基于ATMEGA16单片机，MQ-3酒精传感器，LCD1602液晶显示的酒精浓度检测阈值报警仪
提示：文章写完后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档
本文章为个人单片机课程大作业，代码都是自己写的，只是记录自己的学习过程，不做任何商用。
目录
单片机大作业：
一、使用仪器、材料
二、步骤
1.接线
2.写代码
main.c:
ADC.h：
key.h：
1602.H：
3.烧录
三、实验结果
四、总结
单片机大作业：
基于ATMEGA16单片机，MQ-3酒精传感器，LCD1602液晶显示的酒精浓度检测阈值报警仪
功能：
1.将MQ-3传感器模块靠近酒精气体，LCD1602显示屏上显示酒精数值Alcohol mg/L；
2.按键s1设置阈值Set加一，按键s2调节阈值Set减一，按键s3调节阈值Set加十，按键s4调节阈值Set减十；
3.当MQ-3测得酒精浓度数值大于等于阈值(Set)时，蜂鸣器持续响；当MQ-3测得酒精浓度数值小于阈值(Set)时，蜂鸣器停止响；
4.按键每按一下，阈值(Set)改变的同时蜂鸣器响一声。
一、使用仪器、材料
硬件：ATMega16单片机，LCD1602液晶显示，MQ-3酒精传感器，蜂鸣器，杜邦线若干
软件：ICCV7 for AVR（用于编译），Visual Studio Code（用于写代码），progisp.exe （用于烧录）
二、步骤
1.接线
将ATMega16单片机，MQ-3传感器，lcd1602，蜂鸣器用杜邦线连接好；
接线方式：
ATMEGA16 PA0 ---- MQ-3 A0
ATMEGA16 VCC ---- MQ-3 VCC
ATMEGA16 GND ---- MQ-3 GND
备注：MQ-3 D0 未接线（可以不接）
ATMEGA16 ---- LCD1602
ATMEGA16 PD4 ---- 蜂鸣器 I/O
ATMEGA16 VCC ---- 蜂鸣器 VCC
ATMEGA16 GND ---- 蜂鸣器 GND
2.写代码
代码包含.c文件main.c,头文件ADC.h,key.h, 1602.H，把他们放到一个project里面，选择单片机为ATMega16，编译，生成hex文件。
main.c:
#include <iom16v.h>
#include <macros.h>
#include "ADC.h"
#include "math.h"
#include "key.h"
void io_init(void)//IO口初始化
{DDRC = 0xFF; //LCD端口输出PORTC = 0xff;DDRD = 0xf0; //输出(1111 0000),PD0，PD1，PD2三位控制LCD,PD4控制蜂鸣器PORTD = 0xFF; //输出高电平DDRB = 0x00; //按钮输入口(1110 0000)PORTB = 0xFF;PORTA = 0XFF; //设置AD采集端口ADC为输入，本项目用PA0作为ADC输入DDRA = 0X00;
}void DisplayAlcohol(uchar Line)//显示MQ3酒精浓度
{float Vrl=0;Vrl=(adc_data*5.0)/1024.0;//将PA0模拟输出转换为电压值adc_data=pow((11.5428*35.904*Vrl)/(25.5-5.1*Vrl),0.6549);//ppm即计算后的adc_dataten_4 = (adc_data) / 1000;ten_3 = (adc_data) / 100%10;ten_2 = (adc_data) / 10%10;ten_1 = adc_data%10;ten_1 += 0x30;//转换成这个数字对应的ASCII码，作用跟 ten_1 += '0' 相同ten_2 += 0x30;ten_3 += 0x30;ten_4 += 0x30;WriteNum(Line, 8, (ten_4));//在第Line行，第八列lcd开始显示adc_data的千位数WriteNum(Line, 9, (ten_3));WriteNum(Line, 10, (ten_2));WriteNum(Line, 11, (ten_1));
}void DisplaySetAlcohol(uchar Line)//显示设定酒精（阈值）浓度
{ten_4 = (SetAlcohol) / 1000;ten_3 = (SetAlcohol) / 100%10;ten_2 = (SetAlcohol) / 10%10;ten_1 = SetAlcohol%10;ten_1 += 0x30;ten_2 += 0x30;ten_3 += 0x30;ten_4 += 0x30;WriteNum(Line, 8, (ten_4));WriteNum(Line, 9, (ten_3));WriteNum(Line, 10, (ten_2));WriteNum(Line, 11, (ten_1));
}void main(void)//主函数
{uint ad1,ad2;io_init();//io初始化LcdInit();//lcd初始化WriteChar(1, 0, 16, Alcohol);//显示数组ALcohol，即显示lcd第一行的 Alcohol: mg/LWriteChar(2, 0, 16, Set);while (1){key_scan();//按键扫描函数get_AD();//ADC初始化函数adc_data=ad_cat();DisplayAlcohol(1);//将测得的酒精浓度数值显示在lcd第一行delay(100);DisplaySetAlcohol(2);//将酒精浓度阈值数值显示在lcd第二行delay(100);if(adc_data>=SetAlcohol)//测得酒精浓度大于阈值{//delay(100);PORTD &= ~(1 << PD4); //(1110 1111),低电平蜂鸣器响}if(adc_data<SetAlcohol){PORTD |= BIT(4); //(1111 1111),高电平蜂鸣器关}}
