可靠的傳感器，被廣泛運(yùn)用到各種消防報(bào)警系統(tǒng)中，性能遠(yuǎn)優(yōu)于氣敏電阻類的火災(zāi)報(bào)警器。酒精泄露的檢測、監(jiān)控以及對酒后駕車的檢測對居民的人身和財(cái)產(chǎn)安全都是十分重要且必不可少。資料顯示，我國近幾年發(fā)生的重大交通事故中，有將近三分之一是有酒后駕車引起的。為了防止機(jī)動車輛駕駛?cè)藛T酒后駕車，現(xiàn)場實(shí)時(shí)對人體呼氣中酒精含量

4、的檢測已日益受到重視，酒精濃度測試儀逐漸得到廣泛應(yīng)用。此外，酒精測試也可應(yīng)用于食品加工、釀酒等需要監(jiān)控空氣中酒精濃度場合。如今，氣體傳感器向低功耗、多功能、集成化方向的發(fā)展，因此，酒精濃度檢測儀具有十分廣闊的現(xiàn)實(shí)市場和潛在的市場要求。本文運(yùn)用了8088|8086，并借助相應(yīng)的外圍電路，將檢測結(jié)果通過LCD、LED等顯示方法告知使用者。本設(shè)計(jì)用的MQ303酒精傳感器就是一種對氣體敏感的化學(xué)傳感器，以及MQ-2煙霧濃度傳感器，它們隨著外部氣

5、體的濃度不同而改變敏感膜的電阻。系統(tǒng)選STC89C52RC為控制核心，對檢測到的氣體狀況進(jìn)行相應(yīng)的處理分析、處理和顯示，并能夠?qū)崿F(xiàn)超限報(bào)</p><p>　　關(guān)鍵字： 酒精傳感器，煙霧傳感器，顯示報(bào)警</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章、總體思想1</p><p>　　1.1 系統(tǒng)

6、設(shè)計(jì)所需資源1</p><p>　　2.2 系統(tǒng)框圖和主程序流程圖1</p><p>　　第二章、方案選擇3</p><p>　　2.1 芯片的選擇3</p><p>　　2.2 傳感器的選擇4</p><p>　　2.2.1 酒精傳感器的選擇4</p><p>　　2.2.

7、2 煙霧傳感器的選擇4</p><p>　　2.2.3 溫濕度傳感器5</p><p>　　2.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的選擇5</p><p>　　2.4 LCD液晶顯示5</p><p>　　2.5 報(bào)警方案6</p><p>　　第三章、硬件設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.1

8、 8086|8088芯片7</p><p>　　3.2 傳感器12</p><p>　　3.2.1 酒精傳感器MQ-312</p><p>　　3.2.2 煙霧傳感器MQ-213</p><p>　　3.2.3 DHT11數(shù)字溫濕度傳感器14</p><p>　　3.3 TLC2543數(shù)模轉(zhuǎn)換器1

9、6</p><p>　　3.4 LCD液晶顯示18</p><p>　　3.5 按鍵電路22</p><p>　　3.6 報(bào)警電路23</p><p>　　3.7 時(shí)鐘芯片DS130224</p><p>　　第四章、軟件設(shè)計(jì)26</p><p>　　第五章、結(jié) 論27&

10、lt;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)28</b></p><p><b>　　附 錄：29</b></p><p><b>　　第一章、總體思想</b></p><p>　　1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需資源</p><p>　　STC89C52，MQ-

11、2電阻式煙霧傳感器、MQ-3A酒精傳感器各1個(gè)，16P，40P等底座若干,LED發(fā)光二極管各若干個(gè),蜂鳴器一個(gè),5V直流電機(jī)及電機(jī)配套的風(fēng)扇葉一個(gè),5V直流電機(jī)及配套偏心輪（震動使用）,單面覆銅板（印制PCB版）,電位器102，103各若干,LM324或LM339一個(gè),12864液晶一塊,按鍵若干,自鎖按鍵若干,繼電器一個(gè),導(dǎo)線若干。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)框圖和主程序流程圖</p>&

12、lt;p><b>　　圖1-1 框圖</b></p><p><b>　　圖1-2 流程圖</b></p><p><b>　　第二章、方案選擇</b></p><p>　　2.1 芯片的選擇</p><p>　　8086|8088它的芯片內(nèi)部集成了較大容量的存儲器和豐

