基于气敏传感器的传感器课设
全国苏科版初中信息技术九年级全册第五单元第6节2《气敏传感器的应用》教学设计
板书设计
①气敏传感器的基本概念和工作原理
-概念：气敏传感器是能够检测气体成分并将其转换为电信号的传感器。
-原理：气敏传感器通过与气体接触，使传感器的电阻值发生变化，从而产生电信号。
②常见气敏传感器的种类及其应用领域
全国苏科版初中信息技术九年级全册第五单元第6节2《气敏传感器的应用》教学设计
学校
授课教师
课时
授课班级
授课地点
教具
教学内容
《气敏传感器的应用》是苏科版初中信息技术九年级全册第五单元的第6节。本节课主要介绍了气敏传感器的工作原理、种类及应用。内容包括：1.气敏传感器的基本概念和原理；2.常见气敏传感器的种类及特点；3.气敏传感器在生活中的应用实例。通过本节课的学习，学生能够了解气敏传感器的基本知识，掌握气敏传感器的使用方法和注意事项，并能运用气敏传感器解决实际生活中的问题。
教学资源准备
1.教材：确保每位学生都有本节课所需的教材或学习资料。教材中应包含气敏传感器的原理、种类、应用实例等内容，以便学生能够通过阅读教材，对气敏传感器有一个全面的认识。
2.辅助材料：准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源。这些多媒体资源应有助于学生更好地理解气敏传感器的工作原理和应用。例如，可以准备一些展示气敏传感器工作过程的动画视频，以及一些应用实例的图片和图表，帮助学生直观地了解气敏传感器在实际生活中的应用。
最后，从对课程学习的影响来看，九年级的学生对信息技术课程有着较高的兴趣，他们希望通过学习信息技术来提高自己的综合素质和竞争力。然而，由于信息技术课程的实践性和应用性较强，学生在学习过程中可能会遇到一些困难，如对理论知识的理解不深，对实践操作的掌握不够熟练等。因此，在教学过程中，教师需要关注学生的个体差异，因材施教，针对不同学生的实际情况进行有针对性的指导。
全国苏科版初中信息技术九年级全册第五单元第6节2《气敏传感器的应用》教学设计
重点：
1. 气敏传感器的原理和基本特性。
2. 气敏传感器在生活中的具体应用。
难点：
1. 气敏传感器的工作原理和内部结构的理解。
2. 气敏传感器应用案例的分析与实践。
解决办法：
1. 针对气敏传感器的原理和基本特性，采用实物展示、动画演示等方式，帮助学生直观地理解知识点，并通过小组讨论、提问等方式，促进学生对知识点的深入理解。
a. 气敏传感器的实物图片和结构示意图，以帮助学生直观地了解气敏传感器的形态和内部结构。
b. 气敏传感器在不同应用场景下的实际效果图，以帮助学生了解气敏传感器在生活中的具体应用。
c. 气敏传感器的工作原理动画演示，以帮助学生深入理解气敏传感器的工作原理。
d. 气敏传感器应用案例的视频，以帮助学生通过实际案例分析，掌握气敏传感器在生活中的具体应用。
互动探究：
设计小组讨论环节，让学生围绕气敏传感器问题展开讨论，培养学生的合作精神和沟通能力。
鼓励学生提出自己的观点和疑问，引导学生深入思考，拓展思维。
技能训练：
设计实践活动或实验，让学生在实践中体验气敏传感器的应用，提高实践能力。
在气敏传感器新课呈现结束后，对气敏传感器知识点进行梳理和总结。
强调气敏传感器的重点和难点，帮助学生形成完整的知识体系。
② 气敏传感器在环境保护、公共安全、医疗健康、工业生产等领域有着广泛的应用。
板书设计：
一、气敏传感器
1. 工作原理
- 特定材料或技术检测气体成分和浓度
2. 基本特性
- 灵敏度、响应时间、稳定性、选择性等
二、应用领域
1. 环境保护
- 检测空气中的有害气体浓度，实现空气质量监控
2. 公共安全
“传感器应用技术”课程标准
“传感器应用技术”课程标准一、课程概要二、课程定位本课程是高职电子信息工程技术专业一门重要的专业拓展课程，旨在培养学生科技强国、文化自信、爱岗敬业、勇于创新、精益求精的思想政治与职业素养，掌握常用传感器的作用、分类、特性、工作原理及典型应用方法，具有传感器选型能力以及初步设计、制作与调试传感器应用电路的基本技能。
三、课程目标（一）素质（思政）目标1.培养学生爱党爱社会主义、担当民族复兴大任的爱国情怀；2.培养学生对社会主义核心价值观的情感认同和行为习惯；3.培养学生爱岗敬业、艰苦奋斗、勇于创新、热爱劳动的劳动精神；4.培养学生执着专注、精益求精、一丝不苟、科技强国的工匠精神；5.培养学生标准意识、规范意识、安全意识、服务质量职业意识；6.培养学生严谨细致、踏实耐心、团队协作、表达沟通的职业素质。
（二）知识目标1. 了解误差的基本概念，熟悉误差分析的基本方法；2. 熟悉传感器的定义、分类与基本特性；3. 熟悉常用仪器仪表功能与工作原理，掌握电子电路常规参数的测试方法；4. 掌握温湿度传感器种类、特性、工作原理及应用电路分析、制作与测试方法；5. 掌握光敏传感器种类、特性、工作原理及应用电路分析、制作与测试方法；6. 掌握力敏传感器种类、特性、工作原理及应用电路分析、制作与测试方法；7. 掌握超声波传感器种类、特性、工作原理及应用电路分析、制作与测试方法；8. 掌握磁敏传感器种类、特性、工作原理及应用电路分析、制作与测试方法；9．掌握气敏传感器种类、特性、工作原理及应用电路分析、制作与测试方法；10. 掌握其他新型传感器的特性及应用方法。
