1、1 前 言氣體與人類的日常生活密切相關，從工廠企業到居民家庭，酒精泄露的檢測、監控以及對酒后駕車的檢測對居民的人身和財產安全都是十分重要且必不可少的。現如今，由于人們的安全意思增強，對環境安全性和生活舒適性要求的提高，再加上氣體傳感器向低功耗、多功能、集成化方向的發展，因此，酒精濃度檢測儀具有十分廣闊的顯示市場和潛在的市場要求。單 片 機 是 一 種 集 成在 電 路 芯 片， 是 采 用 超 大 規 模 集 成 電 路 技 術 把 具 有數據處理能力的中央處理器CPU 隨機存儲器 RAM 、 只讀存儲器 ROM、 多種 I/O 口和中斷系統、 定時器/計 時器等功能（ 可能還包括顯示驅動電路

2、、 脈 寬 調 制 電路、 模 擬 多路轉 換 器 、 A /D轉 換 器等電 路 ） 集 成 到 一塊硅 片 上 構成的一個小而完善的計算機系統。單片微型計算機簡稱單片機 ，是 典型的嵌入式微控制 器（ M icrocontroller Unit）， 常用英文字母的縮寫 M CU 表示單片機， 它最早是被用在工業控制 領域。 單片機由芯片內僅有 CPU 的專用處理器發展而來。 單片機內部也和 電腦功能類 似的模塊 ， 比如 CPU， 內 存， 并行總 線， 還有 和硬盤作 用相同 的 存 儲 器 件 ， 不 同 的 是 它 的 這 些 部 件 性 能 都 相 對 我 們 的 家 用 電 腦

3、弱 很 多 ， 不過價錢也是低的， 一般不超過 10 元即可 .用它來做一些控制電器一類 不是很復雜的工作足矣了。在 計 算 機 出 現 以 前， 有 不 少 能工 巧 匠 做 出 了 不 少 精 巧 的 機 械 。 進 入 電 器時代 后 ， 人 們 借 助 電 氣 技 術 實 現 了 自 動 控 制 機械 ， 自 動 生產 線 甚 至 自 動 工廠， 并且大大地發展了控制理論。 然而， 在一些大 中型系統中自動化結 果 均 不 理 想 。 只 有 在 計 算 機 出 現 后 ， 人 們 才 見 到 了 希 望 的 曙 光 。 如 今 借 助 計 算 機 逐 漸 實 現 了 人 類 的 夢

4、想 。 但 是 ， 計 算 機 出 現 后 的 相 當 長 的 時 間 里 ， 計 算 機 作 為 科 學 武 器 ， 在 科 學 的 神 圣 殿 堂 里 默 默 地 工 作 ， 而 工 業 現 場 的 測 控領域并沒有得到真正的應用。只有在單片機（ M icrocontroller) 出現后，計 算 機 才 真 正 地 從 科 學 的 神 圣 殿 堂 走 入 尋 常 百 姓 家 ， 成 為 廣 大 工 程 技 術 人 員 現代 化技術革新 ，技 術革命的有利武器 。目 前 ，單 片機在民用和工業測 控 領域得到最廣泛的應用。 彩電， 冰箱， 空調， 錄 像機， VCD， 遙 控器， 游戲 機

5、 ， 電 飯 煲 等 無 處 不 見 單 片 機 的 影 子 ， 單 片 機 早 已 深 深 地 溶 入 我 們 每 個 人的生活之中。傳 感 器 頭 是 酒 精 氣 體 濃 度 檢 測 中 感 受 酒 精 的 重 要 部 分 。 目 前 ， 所 設 計 的 該 類 多 選 用 以 二 氧 化 錫 為 基 本 材 料 ， 添 加 不 同 物 質 制 成 的 氣 敏 傳 感 器 。 本 文所選用的 M Q-3 氣敏傳感器的敏感部分是由二氧化錫的 N 型半 導體微 晶 燒 結 層 構 成 ， 靈 敏 度 高 ， 響 應 速 度 快 ， 可 靠 性 好 ， 也 有 選 用 以 其 他 氧 化 物 為

6、 基 本 材 料 制 成 的 傳 感 器 ， 如 二 氧 化 鈦 作 為 氣 體 傳 感 器 材 料 。 雖 然 目 前 的 二 氧 化 鈦 薄 膜 有 電 阻 高 、 工 作 溫 度 高 、 敏 感 性 差 的 缺 點 ， 但 是 二 氧 化 鈦 薄 膜 有 良 好 的 電 學 性 能 、 優 異 的 光 學 性 能 、 化 學 穩 定 性 高 、 機 械 強 度 高 ， 且 可 用 于 多 種 氣 體 檢 測 。 單 片 機 在 整 個 傳 感 器 中 起 操 作 和 相 應 數 據 處 理 兵 顯示的作用， 是系統設計的核心部分。 目前， 氣 敏傳感器已有較高的精度 ， 可 達 萬 分

