基于單片機(jī)酒精濃度測(cè)試畢業(yè)論文

PAGEPAGEPAGEIV福建泉州仰恩學(xué)院畢設(shè)設(shè)計(jì)（論文）PAGE1摘要2000年以來(lái)，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民生活水平的迅速提高，中國(guó)逐漸步入“汽車(chē)社會(huì)”，酒后駕車(chē)行為所造成事故越來(lái)越多，對(duì)社會(huì)的影響也越來(lái)越大，酒精正在成為越來(lái)越兇殘的“馬路殺手”。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，全世界每年因車(chē)禍喪生的人數(shù)就超過(guò)60萬(wàn)人，留下永久性傷殘者在400萬(wàn)以上，一般受傷者則不計(jì)其數(shù)。在許多國(guó)家，車(chē)禍已成為第一位意外死亡原因。此外，因?yàn)榻煌ㄊ鹿试斐傻慕?jīng)濟(jì)損失也相當(dāng)驚人。據(jù)事故調(diào)查統(tǒng)計(jì)，大約50%—60%的車(chē)禍與飲酒有關(guān)。中國(guó)公安部門(mén)在2009年8月，在全國(guó)各地加強(qiáng)查處酒后駕駛的力度，以減少由酒后駕駛造成的惡性交通事故。要查處就涉及到檢測(cè)人體內(nèi)的酒精含量和使用設(shè)備來(lái)進(jìn)行檢測(cè)的問(wèn)題。本文研究設(shè)計(jì)了一種用于公共場(chǎng)所具有檢測(cè)及超限報(bào)警功能的酒精濃度智能測(cè)試儀。其設(shè)計(jì)方案基于89C51單片機(jī)，MQ3酒精濃度傳感器。系統(tǒng)將傳感器輸出的4~20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)通過(guò)以AD0832為核心的A/D轉(zhuǎn)換電路調(diào)理后，經(jīng)由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后由LCD顯示酒精濃度值。文中詳細(xì)介紹了數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理過(guò)程以及數(shù)據(jù)顯示子系統(tǒng)和報(bào)警電路的設(shè)計(jì)方法和過(guò)程。系統(tǒng)對(duì)于采樣地點(diǎn)超出規(guī)定的酒精濃度時(shí)二極管報(bào)警電路提醒監(jiān)測(cè)人員。同時(shí)，操作人員對(duì)于具體報(bào)警點(diǎn)的上限值可以通過(guò)單片機(jī)編程進(jìn)行設(shè)置。關(guān)鍵詞：酒精濃度傳感器（MQ3）；STC89C52MCU；A/D轉(zhuǎn)換器

AbstractSince2000,withChina'srapideconomicdevelopmentandtherapidincreasepeople'slivingstandard,Chinahasgraduallysteppedinto"carsociety",drinkdrivingaccidentcausedbymoreandmoreimpactonsocietyisalsogrowing,Alcoholisbecomingmoreandmorebrutal"killers."Accordingtostatistics,theworldwidenumberofpeoplekilledinroadaccidentseveryyearonmorethan60millionpeople,leftwithpermanentdisabilityof400millionormore,usuallytheinjuredwerenumerous.Inmanycountries,trafficaccidentshavebecomethefirstcauseofaccidentaldeaths.Inaddition,theeconomiclossescausedbytheaccidentisquiteamazing.Accidentinvestigation,accordingtostatistics,about50%-60%ofcaraccidentsandalcohol-related.China’sMinistryofPublicSecurityinAugust2009,aroundthecountrytostrengtheneffortstoinvestigateanddealwithdrinkdriving,toreducethedrinkdrivingaccidentcausedbythevicious.Toinvestigatethehumanbodyinvolvingthedetectionofalcoholanduseofequipmenttodetectproblems.Inthispaper,designapublicplaceforthedetectionandlimitalarmfunctionswithanalcoholconcentrationofintelligenttester.Thisdesign,basedonSTC89C51microcontrollerandMQ3alcoholconcentrationsensor.Systemsensoroutput4~20mAstandardsignalthroughAD0832coreA/Dconvertercircuit,afterconditioning,dataprocessingbytheMCU,thefinalalcoholconcentrationvaluefromtheLCDdisplay.Thispaperdescribesthedataacquisitionsubsystem,dataprocessinganddatadisplaysubsystemandalarmcircuitdesignmethodsandprocesses.Systemrequirementsforthesamplingsitesexceedingthealcoholconcentrationdiodereminderalarmcircuitmonitors.Meanwhile,theoperatorspecificalarmpointfortheupperlimitsetbyMCUprogramming.AlcoholtesterwillbringadrivingsignalpriortoasafeKeywords:Alcoholconcentrationsensor(MQ3)；STC85C52MUC；A/Dconverter

目錄摘要 IAbstract II引言 1第一章緒論 21.1酒精濃度檢測(cè)儀開(kāi)發(fā)背景 21.2酒精濃度檢測(cè)儀的發(fā)展 21.3酒精濃度檢測(cè)儀設(shè)計(jì)內(nèi)容 2第二章方案器件簡(jiǎn)介 32.1MCU選擇的簡(jiǎn)介 32.2數(shù)模轉(zhuǎn)換器的簡(jiǎn)介 PAGEREF_Toc311582926\h52.3液晶顯示器的簡(jiǎn)介 7第三章總體方案設(shè)計(jì) 73.1STC89C52單片機(jī) 83.2ADC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換 83.3LCD1602液晶顯示 9第四章硬件設(shè)計(jì) 104.1最小系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 104.2數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì) 124.3A/D轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì) 134.4LCD1602液晶顯示設(shè)計(jì) 134.5報(bào)警設(shè)計(jì) 15第五章軟件設(shè)計(jì) 165.1編譯語(yǔ)言的選擇 165.2主程序模塊 165.3A/D轉(zhuǎn)換模塊 175.4按鍵輸入模塊 175.6液晶顯示輸出模塊 18第六章系統(tǒng)調(diào)試 196.1系統(tǒng)硬件調(diào)試 196.1.1元器件的焊接 PAGEREF_Toc311582946\h196.1.2電路測(cè)試 206.2系統(tǒng)軟件調(diào)試 206.3系統(tǒng)整體調(diào)試 20第七章結(jié)束語(yǔ) 21致謝 22參考文獻(xiàn) 23附錄 PAGEREF_Toc311582953\h24附錄一硬件設(shè)計(jì)原理圖和PCB圖 24附錄二檢測(cè)程序 25仰恩大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGE54福建泉州仰恩學(xué)院畢設(shè)設(shè)計(jì)（論文）引言隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民生活水平的迅速提高，中國(guó)逐漸步入“汽車(chē)社會(huì)”，酒后駕駛行為所造成事故越來(lái)越多，對(duì)社會(huì)的影響也越來(lái)越大，酒精正在成為越來(lái)越兇殘的“馬路殺手”。