命令，就能实现种测量功能。与此同时，智能仪器还通过显示屏将仪器的运行情况工作状态以及对测量数据的处理结果及时告诉操作人员，使仪器的操作更加方便直观。二论文的主要工作本设计采用气敏传感器，单片机实现空气酒精浓度实时测量，通过显示器实时显示。可以通过键盘设定阈值，超过阈值具有声光报警功能。本文主要完成了以下的工作根据原理做出总体的电路框图。分析每步要实现的功能，并设计电路。连接每个功能模块并加入必要的接口电路。根据硬件连接图和要实现的功能编写软件。进行软硬件联合调试。分析调试中遇到的问题，提出改进的方案。器件介绍气敏传感器气敏传感器是用来检测气体浓度和成分的传感器，它对于环境保护和安全监督方面起着极重要的作用。气敏传感器是暴露在各种成分的气体中使用的，由于检测现场温度湿度的变化很大，又存在大量粉尘和油雾等，所以其工作条件较恶劣，而且气体对传感元件的材料会产生化学反应物，附着在元件表面，往往会使其性能变差。所以对气敏传感器有下列要求能够检测报警气体的允许浓度和其他标准数值的气体浓度，能长期稳定工作，重复性好，响应速度快，共存物质所产生的影响小等。由于被测气体的种类繁多，性质各不相同，不可能用种传感器来检测所有气体，所以气敏传感器的种类也有很多。近年来随着半导体材料和加工技术的迅速发展，实际使用最多的是半导体气敏传感器，这类传感器般多用于气体的粗略鉴别和定性分析，具有结构简单使用方便等优点。表半导体气敏元件分类名称检测原理现象具有代表性的气敏元件及材料检测气体接触燃烧式燃烧热电阻丝催化剂可燃性气体电化学式恒电位电解电流气体透过膜贵金属阴极贵金属阳极伽伐尼电池式气体透过膜贵金属阴极贱金属阳极其他类型红外吸收型石英震荡型光导纤维型热传导型异质结型气体色谱法声表面波气体传感器无机气体和有机气体半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体主要是金属氧化物表面接触时，产生的电导率等物性变化来检测气体。按照半导体与气体相互作用时产生的变化只限于半导体表面或深入到半导体内部，可分为表面控制型和体控制型。第类，半导体表面吸附的气体与半导体间发生电子授受，结果使半导体的电导率等物性发生变化，但内部化学组成不变第二类，半导体与气体的反应，使半导体内部组成晶格缺陷浓度发生变化，而使电导率改变。按照半导体变化的物理特性，又可分电阻型和非电阻型两类。电阻型半导体气敏元件是利用敏感材料接触气体时，其阻值变化来检测气体的成分或浓度非电阻型半导体气敏元件是利用其他参数，如二极管伏安特性和场效应晶体管的阈值电压变化来检测被测气体。氧化锡是目前应用最多的种气敏元件。气敏传感器的动态特性传感器的输入信号是随时间变化的动态信号，这时就要求传感器能时刻精确地跟踪输入信号，按照输入信号的变化规律输出信号。当传感器输入信号的变化缓慢时，是容易跟踪的，但随着输入信号的变化加快，传感器随动跟踪性能会逐渐下降。输入信号变化时，引起输出信号也随时间变化，这个过程称为响应。动态特性就是指传感器对于随时间变化的输入信号的响应特性，通常要求传感器不仅能精确地显示被测量的大小，而且还能复现被测量随时间变化的规律，这也是传感器的重要特性之。传感器的动态特性与其输入信号的变化形式密切相关，在研究传感器动态特性时，通常是根据不同输入信号的变化规律来考察传感器响应的。实际传感器输入信号随时间变化的形式可能是多种多样的，最常见最典型的输入信号是阶跃信号和正弦信号。这两种信号在物理上较容易实现，而且也便于求解。对于阶跃输入信号，传感器的响应称为阶跃响应或瞬态响应，它是指传感器在瞬变的非周期信号作用下的响应特性。这对传感器来说是种最严峻的状态，如传感器能复现这种信号，那么就能很容易地复现其他种类的输入信号，其动态性能指标也必定会令人满意。而对于正弦输入信号，则称为频率响应或稳态响应。它是指传感器在振幅稳定不变的正弦信号作用下的响应特性。稳态响应的重要性，在于工程上所遇到的各种非电信号的变化曲线都可以展开成傅里叶级数或进行傅里叶变换，即可以用系列正弦曲线的叠加来表示原曲线。因此，当已知道传感器对正弦信号的响应特性后，也就可以判断它对各种复杂变化曲线的响应了。为便于分析传感器的动态特性，必须建立动态数学模型。建立动态数学模型的方法有多种，如微分方程传递函数频率响应函数差分方程状态方程脉冲响应函数等。建立微分方程是对传感器动态特性进行数学描述的基本方法。在忽略了些影响不大的非线性和随机变化表测量可证实其输出是稳定的的电压信号，符合单片机的输入条件，因此此信号可以直接接人进行转换而不需要放大滤波等。其次对于声光报警电路的调试分为蜂鸣器和的调试。经试验电路板的蜂鸣器和只有在高电平工作，需要三极管对电流放大进行驱动，了解这点，对程序的设计很重要。软件调试软件调试为利用伟福软件进行模块化调试。调试过程中观察存储单元数据的变化，查找所写程序的，并改正。运行程序，并对其进行调试。为方便使用，把常用的些运行调试命令及窗口选项以小图标的形式置于工具栏中。当用户鼠标移至小图标上时，背景窗体的左下角将会显示相应的说明。