州轻工职业技术
毕业设计(论文) 说明书
院 常学
摘 要
本设计实现了对不同浓度酒精的检测和显示，通过适当改进可以用于检测酒后驾车。本文用STC12C5A16AD 单片机与MQ-3型气体传感器实现了对酒精浓度的测量，并对测量数据进行显示。
本设计主要研究了（1）硬件方面，MQ-3气体传感器技术参数的检测和将它接入到酒精浓度检测模块中；将采集到的模拟电压信号通过单片机控制经A/D转换，得到数字电压信号；用于显示浓度的数码管显示模块。（2）软件方面，主要研究了电压到浓度的线性转换和最终浓度值的数码管显示。（3）对设计的传感器进行了标定。设计的传感器对酒精气体反应灵敏，能在有效范围内测量它的浓度值。并且在检测低浓度酒精时误差较小，最大误差为8.2%满足设计要求。
本设计的特色在于标准的确定。对于流动空气，样品的稳定性和水蒸气的影响，提出了解决方案和验证方法。对不同的区间浓度和电压转换关系做线性化处理，简化了硬件电路的设计。设计的传感器可以检测不同浓度的酒精气体，改进之后对解决酒后驾车事故和特殊场合酒精检测都可以使用。 关键词：气体传感器; 模数转换; 单片机
Abstract
Different concentrations of alcohol solution are detected and showed in the design. The design can be used to the detection of drunk driving through improvement. In this thesis, the concentration of alcohol can be measured and displayed by using the gas sensor based on STC12C5A16AD MCU and MQ-3.
In the thesis Major researches are three points. (1) In the hardware, detecting the technology parameters MQ-3 gas sensor, and connecting it to a testing part of the alcohol gas concentration; Analog voltage signal amplification to drive light-emitting diode light to alarm; conversing the voltage signal through the A/D conversion at the control of the single-chip, obtaining the digital voltage signal; displaying the concentration in the digital tube display module.(2)In the Software, linear conversion between the concentration of the alcohol and the voltage and the digital display of the final concentration value.(3) The designed sensor is calibrated. The design of gas sensor is responsive to the alcohol, can measure concentration in the effective range of its concentration. And in the low concentration of alcohol in the test the error is small with the maximum error 8.2%, meeting requirements of the design.
The characteristics of the thesis are to determine the standard. The solutions and verification methods are proposed about the flow of air samples, the sample stability and water vapor. The conversion between voltage and concentration in different range is treated as linear relationship. The design of sensor can detect different the alcohol gas with different concentration. It plays an important role to solve the drunk-driving accidents and alcohol testing for special occasions after improvement.
Key Words: Gas sensor; A/D conversion; Single-chip Microcomputer
目录
第一章 引言 . ........................................................... 1
1.1 设计背景 . ...................................................... 1
1.2 设计酒精浓度探测仪的意义 ....................................... 1
1.3 本文主要研究工作 ............................................... 1