13、富強(qiáng)大的硬件接口電路，具備AVR高檔MEGE系列的全部性能和特點(diǎn)。但由于采用了小引腳封裝（為DIP 28和TQFP/MLF32），所以其價(jià)格僅與低檔相當(dāng)，再加上AVR的系統(tǒng)內(nèi)可編程特性，使得無需購買昂貴的仿真器和編程器也可進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)，同時(shí)也為8086|8088的初學(xué)者提供了非常方便和簡捷的學(xué)習(xí)開發(fā)環(huán)境。 ATmega8的這些特點(diǎn)，使其成為一款具有極高性能價(jià)格比的芯片，深受廣大用戶的喜愛，在產(chǎn)品應(yīng)用市場上極具競爭力

14、，被很多家用電器廠商和儀器儀表行業(yè)看中，從而使ATmega8迅速進(jìn)入大批量的應(yīng)用領(lǐng)域。但是其管腳比較少，不適合這次課設(shè)。</p><p><b>　　STC89C52</b></p><p>　　STC是MICROCHIP公司的產(chǎn)品，其突出的特點(diǎn)是功耗低， 精簡指令集 ，抗干擾性好，可靠性高，但是存在溢出隱患問題。8051系 列采用的是堆棧指針，STC采用硬件堆棧8級

15、。當(dāng)堆棧指針設(shè)定合理，局部變量少的情況下，8051系列用10層的程序嵌套不會出現(xiàn)問題。而STC單片機(jī)程序嵌套包括中斷最多不能超過8層。所以如果用C語言進(jìn)行STC編程設(shè)計(jì)容易堆棧溢出[2]。匯編語言對于不同的CPU，其匯編語言可能有所差異，所以不易移 植。而C語言是一種結(jié)構(gòu)化的高級語言，雖然占用資源較匯編多，但是可讀性好，移植容易，是普遍使用的一種計(jì)算機(jī)語言。鑒于C語言的易讀性和普遍性，本論文的軟件設(shè)計(jì)選擇C語言編程。</p>

16、<p>　　為適用于本論文設(shè)計(jì)的煙霧酒精檢測報(bào)警器，應(yīng)選擇一種比8051系列速度快，功耗低，抗干擾性好，而又避免C語言編程溢出問題的。 宏晶科技新推出的STC89C52系列單片機(jī)具有高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾等優(yōu)點(diǎn)，STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。其

17、突出的特點(diǎn)是功耗低， 精簡指令集 ，抗干擾性好，可靠性高。是的新一代8051，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，速度 卻比8051快8~12倍。。而且在功能同樣的情況下， 管腳較少封裝體積小，價(jià)格比其他型號便宜，因此具有很好的性價(jià)比和應(yīng) 用適應(yīng)性。</p><p>　　2.2 傳感器的選擇</p><p>　　2.2.1 酒精傳感器的選擇</p><p>　　方案1

18、：直熱式MnO?半導(dǎo)體氣敏傳感器</p><p>　　制作工藝簡單、成本低、功耗小，可以在高回路電壓下使用、價(jià)格低廉的可燃?xì)怏w泄漏報(bào)警器。但是其熱容量小，易受環(huán)境氣流的影響；測量回路與加熱回路間巷削輯離，互相影響；加熱絲在加熱和不加熱狀態(tài)下會產(chǎn)生漲縮，易造成與材料的接觸不良。</p><p>　　方案2：旁熱式MnO?半導(dǎo)體氣敏傳感器</p><p>　　克服了直熱

19、式的缺點(diǎn)，其測量極與加熱絲分開，加熱絲不與氣敏元件接觸，免了回路間的相互影響；元件熱容量大，降低了環(huán)境氣氛對元件加熱溫度的影響，并保持了材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，不過價(jià)格昂貴。</p><p>　　近年來，使用二氧化錫(SnO2)氣敏元件制成的酒精檢測器，不僅對酒精味敏感，對汽油味、香煙味同樣敏感，易造成檢測失誤，因此限制了它的普遍推廣和使用。綜上我選擇了方案二旁熱式MnO?半導(dǎo)體氣敏傳感器MQ-3氣體傳感器，MQ-3所

20、使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫(SnO2)。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在酒精蒸汽時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中酒精氣體濃度的增加而增大。使用簡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應(yīng)的輸出信號。MQ-3氣體傳感器對酒精的靈敏度高，可以抵抗汽油、煙霧、水蒸氣的干擾。這種傳感器可檢測多種濃度酒精氣氛，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器.所以我們選擇MQ-3酒精傳感器。</p><p>　　2.2.2

