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1、必读参考考资料：1张张培仁基于汇编编语言编编程MCCS-551单片片机原理理与应用用M北京：清华大大学出版版社，200032 吴桂秀秀传感感器应用用制作入入门MM浙浙江科学学技术出出版社，220044目 录录摘要IAbsttracctIII1 绪论论11.1 设计背背景11.2 气敏传传感器的的研究现现状11.3 设计酒酒精气体体传感器器的意义义21.4 本文主主要研究究工作222 硬件件电路设设计与实实现42.1 单片机机开发流流程42.2 硬件系系统框图图42.3 信号采采集电路路52.4 信号转转换电路路82.5 发光二二极管显显示报警警电路1142.6 数码管管显示电电路1662.7
2、系统整整体电路路图1883 软件件编程2203.1 开发环环境2003.2 程序流流程2003.3 程序代代码编写写224 电路路调试与与测试结结果2884.1 电路调调试2884.2 浓度与与显示之之间的关关系2995 结束束语333参考文献献34附录355致谢388摘 要要本设计实实现了对对不同浓浓度酒精精的检测测和显示示，通过过适当改改进可以以用于检检测酒后后驾车。本本文用AAT899S511单片机机与MQQ-3型型气体传传感器实实现了对对酒精浓浓度的测测量。论文主主要研究究了（11）硬件件方面，MMQ-33气体传传感器技技术参数数的检测测和将它它接入到到酒精浓浓度检测测模块中中；将模模
3、拟电压压信号放放大驱动动发光二二极管点点亮报警警；将采采集到的的模拟电电压信号号通过单单片机控控制经AA/D转转换，得得到数字字电压信信号；用用于显示示浓度的的数码管管显示模模块。（22）软件件方面，主主要研究究了电压压到浓度度的线性性转换和和最终浓浓度值的的数码管管显示。（33）对设设计的传传感器进进行了标标定。设设计的传传感器对对酒精气气体反应应灵敏，能能在有效效范围内内测量它它的浓度度值。并并且在检检测低浓浓度酒精精时误差差较小，最最大误差差为8.2%满足设设计要求求。本文的特特色在于于标准的的确定。对对于流动动空气，样样品的稳稳定性和和水蒸气气的影响响，提出出了解决决方案和和验证方方法
4、。对对不同的的区间浓浓度和电电压转换换关系做做线性化化处理，简简化了硬硬件电路路的设计计。设计计的传感感器可以以检测不不同浓度度的酒精精气体，改改进之后后对解决决酒后驾驾车事故故和特殊殊场合酒酒精检测测都可以以使用。1 绪论论1.1 设计背背景 我国传传感器市市场的增增长率超超过155%，220033年销售售额为1186亿亿元人民民币，220066年销售售额为2283亿亿元人民民币，预预计20007年年为3225亿元元人民币币，20008年年为3774亿元元人民币币。我国国传感器器4大类中中，工业业和汽车车电子产产品占市市场份额额的333.5%。近年年来，传传感器正正处于传传统型向向新型传传感
5、器转转型的发发展阶段段，新型型传感器器的特点点是微型型化、数数字化、智智能化、多多功能化化、系统统化、网网络化，它它将不仅仅促进系系统产业业的改造造，而且且可导致致建立新新型工业业和军事事变革，是是21世世纪新的的经济增增长点1。 由于气气体与人人类的日日常生活活密切相相关，对对气体的的检测已已经是保保护和改改善生态态居住环环境不可可缺少的的手段，气气体传感感器发挥挥着极其其重要的的作用。气气体传感感器是把把气体中中的特定定成分检检测出来来，并转转化为电电信号的的一类器器件，用用来对有有害气体体，易燃燃易爆气气体等进进行安全全检测和和报警，对对生产生生活中需需要了解解的气体体进行检检测，分分析
6、，研研究等。近近年来，我我国气敏敏传感器器产业有有了较快快的发展展，但与与国外相相比，从从技术水水平，产产业化及及应用等等领域均均存在着着不小的的差距。目前，气气敏传感感器领域域还存在在一些问问题。一一是元件件的稳定定性差。由由于元件件电阻和和灵敏度度随时间间而不断断变化，漂漂移大给给检测结结果的可可靠性带带来不稳稳定的因因素。二二是选择择性差。由由于在检检测气体体时，往往往还存存在着其其它的干干扰气体体(如烟烟酒等)，使气气敏元件件发生交交叉响应应，产生生误报。三三是催化化剂中毒毒。掺有有催化剂剂的气敏敏元件接接触某些些气体后后，活性性组分被被毒化，将将会改变变元件的的选择性性，降低低其敏感