第二章 元器件和开发工具介绍 ............................................ 3
2.1 ADC0809 . ....................................................... 3
2.1.1主要特性 .................................................. 3
2.1.2内部结构 .................................................. 3
2.1.3外部特性（引脚功能） ...................................... 4
2.2 STC12C5A16AD ................................................... 4
2.3 Protel软件介绍 ............................................... 5
2.4 KEIL介绍 ..................................................... 6
2.5 ProtuesISIS介绍 .............................................. 6
第三章 硬件电路设计 .................................................... 8
3.1 设计框图 . ..................................................... 8
3.2 乙醇信号检测及调理电路 ........................................ 8
3.3 单片机电路 .................................................. 11
3.4 显示电路 . .................................................... 12
3.5 阈值存储 . .................................................... 13
第四章 软件设计 . ...................................................... 14
第五章 调试 . .......................................................... 17
参考文献 . ............................................................. 20
致谢 . ................................................................. 21
附录A 元器件清单 . ..................................................... 22
附录B 实物图 ......................................................... 23
附录C 程序 ........................................................... 24
第一章 引言
1.1 设计背景
我国传感器市场的增长率超过15%，2003年销售额为186亿元人民币，2006年销售额为283亿元人民币，预计2007年为325亿元人民币，2008年为374亿元人民币。我国传感器4大类中，工业和汽车电子产品占市场份额的33.5%。近年来，传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段，新型传感器的特点是微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它将不仅促进系统产业的改造，而且可导致建立新型工业和军事变革，是
[1]21世纪新的经济增长点。
由于气体与人类的日常生活密切相关，对气体的检测已经是保护和改善生态居住环境不可缺少的手段，气体传感器发挥着极其重要的作用。气体传感器是把气体中的特定成分检测出来，并转化为电信号的一类器件，用来对有害气体，易燃易爆气体等进行安全检测和报警，对生产生活中需要了解的气体进行检测，分析，研究等。近年来，我国气敏传感器产业有了较快的发展，但与国外相比，从技术水平，产业化及应用等领域均存在着不小的差距。
目前，气敏传感器领域还存在一些问题。一是元件的稳定性差。由于元件电阻和灵敏
度随时间而不断变化，漂移大给检测结果的可靠性带来不稳定的因素。二是选择性差。由于在检测气体时，往往还存在着其它的干扰气体(如烟酒等) ，使气敏元件发生交叉响应，产生误报。三是催化剂中毒。掺有催化剂的气敏元件接触某些气体后，活性组分被毒化，将会改变元件的选择性，降低其敏感度和稳定性，另外催化剂本身也存在着不稳定性问题。灵敏度问题。四是SnO 2元件有时由于灵敏度过大导致误报，但是在检测某些低浓度气体时灵敏度却难以达到要求。
1.2 设计酒精浓度探测仪的意义
本设计基于STC12C5A16AD 单片机设计的酒精气体浓度探测仪，可用来检测酒精气体浓