越來(lái)越多的交通事故在我們的身邊發(fā)生，讓人心痛，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，每個(gè)人都希望人的安全意識(shí)也該發(fā)展。此外，由交通事故造成的經(jīng)濟(jì)損失也相當(dāng)驚人。據(jù)事故調(diào)查統(tǒng)計(jì)，超過(guò)半數(shù)的車(chē)禍與飲酒有關(guān)。在全國(guó)各地加強(qiáng)查處酒后駕駛的力度，以減少由酒后駕駛造成的惡性交通事故。要查處就涉及到檢測(cè)人體內(nèi)的酒精含量和使用設(shè)備來(lái)進(jìn)行檢測(cè)的問(wèn)題。本文研究設(shè)計(jì)了一種用于公共場(chǎng)所具有檢測(cè)及超限報(bào)警功能的酒精濃度智能測(cè)試儀。其設(shè)計(jì)方案基于89C52單片機(jī)，MQ3酒精濃度傳感器。系統(tǒng)將傳感器輸出信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路調(diào)理后，經(jīng)由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后由LCD顯示酒精濃度值。從而讓駕車(chē)的人知道自己該在什么情況下可以開(kāi)車(chē)，這是一個(gè)在現(xiàn)代生活很實(shí)用，很負(fù)責(zé)的一個(gè)設(shè)計(jì)，給社會(huì)帶來(lái)福音。第一章緒論1.1酒精濃度檢測(cè)儀開(kāi)發(fā)背景酒精的重要作用，是逐漸使得腦部及神經(jīng)系統(tǒng)反應(yīng)遲鈍——這也是許多人喜歡適量飲酒的主要原因。喝一、兩杯酒對(duì)人有鎮(zhèn)定或松弛的作用。即使是少量的酒精，也沒(méi)有刺激振奮的作用，這跟許多人的想法正好相反。然而，酒精有時(shí)會(huì)造成抑制力明顯減弱，這會(huì)導(dǎo)致創(chuàng)造力的出現(xiàn)，或者是有時(shí)候會(huì)導(dǎo)致實(shí)際的侵略攻擊性行為。根據(jù)WHO數(shù)據(jù)，全球2003年的人均純酒精消費(fèi)量為6.2L，其中歐洲地區(qū)人均達(dá)11.9L，美洲地區(qū)人均為8.7L。俄羅斯及其周邊的東歐國(guó)家酒精消費(fèi)量最高，其次為歐洲其他國(guó)家。在人均國(guó)民生產(chǎn)總值（GDP）低于7000美元的低收入國(guó)家，酒精消費(fèi)量與人均GDP相關(guān)，GDP越高酒精消費(fèi)量越高。受到酒精影響的司機(jī)通常會(huì)有如下特征：對(duì)信號(hào)燈反應(yīng)慢；逆向行駛；搖擺不定、突然轉(zhuǎn)向、飄忽不定或在道路中線駕駛；亂踩剎車(chē)；轉(zhuǎn)彎幅度大；蛇形；沒(méi)有原因就停車(chē)；開(kāi)車(chē)速度極慢；突然轉(zhuǎn)彎或違法轉(zhuǎn)彎；天黑時(shí)不開(kāi)前燈。據(jù)統(tǒng)計(jì)，駕駛員酒后開(kāi)車(chē)，其發(fā)生交通事故的比率為沒(méi)有飲酒情況下的16倍。由日常道路交通安全違法行為和交通肇事案例來(lái)看，機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員酒后駕車(chē)約占38.6%；而摩托車(chē)交通肇事中，酒后駕駛的比例則高達(dá)72.3%。酒后駕駛讓人付出了慘痛的代價(jià)，為了避免類似事故的發(fā)生，酒精濃度檢測(cè)儀隨之產(chǎn)生。1.2酒精濃度檢測(cè)儀的發(fā)展以對(duì)氣體中酒精含量進(jìn)行檢測(cè)的設(shè)備有五種基本類型，即：燃料電池型（電化學(xué)）、半導(dǎo)體型、紅外線型、氣體色譜分析型、比色型。但由于價(jià)格和使用方便的原因，目前（截止2009年8月）常用的只有燃料電池型（電化學(xué)型）和半導(dǎo)體型兩種。燃料電池是當(dāng)前全世界都在廣泛研究的環(huán)保型能源，它可以直接把可燃?xì)怏w轉(zhuǎn)變成電能，而不產(chǎn)生污染，酒精傳感器只是燃料電池的一個(gè)分支。燃料電池酒精傳感器采用貴金屬白金作為電極，在燃燒室內(nèi)充滿特種催化劑，使進(jìn)入燃燒室內(nèi)的酒精充分燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，也就是在兩個(gè)電極上產(chǎn)生電壓，電能消耗在外接負(fù)載上，此電壓與進(jìn)入燃燒室內(nèi)氣體的酒精濃度成正比。與半導(dǎo)體型相比，燃料電池型呼氣酒精測(cè)試儀具有穩(wěn)定性好，精度高，抗干擾性好的優(yōu)點(diǎn)。但是由于燃料電池酒精傳感器的結(jié)構(gòu)要求非常精密，制造難度相當(dāng)大，目前（2009年）只有美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家能夠生產(chǎn)，加上材料成本高，因此價(jià)格相當(dāng)昂貴，是半導(dǎo)體酒精傳感器的幾十倍。1.3酒精濃度檢測(cè)儀設(shè)計(jì)內(nèi)容本論文主要完成酒精濃度檢測(cè)儀軟件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：A/D轉(zhuǎn)換器程序、控制程序、超標(biāo)報(bào)警、鍵盤(pán)檢測(cè)、數(shù)據(jù)顯示等。本系統(tǒng)采用單片機(jī)為控制核心，以實(shí)現(xiàn)便攜式酒精濃度檢測(cè)儀的基本控制功能。系統(tǒng)主要功能內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)處理、時(shí)間設(shè)置、開(kāi)始測(cè)量、超標(biāo)報(bào)警、鍵盤(pán)檢測(cè)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用功能模塊化的設(shè)計(jì)思想，本論文內(nèi)容分為以下幾個(gè)章節(jié)：設(shè)計(jì)器件簡(jiǎn)介和選擇；硬件的設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)調(diào)試。第二章方案器件簡(jiǎn)介硬件設(shè)計(jì)部分主要包括：MCU、A/D、時(shí)鐘芯片、LCD、外圍擴(kuò)展數(shù)據(jù)RAM等芯片的選擇，以下做一些器件的比較。2.1MCU選擇的簡(jiǎn)介本系統(tǒng)采用單片機(jī)為控制核心。單片機(jī)/MCU主要有51基本型和52增強(qiáng)型，而相比之下52型比51型功能更為強(qiáng)大，ROM和RAM存儲(chǔ)空間更大，52還兼容51指令系統(tǒng)?；诒鞠到y(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容的需要，綜合考慮后，我們選擇單片機(jī)STC89C52為控制核心；主要基于考慮STC89C52是無(wú)法解密低功耗,超低價(jià)高速，高可靠強(qiáng)抗靜電，強(qiáng)抗干擾,功能強(qiáng)大的單片機(jī)。STC89C52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫(xiě)口線，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路，89C5X可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。同時(shí)STC89C52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)本。STC單片機(jī)有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。STC89C52單片機(jī)單片機(jī)引腳功能（如圖2.1）：?Vcc：電源電壓?GND：地圖2.1單片機(jī)引腳圖?P0口：P0口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門(mén)電路，對(duì)端口P0寫(xiě)“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)器件激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。?P1口：P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL）。