7、感度和稳稳定性，另另外催化化剂本身身也存在在着不稳稳定性问问题。灵灵敏度问问题。四四是SnnO2元件有有时由于于灵敏度度过大导导致误报报，但是是在检测测某些低低浓度气气体时灵灵敏度却却难以达达到要求求2。1.2 气敏传传感器的的研究现现状气敏元件件性能与与敏感功功能材料料的种类类、结构构及制作作工艺密密切相关关。用金金属氧化化敏感材材料制作作的半导导体式气气敏元件件具有灵灵敏度高高，结构构简单，体体小质轻轻，坚固固耐用等等优点而而得到广广泛的应应用，目目前仍以以SnOO2材料为为主33。SnOO2是一种种广普型型的气敏敏材料，围围绕SnnO2为基体体材料的的气敏材材料的制制备及其其气敏元元件制
8、备备的研究究课题十十分活跃跃。纯SSnO22的气敏敏特性不不甚好，尤尤其是它它的热稳稳定性不不高。为为改善其其气敏特特性，常常在SnnO2基体中中掺入贵贵金属或或其他金金属氧化化物。尽尽管SnnO2基传感感材料具具有许多多优点，作作为材料料也存在在一定缺缺点。通通过控制制气敏材材料微粒粒大小，颗颗粒纳米米化，掺掺杂其它它添加剂剂或催化化剂，利利用过滤滤设备或或透气膜膜来获得得选择性性，控制制工作温温度及环环境湿度度影响，改改进制备备等方法法可以改改善SnnO2传感器器的气敏敏性能4。纳米科学学技术(NannoST)是研究究尺寸在在0.111000nm的的物质组组成体系系的运动动规律和和相互作作
9、用以及及可能的的实际应应用中的的技术问问题的科科学技术术。纳米米技术的的发展，不不仅为传传感器提提供了优优良的敏敏感材料料，而且且为传感感器制作作提供了了许多新新型方法法。纳米米固体材材料具有有庞大的的界面，提提供了大大量气体体通道，从从而大大大提高了了灵敏度度，工作作温度大大大降低低，大大大缩小了了传感器器的尺寸寸。当然然，在己己获得明明显进展展的纳米米传感领领域中尚尚存在很很多问题题，从敏敏感材料料到制作作技术都都很不成成熟，其其性能也也有不尽尽人意的的地方5。气敏传感感器在家家用电器器中也有有相当广广泛的应应用。吸吸油烟机机等产品品上常用用MQ-3型半半导体气气敏传感感器，它它采用旁旁热
10、式结结构，陶陶瓷管内内装有高高阻抗加加热丝，管管外涂有有梳状金金属电极极，金属属电极之之外涂有有SnOO2材料，使使SnOO2烧结体体位于两两电极之之间66。气气敏传感感器工作作时，加加热器通通电加热热，若无无被检气气体侵入入时，气气敏元件件的阻值值基本不不变当气气敏元件件表面产产生吸附附作用，其其阻值将将随气体体浓度的的变化变变化。当当被检气气体浓度度增大到到一定值值时，气气敏元件件的阻值值将随之之下降到到某一值值，使电电压比较较器的状状态发生生变化，输输出控制制信号经经电流放放大后，控控制继电电器或双双向晶闸闸管接通通电动机机电源使使吸排油油烟机工工作77。1.3 设计酒酒精浓度度探测仪仪
11、的意义义本设计基基于ATT89SS51单单片机设设计的酒酒精气体体浓度探探测仪，可可用来检检测酒精精气体浓浓度，最最主要的的用途是是检测司司机的酒酒精含量量。酒后后驾车发发生事故故的机率率高达227%。随随着摄入入酒精量量的增加加，选择择反应错错误率显显著增加加，当血血液中酒酒精含量量由0.5增增至1，发生生车祸的的可能性性便增加加5倍，如如果增至至1.55，可可能性再再增加66倍。机机动车驾驾驶人员员“酒后驾驾车” 及“醉酒驾驾车”极易发发生道路路交通事事故, 严重危危害了道道路交通通安全和和人民生生命财产产安全。人人饮酒后后, 酒酒精通过过消化系系统被人人体吸收收, 经经过血液液循环, 约
12、有有90%的酒精精通过肺肺部呼气气排出, 因此此测量呼呼气中的的酒精含含量, 就可判判断其醉醉酒程度度。开车车司机只只要将嘴嘴对着传传感头使使劲吹气气，仪器器就能发发上显示示出酒精精浓度的的高低，从从而判断断该司机机是否酒酒后驾车车，避免免事故的的发生。当当然，最最好的办办法是在在车内安安装这种种测试仪仪，司机机一进入入车内检检测仪就就检测司司机的酒酒精含量量，如果果超出允允许值，系系统控制制引擎无无法启动动，这样样就可从从根本上上解决酒酒后驾车车问题。 酒精气气体浓度度探测仪仪在生产产生活中中也有重重要的应应用，比比如，在在一些环环境要求求严格的的生产车车间，用用这种酒酒精浓度度探测仪仪，可