度，最主要的用途是检测司机的酒精含量。酒后驾车发生事故的机率高达27%。随着摄入酒精量的增加，选择反应错误率显著增加，当血液中酒精含量由0.5‰增至1‰，发生车祸的可能性便增加5倍，如果增至1.5‰，可能性再增加6倍。机动车驾驶人员“酒后驾车” 及“醉酒驾车”极易发生道路交通事故, 严重危害了道路交通安全和人民生命财产安全。人饮酒后, 酒精通过消化系统被人体吸收, 经过血液循环, 约有90%的酒精通过肺部呼气排出, 因此测量呼气中的酒精含量, 就可判断其醉酒程度。开车司机只要将嘴对着传感头使劲吹气，仪器就能发上显示出酒精浓度的高低，从而判断该司机是否酒后驾车，避免事故的发生。当然，最好的办法是在车内安装这种测试仪，司机一进入车内检测仪就检测司机的酒精含量，如果超出允许值，系统控制引擎无法启动，这样就可从根本上解决酒后驾车问题。 酒精气体浓度探测仪在生产生活中也有重要的应用，比如，在一些环境要求严格的生产车间，用这种酒精浓度探测仪，可随时检测车间内的酒精气体浓度，当酒精气体浓度高于允许限定值时，发出警报，提醒人们及时通风换气，做到安全生产。
1.3 本文主要研究工作
本文以STC12C5A16AD 单片机为核心，设计了用于测量酒精浓度的探测仪，主要研究工
作包括以下3个方面。
（1）硬件电路方面，对气体传感器MQ-3按检测电路，接上一定阻值的负载电阻，检
测它的技术参数，确定MQ-3所接负载电阻的大小，完成信号采样电路的设计；采样到的模拟电压电信号通过A/D转换，得到可供单片机处理的数字信号，再由单片机作相应的数据处理；lcd 液晶显示屏浓度值显示。
（2）软件方面，标准的确定是该部分要做的主要工作。因为原始的采样值是一个间接
的负载分压值，需要将它转化为被测酒精浓度值。通过多个样品的测量确定多个浓度区间的转换标准，并将每个区间的转换关系近似线性化处理，然后通过软件编程的方法来实现。
（3）为了尽量减少设计的气体传感器的测量误差，在测量酒精溶液样品时要考虑并解
决3个主要问题。一是外界环境流动空气对传感器的影响和对气体样品的稀释，二是样品的稳定性对测量带来的误差，三是水蒸气对测量的影响。针对这3个主要问题提出以下解决方案和验证方法。
测量样品时，将探头尽量放入塑料瓶内，可以在一定程度上消除流动空气的影响，同
时应选择空气流动较小的室内环境来测量。水蒸气对MQ-3的影响很小，这一点可以通过对只装有纯净水的塑料瓶的多次测量来验证。用相同容量的塑料瓶配制好不同浓度的酒精溶液后，将它密封并放置一段时间，待其稳定后再测量。再通过反复多次测量多组数据，求其平均值的方法来缩小测量误差。
第二章 元器件和开发工具介绍
2.1 A/D模数转换器ADC0809
图2-1 ADC0809芯片
2.1.1主要特性
1）8路8位A ／D 转换器，即分辨率8位。
2）具有转换起停控制端。
3）转换时间为100μs
4）单个＋5V 电源供电
5）模拟输入电压范围0～＋5V ，不需零点和满刻度校准。
6）工作温度范围为-40～＋85摄氏度
7）低功耗，约15mW 。
2.1.2内部结构
ADC0809是CMOS 单片型逐次逼近式A ／D 转换器，内部结构如图2-1所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型D ／A 转换器、逐次逼近 ADC0809内部结构框图 寄存器、三态输出锁存器等其它一些电路组成。因此，ADC0809可处理8路模拟量输入，且有三态输出能力，既可与各种微处理器相连，也可单独工作。输入输出与TTL 兼容。
2.1.3外部特性（引脚功能）
ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，下面说明各引脚功能。 IN0～IN7：8路模拟量输入端。
2-1～2-8：8位数字量输出端。
ADDA、ADDB 、ADDC ：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。
ALE ：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。
START： A／D 转换启动信号，输入，高电平有效。
EOC： A／D 转换结束信号，输出，当A ／D 转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平） OE ：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A ／D 转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。
CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ 。
REF（+）、REF （-）：基准电压。
Vcc：电源，单一＋5V 。
GND：地。
ADC0809的工作过程是：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。
此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START 上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A／D 转换，之后EOC 输出信号变低，指示转换正在进行。直到A ／D 转换完成，EOC 变为高电平，指示A ／D 转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE 输入高电平 时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。
纸张与页面设置：（1）A4、纵向、单面打印。（2）页边距：上2.8cm 、下2.2cm 、内侧3cm 、外侧2cm ；（3）装订线0cm 、页眉1.8cm 、页脚1.4cm 、对称页边距。
页眉：常州轻工职业技术毕业设计；页脚：页码，右侧。
2.2 单片机STC12C5A16AD
图2-2 STC12C5A16AD
PDIP40, STC12C5A16AD
该单片机为DIP40封装，该单片机内置8位A/D转换器，可以将酒精传感器输出电压转变成数字量处理。外型管脚与AT89S52等完全相同。
特点：
1、具有信号输出指示。