與AT89C51不同之處是，P1.0和P1.1還可分別作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和輸入(P1.1/T2EX)，參見(jiàn)表2-1。Flash編程和程序校驗(yàn)期間，P1接收低8位地址。表2-1為P1.0和P1.1的第二功能表2-1P1.0和P1.1的第二功能?P2口：P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)端口P2寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，同時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL）。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOV@DPTR指令）時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOV@RI指令）時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。?P3口：P3口時(shí)一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)P3口寫(xiě)入‘1’時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3口作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表2-2所示：此外，P3口還接收一些用于Flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。?RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。?ALE/：當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE(地址鎖存允許)輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。表2-2P3口第二功能端口引腳第二功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2QUOTE（外中斷0）P3.3QUOTE（外中斷1）P3.4T0（定時(shí)/計(jì)數(shù)器0）P3.5T1（定時(shí)/計(jì)數(shù)器1）P3.6QUOTE（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）P3.7QUOTE(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程器件，改引腳還用于輸入編程脈沖（QUOTE）。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位復(fù)位，可禁止ALE操作。該位置復(fù)位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無(wú)效。?QUOTE：程序儲(chǔ)存允許（QUOTE）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)89C5X單片機(jī)由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次QUOTE有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在次期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次信號(hào)。?/VPP：外部訪問(wèn)允許。欲使CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H-FFFH），端必須保持低電平（接地）。需要注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存端狀態(tài)。如端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上＋12V的編程允許電源Vpp,當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。?XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。?XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。2.2數(shù)模轉(zhuǎn)換器的簡(jiǎn)介實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的基本方法很多，有計(jì)數(shù)法、逐次逼近法、雙斜積分法和并行轉(zhuǎn)換法。由于逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換具有速度，分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，而且采用這種方法的ADC芯片成本低，所以我們采用逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。逐次逼近型ADC包括1個(gè)比較器、一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器、1個(gè)逐次逼近寄存器（SAR）和1個(gè)邏輯控制單元。逐次逼近型是將采樣信號(hào)和已知電壓不斷進(jìn)行比較，一個(gè)時(shí)鐘周期完成1位轉(zhuǎn)換，依次類推,轉(zhuǎn)換完成后，輸出二進(jìn)制數(shù)。這類型ADC的分辨率和采樣速率是相互牽制的。優(yōu)點(diǎn)是分辨率低于12位時(shí)，價(jià)格較低，采樣速率也很好。ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有8位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換、輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容、5V電源供電時(shí)輸入電壓在0～5V之間、工作頻率為250KHZ、轉(zhuǎn)換時(shí)間為32微秒、一般功耗僅為15MW等優(yōu)點(diǎn)，適合本系統(tǒng)的應(yīng)用，所以我們采用ADC0832為模數(shù)轉(zhuǎn)換器件。ADC0832具有以下特點(diǎn)：?8位分辨率；?雙通道A/D轉(zhuǎn)換；?輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容；?5V電源供電時(shí)輸入電壓在0~5V之間；?工作頻率為250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為32μS；?一般功耗僅為15mW；?8P、14P—DIP（雙列直插）、PICC多種封裝；?商用級(jí)芯片溫寬為0度to+70度，工業(yè)級(jí)芯片溫寬為?40度to+85度；芯片接口說(shuō)明：?CS_片選使能，低電平芯片使能。?CH0模擬輸入通道0，或作為IN+/-使用。?CH1模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用。?GND芯片參考0電位（地）。?DI數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。?DO數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。?CLK芯片時(shí)鐘輸入。?Vcc/REF電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。ADC0809是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行?！獢?shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。主要特點(diǎn)：DC0809是CMOS單片型逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖13．