21、 煙霧傳感器的選擇</p><p>　　GQQ0.1型煙霧傳感器質(zhì)安全型，適用于煤礦井下有瓦斯、煤塵爆炸性氣體環(huán)境中，與綜保監(jiān)控儀配套，（也可用于其它電控裝置配套），用于煤礦井下皮帶輸送機(jī)膠帶因摩擦發(fā)熱或其它原因產(chǎn)生的煙霧進(jìn)行檢測，通過可編程控制器編程實(shí)現(xiàn)對皮帶的保護(hù)。主要用于煤礦井下皮帶輸送機(jī)膠帶因摩擦發(fā)熱或其它原因產(chǎn)生的煙霧進(jìn)行檢測，通過可編程控制器編程實(shí)現(xiàn)對皮帶的保護(hù)。</p><p&g

22、t;　　MQ-2煙霧傳感器煙霧傳感器屬于氣敏傳感器，是氣-電變換器，它將可燃性氣 體在空氣中的含量(即濃度)轉(zhuǎn)化成電壓或者電流信號，通過A/D轉(zhuǎn)換電路 將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送到單片機(jī)，進(jìn)而由單片機(jī)完成數(shù)據(jù)處理、濃度 處理及報(bào)警控制等工作。按敏感機(jī)理分類，可分為電阻型和非電阻型。半導(dǎo)體氣敏元件也有N型和P型之分。N型在檢測時(shí)阻值隨煙霧濃度的增大而減??；P型阻值隨煙霧濃度的增大而增大。適用于家庭或工廠的氣體泄漏監(jiān)測裝置，適宜于液化氣、丁烷

23、、丙烷、甲烷、酒精、氫氣、煙霧等監(jiān)測裝置。</p><p>　　對比過后，本設(shè)計(jì)選用MQ-2型煙霧傳感器，這種型號的傳感器具備一般半導(dǎo)體煙霧傳感器靈敏度 高、響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。它將可燃性氣體在空氣中的含量(即濃度)轉(zhuǎn)化成電壓或者電流信號，通過A/D轉(zhuǎn)換電路 將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送到，進(jìn)而由完成數(shù)據(jù)處理、濃度 處理及報(bào)警控制等工作。</p><p>　　2.2.3 溫濕

24、度傳感器</p><p>　　DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)熟悉信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　2.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的選擇

25、</p><p>　　ADS8364是一款六路模擬輸入、16位并行輸出的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。六路模擬輸入分為三組(A,B 和C) ,每個(gè)輸入端都有一個(gè)保持信號來實(shí)現(xiàn)所有通道的同時(shí)采樣與轉(zhuǎn)換功能，非常適合于多路(多種)采集系統(tǒng)的需要。ADS8364提供了一個(gè)靈活的高速并行接口，可以運(yùn)行在直接尋址、循環(huán)采樣、FIFO等三種模式，每個(gè)通道的輸出數(shù)據(jù)都可直接作為一個(gè)16bit的字。</p><p>　　T

26、LC2543是11輸入端是我12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有轉(zhuǎn)換快、穩(wěn)定性好、與微處理器接口簡單、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景好。由于它帶有串行外設(shè)接口，而51系列單片機(jī)沒有SPI，因此研究它的接口與51單片機(jī)的接口非常有意義。所以課設(shè)選擇了TLC2543模數(shù)轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　2.4 LCD液晶顯示</p><p>　　顯示質(zhì)量高，由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，

27、恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（CRT）那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會閃爍。數(shù)字式接口，液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。體積小、重量輕，液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。功耗低，相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。</p><p

28、><b>　　2.5 報(bào)警方案</b></p><p>　　方案1：蜂鳴器發(fā)音報(bào)警</p><p>　　蜂鳴器是一種給它接上一定電壓后發(fā)出“嘀……嘀……嘀……”響聲的發(fā)音設(shè)備。其耗電低，發(fā)音效果好，容易引起人們注意，不過其功能小，應(yīng)用領(lǐng)域不大</p><p><b>　　方案2：揚(yáng)聲器報(bào)警</b></p>

29、;<p>　　用揚(yáng)聲器發(fā)出設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)錄制好的聲音，提醒駕駛員切勿酒后駕駛。雖然很貼近實(shí)際，可以讓人不必再用“解碼”就可以知道，但是其聲音響度不夠。</p><p>　　經(jīng)過考慮，蜂鳴器發(fā)音報(bào)警其耗電低，發(fā)音效果好，容易引起人們注意，不過其功能小，應(yīng)用領(lǐng)域不大。但考慮到不需要其太大功能，所選擇蜂鳴器。</p><p>　　該電路將通過發(fā)光二極管（LED）閃亮來實(shí)現(xiàn)光報(bào)警<

30、/p><p><b>　　第三章、硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 芯片8086或8088</p><p><b>　　引腳如圖3-1：</b></p><p>　　圖3-1 8086|8088引腳圖</p><p><b>　　?Vcc：電源電壓<

31、/b></p><p><b>　　?GND：地</b></p><p>　　?P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。</p><p>　　?P1口：P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。</p><p>　　?