}
ADC.h：
#include "1602.H"
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uchar Alcohol[] = {"Alcohol: mg/L"};//lcd第一行要显示的数组
uchar Set[] = {"Set : mg/L"};//lcd第二行要显示的数组
uchar ten_1, ten_2, ten_3,ten_4;//个十百千位要显示的数字
uint adc_data, adc_l, adc_h;
void get_AD(void)//ADC初始化
{ADMUX = 0x40;//ADC0,ADCSRA = 0x00;//关掉ADCADCSRA = (1 << ADEN) | (1 << ADSC) | (1 << ADFR) | 0x07;//128分频，连续转换s_ms(500);//延时adc_l = ADCL;adc_h = ADCH;adc_data = adc_h << 8 | adc_l;adc_data = adc_data >> 1;adc_data -= 35;
}unsigned int ad_cat(void)//电压采集函数
{unsigned int t1,t2;ADCSRA = 0X00;//disable ADCADMUX=0x00;//ref 左对齐 ADC0ACSR = 0x80;//使能ADC可用，不用修改ADCSRA|=BIT(ADEN); //ADC使能 ADCSRA|=BIT(ADSC); //开始转换 while(!(ADCSRA&(BIT(ADIF))));//ADIF置一，adc转换结束时，跳出循环ADCSRA&=~BIT(ADIF);//清零t1 = (unsigned int)ADCL;t2 = (unsigned int)ADCH;t2 = (t2<<8)+t1;//高位左移8位加上低位return t2;
} key.h：
unsigned int i=0,SetAlcohol=400;
void delay(uint time)//延时函数
{uint i,j;for(i=0;i<254;i++){for(j=0;j<time;j++){;}}
}void key_scan(void)//按键函数，实现按键每按一下阈值变化的同时蜂鸣器响一声
{if((PINB&(1<<PB0))==0) //按键PB0,s1{if(SetAlcohol<1666){SetAlcohol++;} delay(500);PORTD &= ~(1 << PD4);}if((PINB&(1<<PB1))==0) //按键PB1,s2{if(SetAlcohol>0){SetAlcohol--;}delay(500);PORTD&=~(1<<PD4);}if((PINB&(1<<PB2))==0) //按键PB2,s3{if(SetAlcohol<1666){SetAlcohol+=10;} delay(500);PORTD&=~(1<<PD4);} if((PINB&(1<<PB3))==0) //按键PB3,s4{if(SetAlcohol>=10){SetAlcohol-=10;}delay(500);PORTD&=~(1<<PD4);}
}1602.H：
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int #define RS 7
#define RW 6
#define EN 5void s_ms(uint ms)
{for(;ms>1;ms--);
} //查忙
void busy(void)
{uchar temp;s_ms(500);PORTD&=~(1<<RS); //RS=7s_ms(500);PORTD|=(1<<RW); //RW=6s_ms(500);while(temp){PORTD|=(1<<EN); //EN=5s_ms(500);DDRC=0x00; //A口变输入PORTC=0xff; //上拉使能s_ms(500);temp = PINC&0x80; //读取C口s_ms(500); DDRC=0xff; PORTC=0xff; //C口变输出s_ms(500);PORTD&=~(1<<EN); //EN=0s_ms(500);}
}//写指令
void writecom(uchar com)
{busy();s_ms(500);PORTD&=~(1<<RS); //RS=7s_ms(500);PORTD&=~(1<<RW); //RW=6s_ms(500);PORTD|=(1<<EN); //EN=5s_ms(500);PORTC = com; //输出指令s_ms(500);PORTD&=~(1<<EN); //EN=0s_ms(500);
}//1602初始化
void LcdInit(void)
{writecom(0x38);s_ms(1000);writecom(0x01);s_ms(10000);s_ms(1000);s_ms(1000);s_ms(1000);s_ms(1000);s_ms(1000);s_ms(1000);writecom(0x02);s_ms(1000);writecom(0x06);s_ms(1000);writecom(0x0c);s_ms(1000);writecom(0x38); s_ms(1000);
} //写数据
void writedata(uchar data)
{busy();s_ms(500);PORTD|=(1<<RS); //RS=7s_ms(500);PORTD&=~(1<<RW); //RW=6s_ms(500);PORTD|=(1<<EN); //EN=5s_ms(500);PORTC = data; //输出数据s_ms(500);PORTD&=~(1<<EN); //EN=0s_ms(500);
}//读数据
uchar readdata(void)