22所示，它由8路模擬開(kāi)關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開(kāi)關(guān)樹(shù)型D／A轉(zhuǎn)換器、逐次逼近，ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，下面說(shuō)明各引腳功能：IN0～I(xiàn)N7：8路模擬量輸入端。?8位數(shù)字量輸出端。?ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路?ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。?START：A／D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少100ns寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）。?EOC：A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。?OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開(kāi)輸出三態(tài)門(mén)，輸出數(shù)字量。?CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHZ。?REF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓。?Vcc：電源，單一＋5V。?GND：地。2.3液晶顯示器的簡(jiǎn)介帶中文字庫(kù)的128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64,內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。可以顯示8×4行16×16點(diǎn)陣的漢字.也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊；基本特性:低電源電壓（VDD:+3.0--+5.5V）（2）、顯示分辨率:128×64點(diǎn)?內(nèi)置漢字字庫(kù)，提供8192個(gè)16×16點(diǎn)陣漢字(簡(jiǎn)繁體可選)?內(nèi)置128個(gè)16×8點(diǎn)陣字符，2MHZ時(shí)鐘頻率?顯示方式：STN、半透、正顯，驅(qū)動(dòng)方式：1/32DUTY，1/5BIAS?視角方向：6點(diǎn)，背光方式：側(cè)部高亮白色LED，功耗僅為普通LED的1/5—1/10?通訊方式：串行、并口可選，內(nèi)置DC-DC轉(zhuǎn)換電路，無(wú)需外加負(fù)壓?無(wú)需片選信號(hào)，簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)，工作溫度:0度-+55度,存儲(chǔ)溫度:-20度-+60度。LCD1602字符型液晶顯示器其用法：?單5V電源電壓，低功耗、長(zhǎng)壽命、高可靠性?內(nèi)置192種字符(160個(gè)5×7點(diǎn)陣字符和32個(gè)5×10點(diǎn)陣字符)?具有64個(gè)字節(jié)的自定義字符RAM，可自定義8個(gè)5×8點(diǎn)陣字符或4個(gè)5×11點(diǎn)陣字符?顯示方式：STN、半透、正顯?驅(qū)動(dòng)方式：1/16并口，1/5串口?背光方式：底部LED?通訊方式：4位或8位并口可選?標(biāo)準(zhǔn)的接口特征：適配MC51和M6800系統(tǒng)MPU的操作時(shí)序LCD1602液晶顯示屏的主要技術(shù)參數(shù)如下表所示：（表2-3）表2-3LCD1602液晶主要參數(shù)顯示容量16×2個(gè)字符芯片工作電壓4.5~5.5V工作電流2.0mA(5.0V)模塊最佳工作電壓5.0V字符尺寸2.95×4.35(mm)第三章總體方案設(shè)計(jì)在這次的整體設(shè)計(jì)中主要涉及下面幾個(gè)方面（如圖3.1）：圖3.1整體方案結(jié)構(gòu)圖下面介紹各個(gè)模塊使用的器件：3.1STC89C52單片機(jī)STC89C52是的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8Kbytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器(PEROM)和256Kbytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，器件采用高密度，非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及8051產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器和FLASH存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大，STC89C52單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。主要性能參數(shù)：?8K字節(jié)可重擦寫(xiě)FLASH閃存存儲(chǔ)器?1000次寫(xiě)/擦循環(huán)?時(shí)鐘頻率：0Hz—24MHz?三級(jí)加密存儲(chǔ)器?256字節(jié)內(nèi)部RAM?32個(gè)可編程I/O口線?3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器?6個(gè)中斷源?可編程串行UART通道?低功耗的空閑和掉電模式?片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路3.2ADC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC0832為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在0~5V之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32μS，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過(guò)DI數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。3.3LCD1602液晶顯示LCD1602字符型液晶顯示模塊是一種專門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，目前常用16×1，16×2，20×2和40×2行等的液晶顯示模塊，模塊組件內(nèi)部主要由LCD顯示屏、控制器、列驅(qū)動(dòng)器和偏壓產(chǎn)生電路構(gòu)成。LCD1602液晶顯示屏外形尺寸LCD1602液晶顯示屏分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差別，兩者尺寸差別如圖3.2所示：圖3.2LCD1602尺寸圖1602液晶顯示屏采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中各接口的功能如下表（2-4）所示：表2-4LCD1602的16管腳功能引腳號(hào)引腳名電平輸入/輸出引腳說(shuō)明1VSS電源地2VDD電源正極(+5V)3VL液晶顯示偏壓信號(hào)4RS0/1輸入數(shù)據(jù)/命令選擇端，0：輸入指令，1：輸入數(shù)據(jù)5R/W0/1輸入讀/寫(xiě)選擇端，0：向LCD寫(xiě)入指令或數(shù)據(jù)，1：從LCD讀取信息6E1→0輸入使能信號(hào)，1時(shí)讀取信息，1→0(下降沿)執(zhí)行指令7D00/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線(最低位)8D10/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線9D20/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線10D30/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線11D40/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線12D50/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線13D60/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線14D70/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線(最高位)15BLA+VCCLCD背光電源正極16BLK接地LCD背光電源負(fù)極第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)使屏幕顯示不清晰，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。