（二）能力目标1.具有根据被测参量选择合适传感器的能力；2.具有设计传感器接口电路的能力；3.具有制作传感器应用系统硬件电路的能力；4.具有调试传感器应用电路的能力；5.具有传感器应用系统设计和调试的综合能力；6.具有简单电子产品设计的能力；7.具有较强的思考、分析和解决问题的能力；8.具有传感器新技术的学习和应用能力。
精品课件-气敏传感器公开课
加热丝
2. 非电阻型半导体气敏传感器
非电阻型气敏器件也是半导体气敏传感器之一。它是利用 MOS二极管的电容—电压特性的变化以及MOS场效应晶体管 (MOSFET) 的阈值电压的变化等物性而制成的气敏元件。由 于类器件的制造工艺成熟，便于器件集成化，因பைடு நூலகம்其性能稳定 且价格便宜。 利用特定材料还可以使器件对某些气体特别敏感。
• 如果半导体的功函数大于吸附分子的离解能，吸附分 子将向器件释放出电子，而形成正离子吸附。具有正 离子吸附倾向的气体有石油蒸气、酒精蒸气、甲烷、 乙烷、煤气、天然气、氢气等。 它们被称为还原型气 体或电子供给性气体，也就是在化学反应中能给出电 子，化学价升高的气体；多数属于可燃性气体。
当氧化型气体吸附到N型半导体（SnO2, ZnO)上， 还原型气体吸附到P型半导体(CrO3)上时，将 使半导体载流子减少，而使电阻值增大。
对被测气体具有较高的灵敏度 对被测气体以外的共存气体或物质不敏感 性能稳定，重复性好 动态特性好，对检测信号响应迅速 使用寿命长 制造成本低，使用与维护方便等
2、常见气敏传感器的分类
3、半导体气敏传感器的机理
半导体式气敏传感器： 利用半导体气敏元件同气体接触，造成半导体的电 导率等物理性质发生变化的原理来检测特定气体的 成分或者浓度
气敏传感器是用来检测气体类别、浓度和成分的传感器。 由于气体种类繁多, 性质各不相同，不可能用一种传感器检测所 有类别的气体，因此，能实现气-电转换的传感器种类很多，按 构成气敏传感器材料可分为半导体和非半导体两大类。目前实 际使用最多的是半导体气敏传感器。
烟雾报警器
酒精传感器
二氧化碳传感器
气敏电阻外形
7
器件 加热 用的加 热器 (印制 厚膜 电阻 )
《气敏传感器》课件
相对误差
指传感器测量值与真 实值之间的差距，较 小的相对误差表示传 感器的测量精度较高。
工作温度范围
指传感器能够正常工 作的温度范围，对应 不同应用场景需要选 择适合的工作温度范 围。
响应时间
指传感器从检测到气 体变化到输出检测结 果所需的时间，较短 的响应时间意味着传 感器更加敏捷。
气敏传感器的应用
• 空气质量监测 • 工业制程控制 • 安全监测 • 智能家居
气敏传感器的发展趋势
1 微型化
2 智能化
ห้องสมุดไป่ตู้
随着技术的进步，气敏传感器正在朝着更小、 更集成的趋势发展，以适应日益复杂的应用 场景。
借助人工智能和物联网技术，气敏传感器正 在实现智能化，能够自动分析和判断气体状 况，并提供准确的监测结果。
3 多功能化
《气敏传感器》PPT课件
本课件介绍气敏传感器的原理、分类、制备方法、性能指标、应用和未来发 展趋势，帮助你深入了解这一重要领域。
什么是气敏传感器
气敏传感器是一种可以感知气体成分、浓度或相应的物理性质的装置。通过 检测气体的变化，它可以帮助我们了解环境中的气体状况。
气敏传感器的分类
基于传感材料分类
1 薄膜制备法
通过沉积敏感材料在基底上，形成薄膜结构的制备方法。
2 溶胶凝胶法
将溶胶中的成分凝胶化，制备敏感材料的方法。
3 高压方法
利用高压技术将材料转变为具有特殊结构和性质的制备方法。
气敏传感器的性能指标
灵敏度
指传感器对气体的响 应程度，越高说明相 同浓度的气体变化能 够被传感器更好地捕 捉到。
根据传感器所使用的敏感材 料的不同，可以将气敏传感 器分为多种类型，如金属氧 化物传感器、半导体传感器 等。
《气体传感器简介》课件
复合材料
通过组合不同材料的优点 ，实现气体传感器性能的 优化。
智能化与网络化的发展
智能化
通过集成微处理器和算法，实现气体 传感器的自动校准、数据分析和远程 控制等功能。
网络化
将气体传感器接入互联网，实现数据 的实时传输、远程监控和跨区域的数 据共享。
在环保监测领域的应用前景
大气污染监测
用于监测空气中的有害气 体和温室气体，为环境保 护提供数据支持。
详细描述
电化学气体传感器利用气体在电极表面发生的电化学反应来检测气体的浓度。这种传感器通常由至少两个电极组 成，其中一个电极是敏感电极，能够与被测气体发生反应，另一个电极作为参照电极。通过测量电化学反应产生 的电流或电压来计算气体的浓度。
光学气体传感器
总结词