2、双路信号输出（模拟量输出及TTL 电平输出）
3、TTL 输出有效信号为低电平。（当输出低电平时信号灯亮，可直接接单片机）
4、模拟量输出0~5V电压，浓度越高电压越高。
5、对乙醇蒸汽具有很高的灵敏度和良好的选择性。
6、具有长期的使用寿命和可靠的稳定性
7、快速的响应恢复特性
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。
2.3 Protel软件介绍
电路设计软件使用的是Protel 99 SE。
Protel 99 SE是ProklTechnology 公司开发的基于Windows 环境下的电路板设计软件。该软件功能强大，人机界面友好，易学易用，仍然是大中院校电学专业必学课程，同时也是业界人士首选的电路板设计工具。
Protel 99 SE 由两大部分组成：电路原理图设计和多层印刷电路板设计。其中由两部分组成：电路图编辑器和元件库编辑器。
一、电路图编辑器（Schematic ）
（1）、概述
进入Design Protel 99 SE后在Documents 中通过右键 “New” 建立 “Document”文件，打开后即可进行电路原理图的编辑。先按照已画好的电路草图将所有元件找到拖放到编辑框里。将编辑框缩小，将元件照电路的样子搭好，整体上排列匀称。接下来就可以进行局部的连线了。或者可以先将电路的各个模块先搭好，再通过框定各模块平移组合成完整的电路，取消框定要通过Edit －﹥DeSelect －﹥Inside Area －﹥再用鼠标框定以前选中的模块，就可以解除，表现为模块由黄色变成普通颜色。对某个工程的操作是对一个数据库的操作，因此不同的数据库会在不同的窗口中打开，通过最小化可看各个数据库的窗口。
（2）、常用操作
1、调用画图工具View －﹥Toolbars －﹥Customize 。
2、在移动元件时按空格可旋转元件。
3、一个工程数据库中最好不要将所有文件都放在文件夹Documents 中, 因为这样会产生一些小问题。而将文件直接放在数据库根目录下则不会出现这些问题。
二、元件库编辑器（Schematic Library）
（1）、概述
虽然Protel 本身包含了庞大的元件库，但在实际应用中总会遇到找不到元件的情况，这时就需要根据元件资料自己动手在元件库中制作这个元件。还有一种情况是各种元件分散在各个公司的元件库中，不便于使用，所以要把常用元件集中到一个元件库中，这就要自己动手制作，将经常用到的元件复制到这个元件库中，方便以后的使用。
（2）、基本操作
元件库文件（.LIB ）也是基于数据库文件（.DDB ）下的操作，同一个数据库下元件库中的元件才可以通过Tools －﹥ Copy Component 相互复制，不同数据库时可先用右键的copy 将 整个元件库复制到当前数据库，再在该数据库中进行单个元件的复制。在放置芯片引脚时大头指的是引脚外侧，引脚名称会嵌到芯片框里，引脚号在外侧。
1、在画芯片图时，如果用到画线的功能，则应将View －﹥Snap Grid 功能打开，可增加画线时的定位精度。
2、不同设计文件之间拷贝模块时，操作如下：先选中要拷贝的部分拷贝，鼠标变成十字线后在选定的区域中间点击左键，切换到另一个设计文件，粘贴即完成了操作。
2.4 KEIL介绍
keil 软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil 即可看出。Keil 提供了包括C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision ）将这些部份组合在一起。运行Keil 软件需要Pentium 或以上的CPU ，16MB 或更多RAM 、20M 以上空闲的硬盘空间、WIN98、NT 、WIN2000、WINXP 等操作系统。
下面介绍Keil C51开发系统基本知识Keil C51开发系统基本知识 1. 系统概述
Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C 语言软件开发系统，与汇编相比，C 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C 来开发，体会更加深刻。
Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows 界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。下面详细介绍Keil C51开发系统各部分功能和使用。
2.Keil C51单片机软件开发系统的整体结构
C51工具包的整体结构，其中uVision 与Ishell 分别是C51 for Windows和for Dos的集成开发环境(IDE)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE 本身或其它编辑器编辑C 或汇编源文件。然后分别由C51及A51编译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS 文件由OH51转换成标准的Hex 文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM 中。
3. 使用独立的Keil 仿真器时，注意事项
（1）仿真器标配11.0592MHz 的晶振，但用户可以在仿真器上的晶振插孔中换插其他频率的晶振。
（2） 仿真器上的复位按钮只复位仿真芯片，不复位目标系统。
（3） 仿真芯片的31脚（/EA）已接至高电平，所以仿真时只能使用片内ROM ，不能使用片外ROM ；但仿真器外引插针中的31脚并不与仿真芯片的31脚相连，故该仿真器仍可插入到扩展有外部ROM （其CPU 的/EA引脚接至低电平）的目标系统中使用。
2.5 ProtuesISIS介绍