32、P2口：P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。</p><p>　　?P3口：P3口時(shí)一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。</p><p>　　?RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。</p>&

33、lt;p>　　?ALE ：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，ALE(地址鎖存允許)輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。</p><p>　　? \* MERGEFORMAT \* MERGEFORMAT ：程序儲存允許（ \* MERGEFORMAT ）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)89C5X單

34、片機(jī)由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 \* MERGEFORMAT \* MERGEFORMAT 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在次期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 信號。</p><p>　　? /VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFH）， 端必須保持低電平（接地）。</p><p>　　?XTAL1：振蕩器反相放大器及

35、內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。</p><p>　　?XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端</p><p><b>　　時(shí)鐘電路：</b></p><p>　　STC89C52內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳RXD和TXD分別是此放大器的輸入端和輸出端。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路如圖3—2(a) 所示，在

36、RXD和TXD引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在1.2～12MHz之間選擇，電容值在5～30pF之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調(diào)的作用。</p><p>　　外部方式的時(shí)鐘電路如圖3—2（b）所示，RXD接地，TXD接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振

37、蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘P1和P2，供單片機(jī)使用。</p><p>　?。╝）內(nèi)部方式時(shí)鐘電路 （b）外部方式時(shí)鐘電路</p><p><b>　　圖3—2時(shí)鐘電路</b></p><p><b>　　復(fù)位及復(fù)位電路</b></p><p><b>　?。?）復(fù)位操作&

38、lt;/b></p><p>　　復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動。</p><p>　　除PC之外，復(fù)位操作還對其他一些寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表一所示。</p><p>

39、　　表一 一些寄存器的復(fù)位狀態(tài)</p><p>　?。?）復(fù)位信號及其產(chǎn)生</p><p>　　RST引腳是復(fù)位信號的輸入端。復(fù)位信號是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)振蕩周期(即二個(gè)機(jī)器周期)以上。若使用頗率為6MHz的晶振，則復(fù)位信號持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過4us才能完成復(fù)位操作。</p><p>　　產(chǎn)生復(fù)位信號的電路邏輯如圖4—3所示：</p><

40、;p>　　圖3—3復(fù)位信號的電路邏輯圖</p><p>　　整個(gè)復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號(RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2時(shí)刻對施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。</p><p>　　復(fù)位操作有上電自動復(fù)位相按鍵手動復(fù)位兩種方式。</p><p>　　上電自動復(fù)位是通過

41、外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖3—4（a）所示。這佯，只要電源Vcc的上升時(shí)間不超過1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動上電復(fù)位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。</p><p>　　按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖3—4（b）所示；而按鍵脈沖復(fù)位則是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實(shí)現(xiàn)的，</p><p>　　

42、其電路如圖3—4（c）所示：</p><p>　?。╝）上電復(fù)位 （b）按鍵電平復(fù)位 （c）按鍵脈沖復(fù)位</p><p><b>　　圖3—4復(fù)位電路</b></p><p>　　上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于6MHz晶振，能保證復(fù)位信號高電平持續(xù)時(shí)間大于2個(gè)機(jī)器周期。</p><p>　　本系

43、統(tǒng)的復(fù)位電路采用圖3—4（b）上電復(fù)位方式。</p><p>　　STC89C52主要功能如表二所示。</p><p>　　表二 STC89C52主要功能</p><p>　　下圖為的最小系統(tǒng)圖：</p><p><b>　　圖3-5</b></p><p><b>　　3.2 傳感

44、器</b></p><p>　　3.2.1 酒精傳感器MQ-3</p><p>　　MQ-3酒精傳感器對乙醇蒸氣有很高的靈敏度，并且響應(yīng)和恢復(fù)快速。另外，MQ-3酒精傳感器簡單的驅(qū)動回路和可靠的穩(wěn)定性是相比較于其他型號傳感器的優(yōu)點(diǎn)。MQ-3酒精傳感器可用于機(jī)動車駕駛?cè)藛T及其他嚴(yán)禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場檢測，也可用于其他場所乙醇蒸氣的檢測。MQ-3酒精傳感器有6只針狀管腳，其中4個(gè)