基于不同气体对光的吸收或反射不同的原理进行检测。
详细描述
光学气体传感器利用不同气体对特定波长的光具有不同的吸收或反射特性，通过测量光通过气体时发 生的变化来检测气体的浓度。这种传感器通常由光源、光路和检测器组成，通过测量光强的变化来计 算气体的浓度。
固态电解质气体传感器
总结词
基于气体在固态电解质中的离子传导性 能不同的原理进行检测。
VS
详细描述
工作原理
电化学传感器
利用电化学反应检测气体，通 过测量电流或电压变化来推断
气体浓度。
半导体传感器
利用气敏材料的电阻变化来检 测气体，当气体与敏感材料接 触时，电阻发生变化，从而检 测气体浓度。
红外传感器
利用红外线吸收原理检测气体 ，通过测量气体对红外线的吸 收程度来推断气体浓度。
催化燃烧传感器
利用催化燃烧原理检测气体， 当气体与敏感材料接触时，发 生催化燃烧反应，从而检测气
传感器的课程设计
传感与检测系统作业实验报告一、课题以提高家居生活的安全性、舒适度、人性化为目的，设计智能家居监控系统。
利用所学的传感器与检测技术知识，实现家居温度、煤气泄漏、外人闯入、火灾(烟雾)的检测（检测系统主要由传感器、放大器、采样/保持、采样/保持控制电路、A/D转换电路、数码显示、数字锁存控制电路组成）。
各检测节点可通过无线方式连接到主机，检测到危险信号后，主机可采用声光报警或远程报警。
二、设计目的1、掌握温度、气敏、光电开关等传感器检测系统的原理；2、掌握智能家居检测系统的设计方法；3、掌握智能家居检测系统的性能指标和调试方法。
三、设计任务及要求1、任务：设计一个温度检测系统，一个烟雾检测系统，一个红外检测系统；2、要求：（1）温度传感器输出温度由7SEG-MPX4-CA显示，当检测温度值大于设定值时系统自动报警；（2）气敏传感器检测到煤气浓度大于设定值时系统自动报警；（3）光电开关利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的，即检测外人闯入。
四、设计原理1、设计总体方案据分析，可确定需设计系统的电路原理框图如图所示：智能家居系统原理框图2、各部分功能Ⅰ. 家居温度检测（1）DS 18B20简介（2）利用DS-18B20数字温度传感器，对室内温度进行检测。
该传感器独特的一线接口，只需要一条口线通信多点能力，简化了分布式温度传感应用无需外部元件可用数据总线供电，电压范围为3.0 V 至 5.5V无需备用电源测量温度范围为-55℃至+125℃ 。
华氏相当于是-67℉到257℉-10℃至+85℃范围内精度为±0.5℃。
（3）测量原理:DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。
DS18B20测温原理如图所示。
图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。
传感器课程设计(论文)
第1章绪论1.1 传感器的定义能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
1.2 温度传感器的组成通常，温度传感器由敏感元件和转换元件组成。
但是由于温度传感器输出信号一般都很微弱，需要有信号调节与转换电路将其放大或变换为容易传输、处理、记录和显示的形式。
随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的信号调节与转换可以安装在传感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。
因此，信号调节与转换电路以及所需电源都应作为传感器的组成部分。
常见的信号调节与转换电路有放大器、电桥、振荡器、电荷放大器等，它1.3 传感器的分类可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应)；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。
根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类：传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。
被测信号量的微小变化都将转换成电信号。
化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。
有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。
大多数传感器是以物理原理为基础运作的。
化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。
1.3.1 传感器按照其用途分类压力敏和力敏传感器位置传感器液面传感器能耗传感器速度传感器加速度传感器射线辐射传感器热敏传感器24GHz雷达传感器1.3.2 传感器按照其原理分类振动传感器湿敏传感器磁敏传感器气敏传感器真空度传感器生物传感器等。