州轻工职业技术
毕业设计(论文) 说明书
院 常学
摘 要
本设计实现了对不同浓度酒精的检测和显示，通过适当改进可以用于检测酒后驾车。本文用STC12C5A16AD 单片机与MQ-3型气体传感器实现了对酒精浓度的测量，并对测量数据进行显示。
本设计主要研究了（1）硬件方面，MQ-3气体传感器技术参数的检测和将它接入到酒精浓度检测模块中；将采集到的模拟电压信号通过单片机控制经A/D转换，得到数字电压信号；用于显示浓度的数码管显示模块。（2）软件方面，主要研究了电压到浓度的线性转换和最终浓度值的数码管显示。（3）对设计的传感器进行了标定。设计的传感器对酒精气体反应灵敏，能在有效范围内测量它的浓度值。并且在检测低浓度酒精时误差较小，最大误差为8.2%满足设计要求。
本设计的特色在于标准的确定。对于流动空气，样品的稳定性和水蒸气的影响，提出了解决方案和验证方法。对不同的区间浓度和电压转换关系做线性化处理，简化了硬件电路的设计。设计的传感器可以检测不同浓度的酒精气体，改进之后对解决酒后驾车事故和特殊场合酒精检测都可以使用。 关键词：气体传感器; 模数转换; 单片机
Abstract
Different concentrations of alcohol solution are detected and showed in the design. The design can be used to the detection of drunk driving through improvement. In this thesis, the concentration of alcohol can be measured and displayed by using the gas sensor based on STC12C5A16AD MCU and MQ-3.
In the thesis Major researches are three points. (1) In the hardware, detecting the technology parameters MQ-3 gas sensor, and connecting it to a testing part of the alcohol gas concentration; Analog voltage signal amplification to drive light-emitting diode light to alarm; conversing the voltage signal through the A/D conversion at the control of the single-chip, obtaining the digital voltage signal; displaying the concentration in the digital tube display module.(2)In the Software, linear conversion between the concentration of the alcohol and the voltage and the digital display of the final concentration value.(3) The designed sensor is calibrated. The design of gas sensor is responsive to the alcohol, can measure concentration in the effective range of its concentration. And in the low concentration of alcohol in the test the error is small with the maximum error 8.2%, meeting requirements of the design.
The characteristics of the thesis are to determine the standard. The solutions and verification methods are proposed about the flow of air samples, the sample stability and water vapor. The conversion between voltage and concentration in different range is treated as linear relationship. The design of sensor can detect different the alcohol gas with different concentration. It plays an important role to solve the drunk-driving accidents and alcohol testing for special occasions after improvement.
Key Words: Gas sensor; A/D conversion; Single-chip Microcomputer
目录
第一章 引言 . ........................................................... 1
1.1 设计背景 . ...................................................... 1
1.2 设计酒精浓度探测仪的意义 ....................................... 1
1.3 本文主要研究工作 ............................................... 1