13、随随时检测测车间内内的酒精精气体浓浓度，当当酒精气气体浓度度高于允允许限定定值时，发发出警报报，提醒醒人们及及时通风风换气，做做到安全全生产。1.4 本文主主要研究究工作本文以AAT899S511单片机机为核心心，设计计了用于于测量酒酒精浓度度的探测测仪，主主要研究究工作包包括以下下3个方方面。（1）硬硬件电路路方面，对对气体传传感器MMQ-33按检测测电路，接接上一定定阻值的的负载电电阻，检检测它的的技术参参数，确确定MQQ-3所所接负载载电阻的的大小，完完成信号号采样电电路的设设计；采采样到的的模拟电电压电信信号通过过A/DD转换，得得到可供供单片机机处理的的数字信信号，再再由单片片机作相
14、相应的数数据处理理；四位位共阳数码管管浓度值值显示。（2）软软件方面面，标准准的确定定是该部部分要做做的主要要工作。因因为原始始的采样样值是一一个间接接的负载载分压值值，需要要将它转转化为被被测酒精精浓度值值。通过过多个样样品的测测量确定定多个浓浓度区间间的转换换标准，并并将每个个区间的的转换关关系近似似线性化化处理，然然后通过过软件编编程的方方法来实实现。（3）为为了尽量量减少设设计的气气体传感感器的测测量误差差，在测测量酒精精溶液样样品时要要考虑并并解决33个主要要问题。一一是外界界环境流流动空气气对传感感器的影影响和对对气体样样品的稀稀释，二二是样品品的稳定定性对测测量带来来的误差差，三
15、是是水蒸气气对测量量的影响响。针对对这3个个主要问问题提出出以下解解决方案案和验证证方法。测量样品品时，将将探头尽尽量放入入塑料瓶瓶内，可可以在一一定程度度上消除除流动空空气的影影响，同同时应选选择空气气流动较较小的室室内环境境来测量量。水蒸蒸气对MMQ-33的影响响很小，这这一点可可以通过过对只装装有纯净净水的塑塑料瓶的的多次测测量来验验证。用用相同容容量的塑塑料瓶配配制好不不同浓度度的酒精精溶液后后，将它它密封并并放置一一段时间间，待其其稳定后后再测量量。再通通过反复复多次测测量多组组数据，求求其平均均值的方方法来缩缩小测量量误差。2 硬件件电路设设计与实实现2.1 单片机机开发流流程（1
16、）可可行性调调研。可可行性调调研的目目的，是是分析完完成这个个项目的的可能性性。进行行这方面面的工作作，可参参考国内内外有关关资料，看看是否有有人进行行过类似似的工作作。如果果有，则则可分析析他人是是如何进进行这方方面工作作的，有有什么有有点和缺缺点，有有什么值值得借鉴鉴的；如如果没有有，则需需要作进进一步的的调研，此此时的重重点应放放在能否否实现这这个环节节，首先先从理论论上进行行分析，探探讨实现现的可能能性，所所需求的的客观条条件是否否具备，然然后结合合实际情情况，再再决定能能否立项项的问题题。（2）系系统总体体方案的的设计。在在进行可可行性调调研后，如如果可以以立项，下下一步工工作就是是
17、系统总总体方案案的设计计。工作作的重点点应放在在该项目目的技术术难度上上，此时时可参考考这一方方面更详详细、更更具体的的资料，根根据系统统的不同同部分和和要实现现的功能能，参考考国内外外同类产产品的性性能，提提出合理理而可行行的技术术指标，编编写出设设计任务务书，从从而完成成系统总总体方案案设计。（3）设设计方案案细化，确确定软硬硬件功能能。一旦旦总体方方案确定定下来，下下一步的的工作就就是将该该项目细细化，即即需明确确哪些部部分用硬硬件来完完成，哪哪些部分分用软件件来完成成。由于于硬件结结构与软软件方案案会相互互影响，因因此，从从简化电电路结构构、降低低成本、减减少故障障率、提提高系统统的灵
18、活活性与通通用性方方面考虑虑，提倡倡软件能能实现的的功能尽尽可能由由软件来来完成；但也应应考虑软软件代硬硬件的实实质是以以降低系系统的实实时性、增增加处理理进行为为代价的的，而且且软件设设计费用用、研制制周期也也将增加加，因此此系统的的软硬件件功能分分配应根根据系统统的要求求及实际际情况而而合理安安排，统统一考虑虑。在确确定软硬硬件功能能的基础础上，设设计者的的工作就就开始涉涉及到具具体的问问题，如如仪器的的体积及及与具体体技术指指标相对对应的硬硬件实现现方案，软软件的总总体规划划等。在在确定人人员分工工、安排排工作进进度、规规定接口口参数后后，就比比须考虑虑硬件软软件的具具体问题题了。（4）