第4腳：RS為數(shù)據(jù)/命令選擇端，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫(xiě)選擇端，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。第四章硬件設(shè)計(jì)4.1最小系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)在本次設(shè)計(jì)中我們采用STC89C51來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)能運(yùn)行起來(lái)的需求最小的系統(tǒng)，電路圖見(jiàn)圖4.1圖4.1單片機(jī)最小系統(tǒng)圖上圖由晶振電路和復(fù)位電路，STC89C51芯片組成，構(gòu)成最小的單片機(jī)系統(tǒng)，下面詳細(xì)介紹其中的兩個(gè)電路。晶振電路單片機(jī)工作的過(guò)程中各指令的微操作在時(shí)間上有嚴(yán)格的次序，這種微操作的時(shí)間次序稱作時(shí)序，單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來(lái)為單片機(jī)芯片內(nèi)部各種微操作提供時(shí)間基準(zhǔn)，89c52的時(shí)鐘產(chǎn)生方式有兩種，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，一種是外部時(shí)鐘方式。內(nèi)部時(shí)鐘方式即在單片機(jī)的外部接一個(gè)晶振電路與單片機(jī)里面的振蕩器組合作用產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)，外部時(shí)鐘方式是把外部已有的時(shí)鐘信號(hào)引入到單片機(jī)內(nèi)，此方式常用于多片89C52單片機(jī)同時(shí)工作，以便于各單片機(jī)的同步，一般要求外部信號(hào)高電平的持續(xù)時(shí)間大于20ns.且為頻率低于12MHz的方波。對(duì)于CHMOS工藝的單片機(jī)，外部時(shí)鐘要由XTAL1端引入，而XTAL2端應(yīng)懸空。本系統(tǒng)中為了盡量降低功耗的原則，采用了內(nèi)部時(shí)鐘方式。電路圖見(jiàn)圖4.2：圖4.2晶振電路圖在89C52單片機(jī)的內(nèi)部有一個(gè)震蕩電路，只要在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2引腳外接石英晶體（簡(jiǎn)稱晶振）就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)，圖中電容器C1和C2穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在5—30pF，典型值是22pF，晶振CYS選擇的是12MHz。復(fù)位電路單片機(jī)開(kāi)始工作的時(shí)候，必須處于一種確定的狀態(tài)，否則，不知哪是第一條程序和如何開(kāi)始運(yùn)行程序。端口線電平和輸入輸出狀態(tài)不確定可能使外圍設(shè)備誤動(dòng)作，導(dǎo)致嚴(yán)重事故的發(fā)生；內(nèi)部一些控制寄存器（專用寄存器）內(nèi)容不確定可能導(dǎo)致定時(shí)器溢出、程序尚未開(kāi)始就要中斷及串口亂傳向外設(shè)發(fā)送數(shù)據(jù)……..因此，任何單片機(jī)在開(kāi)始工作前，都必須進(jìn)行一次復(fù)位過(guò)程，使單片機(jī)處于一種確定的狀態(tài)。當(dāng)在89C52單片機(jī)的RST引腳引入高電平并保持2個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作（若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)）。實(shí)際應(yīng)用中，復(fù)位操作有兩種基本形式：一種是上電復(fù)位，另一種是上電與按鍵均有效的復(fù)位，上電復(fù)位，要求接通電源后，單片機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。常用的上電復(fù)位，上電瞬間RST引腳獲得高電平，隨著電容C1的充電，RST引腳的高電平將逐漸下降。本設(shè)計(jì)中復(fù)位電路采用的是開(kāi)關(guān)復(fù)位電路，開(kāi)關(guān)S9未按下是上電復(fù)位電路，上電復(fù)位電路在上電的瞬間，由于電容上的電壓不能突變，電容處于充電（導(dǎo)通）狀態(tài)，故RST腳的電壓與VCC相同。隨著電容的充電，RST腳上的電壓才慢慢下降。選擇合理的充電常數(shù)，就能保證在開(kāi)關(guān)按下時(shí)是RST端有兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平從而使STC89C52內(nèi)部復(fù)位。開(kāi)關(guān)按下時(shí)是按鍵手動(dòng)復(fù)位電路，RST端通過(guò)電阻與VCC電源接通，通過(guò)電阻的分壓就可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位。電路圖見(jiàn)圖4.3：圖4.3復(fù)位電路圖RST引腳的高電平只要能保持足夠的時(shí)間（2個(gè)機(jī)器周期），單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。該電路典型的電阻和電容參數(shù)為：晶振為12MHz時(shí)，C1為10uF：R4為數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)(1)從傳感器過(guò)來(lái)的電壓信號(hào)，必須放大，濾波，采集，轉(zhuǎn)換才能被MCU識(shí)別和處理。由于假若每一路都設(shè)置放大、濾波等器件，那么成本會(huì)很大，所以信號(hào)的采集一般用多路模擬通路進(jìn)行選擇。然而選擇多路模擬開(kāi)關(guān)時(shí)必須考慮以下的幾個(gè)因素：通道數(shù)量、切換速度、開(kāi)關(guān)電阻和器件的封裝形式。總之?dāng)?shù)據(jù)采集與硬件的選擇有很大的關(guān)系。(2)傳感器的選擇酒精濃度傳感器由MQ3傳感器組成。MQ3傳感器/MQ3模塊詳細(xì)介紹如下表4-1：(3)測(cè)量電路測(cè)量電路由酒精濃度傳感器MQ3，ADC0832組成。酒精傳感MQ3經(jīng)AD0832與STC89C52單片機(jī)相連，在顯示器上顯示出酒精的濃度值，當(dāng)超過(guò)國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)報(bào)警。表4-1傳感器參數(shù)表名稱MQ3傳感器A.標(biāo)準(zhǔn)工作條件符號(hào)參數(shù)名稱技術(shù)條件備注Vc回路電壓≤15VACorDCVH加熱電壓5.0V±0.2VACorDCRL負(fù)載電阻可調(diào)

RH加熱電阻31Ω±3Ω室溫PH加熱功耗≤900mW

B.環(huán)境條件符號(hào)參數(shù)名稱技術(shù)條件備注Tao使用溫度-10℃-50℃

Tas儲(chǔ)存溫度-20℃-70℃RH相對(duì)濕度小于95%RHO2氧氣濃度21%(標(biāo)準(zhǔn)條件)氧氣濃度會(huì)影響靈敏度特性最小值大于２％C.靈敏特性符號(hào)參數(shù)名稱技術(shù)參數(shù)備注Rs敏感體電阻1MΩ-8MΩ(200ppmalcohol)適用范圍：10-1000ppmAlcoholα（200/100）alcohol