{uchar temp;busy();s_ms(500);PORTD|=(1<<RS); //RS=7s_ms(500);PORTD|=(1<<RW); //RW=6s_ms(500);PORTD|=(1<<EN); //EN=5s_ms(500);DDRC=0x00; //A端口变输入s_ms(500);temp = PINC; //读A端口s_ms(500);DDRC=0xff; //A端口变输出s_ms(500);PORTD&=~(1<<EN); //EN=0s_ms(500);return temp;
}//=================================================
// 描述： 写LCD内部CGRAM函数
// 入口： ‘num’要写的数据个数
// ‘pbuffer’要写的数据的首地址
// 出口： 无
//================================================
void WriteCGRAM(uint num, const uint *pBuffer)
{uint i,t;writecom(0x40);PORTD|=(1<<RS);PORTD&=~(1<<RW);for(i=num;i!=0;i--){t = *pBuffer;PORTD|=(1<<EN);PORTC = t;PORTD&=~(1<<EN); pBuffer++;}}//=================================================
//描述：写菜单函数，本程序使用的LCD规格为 16 * 2
//入口：菜单数组首地址
//出口：无
//=================================================
void WriteMenu(const uchar *pBuffer)
{uchar i,t;writecom(0x80); //数据地址PORTD|=(1<<RS);PORTD&=~(1<<RW);s_ms(50);for(i=0;i<16;i++){t = *pBuffer;PORTC = t;PORTD|=(1<<EN);s_ms(50);PORTD&=~(1<<EN); pBuffer++;}writecom(0xC0);PORTD|=(1<<RS);PORTD&=~(1<<RW);s_ms(50); for(i=0;i<16;i++){t = *pBuffer;PORTC = t;PORTD|=(1<<EN);s_ms(50);PORTD&=~(1<<EN); pBuffer++;}
}
//====================================================
// 描述：在任意位置写数字函数
// 入口：’row‘表示要写数字所在的行地址，只能为1或2
// ’col‘表示要写数字所在的列地址，只能为0--15
// ‘num’表示要写的数字，只能为0--9
// 出口：无
//===================================================
void WriteNum(uchar row,uchar col,uchar num)
{if (row == 1) row = 0x80 + col;else row = 0xC0 + col;writecom(row);PORTD|=(1<<RS);s_ms(500);PORTD&=~(1<<RW);s_ms(500);PORTC = num;s_ms(500);PORTD|=(1<<EN);s_ms(500);PORTD&=~(1<<EN); s_ms(500);
}
//================================================================
// 描述：在任意位置写任意多个字符
// 入口：’row‘要写的字符所在的行，只能为1或2；
// ‘col’要写的字符所在的列，只能为0---15
// ‘num’要写字符的个数
// ‘pbuffer’要写字符的首地址
//==================================================================
void WriteChar(uchar row,uchar col,uint num,uchar *pBuffer)
{uchar i,t;if (row == 1) row = 0x80 + col;else row = 0xC0 + col;writecom(row);PORTD|=(1<<RS);s_ms(500);PORTD&=~(1<<RW);s_ms(500);for(i=num;i!=0;i--){t = *pBuffer;s_ms(500);PORTC = t;s_ms(500);PORTD|=(1<<EN);s_ms(500);PORTD&=~(1<<EN); s_ms(500); pBuffer++;}}
3.烧录
找到生成的hex文件，将单片机连接上USBISP线后，通过烧录软件烧录到接好线的单片机中，观察实验结果。
三、实验结果
当MQ-3传感器原理酒精时，也就是只暴露在正常的空气中时，LCD1602显示 Alcohol：13mg/L
当MQ-3传感器原理酒精时，也就是只暴露在正常的空气中时，LCD1602显示 Alcohol：1666mg/L
备注：ATMega的ADC模块最高只有十位，此时输入的电压值有限，因此此时显示的有最大值，至于为什么是1666，我也没花时间去弄明白。有兴趣的小伙伴可以自己慢慢钻研哈。其实将传感器慢慢离酒精远一点显示屏上面的数值会变化，这里不方便放图片了。
下面那一行Set的数值（也就是自己设置的酒精浓度阈值）可以通过按按键改变：
四、总结
没啥总结的，就是有几点需要注意：
线路一定不要接错；
MQ-3模块一开始工作的时候可以预热一会，这样测出来更精准（这个我也是看到别人说的）；
MQ-3模块工作的时候会发热，但是温度如果烫手了的话应该就是出问题了。
最后，如果是要自己学习单片机的话，建议不要用这个板子，真不好用。
祝各位不负青春！
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