7、之 一 以 上 。 隨 著 材 料 發 展 和 新 加 工 技 術 的 提 高 ， 有 了 高 可 靠 性 和 低 功 耗 的 氣 體 傳 感 器 ， 智 能 化 數 字 化 的 氣 體 傳 感 器 客 服 了 目 前 氣 敏 傳 感 器 人工測試帶來的效率低， 誤差 大和操作人妖長時間工作等問題。傳統的氣體檢測方法是使用一個傳感器進行檢測，但由于單一傳感器存在交 叉敏感的問題，這種方法對混合氣體的檢測無能為力。因此，本文基于單片機的 特點，從而實現對酒精汽油混合氣體中酒精濃度的識別。系統以 AT89C51 單片 機芯片作為控制核心，采用 MQ-3 型酒精氣體傳感器作為數據采集單元，對混合 氣

8、體進行信號采集，經過 A/D 轉換將采集的模擬信號數字化，利用單片機對信 號進行處理，通 過 顯 示 器 實現數據的顯示。最后，利用研制的系統對不同濃度 酒精和汽油的混合氣體進行測量，對測試數據利用單片機進行定量識別，實現了 酒精與汽油混合氣體中的酒精濃度的識別。基于單片機的酒精濃度檢測以單片機和酒精傳感器為核心，具有聲光報警功能及LED顯示功能。根據不同的環境設定不同的閾值，超過閾值即進行聲光報警，提示危害。采用匯編語言來實現其軟件功能，該系統硬件電路設計簡單，軟件功能完善、靈敏度高、工作性好，并且具有尺寸小、方便攜帶的優點。1 - 52酒精氣體檢測系統的國內外發展現狀和方向酒精濃度檢測儀主

9、要是用來檢測酒精濃度的，它主要由酒精傳感器、模數轉換器、單片機、LCD顯示、鍵盤以及聲音報警構成。酒精傳感器將檢測到的酒精濃度轉化為電信號，然后將電信號傳送給模數轉換器，經過模數轉換器轉換后，把轉換得到的數字信號傳給單片機，單片機對所輸入的數字信號進行分析處理，最后將分析處理的結果通過顯示器顯示出來。由于不同的環境對酒精濃度的要求也不一樣，所以，可以通過鍵盤來設定不同環境中酒精濃度的不同閥值，如果所檢測到的空氣中的酒精濃度超過了所設定的閥值，那么單片機將會控制蜂鳴器發出聲音警報。使用單片機來檢測酒精氣體有以下優點：（1）數據采集系統以單片機為控制核心，外圍電路帶有LED顯示以及鍵盤響應電路，無

10、需要其他計算機，用戶就可以與之進行交互工作，完成數據的采集、存儲、計算、分析等。（2）系統具有低功耗、小型化、高性價比等特點。（3）鍵盤控制、液晶顯示，使得儀表操作簡單，人機交互方便。（4）軟件系統采用匯編語言，在兼顧實時性處理的同時也很方便地進行數據處理（5）測量精度高、響應時間快，能檢測到ppm級的酒精氣體濃度。單片機不同于一般計算機主要是實現高速海量的運算，強調計算機的運行速度，單片機由于受到儲存空間的制約只能寫入一定大小的特定程序，實現特定的功能。這種方式更適合工業控制領域所強調的是對控制對象的控制方式和控制能力。所以，單片機的應用意義遠不限于它的應用范疇或由此帶來的經濟效益，更重要的

11、是它已從根本上改變了傳統的控制方法和設計思想，是控制技術的一次革命。可以說，二十世紀跨越了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和現已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，大多數人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計算機的最小系統只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。因為它體積小，通常都藏在被控機械的“肚子”里。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了。現在，這種單片機的使用領域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統、家用電

12、器等。各種產品一旦用上了單片機，就能起到使產品升級換代的功效，常在產品名稱前冠以形容詞“智能型”，如智能型洗衣機等。單片機廣泛應用于各類智能化設備，大致可分如下幾個范疇：1.測控系統用單片機可以構成各種不太復雜的工業控制系統、自適應控制系統、數據采集系統等,達到測量與控制的目的。2.智能儀表用單片機改造原有的測量、控制儀表,促進儀表向數字化、智能化、多功能化、綜合化、柔性化方向發展。3.機電一體化產品單片機與傳統的機械產品相結合,使傳統機械產品結構簡化,控制智能化。4.智能接口在計算機控制系統,特別是在較大型的工業測、控系統中,用單片機進行接口的控制與管理,加之單片機與主機的并行工作,大大提高