濃度斜率≤0.6標(biāo)準(zhǔn)工作條件溫度：20℃±2℃Vc:5.0V±0.1V相對(duì)濕度：65%±5%Vh:5.0V±0.1V預(yù)熱時(shí)間不少于24小時(shí)4.3A/D轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)正常情況下ADC0832與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將DO和DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng)ADC0832未工作時(shí)其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用，CLK和DO/DI的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時(shí)芯片開(kāi)始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端CLK輸入時(shí)鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。在第1個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平，表示啟始信號(hào)。在第2、3個(gè)脈沖下沉之前DI端應(yīng)輸入2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能.如圖4.4:圖4.4模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖4.4LCD1602液晶顯示設(shè)計(jì)LCD1602液晶顯示模塊與計(jì)算機(jī)的接口電路有兩種方式。它與單片機(jī)的接口方法分為直接訪問(wèn)方式和間接控制方式。直接訪問(wèn)方式是把液晶模塊作為存儲(chǔ)器或I/O設(shè)備直接接在單片機(jī)的總線上，單片機(jī)以訪問(wèn)存儲(chǔ)器或I/O設(shè)備的方式操作液晶顯示模塊的工作。間接控制方式則不使用單片機(jī)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，而是利用它的I／0口來(lái)實(shí)現(xiàn)與顯示模塊的聯(lián)系。即將液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的P0口連接作為數(shù)據(jù)總線，另外三根時(shí)序控制信號(hào)線通常利用單片機(jī)的P2口中未被使用的I／O口來(lái)控制。這種訪問(wèn)方式不占用存儲(chǔ)器空間，它的接口電路與時(shí)序無(wú)關(guān)，其時(shí)序完全靠軟件編程實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)采用間接控制方式：以下為液晶顯示電路接線原理圖見(jiàn)圖4.8:圖4.8液晶電路圖在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用液晶顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)有點(diǎn)：顯示質(zhì)量高：由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（CRT）那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。因此，液晶顯示器畫(huà)質(zhì)高且不會(huì)閃爍。數(shù)字式接口：液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡(jiǎn)單可靠，操作更加方便。體積小、重量輕：液晶顯示器通過(guò)顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來(lái)達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕的多。功耗低：相對(duì)而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng)IC上，因而耗電量比其他顯示器要少的多。在主電路圖中接在P0口處有一個(gè)排阻RP1，由于P0口沒(méi)有內(nèi)接上拉電阻，為了為P0口外接線路有確定的高電平，所以要接上排阻RP1，使用的是10K的排阻，以確保有P0口有穩(wěn)定的電平。電路連接圖見(jiàn)圖4.9:LCD按其顯示方式通常可以分為斷式、點(diǎn)字符式、點(diǎn)陣式等。還有黑白、多灰度、彩色顯示等。液晶顯示原理是利用液晶的物理特性，通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就顯示黑色，這樣就可以顯示出圖形。針對(duì)于本系統(tǒng)要顯示漢字，字母，數(shù)字等，以及其在一個(gè)界面同時(shí)要顯示的字?jǐn)?shù)，本系統(tǒng)要以圖形的形式顯示各運(yùn)行結(jié)果，我們最終選擇LCD1602型號(hào)的LCD。⑵字符顯示：字符顯示比較復(fù)雜，一個(gè)字符由16x8點(diǎn)陣組成，即要找到和顯示屏是某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的RAM區(qū)的字節(jié)，再使不同的位置為‘1’其他的為‘0’；為‘1’的點(diǎn)亮，為‘0’的不亮，這樣就顯示出一個(gè)字符。圖4.9上拉電阻電路圖4.5報(bào)警設(shè)計(jì)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，一般的工作狀態(tài)可以通過(guò)指示燈或數(shù)碼顯示來(lái)指示，供操作人員參考，了解系統(tǒng)的工作狀況。但對(duì)于某些緊急狀態(tài)，比如系統(tǒng)檢測(cè)到的錯(cuò)誤狀態(tài)等，為了使操作人員不至于忽視，及時(shí)采取措施，往往還需要有某種更能引人注意，提起警覺(jué)的報(bào)警信號(hào)。這種報(bào)警信號(hào)通常有三種類型：一是閃光報(bào)警，因?yàn)殚W動(dòng)的指示燈更能提醒人們注意；二是鳴音報(bào)警，發(fā)出特定的音響，作用于人的聽(tīng)覺(jué)器官，易于引起和加強(qiáng)警覺(jué)；三是語(yǔ)音報(bào)警，不僅能起到報(bào)警作用，還能直接給出警報(bào)種類的信息。其中，前兩種報(bào)警裝置因硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軟件編程方便，常常在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用；而語(yǔ)音報(bào)警雖然警報(bào)信息較直接，但硬件成本高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，軟件量也增加。閃光報(bào)警實(shí)現(xiàn)單頻音報(bào)警的接口電路比較簡(jiǎn)單，只要當(dāng)值高于警報(bào)值的時(shí)候給一個(gè)低電頻就能驅(qū)動(dòng)二極管發(fā)光,簡(jiǎn)單易懂。以下為報(bào)警電路接線圖見(jiàn)圖4.10：圖4.10報(bào)警電路圖這一章比較具體的說(shuō)明了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的內(nèi)容，通過(guò)模塊化的設(shè)計(jì)思想，把一個(gè)復(fù)雜的單片機(jī)系統(tǒng)按照功能劃分成一個(gè)個(gè)單獨(dú)的電路模型，分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后在集成到一起。這種方法對(duì)于設(shè)計(jì)復(fù)雜的單片機(jī)系統(tǒng)很有效。大大提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)的效率與質(zhì)量。由于我主要負(fù)責(zé)的是硬件設(shè)計(jì)，所以只是簡(jiǎn)單的介紹硬件方面的內(nèi)容。第五章軟件設(shè)計(jì)5.1編譯語(yǔ)言的選擇對(duì)于單片機(jī)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用中，逐漸引入了高級(jí)語(yǔ)言，C語(yǔ)言就是其中的一種。匯編語(yǔ)言的可控性較高級(jí)語(yǔ)言來(lái)說(shuō)更具優(yōu)越性。程序編寫(xiě)語(yǔ)言比較常見(jiàn)的有C語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言的機(jī)器代碼生成效率高，控制性好，但就是移植性不高。C語(yǔ)言編寫(xiě)的程序比用匯編編寫(xiě)的程序更符合人們的思考習(xí)慣。還有很多處理器都支持C編譯器，這樣意味著處理器也能很快上手。且具有良好的模塊化、容易閱讀、維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，且編寫(xiě)的模塊程序易于移植?；贑語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言的優(yōu)缺點(diǎn)，本系統(tǒng)采用C語(yǔ)言編寫(xiě)方法。