45、管腳（兩個(gè)A和兩個(gè)B）用于信號讀取，兩個(gè)H腳用于提供加熱電流。</p><p>　　MQ3型氣敏傳感器技術(shù)指標(biāo)如下：</p><p>　　使用氣體：酒精(乙醇）</p><p>　　探測范圍：10~1000*10-6 </p><p>　　特征氣體：100*10-6</p><p>　　靈敏度：Rin air/Rin

46、 typical gas5</p><p>　　敏感體電阻：400~4000kΩ（空氣中）</p><p>　　響應(yīng)時(shí)間：10s（70% Response)</p><p>　　恢復(fù)時(shí)間：30s（70% Response)</p><p>　　加熱電阻：31Ω3Ω</p><p>　　加熱電流：180mA</p&

47、gt;<p>　　加熱電壓：5V0.2V</p><p>　　加熱功率：900mW</p><p>　　工作條件：環(huán)境溫度：－10~65攝氏度 濕度：95%RH</p><p>　　貯存條件：溫度：－20~70攝氏度 濕度：70%RH</p><p><b>　　靈敏度調(diào)整：</b></p>

48、<p>　　MQ3 型氣敏元件對不同種類，不同濃度的氣體有不同的電阻值。 因此，在使用此類型氣敏元件時(shí) ，靈敏度的調(diào)整是很重要的。 建議使用 200ppm 的乙醇蒸汽校準(zhǔn)傳感器。當(dāng)精確測量時(shí)，報(bào)警點(diǎn)的設(shè)定應(yīng)考慮溫濕度的影響。</p><p><b>　　電路圖如圖3-5：</b></p><p>　　圖3-6 MQ-3傳感器電路原理圖</p>

49、<p>　　3.2.2 煙霧傳感器MQ-2</p><p>　　MQ-2氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形如圖所示(結(jié)構(gòu) A or B), 由微型AL2O3陶瓷管、SnO2 敏感層,測量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有６只針狀管腳，其中４個(gè)用于信號取出，２個(gè)用于提供加熱電流。</p><p><b>

50、;　　特點(diǎn)：</b></p><p>　　1、具有信號輸出指示。</p><p>　　2、雙路信號輸出（模擬量輸出及TTL電平輸出）</p><p>　　3、TTL輸出有效信號為低電平。（當(dāng)輸出低電平時(shí)信號燈亮，可直接接單片機(jī)） </p><p>　　4、模擬量輸出0~5V電壓，濃度越高電壓越高。&

51、lt;/p><p>　　5、對液化氣，天然氣，城市煤氣有較好的靈敏度。</p><p>　　6、具有長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性</p><p>　　7、快速的響應(yīng)恢復(fù)特性</p><p><b>　　電路圖如3-6:</b></p><p><b>　　圖3-7</b><

52、/p><p>　　3.2.3 DHT11數(shù)字溫濕度傳感器</p><p>　　DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳 感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高 的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測 溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快 響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)

53、點(diǎn)。每個(gè)DHT11傳感器都在極為精確的 濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi) 部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集 成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達(dá)20米以上，使 其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選則。</p><p><b>　　應(yīng)用領(lǐng)域</b></p><p>　　

54、?暖通空調(diào)?測試及檢測設(shè)備</p><p>　　?汽車?數(shù)據(jù)記錄器</p><p>　　? 消費(fèi)品?自動控制</p><p><b>　　?氣象站?家電</b></p><p>　　?濕度調(diào)節(jié)器?醫(yī)療</p><p><b>　　?除濕器</b></p>

55、<p><b>　　圖3-9</b></p><p><b>　　DHT11引腳說明</b></p><p><b>　　本系統(tǒng)中得電路：</b></p><p><b>　　圖3-10</b></p><p>　　3.3 TLC2543數(shù)

56、模轉(zhuǎn)換器</p><p>　　TLC2543數(shù)模轉(zhuǎn)換器模塊采用TI公司的TLC2543 12位串行A/D轉(zhuǎn)換器，使用開關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成A/D轉(zhuǎn)換過程。由于是串行輸入結(jié)構(gòu)，能夠節(jié)省51系列單片機(jī)I/O資源，且價(jià)格適中。其特點(diǎn)有：</p><p>　?。?）12位分辨率A/D轉(zhuǎn)換器；（2）在工作溫度范圍內(nèi)10μs轉(zhuǎn)換時(shí)間；（3）11個(gè)模擬輸入通道；（4）3路內(nèi)置自測試方式；（5）