KC04050108-m03-气敏传感器的使用课程教案
教案任务一驾驶员酒精气体的检测授课主要内容或板书设计一、半导体气敏传感器由于具有灵敏度高、响应时间和恢复时间快、使用寿命长以及成本低等优点，得到了广泛应用。
按其用途可分为以下几种类型：（1）检漏仪或称探测器它是利用气敏元件的气敏特性，将其作为电路中气-电转换元件，配以相应的电路、指示仪表或声光显示部分而组成的气体探测仪器。
这类仪器通常都要求有高灵敏度。
（2）报警器这类仪器是对泄漏气体达到危险限值时自动进行报警的仪器。
（3）自动控制仪器它是利用气敏元件的气敏特性实现电气设备自动控制仪器。
如电子灶烹调自动控制，换气扇自动换气控制等。
（4）测试仪器它是利用气敏元件对不同气体浓度关系来测量、确定气体种类和浓度。
这种应用气敏元件的性能要求较高，测试部分也要配以高精度测量电路。
半导体气敏传感器的各种检测对象气体根据检测对象的气体和应用场所，选择不同的类型：一、矿井瓦斯超限报警器1. 电路组成及作用2. 工作原理当无瓦斯或瓦斯浓度很低时，QM-N5的A-B极间电阻很大，电位器RP滑动触点电压小于0.7V，VS不被触发，警笛声电路无电源不发声；当瓦斯气体超过安全标准时，A-B极间电阻迅速减小，当RP滑动触点电压大于0.7V，VS被触发导通，警笛电路得电，发出报警声。
二、有害气体报警电路报警电路工作原理电路中晶体管VT采用U850，它是一种高增益的达林顿晶体管。
在纯洁的空气中，气敏传感器的A-B间内阻较大，此时B点为低电位，VT不导通，因此，KD9561无工作电流而不报警。
当传感器接触到有害可燃气体后，A-B间电阻变小，B点电位升高并向C2充电，当充电电位达到U850导通电位（约1.4V），VT导通，驱动报警器KD9561报警。
一旦有害气体浓度降低，使B电位低于1.4V时，VT截止，报警解除。
若将本电路的负载改为继电器，如图9-7（b）所示，即可成为自动排气控制装置。
三、.实用酒精测试仪该测试仪只要被试者向传感器吹一口气，便可显示出醉酒的程度，确定被试者是否适宜驾驶车辆。
传感器课程设计题目及要求
1、利用电容式传感器实现对短距离位移的测量（测量量程分：5、10、15mm自选），并举出其可能应用的场合。
2、选择合适的测量及转换电路，给出工作原理图。
？
3、画出该传感器测量位移的原理图，并附详细说明；
4、说明该位移传感器的测量原理及测量过程；
5、简要分析你所设计的电容式位移传感器的特点。
3、给出所选应变片的型号及弹性敏感元件的类型；
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4、给出传感器的工体原理。
5、绘制测量原理图。
6、设计测力仪电路图
课题三名称室内有害气体检测报警仪
一、设计目的
1、>
2、了解有关传感器的基础知识；
3、加深对电子电路方面知识的理解；
4、能够熟悉传感器的检测以及应用电路。
二、设计要求
1、利用气敏电阻元件设计室内有害气体检测仪；
3、画出你所设计的自动工件检验计数器的电路原理图并予以说明；
4、给出你所选择的元件明细表；
！
5、简要说明你所设计的传感器的测量特点。
三、设计进度安排（时间及地点）
各班级根据具体教学情况安排
？
—
课题七名称：室内灯光亮度自动调节器的设计
一、设计目的
1、巩固电子线路知识的原理及应用；
2、加强实践能力，将传感器知识用于实际生产、生活中去。
2、进行全闭环数控系统的连接与调试
二、设计内容、要求及组织形式
1、介绍常见光栅尺的工作原理；
2、设计可行的光栅连接电路的原理图；
3、对于电路中所选用的电子元器件给出其型号及参数；
4、给出你所设计的光栅尺的编码形式及脉冲形式。
5、选择合适的测量电路，进行相关参数设计，并且给予说明
三、设计进度安排（时间及地点）
气敏传感器_实验报告
一、实验目的1. 了解气敏传感器的工作原理和基本特性；2. 掌握气敏传感器的检测方法及实验操作步骤；3. 分析气敏传感器在不同气体环境下的响应特性。
二、实验原理气敏传感器是一种将气体浓度转换为电信号的传感器。
其基本原理是：当气体分子与半导体材料发生作用时，会引起半导体材料电阻率的变化，从而实现气体的检测。
气敏传感器主要分为半导体气敏传感器和金属氧化物气敏传感器两大类。
三、实验仪器与材料1. 气敏传感器：MQ-2、MQ-3、MQ-5等；2. 气体发生装置：酒精、甲烷、丙烷等；3. 信号发生器：直流稳压电源、信号放大器等；4. 测量仪器：数字多用表、示波器等；5. 实验装置：气敏传感器实验台、实验电路等。
四、实验步骤1. 准备实验装置，将气敏传感器连接到实验电路中；2. 设置实验参数，包括气体种类、浓度、温度等；3. 通电预热气敏传感器，使其达到稳定状态；4. 调节气体发生装置，控制气体浓度；5. 测量气敏传感器的输出电压或电流，记录数据；6. 分析气敏传感器的响应特性，绘制响应曲线。