19、一一个单片片机应用用系统经经过调研研、总体体设计、硬硬件软件件设计、制制版、元元件安装装后，在在系统的的程序存存储器中中放入编编制好的的应用程程序，系系统即可可运行。但但一次性性成功的的几乎是是不是不不可能的的。由于于单片机机在执行行程序时时人工是是无法控控制的，为为了能够够调试程程序，检检查硬件件、软件件运行情情况，这这就需要要借助某某种开发发工具模模拟用户户实际的的单片机机，并且且能随时时观察运运行的中中间过程程而不改改变运行行中有的的数据性性能和结结果，从从而进行行模拟现现场的真真实调试试。2.2 硬件系系统框图图基于ATT89SS51单单片机用用MQ-3型气气体传感感器实现现酒精气气体
20、浓度度的检测测，需要要信号采采集模块块用于对对酒精浓浓度信号号的采集集，该信信号是通通过MQQ-3气气体传感感器和负负载电压压得到分分压电信信号。信信号转换换模块用用来把采采集到得得模拟电电压信号号转换位位可以用用单片机机处理的的数字信信号。数数码管显显示模块块是对单单片机处处理后的的数字信信号的显显示，用用来显示示酒精的的浓度。根根据各功功能模块块的设计计，可得得到它的的系统总总框图，如如图1所所示。酒精气敏传感器LM3914发光二极管ADC0832单片机数码管图1 系统总总框图2.3 信号采采集电路路2.3.1 气气体传感感器的选选择根据被检检测气体体的不同同，气敏敏传感器器可分为为以下三
21、三类:（1）可可燃性气气体气敏敏传感器器。目前前该类气气敏传感感器需求求量最大大，包含含各种无无机和有有机类气气体检测测，主要要用于抽抽油烟机机、泄露露报警器器和空气气清新剂剂等方面面，并已已经形成成生产规规模，在在油田、矿矿区、化化工、企企业及家家庭等生生产和生生活领域域广泛用用作气体体泄露报报普，特特别是用用于家庭庭气体泄泄露报警警，需求求量不断断增加，使使该类传传感器有有着广泛泛的发展展空间。（2）CCO和HH2气敏传传感器。CCO气敏敏元件可可用于工工业生产产、环保保、汽车车、家庭庭等COO泄露和和不完全全燃烧检检测报警警；H22气敏元元件除应应用于工工业等领领域外，主主要用于于家庭管
22、管道煤气气泄露报报警。由由于我国国管道煤煤气中HH2含量很很高，而而氢敏元元件较氧氧化碳元元件价格格低，灵灵敏度高高，因此此，用氢氢敏元件件做城市市管道煤煤气泄露露报警更更为适宜宜。（3）毒毒性气体体传感器器。毒性性气体传传感器又又称为环环境有毒毒有害气气体传感感器，主主要用于于检测烟烟气、尾尾气、废废气等环环境污染染气体，虽虽然SnnO2气敏传传感器对对CO，HH2S等有有毒有害害气体敏感感，但应应用最多多的仍是是电解式式化学传传感器。 传感器器的分类类方式有有很多种种，以上上是根据据被检测测气体的的性质进进行的分分类，也也有根据据元件的的物理特特性进行行分类的的。一个新型型的气体体检测系系
23、统应该该包括：（1）基基于一种种或几种种传感技技术的气气体传感感器。（2）组组合了气气体传感感器和采采样调理理电路的的探头。（3）配配有人机机接口软软件的中中心监测测和控制制系统。（4）在在一些应应用中，与与其它安安全系统统和仪器器的接口口。本设计中中的酒精精气体传传感器采采用河南南汉威电电子有限限公司的的MQ-3型,它属于于MQ系系列气敏敏元件的的一种。如如图2所所示：图2 MQ-3特点:检检测范围围为100ppmm20000pppm ；灵敏度度高，输输出信号号为伏特特级；响响应速度度快，小于100秒；功功耗小于于0.775W，尺尺寸：DD17*H100。 MQ-3型气气敏传感感器的敏敏感部
24、分分是由金金属氧化化物（二二氧化锡锡）的NN型半导导体微晶晶烧结层层构成。当当其表面面吸附有有被测气气体酒精精分子时时，表面面导电电电子比例例就会发发生变化化，从而而其表面面电阻会会随着被被测气体体浓度的的变化而而变化。由由于这种种变化是是可逆的的，所以以能重复复使用。MQ-33的灵敏敏度特性性曲线如如 图33所示。图3 MQ-3灵敏敏度特性性曲线检测电路路如图44所示，当电源开关S断开时，传感器加热电流为零，实测A，B之间电阻大于20M。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10K以下，然后又逐渐上升至120K以上后并保持着。
