毕业设计论文基于单片机的酒精探测仪设计(编辑修改稿)

毕业设计论文基于单片机的酒精探测仪设计(编辑修改稿)内容摘要：

好，因而传感器本身体积也是越小越好，这就要求发展新的材料及加工技术，目前利用硅材料制作的传感器体积已经很小。 如传统的加速度传感器是由重力块和弹簧等制成的，体积较大、稳定性差、寿命也短，而利用激光等各种微细加工技术制成的硅加速度传感器体积非常小、互换性可靠性都较好。 （ 4） 向微功耗及无源化发展：传感器一般都是非电量向电量的转化，工作 7 时离不开电源，在野外现场或远离电网的地方，往往是用电 池供电或用太阳能等供电，开发微功耗的传感器及无源传感器是必然的发展方向，这样既可以节省能源又可以提高系统寿命。 目前，低功耗损的芯片发展很快，如 TI2702 运算放大器，静态功耗只有 ，而工作电压只需 2~5V。 （ 5） 向智能化数字化发展：随着现代化的发展，传感器的功能已突破传统的功能，其输出不再是一个单一的模拟信号（如 0~10mV），而是经过微电脑处理好后的数字信号，有的甚至带有控制功能，这就是所说的数字传感器。 8 第 3 章 方案论证 气体传感器的选择 MQ3 基本介绍 一个新型的气体检测系统应该包括： （ 1） 基于一种或几种传感技术的气体传感器。 （ 2） 组合了气体传感器和采样调理电路的探头。 （ 3）配有人机接口软件的中心监测和控制系统。 （ 4）在一些应用中，与其它安全系统和仪器的接口。 本设计中的酒精气体 传感器采用 河南汉威电子有限公司的 MQ3型 ,它属于 MQ系列气敏元件的一种。 如图 31 所示 ： 图 31 特点 :检测范围为 10ppm～ 2020ppm 灵敏度高，输出信号为伏特级； 响应速度快，小于 10 秒； 功耗 ≤ ， 尺寸： D17*H10 连续工作使用寿命大于 三 年，可靠性好。 可根据用户要求调整外型 参数提供应用设计服务。 MQ3 型气敏传感器的敏感部分是由 金属氧化物（二氧化锡）的 N 型半导体微晶烧结层构成。 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。 MQ3 的 灵敏度特性曲线 如 图 32所示： 9 灵敏度特性曲线 图 32 MQ3 的检测 图 33 如 图 33 所示，当电源开关 S 断开时，传感器加热电流为零，实测 A， B 之间电阻 20M 欧。 S 接通，则 f， f 之间电流由开始时 155mA 降至 153mA 而稳定。 加热开始几秒钟后 A， B 之间电阻迅速下降至 1M 欧以下，然后又逐渐上升至 20M 欧以上后并保持着。 此时如果将内盛酒精棉花的小瓶瓶口靠近传感器，我们立即可以看 10 到数字万用表显示值马上由原来大于 20M 欧降至 1M 欧以下。 移开小瓶过 1540s 后，A， B 之间电阻恢复至大于 20M 欧。 这种反应可以重复试验，但要注意使空气恢复到洁净状态。 编程语言的选择 对于 8051 单片机，现有四种语言支持，即汇编、 PL／ M、 C 和 BASIC。 （ 1） BASIC 通常附在 PC 机上，是初学编程的第一种语言。 一个新变量名定义后可在程序中做变量 使用，非常易学，根据解释的行可以找到错误而不是当程序执行完才能出来。 BASIC 由于逐行解释自然很慢，每一行必须在执行时转换成机器代码，需要花费许多时间，不能做到实时性。 BASIC 为简化使用变量，所有变量都用浮点值。 2＋ 2 这样简单的运算完全是浮点算术操作，因而程序复杂且执行时间长。 即使是编译 BASIC，也不能解决此浮点运算问题。 8052 单片机片内固化有解释 BASIC 语言，BASIC 适用于要求编程简单而对编程效率或运行速度要求不高的场合。 （ 2） PL／ M 是 lntel 从 8080 微处理器开始为其系列产品开发的编程语 言。 它很像 PASCAL，是一种结构化语言，但它使用关键字去定义结构。 PL／ M 编译器像好的汇编器一样可产生紧凑代码。 PL／ M 总的来说是高级汇编语言，可详细控制着代码生成。 但对 8051 系列， PL／ M 不支持复杂的算术运算、浮点变量，也无丰富的库函数支持。 学习 PL／ M无异于学习一种新语言。 （ 3） C 是一种源于编写 UNIX 操作系统的语言，它是一种结构化语言，可产生紧凑代码。 C 结构是以括号 { }而不是字和特殊符号的语言。 C 可以进行许多机器级函数控制而不用汇编语言。 