五、实验结果与分析1. 气敏传感器在不同气体环境下的响应特性（1）MQ-2气敏传感器对酒精的响应特性实验结果表明，MQ-2气敏传感器对酒精的检测灵敏度高，在低浓度下即可检测到酒精。
随着酒精浓度的增加，气敏传感器的输出电压逐渐增大。
在酒精浓度为0.5%时，气敏传感器的输出电压达到最大值。
（2）MQ-3气敏传感器对甲烷的响应特性实验结果表明，MQ-3气敏传感器对甲烷的检测灵敏度高，在低浓度下即可检测到甲烷。
随着甲烷浓度的增加，气敏传感器的输出电压逐渐增大。
在甲烷浓度为0.5%时，气敏传感器的输出电压达到最大值。
（3）MQ-5气敏传感器对丙烷的响应特性实验结果表明，MQ-5气敏传感器对丙烷的检测灵敏度高，在低浓度下即可检测到丙烷。
随着丙烷浓度的增加，气敏传感器的输出电压逐渐增大。
在丙烷浓度为0.5%时，气敏传感器的输出电压达到最大值。
气敏传感器课程设计
气敏传感器课程设计一、教学目标本节课的学习目标主要包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握气敏传感器的原理、结构和应用；技能目标要求学生能够运用气敏传感器进行简单的气体检测实验，并能够分析实验结果；情感态度价值观目标要求学生培养对科学实验的兴趣，提高科学探究的能力。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括气敏传感器的原理、结构和应用。
首先，通过讲解气敏传感器的原理，使学生了解气敏传感器的工作原理和特点；其次，介绍气敏传感器的结构，使学生了解气敏传感器的组成部分及其作用；最后，通过实例分析，使学生掌握气敏传感器的应用方法和技巧。
三、教学方法为了提高教学效果，本节课将采用多种教学方法相结合的方式。
首先，通过讲授法，向学生讲解气敏传感器的原理和结构；其次，采用讨论法，引导学生探讨气敏传感器的应用方法和技巧；再次，利用案例分析法，让学生分析实际应用中气敏传感器的工作原理和效果；最后，通过实验法，让学生亲自动手进行气体检测实验，提高学生的实践操作能力。
四、教学资源为了支持本节课的教学，将准备以下教学资源：教材《传感器与检测技术》、参考书《传感器技术与应用》、多媒体资料（包括气敏传感器的原理动画、实验操作视频等）、实验设备（包括气敏传感器、实验台等）。
这些教学资源将有助于提高学生的学习兴趣，丰富学生的学习体验，帮助学生更好地理解和掌握气敏传感器的相关知识。
五、教学评估本节课的评估方式包括平时表现、作业和考试三个部分。
平时表现主要评估学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，占总评的30%；作业主要评估学生对课堂所学知识的掌握和应用能力，占总评的30%；考试主要评估学生对气敏传感器知识的全面理解和运用能力，占总评的40%。
评估方式客观、公正，能够全面反映学生的学习成果。
六、教学安排本节课的教学安排如下：共4课时，每课时45分钟。
第一课时讲解气敏传感器的原理，第二课时介绍气敏传感器的结构，第三课时分析气敏传感器的应用方法，第四课时进行气体检测实验。
气敏式传感器实训报告
一、引言随着科技的不断发展，传感器技术在各个领域中的应用越来越广泛。
气敏式传感器作为一种能够检测特定气体浓度的传感器，在环境保护、工业生产、健康监测等方面发挥着重要作用。
为了更好地理解和掌握气敏式传感器的工作原理和应用，我们进行了本次实训。
二、实训目的1. 理解气敏式传感器的工作原理。
2. 掌握气敏式传感器的检测方法和应用。
3. 培养实际操作能力和创新思维。
三、实训内容1. 气敏式传感器原理气敏式传感器是利用气体与半导体材料之间的相互作用来检测气体浓度的传感器。
常见的气敏式传感器有N型半导体气敏传感器和P型半导体气敏传感器。
当传感器受到特定气体的作用时，其电阻值会发生变化，通过测量电阻值的变化，可以确定气体的浓度。
2. 实训设备与材料- 气敏式传感器模块- 数据采集器- 电源- 气体发生器- 气体浓度标准样品- 连接线3. 实训步骤（1）连接设备：将气敏式传感器模块连接到数据采集器，确保连接牢固。
（2）设置参数：根据检测的气体种类，设置数据采集器的参数，如采样频率、阈值等。
（3）进行测试：打开气体发生器，逐步增加气体浓度，记录数据采集器显示的电阻值。
（4）数据分析：对测试数据进行处理和分析，得出气体浓度与电阻值之间的关系。
（5）结果验证：使用气体浓度标准样品进行验证，确保实验结果的准确性。
四、实训结果与分析1. 实验结果通过实验，我们得到了不同气体浓度下的电阻值，并绘制了气体浓度与电阻值之间的关系曲线。
2. 结果分析（1）在低浓度范围内，电阻值随气体浓度增加而增大。
（2）在高浓度范围内，电阻值随气体浓度增加而减小。
（3）在特定浓度范围内，电阻值与气体浓度呈线性关系。
五、实训总结1. 理论联系实际通过本次实训，我们深入了解了气敏式传感器的工作原理，将理论知识与实际操作相结合，提高了我们的实践能力。