25、此时如果将酒精溶液样品靠近MQ-3传感器，我们立即可以看到数字万用表显示值马上由原来大于120K降至10K以下。移开小瓶过1分钟左右后，A，B之间电阻恢复至大于120K。这种反应可以重复试验，但要注意使空气恢复到洁净状态。经实验的反复检测，MQ-3传感器可以正常工作使用，对不同浓度的酒精溶液有不同的变化，响应时间和恢复时间都正常，可以开始作信号采样模块电路的设计。图4 MQ-3检测测电路2.3.2 信信号采样样电路信号的采采样模块块电路如如图5所所示。MMQ-33的加热热电阻两两端即HH引脚接接至+55V直流流稳压电电源，用用于电阻阻丝对敏敏感体电电阻的加加热。MMQ-33的两个个A引脚脚相连
26、，作作为敏感感体电阻阻的一个个电极。MMQ-33的两个个B引脚脚也连接接在一起起，作为为敏感体体电阻的的另一个个电极。将将电极断断A接到到电源正正极，电电极端BB接两个个2700并联的的电阻。MQ-33型气敏敏传感器器与电位位器串联联构成分分压电路路，采样样点为电电位器的的分压。MMQ-33型气敏敏传感器器的敏感感部分是是由金属属氧化物物SnOO2的N型型半导体体微晶烧烧结层构构成。当当其表面面吸附有有被测气气体酒精精分子时时，表面面导电电电子比例例就会发发生变化化，从而而其表面面电阻会会随着被被测气体体浓度的的变化而而变化。由由于这种种变化是是可逆的的，所以以能重复复使用。当气敏传感器的敏感
27、体电阻阻值发生改变时，对应的电位器的分压值也会发生相应的变化，即一个电压值对应着一个被测酒精气体浓度。对酒精气体浓度的采样就可以转化为对电位器分压的采样。在采样硬硬件电路路中实际际要考虑虑到MQQ-3的的实际技技术参数数，即加加热电阻阻和敏感感体电阻阻的大小小，该部部分应与与电源正正极相连连。负载载电阻要要根据MMQ-33实际的的技术参参数而选选择阻值值合适的的电阻。应应为实验验所用的的MQ-3在预预热5到到10分分钟后，它它的敏感感体电阻阻只有1120KK，所所以负载载电阻选选用两个个2700并联联，构成成采样部部分的分分压电阻阻。由于Prroteeus软软件中没没有酒精精传感器器的模块块，
28、所以以用可变变电阻替替代。图5 采样模模块2.4 信号转转换电路路单片微机机是单片片微型计计算机的的译名简简称，在在国内也也常称为为“单片微微机”或“单片机机”。它包包括中央央处理器器CPUU，随机机存储器器RAMM，只读读存储器器ROMM，中断断系统，定定时器/计数器器，串行行口和II/O口口等等。现现在，单单片微机机已不仅仅指单片片计算机机，还包包括微计计算机，微微处理器器，微控控制器和和嵌入式式控制器器，单片片微机已已是它们们的俗称称8。AT899S511是美国国ATMMEL公公司生产产的低功功耗，高高性能CCMOSS8位单单片机，片片内含44K的可可系统编编程的FFlassh只读读程序
29、存存储器，器器件采用用ATMMEL公公司的高高密度、非非易失性性存储技技术生产产，兼容容标准880511指令系系统及引引脚。它它集Fllashh程序存存储器，既既可在线线编程也也可以用用传统方方法进行行编程及及通用88位微处处理器于于单片芯芯片中，可可灵活应应用于各各种控制制领域。AAT899S511提供以以下标准准功能：4KBBFlaash闪闪存存储储器，1128BB内部RRAM，332个II/O口口线，看看门狗，两两个数据据指针，两两个166位定时时/计数数器，一一个5向向量两级级中断结结构，一一个全双双工串行行通信口口，片内内振荡器器及时钟钟电路。根据实际际需要，本本次设计计选用的的是以
30、880511为核心心单元AAtmeel公司司的低耗耗AT889S551单片片机。AAT899S511芯片有有40条引引脚，采采用双列列直插式式封装，如如图6所示。下下面说明明各引脚脚功能。 图6 AT889S551芯片片管脚VCC：运行和和程序校校验时接接电源正正端。GND：接地。XTALL1：输输入到单单片机内内部振荡荡器的反反相放大大器。XTALL2：反反相放大大器的输输出，输输入到内内部时钟钟发生器器。P0口：8位漏漏极开路路的。使使用片外外存储器器时，作作低八位位地址和和数据分分时复用用，能驱驱动8个个LSTTTL上上拉电阻阻。P1口：8位、准准双向II/O口口。P2口：8位、准准双向