57、采樣率為66kbps；（6）線性誤差+1LSB（max）（7）有轉(zhuǎn)換結(jié)束（EOC）輸出；（8）具有單、雙極性輸出；（9）可編程的MSB或LSB前導(dǎo)；（10）可編程的輸出數(shù)據(jù)長度。</p><p>　　TLC2543的引腳排列如圖1所示。圖1中AIN0～AIN10為模擬輸入端；為片選端；DIN 為串行數(shù)據(jù)輸入端；DOUT為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的三態(tài)串行輸出端；EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束端；CLK為I/O時(shí)鐘；REF+為正

58、基準(zhǔn)電壓端；REF-為負(fù)基準(zhǔn)電壓端；VCC為電源；GND為地</p><p><b>　　圖3-11</b></p><p>　　3.4 LCD液晶顯示</p><p>　　在日常生活中，我們對液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過器件，如在計(jì)算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號和圖

59、形。在單片機(jī)的人機(jī)交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、LED數(shù)碼管、液晶顯示器。發(fā)光管和LED數(shù)碼管比較常用，軟硬件都比較簡單【4】。LCD1602字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點(diǎn)陣式LCD，目前常用16×1，16×2，20×2和40×2行等的液晶顯示模塊，模塊組件內(nèi)部主要由LCD顯示屏、控制器、列驅(qū)動器和偏壓產(chǎn)生電路構(gòu)成。</p><p>

60、;<b>　　圖3-12</b></p><p><b>　　3.5 按鍵電路</b></p><p><b>　　電路圖3-14：</b></p><p><b>　　圖3-14</b></p><p><b>　　按鍵功能如下：</b

61、></p><p>　　S2:在個(gè)人信息，顯示的溫濕度,酒精濃度，煙霧濃度及報(bào)警值之間切換，實(shí)現(xiàn)多功能切換顯示</p><p>　　S3:移動LCD1602的光標(biāo)，每按下一次光標(biāo)右移一位。</p><p>　　S4:增加示值及報(bào)警值。</p><p>　　S5:減小示值及報(bào)警值【6】。</p><p><b

62、>　　3.6 報(bào)警電路</b></p><p>　　報(bào)警電路如圖所示。報(bào)警電路由P3.7口輸出接電阻R23，三極管，蜂鳴器組成。當(dāng)設(shè)定值小于設(shè)定值時(shí)候，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)。</p><p><b>　　圖3-15</b></p><p><b>　　報(bào)警程序如下：</b></p><p&

63、gt;　　void warning()//報(bào)警程序</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(((TH_data>=T_num)&&(num1==1)) || ((RH_data>=H_num)&&(num1==1)) || ((Alc_0>=Alc_num)&&(num1==2

64、)) || ((Smog_0>=Smog_num)&&(num1==3)))</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　Beer=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　else Beer=1;

65、</p><p>　　if(TH_data>=T_num)</p><p>　　LED_RED=0;</p><p>　　else LED_RED=1;</p><p>　　if(RH_data>=H_num)</p><p>　　LED_GRE=0;</p><p>　　else

66、LED_GRE=1;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void init()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD=0x01;</p><p><b>　　TH0=0x3c;</b></p

67、><p><b>　　TL0=0xb0;</b></p><p>　　ET0=1;//定時(shí)器0中斷允許位 </p><p>　　TR0=1;//定時(shí)器0運(yùn)行控制位</p><p>　　3.7 時(shí)鐘芯片DS1302</p><p>　　DS1302 是DALLAS 公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)

68、含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31 字節(jié)靜態(tài)RAM ，通過簡單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路提供秒、分、時(shí)、日、周、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整。時(shí)鐘操作可通過AM/PM 指示決定采用24 或12 小時(shí)格式。DS1302 與單片機(jī)之間能簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到三個(gè)口線：（1）RES 復(fù)位（2）I/O 數(shù)據(jù)線（3）SCLK串行時(shí)鐘【7】。時(shí)鐘/RAM 的讀/寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá)31 個(gè)字節(jié)的