2. 培养创新思维在实训过程中，我们遇到了一些问题，通过查阅资料、讨论和尝试，最终找到了解决方案。
这培养了我们的创新思维和解决问题的能力。
传感器课程2.4 气敏电阻传感器
❖ 半导体气敏传感器是利用待测气体与半 导体表面接触时， 产生的电导率等物理
性质变化来检测气体的。按照半导体变 化的物理特性，又可分为电阻型和非电 阻型，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
敏元件是利用其它参数，如二极管伏安 特性和场效应晶体管的阈值电压变化来 检测被测气体的。
❖ 半导体气敏传感器是利用气体在半导体 表面的氧化和还原反应导致敏感元件阻 值变化而制成的。它能把某种气体的成 分、浓度等参数转换成电阻变化量再转 换为电流、电压信号的传感器，它的传 感元件是气敏电阻。
❖ 气敏电阻一般是用SnO2、ZnO、TiO、Fe2O3 等金属氧化物粉末并加入少量催化剂及添加 剂，按一定比例烧结而成的半导体器件。气 敏电阻工作时必须加热到200`300℃，其目的 是加速被测量气体的化学吸附和电离的过程 并 2、结构 ❖ 3、应用
❖ 气敏传感器是用来检测气体类别、浓度 和成分的传感器。 由于气体种类繁多, 性质各不相同，不可能用一种传感器检 测所有类别的气体，因此，能实现气-电 转换的传感器种类很多，按构成气敏传 感器材料可分为半导体和非半导体两大 类。目前实际使用最多的是半导体气敏 传感器。
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。因此，对气敏元件有下列要求：能长 期稳定工作，重复性好，响应速度快， 共存
物质产生的影响小等。用半导体气敏元件组 成的气敏传感器主要用于工业上的天然气、 煤气，石油化工等部门的易燃、 易爆、有毒 等有害气体的监测、预报和自动控制。
《传感器技术与应用》课程标准
《传感器技术及应用》课程标准一、课程性质与任务本课程是中等职业学校电子技术应用专业学生必修的专业基础平台课程。
其任务是：使学生掌握常用传感器的基本概念、基本特性和基本参数，了解常用传感器的结构形式和相关的测量电路，能够根据实际情况选用合适传感器，学会常用传感器的维护方法，能够运用电子电路仪器设备，对传感器进行安装、调试和检测，从而达到传感器应用专项职业能力考核规范的要求。
对学生进行职业意识培养和职业道德教育，提高职业能力，为学生职业生涯的发展奠定基础。
二、课程教学目标（一）知识目标1．了解传感器技术的发展现状、特点以及在信息技术中的重要地位；2．了解传感器在生产控制领域和实际生活中的作用；3．掌握常用传感器的基本工作原理及特性；4.会分析各种传感器测量电路；5.了解各种传感器的典型应用。
（二）能力目标1. 初步具备查阅传感器手册并合理选用能够正确识别和选用传感器的能力；2. 会使用常用电子仪器仪表调试和检测传感器；3.能够看懂传感器安装接线图，学会正确安装；4.了解传感器的安全操作规范，能够维护传感器。
（三）素养目标1．培养学生勤于思考、做事认真、严谨的良好作风；2.培养学生分析问题、解决问题的能力；3.培养学生的沟通能力及团队协作精神；4.培养学生的质量意识、安全意识；5.培养学生社会责任心、环保意识。
三、课程主要内容及特点本课程内容主要由11个教学模块组成，内容包括：认知传感器、认知应变式电阻传感器、认知电容式传感器、认知电感式传感器、认知压电式传感器、认知超声波传感器、认知霍尔传感器、认知温度传感器、认知湿度传感器、认知光敏传感器和认知气敏传感器。
教学重点是各种传感器的认知、安装检测以及选型，，难点是传感器的基本原理、结构特征、测试电路的理解。
课程总学时不低于108个。
四、课程教学内容及安排五、教学实施（一）学时安排建议学时分配参考表（二）教学方法建议本课程为单元模块课程，各单元由单元情景、单元学习目标、单元任务、单元学习检测与评价、单元小结五部分构成。
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课程设计任务书分院（系）信息学院专业测控技术与仪器学生姓名李东宾学号1003020223 设计题目气敏传感器及其应用——酒精测试仪内容及要求：1）根据AT89C51及其敏传感器，设计酒精测试仪。
2）能够显示吹入气体量的大小是否合格。
3）当酒精超标时有相应报警装置。
4）测量电路应包括A/D转换器、LCD及报警电路。
要求在课程设计报告中给出：1）装置的结构和电路原理图。
2）调试过程，说明发现的向题及处理过程。
3）分析存在的问题。
4）收获与改进方案。