31、II/O口口。当使使用片外外存储器器（ROOM及RRAM）时时，输出出高8位位地址。可可以驱动动4个LLSTTTL负载载。P3口：8位、准准双向II/O口口，具有有内部上上拉电路路，提供供各种替替代功能能。P33.0RXXD串行行口输入入口，PP3.11TXXD串行行口输出出口，PP3.22外部部中断00输入，PP3.33外部部中断11输入，PP3.44T00定时器器/计数数器0的的外部输输入，PP3.55T11定时器器/计数数器1的的外部输输入，PP3.66低电电平有效效，输出出，片外外存储器器写选通通，P33.7低电电平有效效，输出出，片外外存储器器读选通通。RST：复位输输入信号号，高电
32、电平有效效。在振振荡器工工作时，在在RSTT上作用用两个机机器周期期以上的的高电平平，将器器件复位位。/VCCC：片外外程序存存储器访访问允许许信号，低低电平有有效。高高电平时时选择片片内程序序存储器器，低电电平时程程序存储储器全部部在片外外而不管管片内是是否有程程序存储储器。ALE/PROOG：地地址锁存存允许信信号，输输出。AALE以以1/66的振荡荡频率固固定速率率输出，可可作为对对外输出出的时钟钟或用作作外部定定时脉冲冲。单片机最最小系统统的设计计包括电电源，晶晶振和复复位电路路三个部部分。这这是使单单片机正正常工作作的必要要外围电电路部分分。针对对不同型型号的单单片机在在最小系系统设
33、计计上会有有一些差差别。对对于选用用的ATT89SS51单单片机，根根据美国国ATMMEL公公司提供供的技术术资料，可可以对它它的最小小系统作作恰当的的设计，如如图8所所示99。对于电源源部分，技技术资料料中性能能参数里里给出的的标准工工作电压压是4.05.55V。因因此，单单片机的的引脚440对应应的VCCC接到到+5VV电源的的正极，引引脚100对应的的GNDD接到+5V电电源的接接地端，为为AT889S551单片片机提供供正常的的工作电电压。对于晶振振部分，AAT899S511单片机机中有一一个用于于构成内内部振荡荡器的高高增益反反相放大大器，引引脚199对应的的XTAAL1和和18对对
34、应的XXTALL2分别别是该放放大器的的输入端端和输出出端。这这个放大大器与作作为反馈馈元件的的片外石石英晶体体或陶瓷瓷谐振器器一起构构成自激激振荡器器。如图图8所示示，石英英晶体及及电容CC1和CC2接在在放大器器的反馈馈回路中中构成并并联谐振振电路。石石英晶体体的两端端分别接接到引脚脚XTAAL1 和引脚脚XTAAL2，同同时石英英晶体的的两端分分别接一一个电容容C1和和C2，电电容的另另一端接接地。对对于外接接电容CC1和CC2的大大小虽然然没有十十分严格格的要求求，但电电容容量量的大小小还是会会对振荡荡频率的的高低、振振荡器工工作的稳稳定性、起起振的难难易程度度和温度度稳定性性带来一一
35、定的影影响。根根据技术术资料的的推荐，使使用石英英晶体推推荐电容容容量为为30ppF110pFF，使用用陶瓷谐谐振器推推荐电容容容量为为40ppF110pFF。因为为电路中中接的是是石英晶晶体，所所以设计计中接的的两个电电容C11和C2的容容量都为为33ppF。对于复位位电路部部分，AAT899S511技术资资料给出出，当振振荡器工工作时，RRST引引脚出现现两个机机器周期期以上的的高电平平将使单单片机复复位。复复位是单单片机的的初始化化操作，当当由于程程序运行行出错或或操作错错误使系系统处于于死锁状状态时，为为了摆脱脱困境，可可以按复复位键以以重新启启动，所所以复位位电路的的设计很很有必要要
36、。复位位操作有有上电自自动复位位、按键键电平复复位和外外部脉冲冲复位三三种方式式，本设设计选用用按键电电平复位位方式。如如图7所所示，110FF的电容容C3与与2700的电阻阻并联后后再与一一个100K的电电阻串联联，电容容的正极极端接到到电源的的正极，电电容的另另一端接接至引脚脚RSTT。设计计中选用用的石英英晶体大大小为111.009522MHzz,但复复位键按按下后，电电容和电电阻选用用的参数数值能够够保证给给复位端端RSTT提供大大于2个机器器周期的的高电平平复位信信号110。图7 AT889S551单片片机最小小系统设设计电路路ADC008088是CMMOS单单片型逐逐次逼近近式A/