第二章 元器件和开发工具介绍 ............................................ 3
2.1 ADC0809 . ....................................................... 3
2.1.1主要特性 .................................................. 3
2.1.2内部结构 .................................................. 3
2.1.3外部特性（引脚功能） ...................................... 4
2.2 STC12C5A16AD ................................................... 4
2.3 Protel软件介绍 ............................................... 5
2.4 KEIL介绍 ..................................................... 6
2.5 ProtuesISIS介绍 .............................................. 6
第三章 硬件电路设计 .................................................... 8
3.1 设计框图 . ..................................................... 8
3.2 乙醇信号检测及调理电路 ........................................ 8
3.3 单片机电路 .................................................. 11
3.4 显示电路 . .................................................... 12
3.5 阈值存储 . .................................................... 13
第四章 软件设计 . ...................................................... 14
第五章 调试 . .......................................................... 17
参考文献 . ............................................................. 20
致谢 . ................................................................. 21
附录A 元器件清单 . ..................................................... 22
附录B 实物图 ......................................................... 23
附录C 程序 ........................................................... 24
第一章 引言
1.1 设计背景
我国传感器市场的增长率超过15%，2003年销售额为186亿元人民币，2006年销售额为283亿元人民币，预计2007年为325亿元人民币，2008年为374亿元人民币。我国传感器4大类中，工业和汽车电子产品占市场份额的33.5%。近年来，传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段，新型传感器的特点是微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它将不仅促进系统产业的改造，而且可导致建立新型工业和军事变革，是
[1]21世纪新的经济增长点。
由于气体与人类的日常生活密切相关，对气体的检测已经是保护和改善生态居住环境不可缺少的手段，气体传感器发挥着极其重要的作用。气体传感器是把气体中的特定成分检测出来，并转化为电信号的一类器件，用来对有害气体，易燃易爆气体等进行安全检测和报警，对生产生活中需要了解的气体进行检测，分析，研究等。近年来，我国气敏传感器产业有了较快的发展，但与国外相比，从技术水平，产业化及应用等领域均存在着不小的差距。
目前，气敏传感器领域还存在一些问题。一是元件的稳定性差。由于元件电阻和灵敏
度随时间而不断变化，漂移大给检测结果的可靠性带来不稳定的因素。二是选择性差。由于在检测气体时，往往还存在着其它的干扰气体(如烟酒等) ，使气敏元件发生交叉响应，产生误报。三是催化剂中毒。掺有催化剂的气敏元件接触某些气体后，活性组分被毒化，将会改变元件的选择性，降低其敏感度和稳定性，另外催化剂本身也存在着不稳定性问题。灵敏度问题。四是SnO 2元件有时由于灵敏度过大导致误报，但是在检测某些低浓度气体时灵敏度却难以达到要求。
1.2 设计酒精浓度探测仪的意义
本设计基于STC12C5A16AD 单片机设计的酒精气体浓度探测仪，可用来检测酒精气体浓