进度安排：下达任务时间：2012年12月10日文件检索及方案设计：2012年12月10日——16日写报告、答辩、原理设计及仿真：2013年1月7日——13日指导教师（签字）：年月日分院院长（签字）：年月日成绩评定表学生姓名李东宾班级学号1003020223专业测控技术与仪器课程设计题目气敏传感器及其应用——酒精测试仪评语组长签字：成绩日期20 年月日目录1、引言 (4)2、系统总体设计方案 (4)3、系统硬件与软件设计 (5)3.1、硬件 (5)3.1.1、传感器选择 (5)3.1.2、A/D转换器 (7)3.1.3、 MCS-51系列单片 (10)3.1.4、LED显示电路 (12)3.1.5、键盘电路 (13)3.1.6、报警电路 (13)3.2、软件设计 (13)3.2.1、主程序框图 (14)3.2.2、数据采集子程序程序框图 (14)3.2.3、报警子程序程序框图 (15)4、主要器件清单： (16)5、系统调试与测试结果： (16)6、测量结果分析： (17)7、总结： (17)参考文献： (17)1、引言近年来，我国越来越多的人有了自己的私家车，而酒后驾车造成的交通事故也频繁发生。
为此，我国将酒驾列入刑法范围内，所以需要设计一智能仪器能够检测驾驶员体内酒精含量。
本课程设计研究的是一种气敏传感器和单片机A/D转换器为主，检测驾驶员呼出气体的酒精浓度，并具有声光报警功能的空气酒精浓度监测仪。
其可检测出空气环境中酒精浓度值，并可根据不同的环境设定不同的阈值，对超过的阈值进行声光报警来提示危害。
本课题分为两部分：硬件设计部分和软件设计部分。
硬件部分为利用MQ3气敏传感器测量空气中酒精浓度，并转换为电压信号，经A/D转换器转换成数字信号后传给单片机系统，由单片机及其相应外围电路进行信号的处理，显示酒精浓度值以及超阈值声光报警。
程序采用模块化设计思想，各个子程序的功能相对独立，便于调试和修改。
而硬件电路又大体可分为单片机小系统电路、A/D转换电路、声光报警电路、LED显示电路，按键电路，各部分电路的设计及原理将会在硬件电路设计部分详细介绍。
2、系统总体设计方案酒精浓度检测仪设计要求分析设计的酒精浓度测试仪应具有如下特点：（1）数据采集系统以单片机为控制核心，外围电路带有LED显示以及键盘响应电路，无需要其他计算机，用户就可以与之进行交互工作，完成数据的采集、存储、计算、分析等过程。
（2）系统具有低功耗、小型化、高性价比等特点。
（3）从便携式的角度出发，系统成功使用了数码管显示器以及小键盘。
由单片机系统控制键盘和LED显示来实现人机交互操作，界面友好。
（4）软件设计简单易懂。
酒精浓度检测仪设计方案设计时，考虑酒精浓度是由传感器把非电量转换为电量，传感器输出的是0-5伏的电压值且电压值稳定，外部干扰小等。
因此，可以直接把传感器输出电压值经过A/D转换器转换得到数据送入单片机进行处理。
此外，还需接人LED显示，4*4键盘，报警电路等。
其总体框图如图2-1所示。
3、系统硬件与软件设计3.1、硬件3.1.1、传感器选择传感器的选择本系统直接测量的是呼气中的酒精浓度，再转换为血液中的酒精含量浓度，故采用气敏传感器。
考虑到周围空气中的气体成分可能影响传感器测量的准确性，所以传感器只能对酒精气体敏感，对其他气体不敏感，故选用MQ3型气敏传感器。
其有很高的灵敏度、良好的选择性、长期的使用寿命和可靠的稳定性。
MQ3型气敏传感器由微型Al2O3，陶瓷管和SnO2敏感层、测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢的腔体内,加热器为气敏元件的工作提供了必要的工作条件。
传感器的标准回路有两部分组成。
其一为加热回路，其二为信号输出回路，它可以准确反映传感器表面电阻值的变化。
传感器的表面电阻RS的变化，是通过与其串联的负载电阻RL上的有效电压信号VRL输出面获得的。
负载电阻RL可调为05-200K。
加热电压Uh为5v。
上述这些参数使得传感器输出电压为0-5V。
MQ3型气敏传感器的结构和外形、标准回路、传感器阻值变化率与酒精浓度、外界温度的关系图如图3-3所示。
为了使测量的精度达到最高，误差最小，需要找到合适的温度，一般在测量前需将传感器预热5分钟。
本系统测量时还需要测量呼气量的大小，我们采用空气流量传感器空气流量传感器的热线电阻和温度补偿电阻分别连接在电桥电路上，当空气流经发热元件（热线电阻）时，热线的温度和电阻发生变化，空气带走的热量与流过发热元件的空气质量具有成正比的对应关系，使得电桥失去平衡，控制电路将改变供给发热云件的电流，使其温度保持在设定温度。
当电桥电流改变时,取样电阻两端的电压也同时改变,从而将空气流量的变化转换为电压信号的变化。
信号电压输入adc0809中，输出8个发光二极管，根据发光二极管亮的多少判断呼气量的大小。
3.1.2、A/D转换器A/D转换电路在单片机应用系统中，被测量对象的有关变化量，如温度、压力、流量、速度等非电物理量，须经传感器转换成连续变化的模拟电信号（电压或电流），这些模拟电信号必须转换成数字量后才能在单片机中用软件进行处理。
实现模拟量转换成数字量的器件称为A/D转换器（ADC）。
A/D转换器大致分有三类：一是双积分A/D转换器，优点是精度高，抗干扰性好，价格便宜，但速度慢；二是逐次逼近型A/D转换器，精度、速度、价格适中；三是∑-△A/D转换器。