69、字符組方式通信。DS1302 工作時(shí)功耗很低保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于1mWDS1302 是由DS1202 改進(jìn)而來增加了以下的特性：雙電源管腳用于主電源和備份電源供應(yīng)，Vcc1 為可編程涓流充電電源，附加七個(gè)字節(jié)存儲器。它廣泛應(yīng)用于電話、傳真、便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領(lǐng)域下面。將主要的性能指標(biāo)作一綜合：</p><p>　　實(shí)時(shí)時(shí)鐘具有能計(jì)算2100 年之前的秒、分、時(shí)、日、星期、月、年的能力

70、，還有閏年調(diào)整的能力31 8 位暫存數(shù)據(jù)存儲RAM</p><p>　　串行 I/O 口方式使得管腳數(shù)量最少</p><p>　　寬范圍工作電壓2.0 5.5V</p><p>　　工作電流 2.0V 時(shí),小于300nA</p><p>　　讀/寫時(shí)鐘或RAM 數(shù)據(jù)時(shí)有兩種傳送方式單字節(jié)傳送和多字節(jié)傳送字符組方式</p>&l

71、t;p>　　8 腳DIP 封裝或可選的8 腳SOIC 封裝根據(jù)表面裝配</p><p><b>　　簡單 3 線接口</b></p><p>　　與 TTL 兼容Vcc=5V</p><p>　　可選工業(yè)級溫度范圍-40 +85</p><p>　　雙電源管用于主電源和備份電源供應(yīng)以上是DS1302的一些全面的預(yù)

72、覽，以下為DS1302管腳圖：</p><p><b>　　圖3-16</b></p><p>　　DS1302管腳.jpg</p><p>　　VCC2：主用電源引腳</p><p>　　X1、X2：DS1302外部晶振引腳</p><p><b>　　GND：地</b>&

73、lt;/p><p><b>　　RST：復(fù)位引腳</b></p><p>　　I/O：串行數(shù)據(jù)引腳，數(shù)據(jù)輸出或者輸入都從這個(gè)引腳</p><p>　　SCLK：串行時(shí)鐘引腳VCC1：備用電源 </p><p><b>　　電路圖：</b></p><p><b>　　

74、圖3-17</b></p><p><b>　　第四章、軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　對于微機(jī)原理的開發(fā)應(yīng)用中，逐漸引入了高級語言，匯編語言就是其中的一種。匯編語言的可控性較高級語言來說更具優(yōu)越性。程序編寫語言比較常見的有C語言、匯編語言。匯編語言的機(jī)器代碼生成效率高，控制性好，但就是移植性不高。</p><p>　　匯編語

75、言語言編寫的程序比用匯編編寫的程序更符合人們的思考習(xí)慣。還有很多處理器都支持匯編語言編譯器，這樣意味著處理器也能很快上手。且具有良好的模塊化、容易閱讀、維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，且編寫的模塊程序易于移植?；趨R編語言和匯編語言的優(yōu)缺點(diǎn)，本系統(tǒng)采用匯編語言編寫方法【8】。</p><p>　　軟件編寫的主體思路是將系統(tǒng)按功能模塊化劃分，然后根據(jù)模塊要實(shí)現(xiàn)的功能寫各個(gè)子程序。整個(gè)軟件程序的編寫采用查詢式方式。</p>

76、<p>　　TLC2543模數(shù)轉(zhuǎn)換程序：</p><p>　　#ifndef __TLC2543_H__</p><p>　　#define __TLC2543_H__</p><p>　　sbit CS = P1^4; //片選</p><p>　　sbit CLOCK =P1^1; //時(shí)鐘</

77、p><p>　　sbit DIN = P1^2; //數(shù)據(jù)入口</p><p>　　sbit DOUT = P1^3; //數(shù)據(jù)出口</p><p>　　sbit EOC =P1^0;</p><p>　　uint AD_Conver(uchar port)</p><p><b>　　

78、{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　uint AD= 0;</p><p>　　CLOCK = 0;</p><p><b>　　CS= 0;</b></p><p><b>　　EOC=1;</b

79、></p><p>　　port <<= 4;</p><p>　　for (i = 0; i < 12; i++) //注意:在12個(gè)時(shí)鐘周期的下降沿產(chǎn)生了數(shù)據(jù)輸出</p><p>　　{ //在前4個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi),TLC2543已經(jīng)知道下一次將</p&g

80、t;<p>　　if (DOUT)AD |= 0x01; //哪個(gè)通道做轉(zhuǎn)換,在后8個(gè)時(shí)鐘內(nèi)就一直對此通道</p><p>　　DIN = (bit)(port & 0x80); //進(jìn)行采樣,并保持到第12個(gè)時(shí)鐘周期結(jié)束,此后才</p><p>　　CLOCK = 1; //開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換時(shí)間需要10us.&l