度，最主要的用途是检测司机的酒精含量。酒后驾车发生事故的机率高达27%。随着摄入酒精量的增加，选择反应错误率显著增加，当血液中酒精含量由0.5‰增至1‰，发生车祸的可能性便增加5倍，如果增至1.5‰，可能性再增加6倍。机动车驾驶人员“酒后驾车” 及“醉酒驾车”极易发生道路交通事故, 严重危害了道路交通安全和人民生命财产安全。人饮酒后, 酒精通过消化系统被人体吸收, 经过血液循环, 约有90%的酒精通过肺部呼气排出, 因此测量呼气中的酒精含量, 就可判断其醉酒程度。开车司机只要将嘴对着传感头使劲吹气，仪器就能发上显示出酒精浓度的高低，从而判断该司机是否酒后驾车，避免事故的发生。当然，最好的办法是在车内安装这种测试仪，司机一进入车内检测仪就检测司机的酒精含量，如果超出允许值，系统控制引擎无法启动，这样就可从根本上解决酒后驾车问题。 酒精气体浓度探测仪在生产生活中也有重要的应用，比如，在一些环境要求严格的生产车间，用这种酒精浓度探测仪，可随时检测车间内的酒精气体浓度，当酒精气体浓度高于允许限定值时，发出警报，提醒人们及时通风换气，做到安全生产。
1.3 本文主要研究工作
本文以STC12C5A16AD 单片机为核心，设计了用于测量酒精浓度的探测仪，主要研究工
作包括以下3个方面。
（1）硬件电路方面，对气体传感器MQ-3按检测电路，接上一定阻值的负载电阻，检
测它的技术参数，确定MQ-3所接负载电阻的大小，完成信号采样电路的设计；采样到的模拟电压电信号通过A/D转换，得到可供单片机处理的数字信号，再由单片机作相应的数据处理；lcd 液晶显示屏浓度值显示。
（2）软件方面，标准的确定是该部分要做的主要工作。因为原始的采样值是一个间接
的负载分压值，需要将它转化为被测酒精浓度值。通过多个样品的测量确定多个浓度区间的转换标准，并将每个区间的转换关系近似线性化处理，然后通过软件编程的方法来实现。
（3）为了尽量减少设计的气体传感器的测量误差，在测量酒精溶液样品时要考虑并解
决3个主要问题。一是外界环境流动空气对传感器的影响和对气体样品的稀释，二是样品的稳定性对测量带来的误差，三是水蒸气对测量的影响。针对这3个主要问题提出以下解决方案和验证方法。
测量样品时，将探头尽量放入塑料瓶内，可以在一定程度上消除流动空气的影响，同
时应选择空气流动较小的室内环境来测量。水蒸气对MQ-3的影响很小，这一点可以通过对只装有纯净水的塑料瓶的多次测量来验证。用相同容量的塑料瓶配制好不同浓度的酒精溶液后，将它密封并放置一段时间，待其稳定后再测量。再通过反复多次测量多组数据，求其平均值的方法来缩小测量误差。
第二章 元器件和开发工具介绍
2.1 A/D模数转换器ADC0809
图2-1 ADC0809芯片
2.1.1主要特性
1）8路8位A ／D 转换器，即分辨率8位。
2）具有转换起停控制端。
3）转换时间为100μs
4）单个＋5V 电源供电
5）模拟输入电压范围0～＋5V ，不需零点和满刻度校准。
6）工作温度范围为-40～＋85摄氏度
7）低功耗，约15mW 。
2.1.2内部结构
ADC0809是CMOS 单片型逐次逼近式A ／D 转换器，内部结构如图2-1所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型D ／A 转换器、逐次逼近 ADC0809内部结构框图 寄存器、三态输出锁存器等其它一些电路组成。因此，ADC0809可处理8路模拟量输入，且有三态输出能力，既可与各种微处理器相连，也可单独工作。输入输出与TTL 兼容。
2.1.3外部特性（引脚功能）
ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，下面说明各引脚功能。 IN0～IN7：8路模拟量输入端。
2-1～2-8：8位数字量输出端。
ADDA、ADDB 、ADDC ：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。
ALE ：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。
START： A／D 转换启动信号，输入，高电平有效。
EOC： A／D 转换结束信号，输出，当A ／D 转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平） OE ：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A ／D 转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。
CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ 。
REF（+）、REF （-）：基准电压。
Vcc：电源，单一＋5V 。
GND：地。
ADC0809的工作过程是：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。
此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START 上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A／D 转换，之后EOC 输出信号变低，指示转换正在进行。直到A ／D 转换完成，EOC 变为高电平，指示A ／D 转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE 输入高电平 时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。
纸张与页面设置：（1）A4、纵向、单面打印。（2）页边距：上2.8cm 、下2.2cm 、内侧3cm 、外侧2cm ；（3）装订线0cm 、页眉1.8cm 、页脚1.4cm 、对称页边距。
页眉：常州轻工职业技术毕业设计；页脚：页码，右侧。
2.2 单片机STC12C5A16AD
图2-2 STC12C5A16AD
PDIP40, STC12C5A16AD
该单片机为DIP40封装，该单片机内置8位A/D转换器，可以将酒精传感器输出电压转变成数字量处理。外型管脚与AT89S52等完全相同。
特点：
1、具有信号输出指示。