13、了系統的運行速度。5.智能民用產品如在家用電器、玩具、游戲機、聲像設備、電子秤、收銀機、辦公設備、廚房設備等許多產品中,單片機控制器的引入,不僅使產品的功能大大增強,性能得到提高,而且獲得了良好的使用效果。此外，單片機在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領域都有著十分廣泛的用途。在我國推廣使用單片機，具有特別重要的意義.它將有助于我國各行各業的技術改造和產品的更新換代.隨著具有高速運算與數據處理能力的16位單片機的出現，單片機也開始滲透到數據處理的領域。6 - 1 0當今智能電子密碼鎖發展已經到了非常高的境界，國外單片機發展現狀由于電子元件特別是單片機應用在這幾年得到空前發展，無論功能性，

14、穩定性都比較全面，在保密方面已做到人眼識別，指紋識別，單片機開發板人聲識別基本上電影上有的現實也有。在國外發展比較早，所以應用也比較廣泛，主要在家庭裝較貴重地方，銀行，保險柜等應用較多，在國內這方面發展也較快，不管自己開發或是引進都有，在重要地方應用也較多，由于價錢比普通彈子鎖較貴，早幾年應用較少，現在越來越普及到平常化，未來的發展也會越來越被大眾采用，由于它的功能、安全是彈子鎖無法相比的。發展前境是非常大的。單片機是工業控制領域內最理想的機種，在國外已經得到了廣泛應用。由于氣體與人類的日常生活密切相關，對氣體的檢測已經是保護和改善生態居住環境不可缺少的手段，氣體傳感器發揮著極其重要的作用。氣

15、體傳感器是把氣體中的特定成分檢測出來，并轉化為電信號的一類器件，用來對有害氣體，易燃易爆氣體等進行安全檢測和報警，對生產生活中需要了解的氣體進行檢測，分析，研究等。近年來，我國氣敏傳感器產業有了較快的發展，但與國外相比，從技術水平，產業化及應用等領域均存在著不小的差距。目前，氣敏傳感器領域還存在一些問題。一是元件的穩定性差。由于元件電阻和靈敏度隨時間而不斷變化，漂移大給檢測結果的可靠性帶來不穩定的因素。二是選擇性差。由于在檢測氣體時，往往還存在著其它的干擾氣體(如煙酒等)，使氣敏元件發生交叉響應，產生誤報。三是催化劑中毒。摻有催化劑的氣敏元件接觸某些氣體后，活性組分被毒化，將會改變元件的選擇性

16、，降低其敏感度和穩定性，另外催化劑本身也存在著不穩定性問題。靈敏度問題。四是SnO2元件有時由于靈敏度過大導致誤報，但是在檢測某些低濃度氣體時靈敏度卻難以達到要求11-153 總結綜上所述，基于單片機的酒精氣體檢測系統，具有體積小、使用方便的特點，采用MQ-3型酒精氣體傳感器對酒精氣體濃度進行檢測，并通過單片機對傳感器的輸出信號進行處理，最終進行顯示和報警，達到自動檢測的目的。軟件部分采用模塊化設計，各子程序的功能相對獨立，便于實時的調試和修改。4 參 考 文獻1張偉.單片機原理及應用M.北京:機械工業出版社,2002.2施文康.檢測技術M.北京:機械工業出版社,2002.3趙保經.微電子技術

17、與新技術革命M.國防工業出版社,1985.74謝宜仁.單片機硬件接口電路及實例解析M.電子工業出版社，20095 薛永毅,姜余祥編著.傳感器技術及應用M.北京航空航天大學出版社,20056劉崇進,鄭大防.氣體傳感器的發展概況和發展方向J.計算機測量與控制.19997沙占友.智能傳感器系統設計與應用M.電子工業出版社,20048劉廣玉,陳明,吳志鶴等.新型傳感器技術及應用M.北京航空航天大學.20049林志琦.單片機原理接口及應用（c語言版）M.北京：中國水利水電出版社,200710紀宗南.單片機外圍器件使用手冊輸入通道器件分冊M.200511程佩青.數字信號處理教程M.清華大學出版社，2007.212趙負圖主編.信號采集與處理集成電路手冊M.化學工業出版社,200213Sam