以下对常用运行调试命令及窗口选项进行简要的介绍。运行点击此项后芯片将全速运行片内程序，直至遇到断点或是接到了停止命令。图标停止点击此项后芯片将停止运行当前程序。图标单步点击此项后芯片将执行当前行的指令。图标连续单步点击此项后芯片将由当前行开始，连续执行单步操作，直至遇到断点或是接到停止命令。图标复位点击此项后芯片将被复位。图标程序存储器窗点击此项后将打开程序存储器窗口。图标通用寄存器窗口点击此项后将打开通用寄存器窗口。图标特殊功能寄存器窗口点击此项后将打开特殊功能寄存器窗口。图标增加新变量窗口点击此项后将打开观察变量窗口，并允许用户添加新的观察变量。图标合理运用运行调试手段将有助于更快更好的调试用户程序。例如使用变量观察窗可以集中观察用户关心的变量寄存器内的数据变化情况特殊寄存器窗口集中显示了特殊功能寄存器内的数据，用户根据其变化可以判断出各功能模块的运行状况。使用单步可以观察到执行该行指令后的效果。使用连续单步可以较为直观的观察到程序的运行路径，子程序的跳转情况。设置断点可以让程序在句上停下，因此可以用来判断子程序的入口条件是否准确，可以让程序迅速的停在要分析的程序段上各个运行调试手段的作用远不止上述的几点，这需要用户在实际运行调试中自己体会。软硬联调调入程序编译运行，并把传感器接人电路，看显示器是否显示提示界面。显示提示界面后根据显示器上的提示按键进行下步操作。看键盘是否能够设定阈值，并显示。设定阈值后，用浸有酒精的棉签靠近气敏传感器，并对着棉签缓缓吹气观察显示的数值。观察蜂鸣器是否发声及是否被点亮。若发声，当过了两分钟后，显示器上数值下降，当小于阈值时蜂鸣器停止发声，也熄灭。上述这些功能能够实现则表明达到了课题要求。调试故障及原因分析报警电路出错，体现在软硬件联调时，程序刚运行，声音报警电路就发出报警声音而正常。经程序检查及对蜂鸣器及灯的电路，发现该实验箱的蜂蜂鸣器及都是在低电平时工作。而主程序开始就把口置位清零，口接的是指示灯，这就使程序刚运行蜂鸣器就发出报警声音了。发现这个，把程序中不报警时的口都置高电平，报警时置低电平。把传感器工作电路接好后急于接到单片机上，传感器输出电压不稳定。运行程序发现还未吹酒精气体进传感器而显示的测量数值明显偏大。经看型气敏传感器的严原理和使用说明得知该传感器工作时需加热到摄氏度左右，因此需预热分钟，使传感器内部敏感元件恢复到初始状态。便于测量结果准确。找到原因，在测量前传感器先预热分钟，接人后续电路，进行调试。分别配制浓度的酒精溶液和纯水纯酒精分别放在不同的容器内将传感器放到含有酒精溶液的容器口边缘，向传感器方向轻轻吹气，用电压表记录数值，对各种浓度的溶液重复几次实验，得到实验数据如表所示。表调试数据酒精浓度平均值显示由于传感器对温度也很敏感，环境温度不稳定，测量结果会出现偏差，每次测量时都需要对电路进行调零，并采取多次测量求平均值的方法处理数据同浓度的酒精溶液因空气中气流流动场的影响使输出结果有较大偏差，因此必须多次测量并控制外界环境的变化。因为上述原因和调试时外界条件的影响，显示的值为组动态的数据，在个范围内浮动。六结论通过这次设计，我对单片机编程有了更深刻的理解。在设计的过程中，遇到很多的问题，看似个很小的问题，但对于程序运行却有很大关联。总结程序中出现的小问题时都是自己的马虎大意造成的，不够仔细地处理。但毕竟还是初次接触到应用程序的开发，而在以前学过的东西也没有能很好的掌握，所以这个设计也不是非常的理想，还存在着程序不够精简，功能不够完善，没有更好的实现系统功能。尽管，设计的程序能够接收处理完整行数据，并能写入，也能启动用户程序，但在遇到最后行数据是非完整行时，数据的接收和处理虽能够正常进行，但是在其写入的过程中出现了不可预料的失误不能完整写入数据。由于时间限制，我没有继续这部分的工作。希望对单片机有兴趣的同学能继续改进我的程序。在减小误差方面能设计出更好的办法，来解决这问题。在本设计中，由于时间紧张未设计人机接口和通信接口。但是在现代仪器中它们是必不可少的。单片机的实践性很强，自己实际动手，实际体验开发的过程，这至关重要。既然如此，为同学们提供种简易实用的实验手段，很有意义。我希望以后能有其他同学来完善此设计，让它更好的为同学服务。这次作品设计与制作不仅是对我们所学知识的种检验，也是对自身能力的种提高，通过这次作品设计使我们明白了自身掌握的知识非常欠缺，所要学习的东西还很多。在整个设计过程中使我们懂得了许多东西，也培养了思考和设计的能力，树立了对知识应用的信心，相信会对今后的学习工作和生活有非常大的帮助，并且提高了自己的动手实践操作能力，使自己充分体会到了在设计过程中的成功喜悦。致谢本论文是在刘强老师的悉心指导下完成的。导师严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己宽以待人的崇高风范，朴实无华平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成，每步都是在导师的指导下完成的，