軟件編寫(xiě)的主體思路是將系統(tǒng)按功能模塊化劃分，然后根據(jù)模塊要實(shí)現(xiàn)的功能寫(xiě)各個(gè)子程序。整個(gè)軟件程序的編寫(xiě)采用查詢式方式編寫(xiě)的。5.2主程序模塊主程序?qū)崿F(xiàn)的功能：與硬件相結(jié)合實(shí)現(xiàn)便攜式酒精濃度檢測(cè)儀的各個(gè)功能。主要是檢測(cè)與顯示，時(shí)間調(diào)整與顯示，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。功能子函數(shù)的調(diào)用。見(jiàn)圖5.1初始化時(shí)鐘初始化時(shí)鐘初始化LCD屏顯示開(kāi)機(jī)畫(huà)面顯示時(shí)間顯示主菜單初始化CPU開(kāi)始讀鍵圖5.1主程序流程圖5.3A/D轉(zhuǎn)換模塊⑴模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的主要功能就是將經(jīng)放大器放大的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為MCU能夠處理的數(shù)字信號(hào)，并傳送給MCU。⑵ADC0832轉(zhuǎn)換的流程圖見(jiàn)下圖5.2圖5.2數(shù)轉(zhuǎn)換流程圖A/D芯片的數(shù)據(jù)CS口，連接51單片機(jī)的P3.1口，CLK接P3.2，D1和D0接P3.3口。工作時(shí)序如下所示：ADC0832有8只引腳，CH0和CH1為模擬輸入端，CS為片選引腳，只有CS置低才能對(duì)ADC0832進(jìn)行配置和啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。CLK為ADC0832的時(shí)鐘輸入端。CS在整個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程中都必須為低，當(dāng)CS為低時(shí)，在數(shù)據(jù)輸入端DI（數(shù)據(jù)輸入端）加一個(gè)高電平，接著在CLK上加一個(gè)時(shí)鐘，DI上的邏輯1就會(huì)使ADC0832的DI脫離高阻態(tài)，然后通道配置數(shù)據(jù)伴隨著時(shí)鐘通過(guò)DI端移入多路器，當(dāng)最后一位數(shù)據(jù)移入多路器時(shí)，，DI變?yōu)楦咦钁B(tài)，在這以前DO（數(shù)據(jù)輸出端）都為高阻態(tài)。在經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)鐘，DO脫離高阻態(tài)，從而啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。接著從處理器接收時(shí)鐘信號(hào)，每經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)鐘，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)就會(huì)從高位到低位依次從DO移出，經(jīng)過(guò)8個(gè)時(shí)鐘后，數(shù)據(jù)又以從低位到高位的形式從DO移出（也是每個(gè)時(shí)鐘移一位）。當(dāng)最后一位數(shù)據(jù)移出時(shí)轉(zhuǎn)換完成。當(dāng)CS從低變?yōu)楦邥r(shí)，ADC0832內(nèi)部所有寄存器清零。如想要進(jìn)行下一次轉(zhuǎn)換，CS必須做一個(gè)從高到低的跳變，后跟著地此配置數(shù)據(jù)重復(fù)上面的過(guò)程。5.4按鍵輸入模塊⑴按鍵時(shí)顯現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的一個(gè)控制按鈕，通過(guò)按鍵的操作，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)送操作指令，后經(jīng)與MCU串行通信，然后在液晶上顯示。⑵按鍵查詢式的流程圖見(jiàn)下圖（圖5.3）: 圖5.3按鍵查詢式的流程圖按鍵的四個(gè)鍵分別接P1.0,P1.1,P1.2,P1.3,由于P1口具有上拉電阻，所以不在需要加上拉電阻進(jìn)行電壓的放大。5.6液晶顯示輸出模塊LCD模塊在本系統(tǒng)中主要起著開(kāi)界面漢字顯示，以及各控制效果的顯示。采用直接訪問(wèn)方式。液晶顯示的操作流程圖見(jiàn)下圖5.6：圖5.6液晶顯示的操作流程圖液晶顯示D0到D7口接P0.0到P0.7，單獨(dú)使用一個(gè)口，為了避免數(shù)據(jù)的干擾，由于P0口沒(méi)有上拉電阻，所以需要一個(gè)排阻進(jìn)行電壓的擴(kuò)大.LCD1602的讀寫(xiě)工作時(shí)序圖如圖5.7和圖5.8所示：圖5.7LCD1602讀操作時(shí)序當(dāng)處于讀狀態(tài)時(shí)，RS處于低脈沖，R/W為高脈沖，E為高脈沖，D0~D7=狀態(tài)字當(dāng)處于讀數(shù)據(jù)時(shí)，RS為高脈沖，R/W為高脈沖，E為高脈沖，D0~D7=數(shù)據(jù)。圖5.8LCD1602寫(xiě)操作時(shí)序當(dāng)處于寫(xiě)指令時(shí)，RS為低脈沖，R/W為低脈沖，D0~D7=指令碼，E=高脈當(dāng)處于寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，RS為高脈沖，R/W為低脈沖，E為高脈沖，D0~D7=數(shù)據(jù).第六章系統(tǒng)調(diào)試6.1系統(tǒng)硬件調(diào)試6.1.1元器件的焊接焊接前應(yīng)對(duì)整個(gè)電路板進(jìn)行檢查。首先，用萬(wàn)用表對(duì)印制的電路板線路進(jìn)行檢查，該過(guò)程是在焊接元器件之前的必要工作，主要是檢查印制的電路板線路是否有斷路的情況，如果檢查沒(méi)有問(wèn)題，則可以對(duì)元器件進(jìn)行焊接。焊接前對(duì)電阻、電容的量值要進(jìn)行測(cè)量、篩選，選擇與電路中參數(shù)值一致的元器件，在選擇芯片時(shí)，要注意芯片與設(shè)計(jì)要求的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否一致。在焊接時(shí)，應(yīng)將印制的電路板認(rèn)真對(duì)照原理圖，查看元器件的引腳焊接是否正確。6.1.2電路測(cè)試電路板焊接完成后，需要對(duì)每個(gè)元器件的引腳逐個(gè)進(jìn)行檢查，一方面是檢查有沒(méi)有引腳虛焊或與其他信號(hào)線短路，另一方面是對(duì)器件引腳功能的再檢查，查看設(shè)計(jì)是否正確。檢查電路焊接沒(méi)有問(wèn)題后，則可以進(jìn)行上電測(cè)試。上電測(cè)試是調(diào)試的關(guān)鍵部分，按照系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的模塊化思想，應(yīng)該分模塊測(cè)試系統(tǒng)。首先還是應(yīng)該測(cè)試電源部分，系統(tǒng)上電以后，測(cè)試各個(gè)電源端口和器件的電源部分是否工作正常，同時(shí)應(yīng)注意系統(tǒng)中有無(wú)器件過(guò)熱情況，如果有的話，可能是相應(yīng)的器件損壞或電路中有短路，需要認(rèn)真檢查之后再加電。如果沒(méi)有問(wèn)題，則可以進(jìn)行功能的檢測(cè)。由于系統(tǒng)硬件較復(fù)雜，硬件電路裝配、焊接完成后，可能不能正常工作。為了方便調(diào)試，采用分塊調(diào)試的方法。在通電前，一定要檢查電源電壓的幅值和極性，否則很容易造成芯片的損壞。加電后檢查各插件上引腳的電位，一般先檢查VCC與GND之間電位，若在5V~5.5V之間屬正常范圍。6.2系統(tǒng)軟件調(diào)試硬件調(diào)試完成以后，軟件調(diào)試就非常重要。系統(tǒng)軟件調(diào)試時(shí)也要分模塊來(lái)進(jìn)行調(diào)試，這樣才能使進(jìn)程有條不紊的進(jìn)行下去，而不至于出現(xiàn)混亂。首先，檢查L(zhǎng)CD1602液晶顯示屏。LCD1602顯示屏上電后，檢查是否可以正常顯示，第一行顯示英文字符，第二行顯示時(shí)間，此時(shí)，按下按鍵即可對(duì)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。其次，調(diào)試存儲(chǔ)模塊。