2、双路信号输出（模拟量输出及TTL 电平输出）
3、TTL 输出有效信号为低电平。（当输出低电平时信号灯亮，可直接接单片机）
4、模拟量输出0~5V电压，浓度越高电压越高。
5、对乙醇蒸汽具有很高的灵敏度和良好的选择性。
6、具有长期的使用寿命和可靠的稳定性
7、快速的响应恢复特性
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。
2.3 Protel软件介绍
电路设计软件使用的是Protel 99 SE。
Protel 99 SE是ProklTechnology 公司开发的基于Windows 环境下的电路板设计软件。该软件功能强大，人机界面友好，易学易用，仍然是大中院校电学专业必学课程，同时也是业界人士首选的电路板设计工具。
Protel 99 SE 由两大部分组成：电路原理图设计和多层印刷电路板设计。其中由两部分组成：电路图编辑器和元件库编辑器。
一、电路图编辑器（Schematic ）
（1）、概述
进入Design Protel 99 SE后在Documents 中通过右键 “New” 建立 “Document”文件，打开后即可进行电路原理图的编辑。先按照已画好的电路草图将所有元件找到拖放到编辑框里。将编辑框缩小，将元件照电路的样子搭好，整体上排列匀称。接下来就可以进行局部的连线了。或者可以先将电路的各个模块先搭好，再通过框定各模块平移组合成完整的电路，取消框定要通过Edit －﹥DeSelect －﹥Inside Area －﹥再用鼠标框定以前选中的模块，就可以解除，表现为模块由黄色变成普通颜色。对某个工程的操作是对一个数据库的操作，因此不同的数据库会在不同的窗口中打开，通过最小化可看各个数据库的窗口。
（2）、常用操作
1、调用画图工具View －﹥Toolbars －﹥Customize 。
2、在移动元件时按空格可旋转元件。
3、一个工程数据库中最好不要将所有文件都放在文件夹Documents 中, 因为这样会产生一些小问题。而将文件直接放在数据库根目录下则不会出现这些问题。
二、元件库编辑器（Schematic Library）
（1）、概述
虽然Protel 本身包含了庞大的元件库，但在实际应用中总会遇到找不到元件的情况，这时就需要根据元件资料自己动手在元件库中制作这个元件。还有一种情况是各种元件分散在各个公司的元件库中，不便于使用，所以要把常用元件集中到一个元件库中，这就要自己动手制作，将经常用到的元件复制到这个元件库中，方便以后的使用。
（2）、基本操作
元件库文件（.LIB ）也是基于数据库文件（.DDB ）下的操作，同一个数据库下元件库中的元件才可以通过Tools －﹥ Copy Component 相互复制，不同数据库时可先用右键的copy 将 整个元件库复制到当前数据库，再在该数据库中进行单个元件的复制。在放置芯片引脚时大头指的是引脚外侧，引脚名称会嵌到芯片框里，引脚号在外侧。
1、在画芯片图时，如果用到画线的功能，则应将View －﹥Snap Grid 功能打开，可增加画线时的定位精度。
2、不同设计文件之间拷贝模块时，操作如下：先选中要拷贝的部分拷贝，鼠标变成十字线后在选定的区域中间点击左键，切换到另一个设计文件，粘贴即完成了操作。
2.4 KEIL介绍
keil 软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil 即可看出。Keil 提供了包括C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision ）将这些部份组合在一起。运行Keil 软件需要Pentium 或以上的CPU ，16MB 或更多RAM 、20M 以上空闲的硬盘空间、WIN98、NT 、WIN2000、WINXP 等操作系统。
下面介绍Keil C51开发系统基本知识Keil C51开发系统基本知识 1. 系统概述
Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C 语言软件开发系统，与汇编相比，C 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C 来开发，体会更加深刻。
Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows 界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。下面详细介绍Keil C51开发系统各部分功能和使用。
2.Keil C51单片机软件开发系统的整体结构
C51工具包的整体结构，其中uVision 与Ishell 分别是C51 for Windows和for Dos的集成开发环境(IDE)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE 本身或其它编辑器编辑C 或汇编源文件。然后分别由C51及A51编译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS 文件由OH51转换成标准的Hex 文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM 中。
3. 使用独立的Keil 仿真器时，注意事项
（1）仿真器标配11.0592MHz 的晶振，但用户可以在仿真器上的晶振插孔中换插其他频率的晶振。
（2） 仿真器上的复位按钮只复位仿真芯片，不复位目标系统。
（3） 仿真芯片的31脚（/EA）已接至高电平，所以仿真时只能使用片内ROM ，不能使用片外ROM ；但仿真器外引插针中的31脚并不与仿真芯片的31脚相连，故该仿真器仍可插入到扩展有外部ROM （其CPU 的/EA引脚接至低电平）的目标系统中使用。
2.5 ProtuesISIS介绍