37、D转换换器，内内部结构构如图88所示，它它由8路路模拟开开关、地地址锁存存与译码码器、比比较器、88位开关关树型AA/D转转换器、逐逐次逼近近寄存器器、三态态输出锁锁存器等等其它一一些电路路组成。因因此，AADC008088可处理理8路模模拟量输输入，且且有三态态输出能能力，既既可与各各种微处处理器相相连，也也可单独独工作。输输入输出出与TTTL兼容容。 图8 ADCC08008内部结结构由于在PProtteuss仿真软软件中找找不到AADC008099芯片，所所以在仿仿真时只只能用AADC008088芯片来来代替，但但其工功功能和原原理是一一样的。ADC0808芯片有28条引脚，采用双列直插
38、式封装，如图9所示。下面说明各引脚功能。 图9 ADCC08008芯片IN0IN77：8路路模拟量量输入端端。 2-112-8：88位数字字量输出出端。AADDAA、ADDDB、AADDCC：3位位地址输输入线，用用于选通通8路模模拟输入入中的一一路。如如表1所示示。ALE：地址锁锁存允许许信号，输输入，高高电平有有效。 SSTARRT：AA/D转换换启动信信号，输输入，高高电平有有效。 EEOC：A/D转换换结束信信号，输输出，当当A/D转换换结束时时，此端端输出一一个高电电平（转换期期间一直直为低电电平）。 OOE：数数据输出出允许信信号，输输入，高高电平有有效。当当A/D转换换结束时时，
39、此端端输入一一个高电电平，才才能打开开输出三三态门，输输出数字字量。CLLK：时时钟脉冲冲输入端端。要求求时钟频频率不高高于6440KHHZ。 RREF（+）、RREF（-）：基基准电压压。 Vccc：电电源，单单一+55V。 GGND：地。 AADC008088的工作作过程是是：首先先输入33位地址址，并使使ALEE=1，将将地址存存入地址址锁存器器中。此此地址经经译码选选通8路路模拟输输入之一一到比较较器。SSTARRT上升升沿将逐逐次逼近近寄存器器复位。下下降沿启启动 AA/D转换换，之后后EOCC输出信信号变低低，指示示转换正正在进行行。直到到A/D转换换完成，EEOC变变为高电电平，
40、指指示A/D转换换结束，结结果数据据已存入入锁存器器，这个个信号可可用作中中断申请请。当OOE输入入高电平平 时，输输出三态态门打开开，转换换结果的的数字量量输出到到数据总总线上。当检测到到酒精气气味时，气气体传感感器的AA-B间间电阻变变小，则则ADCC08008的模拟拟输入端端IN00的电压压变大。采采用查询询方式对对输入模模拟信号号进行AA/D转转换，然然后将数数据通过过三位八八段数码码管显示示。表1 ADCC08008通道地地址ADDCC ADDDB ADDDA 选通通道道0 0 0IN00 0 1IN10 1 0IN20 1 1IN31 0 0IN41 0 1IN51 1 0IN61
41、 1 1IN7ADC008088芯片内内部没有有时钟脉脉冲源，可可以用单单片机提提供的地地址锁存存控制输输入信号号ALEE经74lls744二分频频后，作作为 AADC008088的时钟钟输入。ALE端信号的频率是单片机时钟频率的1/6。单片机的时钟频率是11.0952MHz，则ALE端输出信号的频率为1.8492MHz，再二分频后为0.9246Hz，符合ADC0808对时钟频率的要求。由于ADC0808具有三态输出数据琐存器，其8位数据输出端可以直接与数据总线相连。地址选通端ADDA，ADDB，ADDC分别与单片机地址总线的低三位A0，A1，A2相连，用于选通IN0-IN7中的某一通道。由于