81、t;/p><p><b>　　_nop_(); </b></p><p><b>　　_nop_(); </b></p><p>　　_nop_(); //在第4-8個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)輸入的是命令控制字</p><p><b>　　CLOCK= 0;&l

82、t;/b></p><p><b>　　_nop_(); </b></p><p><b>　　_nop_(); </b></p><p>　　_nop_(); //可根據(jù)需要輸入</p><p>　　port <<= 1;</p

83、><p><b>　　AD <<= 1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　CS=1;</b></p><p><b>　　AD >>=1;</b></p><p>　　

84、return AD;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　#endif</b></p><p><b>　　總 結(jié) </b></p><p>　　通過本次課程設(shè)計(jì)，讓我重新的系統(tǒng)的復(fù)習(xí)了微機(jī)原理方面的知識，收獲頗豐。首先，對于以前學(xué)習(xí)過

85、的有關(guān)微機(jī)方面的知識，在設(shè)計(jì)電路過程中又有了新的認(rèn)識，對于各種概念的理解也有了提高。</p><p>　　本設(shè)計(jì)過程包括了硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序的編寫兩部分。軟件部分采用模塊化設(shè)計(jì)思想，各個(gè)子程序的功能相對獨(dú)立，便于調(diào)試和修改。通過protues中成功的仿真表明，本次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了空氣酒精濃度監(jiān)測儀的設(shè)計(jì)要求。通過酒精濃度傳感器，把空氣中酒精濃度轉(zhuǎn)化為電信號，通過A/D轉(zhuǎn)換TLC2543送入89C52中經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，

86、可以實(shí)現(xiàn)LCD1602對空氣中酒精濃度10~1000ppm范圍的檢測，另外通過鍵盤設(shè)置閥值的顯示，如果空氣中檢測到的酒精或煙霧濃度大于設(shè)置濃度則通過蜂鳴器報(bào)警。為了使用方便，都取了整數(shù)，用匯編語言在電壓到濃度信號轉(zhuǎn)換時(shí)候十分容易就實(shí)現(xiàn)了，作為廣泛應(yīng)用于工程中的智能儀器將有更大的運(yùn)用空間。空氣酒精濃度監(jiān)測儀將越來越深入的運(yùn)用到普通人民的生活中。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)能夠如期完成，我的指導(dǎo)老師給我了極大的幫助

87、與支持。我明白，沒有付出，就沒有回報(bào)的真諦。還有，人要不斷的接受新知識，學(xué)習(xí)新知識，這樣才能在以后的人生道路上堅(jiān)強(qiáng)的走下去。而我對于單片機(jī)來說，是個(gè)初學(xué)者。所以，在設(shè)計(jì)的過程中，遇到很小的問題，都要勞煩老師和同學(xué)的講解。還要感謝我的同學(xué)們。他們給了我很多的建議和幫助。尤其在程序的編寫方面，給了我很大的幫助。特此感謝！通過本次設(shè)計(jì)，讓我明白了很多。最重要的是一個(gè)人如果無法獨(dú)立完成一件事情，那么，同學(xué)和朋友就是你的依靠。</p>

88、<p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]《微機(jī)原理實(shí)踐教程》萬光毅等編著 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006 </p><p>　　[2]《微機(jī)原理應(yīng)用設(shè)計(jì)200例》張洪潤等編著 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，</p><p>　　[3]《微機(jī)原理及應(yīng)用》 黃冰等編著 重慶：重慶大學(xué)出版社 ，2003&

89、lt;/p><p>　　[4] 李維提，郭強(qiáng)．《液晶顯示應(yīng)用技術(shù)》 北京：電子工業(yè)出版社，2000．</p><p>　　[5]《基于Proteus的電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真》 周潤景等編著 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006</p><p>　　[6]郭惠，吳迅.匯編語言程序設(shè)計(jì)完全自學(xué)手冊[M].電子工業(yè)出版社,2008.10[7]王東鋒，王會良，董冠強(qiáng). 匯編語

90、言應(yīng)用100例[M]. 電子工業(yè)出版社,2009.3[8] 王曉明. 電動機(jī)的控制[J]. 學(xué)術(shù)期刊，2002，13（15）：1322-1755.</p><p>　　[9]Yamato I , et al 1 New conversion system for UPS using high fre2quency link[J ]1 IEEE PESC ,1988 :210-320.</p>&l