该设计中选用的是ADC0809属第二类，是8位A/D转换器。
0809具有8路模拟信号输入端口，地址线（23-25脚）可决定那一路模拟信号进行A/D转换。
22脚为地址锁存控制，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存。
6脚为测试控制，当输入一个2μs的高电平脉冲时，就开始A/D转换。
7引脚为A/D转换结束标志，当A/D转换结束时，7脚输出高电平。
9脚为A/D转换数据输出允许端，当OE脚为高电平时，A/D转换数据输出。
10脚为0809的时钟输入端。
ADC080的引脚及功能6逐次比较型A/D转换器在精度、速度、和价格上都适中，是最常用的A/D转换器件。
芯片采用的是ADC0809，以下介绍ADC0809的引脚及功能。
芯片如图3-4所示ADC0809是一种逐次比较式8路模拟输入、8位数字量输出的A/D转换器。
由图可见，ADC0809共有28个引脚，采用双列直插式封装。
主要引脚功能如下：⑴IN0-IN7是8路模拟信号输入端。
⑵ D0-D7是8位数字量输入端。
⑶ A、B、C与ALE控制8路模拟通道的切换，A、、C分别与3根地址线或数据线相连，3位编码对应8个通道地址端口。
⑷ OE、START、CLK为控制信号端，OE为输出允许端，START 为启动信号输入端， CLK为时钟信号输入端。
⑸ VR(+)和VR(-)为参考电压输入端。
ADC0809的结构及转换原理 ADC0809的结构框图如图3-6。
ADC0809采用逐次比较的方法完成A/D转的，由单一的+5V电源供电。
片内有锁存功能的8路选1的模拟开关，由C、B、A引脚的功能来决定选的通道。
0809完成一次转换需100μs左右，输出具有TTL三态锁存缓冲器，可直接连接到MCS-51的数总线上。
通过适当的外接电路，0809可对0-5V的模拟信号进行转换。
ADC0809连线图ADC0809与单片机的连线图如图3-73.1.3、 MCS-51系列单片有40个引脚，共分为端口线，电源线，控制线三类。
1.端口线（4×8=32条）共有四个并行I/0端口，每个端口有8条端口线，用于传送数据/地址。
P0.0～P0.7：这组引脚共8条，为P0口所专用，其中P0.7为最高为，P0.0为最低位。
P1.0～P1.8，为P1口所专用，其中P1.7为最高为，P1.0为最低位。
用于传送数据/地址。
第二功能在8751编程/校验时用于输入片内EPROM的低八位。
P2.0～P2.8第一功能作为用于传送数据/地址。
第二功能作为存储器扩展时传送高8位地址。
P3.0～P3.7：P3口8位口线，第一功能作为用于传送数据/地址。
第二功能作为控制用。
2.电源线（2条）VCC为﹢5V电源线，VSS为接地线。
3.控制线（6条）ALE/ PROG：地址所存允许/编程线。
配合P0口引脚的第二功能使用。
并且可以对8751片内EPROM编程/校验时传送52ms宽的负脉冲。
EA/VPP：允许访问片外存储器/编程电源。
PSEN：片外ROM选通线RST/VPD：复位/备用电源，可以使8051处于复位的工作状态。
第二功能作为备用电源使用。
XTAL1和XTAL2：片内振荡电路输入线。
3.1.4、LED显示电路LED显示有静态显示和动态显示两种显示方式。
本设计使用并行输入硬件译码静态显示电路，静态显示电路中，各位可独立显示，只要在该位的段码线上保持段码电平,该位就能保持相应的显示字符。
电路中采用了锁存译码器MC14495将P1口低4为输出的BCD码译成七段字型码，利用P1口高四位做为各锁存译码器的所存信号，实现稳定显示。
LED使用的是共阴极7段数码管。
数码管显示电路如下3.1.5、键盘电路键盘有两种工作方式：编码式键盘和非编码式键盘。
处理方式有扫描法和线反转法。
本设计采用的是非编码键盘，并利用扫描法处理按键，消抖由软件实现。
键盘扫描电路图3-12：3.1.6、报警电路报警电路图3-13：3.2、软件设计3.2.1、主程序框图主程序流程图如下图4-1所示。
3.2.2、数据采集子程序程序框图A/D转换子程序流程图如下图3-2所示。
ADC0809初始化后，把0通道输入的0-5V的模拟信号转换为对应的数字量OOH-FFH，然后将对应数值存储到内存单元。
程序框图如图4-2图4-2 数据采集子程序框图3.2.3、报警子程序程序框图系统设定阈值并保存在以50H开始的3个单元，为了便于比较和显示，阈值的千位放入50H中，百位和十位放入5lH，个位放人52H中。
报警电路分为蜂鸣器报警电路和 LED 发光报警电路组成。
当输入端P3.5为低电平时，有电流通过蜂鸣器，蜂鸣器发出声音报警。
而当输入端为高电平时不报警。
报警子程序执行之前，将报警阈值转换为压缩的BCD码并存放在两个存储单元中。
传感器输入值A/D转换后，调用比较程序，经过数据处理后显示的测量值与阈值比较，小于阈值则继续执行显示程序。