42、ALE和START连在一起，ADC0808在锁存通道地址的同时启动A/D转换。在读取A/D转换结果时，OE产生的正脉冲信号用于打开三态输出锁存器。ADC0808的EOC信号与单片机的P3.4相连，作为A/D转换是否结束的状态信号供单片机查询。ADC008088与ATT89SS51单单片机的的接口电电路如图图10所所示111。单单片机引引脚P33.6与与P2.7进过过或非门门后于模模数转换换芯片的的ALEE端和SSTARRT端子子用导线线相连接接，用于于对模数数转换芯芯片写入入数据的的写信号号。单片片机的RRD端PP3.77与P22.7进进过或非非门后于于模数转转换芯片片的OEE端子用用导线相相
43、连接，作作为单片片机读取取模数转转换数据据的读信信号。单单片机引引脚P33.3与与模数转转换芯片片的EOOC端经经过或非非门后的的输出端端用导线线相连接接，用于于单片机机对模数数转换是是否结束束的查询询，模数数转换结结束后可可以查询询到P33.3为为高电平平，为单单片机读读取数据据作准备备。单片片机的AALE端端口接到到D触发发器的时时钟信号号输入端端CK，DD触发器器的反相相输出端端与触发发信号输输入端用用导线相相连，DD触发器器的清零零和复位位端为低低电平有有效，分分别接高高电平，DD触发器器的正向向输出端端与模数数转换芯芯片的CCLK端端子用导导线相连连接，为为模数转转换芯片片提供正正常
44、的时时钟信号号。把模模数转换换芯片的的A2A1A0端端分别用用导线连连接到地地址锁存存器的低低三位，用用于选择择模数转转换的通通道。模模数转换换芯片的的IN00端子用用导线与与信号采采样部分分的负载载电阻端端相连，作作为要模模数转换换的输入入端。单单片机引引脚P00.0P0.7连接接到模数数转换芯芯片的数数据输出出端D00D1D2D3D4D5D6D7端端，用于于读取模模数转换换后的数数据。地地址地址址锁存芯芯片744LS3373的的输入端端低三位位分别与与单片机机引脚PP0.00P00.2连连接，用用于锁存存选择模模数转换换通道的的地址。图10 ADDC08809与与单片机机AT889S551
45、接口口电路2.5 数码管管显示电电路数码管是是由若干干发光二二极管组组合而成成的，有有共阴极极和共阳阳极两种种结构形形。四位位共阳数码管管就是把把所有LLED的的阳极连连接到共共同接点点comm.而每每个LEED的阴阴极分别别为abcdefg及dp（小小数点），并并通过控控制各个个LEDD的亮灭灭来显示示数字，如图11所示。图11 四位位数共阳阳码管结结构图用单片机机驱动数数码管有有静态显显示和动动态显示示，静态态显示就就是显示示驱动电电路具有有输出锁锁存功能能，单片片机将所所要显示示的数据据送出后后就可以以驱动数数码管显显示数据据，直到到下一次次显示数数据需要要更新时时再传送送一次新新的数据
46、就可可以了。静静态显示示数据稳稳定，占占用CPPU时间间少。动态态显示需需要时刻刻对显示示器件进进行数据据刷新，显显示数据据有闪烁烁感，占占用的CCPU时时间多。这这两种显显示方式式各有利利弊；静静态显示示虽然数数据稳定定，占用用很少的的CPUU 时间间，但每每个显示示单元都都需要单单独的显显示驱动动电路，使使用的硬硬件较多多；动态态显示虽虽然有闪闪烁感，占占用的CCPU时时间多，但但使用的的硬件少少，能节节省线路路板空间间。设计选用用一个四四位共阳阳数码管管来显示示输出的的数据，因因为电路路硬件相相对较简简单，所所以选择择静态显显示方法法。选用用1个774lss47驱驱动数码码管发光光点亮。
47、电电路连接接如图114所示示。移位位寄存器器在电路路中一是是驱动数数码管点点亮，二二是对输输入的串串行数据据并行输输出，起起到串并并转换的的作用。移移位寄存存器744LS1164串串行数据据输入端端与前一一位的并并行输出出最高位位相连，第第一位移移位寄存存器的数数据输入入端与单单片机的的数据输输出端PP1.77连接。单单片机引引脚P11.6用用于给移移位寄存存器提供供移位的的时钟脉脉冲，该该引脚与与三个移移位寄存存器的时时钟输入入端CLLK相连连。因为为每位数数据串行行输出先先输出的的是低位位，所以以数码管管引脚aa、b、c、d、e、f、g、dg应顺顺序与对对应位的的移位寄寄存器并并行输出出端的QQ7、QQ6、QQ5、QQ4、QQ3、QQ2、QQ1、QQ0连接接。图14 数码码管显示示电路2.7 系统整整体电路路图信号采样样模块电电路的输输出接到到发光二二极管显显示LMM39114的输输入端，同同时也将将采样信信号输出出端接至至