与汇编相比，有如下优点： ＊对单片机指令系统不要求了解， 仅要求对 8051 的存贮器结构有初步了解； ＊寄存器分配、不同存贮器的寻址及数据类型等细节可由编译器管理； ＊程序有规范的结构，可分为不同的函数，这种方式可使程序结构化； ＊具有将可变的选择与特殊操作组合在一起能力，改善了程序的可读性； ＊关键字及运算函数可用近似人的思维过程方式使用； ＊编程及程序高度调试时间显著缩短，从而提高效率； ＊提供的库包含许多标准子程序，具有较强的数据处理能力； ＊已编好程序可容易地植入新程序，因为它具有方便的模块化编程技术。 11 C 语言作为一种非常方便的语言而得到广泛的支持， C 语言程 序本身并不依赖于机器硬件系统，基本上不作修改就可根据单片机的不同较快地移植过来。 （ 4） 8051 汇编语言非常像其它汇编语言，指令系统比第一代微处理器要强一些。 8051 的不同存贮器区域使得其复杂一些。 尽管懂汇编语言不是你的目的，但看懂一些可帮助你了解影响任何语言效率的 8051 特殊限定。 例如，懂得汇编语言指令就可使用在片 RAM 做变量的优势，因为片外变量需要几条指令才能设置累加器和数据指针进行存取。 要求使用浮点和启用函数时只有具备汇编程经验才能避免生成庞大的、效率低的程序，这需要考虑简单的算术运算或先算好的查表法。 最好的单片机编程者应是由汇编转用 C 而不是原来用过标准 C语言的人。 从实用性和语言的熟悉程度考虑，选用汇编语言编制主要程序，用 C 语言辅助设计。 开发工具 单片机选择 单片机是把 CPU、内存及 I／ O 压缩在同一块芯片 上，再外加一些电子元件便可以构成一套简易的控制系统。 如此一来可以降低硬件成本，由于单片机芯片设计及制造技术的限制，在面积有限的芯片上无法设计出太大的内存空间，因此单片机上ROM 及 RAM 的容量都比较小，不过却也加入了位输入输出控制，计时计数器及外部中断的控制功能，有些单片机还有串行传输的接口，甚至还提供有 A／ D (模拟至数字转换 )及 D／ A(数字至模拟转换 )的接口，真可谓麻雀虽小五脏俱全。 8051 单片机是 INTEL 公司在 8048 的基础上，对其功能加以改进所开发出来的 8位单片机，表 31是 8048 与 8051 硬 件功能的比较表。 从表中可以看出 8051 在功能上比 8048 强很多，程序代码 (存于外部 ROM 中 )的设计空间如同传统 8 位的单片机，像 Z80、 6502CPU 等，寻址至 64K字节的范围，更甚者，其随机存储器 (存于外部 RAM 中 )可额外再寻址 64K 字节，这是 8051 特别优异的一点，加上 I／ O 控制端口、中断功能、定时器及串行接口，使得在一块 8051 芯片上外加少许外接元件便可组成一个完整的单片机控制系统。 表 31 列出了 8051 系列的成员：其中 8751H 有可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可以存放程序代码，同时具有程 序保密的特性，可以防止程序代码被任意 12 地拷贝，只是价格较贵。 电路构成类型如为 CMOS 则耗电较低，而 8031 与 8051 的差别在于 8031 内部本身没有可存放程序代码的存储空间 (没有内部 ROM 的型态 )，因此程序代码必须由外部提供并外加 EPROM。 表 31 8048和 8051的功能比较 比较项目 8048 8051 指令周期 1us 内 部 RAM 64 字节 128 字节 内部 ROM 1K 字节 4K 字节 外部 RAM 256 字节 64K 字节 外部 ROM 4K 字节 64K 字节 I／ O引脚数 27 32 中断源 2 5 定时器 8 位 1 组 16 位 2 组 串行端口 无 一组 表 32 8051系列内部 ROM和内部 RAM的内存容量 编号 电路类型 ROM 存储容量（字节 ） RAM 存储容量（字节） 8051AH HMOS 4K ROM 128 8031AH HMOS 没有 128 8751H HMOS 4K EPROM 128 80C51 CMOS 4K ROM 128 80C31 CMOS 没有 128 8052 HMOS 8K ROM 256 8032 HMOS 没有 256 8051 主要功能列举如下： 为一般控制应用的 8 位单片机； 芯片内部有时钟振荡器 (传统最高工作频率可达 12MHZ)； 内部只读存储器 (ROM)为 4K 字节； 13 内部随机存储器 (RAM)为 128 字节； 外部只读存储器可扩充至 64K字节； 外部随机存储器可扩充至 64K字节； 32 条双向输入输出线，且每条均。