檢查存儲(chǔ)模塊是否能夠讀寫(xiě)信息，當(dāng)存入一個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)候，從LCD1602中，讀出來(lái)，看是否與之前存入的數(shù)據(jù)一致，而可認(rèn)為存儲(chǔ)模塊正常工作。再次，調(diào)試單片機(jī)與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，在LCD模塊調(diào)試成功之后，就可以調(diào)試數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，在模擬的測(cè)試一個(gè)電壓，若LCD1602能夠正常顯示記錄的數(shù)據(jù)，則調(diào)試成功。最后調(diào)試傳感模塊，根據(jù)傳感器的要求，輸入一個(gè)9V高電壓和一個(gè)5V電壓，則傳感能通過(guò)AD的轉(zhuǎn)換，在LCD1602顯示正常的電壓，則調(diào)試成功，之后進(jìn)行程序的運(yùn)算，使LCD實(shí)現(xiàn)酒精濃度數(shù)值6.3系統(tǒng)整體調(diào)試在軟件和硬件的分別調(diào)試成功后，然后進(jìn)行程序的捎入單片機(jī)中，進(jìn)行整塊系統(tǒng)的調(diào)試，提供9V的電壓，使單片機(jī)和傳感器，和各個(gè)元件都能正常工作后，要對(duì)傳感的最大值和最小值的調(diào)試，最小值調(diào)試，即把傳感器裸露在空氣中，環(huán)境為無(wú)酒精環(huán)境，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使LCD1602顯示為0，進(jìn)行多次斷電，最終沒(méi)有數(shù)據(jù)變化，數(shù)值為零，即對(duì)傳感器的最小值調(diào)試成功；傳感器的最大值為5V即相對(duì)應(yīng)的濃度為1000PPM，在目前條件找不到如此濃度的酒精，進(jìn)而，對(duì)一般數(shù)值的酒精濃度調(diào)試，就是在三個(gè)相同的容器下，倒入不同量的酒精，然后進(jìn)行稀釋，然后進(jìn)行測(cè)量，在大致的估計(jì)得濃度下，看是否有很大偏差，沒(méi)有就說(shuō)明，整體調(diào)試成功。第七章結(jié)束語(yǔ)目前，隨著人們的生活水平的提高，私家車(chē)的數(shù)量也越來(lái)越多，從而引發(fā)的交通是事故也急劇增加，其中大部分是由于酒后駕車(chē)。所以設(shè)計(jì)具有民用價(jià)值的便攜式酒精濃度檢測(cè)儀的研制受到了人們的高度重視。設(shè)計(jì)能夠滿足生活需要，攜帶方便的便攜式酒精濃度檢測(cè)儀迫在眉睫。針對(duì)目前的現(xiàn)狀，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵守體積小，質(zhì)量輕，性價(jià)比高的原則。便攜式酒精濃度檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)主要分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)前對(duì)該系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)功能的要求，綜合考慮我們采用STC89C52單片機(jī)為控制核心。軟件是用C語(yǔ)言相編寫(xiě)的，具有很好的編寫(xiě)語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)，具有很好的可控性、模塊化和移植性。編寫(xiě)的思路就是模塊化的思想，將系統(tǒng)的各個(gè)功能進(jìn)行劃分，然后對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)的主要模塊為傳感檢測(cè)、A/D轉(zhuǎn)換、液晶顯示和時(shí)鐘設(shè)置。軟件與硬件相結(jié)合的演示的大體流程是：主頁(yè)面顯示4個(gè)子菜單功能按鍵的4個(gè)控制進(jìn)入子菜單有確認(rèn)和取消按確認(rèn)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能（按取消則返回）。由于所學(xué)知識(shí)的限制，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能不是很健全，但在設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的過(guò)程中，讓我學(xué)會(huì)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，和養(yǎng)成了系統(tǒng)思考的思維方式。首先要了解系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能；其次根據(jù)功能去選擇相應(yīng)的硬件資源；再次將一個(gè)大的系統(tǒng)進(jìn)行模塊化劃分，然后逐一去攻破。最后把所有模塊進(jìn)行優(yōu)化整合，便得到了一個(gè)完整的系統(tǒng)?；谶@樣的思路，完成了便攜式酒精濃度檢測(cè)儀的基本設(shè)計(jì)。同時(shí)由于本設(shè)計(jì)是采用在proteus上進(jìn)行仿真，在keil軟件上進(jìn)行編程，最后二者聯(lián)調(diào)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)，但在仿真是無(wú)法實(shí)現(xiàn)酒精濃度的測(cè)試，因此本設(shè)計(jì)采用滑動(dòng)變阻器模擬傳感器檢測(cè)酒精濃度時(shí)輸出的模擬信號(hào)，經(jīng)AD0832轉(zhuǎn)換輸入單片機(jī)，從而從液晶顯示上顯示出來(lái)。通過(guò)對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)習(xí)了很多在大學(xué)遺漏的知識(shí)，讓我在以后的工作中，更加的得心應(yīng)手。這不僅僅是一次簡(jiǎn)單的畢業(yè)考察，而是對(duì)我們四年大學(xué)所學(xué)得知識(shí)的總結(jié)。

致謝本論文是在老師的悉心指導(dǎo)下完成的。畢老師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹(shù)立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在申老師的指導(dǎo)下完成的，傾注了畢老師大量的心血。在此，謹(jǐn)向畢老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！對(duì)于系里領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心和實(shí)驗(yàn)室的老師們的辛勤，給我們提供了實(shí)驗(yàn)室這樣一個(gè)良好的設(shè)計(jì)環(huán)境表示深深地感謝。在四年的學(xué)習(xí)期間，曾得到很多班級(jí)同學(xué)的關(guān)心和幫助，在此表示深深的感謝。沒(méi)有他們的幫助和支持是沒(méi)有辦法完成我的畢業(yè)論文的，同窗之間的友誼永遠(yuǎn)長(zhǎng)存。我的畢業(yè)課題是基于單片機(jī)酒精濃度測(cè)試儀的設(shè)計(jì)，是一個(gè)實(shí)際的小工程。作為一個(gè)學(xué)生，我對(duì)實(shí)際的工程設(shè)計(jì)認(rèn)識(shí)不夠，經(jīng)驗(yàn)不足，難免在設(shè)計(jì)的整體框架中，有很多的細(xì)節(jié)沒(méi)有考慮。我們的指導(dǎo)老師并沒(méi)有指責(zé)，而是給予我們鼓勵(lì)和很多寶貴的建議，并且悉心引導(dǎo)，給予我們一個(gè)比較清晰的設(shè)計(jì)思路。我們沿著這條經(jīng)驗(yàn)之路，不斷地嘗試摸索，慢慢地也掌握了設(shè)計(jì)的基本流程和思考的方法。我們遇到了很多的難題，比如硬件器件的選擇，功能的實(shí)現(xiàn)等。然而這樣的問(wèn)題并不是我一個(gè)能所能解決的，幸運(yùn)的是有我們的指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和小組搭檔的全心幫助，所以一個(gè)個(gè)看似復(fù)雜的問(wèn)題便迎刃而解。最后我還要再次深深地感謝各位小組成員，正是基于申老師的悉心指點(diǎn)和大家的全心的幫助，我才能比較順利地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。謝謝你們.

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