基于單片機的防止酒后駕車控制系統(tǒng)課程設計論文

貴州大學課程設計論文現(xiàn)代電子設計與制作小組課題論文論文（設計）題目：基于單片機的防止酒后駕車控制系統(tǒng)學院：職業(yè)技術(shù)師范學院專業(yè)：電子信息科學與技術(shù)目錄11140摘要 329265Abstract錯誤！未定義書簽。20094第一章前言 5228401.1課題研究的目的及意義 292111.2研究內(nèi)容 311894第二章總體方案設計 4222542.1設計思路 597202.2系統(tǒng)方案設計 6253802.2.1選用的酒精傳感器的類型 7277052.2.2選用的單片機的類型 825082.2.3選用的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的類型 912109第三章系統(tǒng)硬件設計 1015783.1酒精傳感器測試電路的設計 11251313.2信號采集放大電路設計 12155803.3A/D轉(zhuǎn)換電路的設計 1346163.4單片機最小系統(tǒng) 14279483.4.1時鐘電路設計 15320743.4.2復位電路設計 16101753.5數(shù)碼管顯示電路設計 17167113.6報警電路設計 18220543.7繼電器驅(qū)動電路設計 196014第四章系統(tǒng)軟件設計 2029644.1軟件整體設計思路 21117954.2主程序模塊的設計 22217024.3控制子程序 23222194.4數(shù)據(jù)采集及處理模塊 24195354.5繼電器驅(qū)動子程序設計及流程圖 2530583第五章結(jié)論 268675致謝 2720597參考文獻 2822420附件硬件電路原理圖 29基于單片機的防止酒后駕車控制系統(tǒng)摘要隨著交通行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，以及汽車保有量的增加，汽車給人類帶來舒適和便捷的同時，也給人類帶來了交通事故頻發(fā)等交通安全隱患，如酒后駕駛、無照駕駛、違規(guī)駕駛等，嚴重威脅著人類生命和財產(chǎn)安全。隨著我國公路運輸業(yè)的發(fā)展，同其他國家相比，我國的道路交通安全更為嚴峻，特別是由酒后駕駛導致的交通事故率比較高。針對酒后駕車導致交通事故頻繁發(fā)生的現(xiàn)象,設計了一種能夠防止酒后駕駛的自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由酒精傳感器、數(shù)據(jù)采集及信號放大、ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器、AT89S52單片機控制器、語音報警、LED顯示、繼電器以及電機等構(gòu)成。主要研究了對不同的區(qū)間濃度和電壓轉(zhuǎn)換關系做線性化處理。將采集到的模擬電壓信號經(jīng)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，送入單片機，通過單片機進行判斷計算輸出控制信號；當司機體內(nèi)酒精濃度超標時，該系統(tǒng)能夠自動切斷汽車的啟動系統(tǒng)電源，同時發(fā)出聲光報警，并通過數(shù)碼管實時顯示酒精濃度，實現(xiàn)了自動控制功能。該系統(tǒng)需要駕駛者在汽車點火前先進行吹氣測試，如果測試結(jié)果超過安全水平，在駕駛員用鑰匙發(fā)動時，繼電器將動作，汽車將不能開啟，該裝置可以用來防止有酒后駕車的人再次犯錯。關鍵詞：酒后駕駛；AT89S52單片機；自動控制系統(tǒng)；氣體傳感器Microcontroller-basedcontrolsystemtopreventdrunkdrivingAbstractWiththedevelopmentofthetransportindustryandtechnology,aswellasincreasedcarownership,cartobringcomfortandconvenienceofmankind,Italsobroughttomankindfrequenttrafficaccidentsandothertrafficsafetyproblems,suchasdrunkdriving,drivingwithoutalicense,drivingviolations,seriousthreattohumanlifeandpropertysafety.Withthedevelopmentoftheroadtransportindustry,comparedwithothercountries,China'sroadtrafficsafetyismoresevere,especiallyintrafficaccidentscausedbydrinkinganddrivingrateshigher.Againstdrunkdrivingaccidentresultinginthephenomenonoffrequentoccurrence,isdesignedtopreventdrinkinganddrivinganautomaticcontrolsystem.Thesystemconsistsofalcoholsensor,dataacquisitionandsignalamplification,ADC0809ADC,AT89S52MCUcontrollers,voicealarm,LEDdisplays,relaysandmotors,andthelike.Themainconcentrationofthedifferentintervalsandvoltageconversionrelationshipdolinearization.ThecollectedanalogvoltagesignalbyA/Danalog-convertedintodigitalsignalsintothemicro-controller,tojudgebythemicro-controllertocalculatetheoutputcontrolsignal;Whenthedriveralcoholconcentrationexceeded,thesystemcanautomaticallycutoffthecar'sstartingsystempower,whileaudiblealarm,andthroughreal-timedigitaldisplayalcoholconcentrationtoachieveautomaticcontrolfunction.Thesystemrequiresmotoriststocarryoutfirstbeforeblowingthecarignitiontest,ifthetestresultexceedssafelevels,withthekeyinthedriver'slaunch,relayaction,thecarwillnotturnon,thedevicecanbeusedtopreventdrunkdrivingpeoplemakemistakesagainKeywords:drink-driving;AT89S52micro-controller;automaticcontrolsystem;gassensors第一章緒論1.1課題研究的目的及意義近年來隨著經(jīng)濟迅速發(fā)展，人們的生活水平日益提高，私家車也越來越多，各種應酬隨之而來，“酒”這東西貼近了我們的生活。而酒后駕車也頻頻發(fā)生，給人們的生活和生命安全帶來了巨大的傷害。據(jù)德國一家調(diào)研機構(gòu)預測，全球汽車（包括個人用車和商用車）保有量最遲到2010年將突破10億量。隨著汽車保有量的增加，交通事故也在不斷的增加，全世界每年約有120萬人死于道路交通事故，受傷者多達5000萬人，同時全球道路交通事故每年造成的直接經(jīng)濟損失為5180億美元，可見道路交通安全問題已成為全球性的主題。隨著汽車使用量的增加和道路交通事業(yè)的發(fā)展，也給社會帶來了負面影響，其中道路交通事故就是其中之一。目前我國汽車保有量約占世界的2%，但交通事故死亡人數(shù)卻占15%左右，同發(fā)達國家相比，我國的道路交通安全形式嚴峻。截至到2008年，雖然我國加強了預防交通事故的措施，但是交通事故數(shù)量還是相當驚人。據(jù)世界衛(wèi)生組織的事故調(diào)查顯示，大約50%-60%的交通事故與酒后駕駛有關。酒后駕駛已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織列為車禍致死的首要原因。在我國，母國勇分析了我國2000年交通事故原因，明顯指出駕駛員是造成交通事故的主要原因。牟建霖指出我國機動車駕駛員酒后駕車約占20%，每年因酒后駕車發(fā)生交通事故死亡人數(shù)超過5000人。趙衛(wèi)興，高巖等人分析了1994～2004年酒后駕駛死亡人數(shù)占交通事故總死亡人數(shù)的比例，指出該比例從1994年的2%上升到2004年的4.4%，平均每年以7.3%的速度增長，可見酒后駕車的危害觸目驚心，已經(jīng)成為引發(fā)交通事故的罪魁禍首。為了能夠有效的防止酒后駕駛造成的此類危害，研究一種酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)是非常必要的，從而能夠強制性防止酒后駕車，降低交通事故的發(fā)生率。對于酒后駕車這種現(xiàn)象，張瑋指出雖然各個國家都對酒后駕車執(zhí)行了嚴格的規(guī)定，但是還有很多人不能嚴格遵守這個規(guī)定，酒后駕車事件還是很頻繁，因此研究這種能夠自動防止酒后駕車的裝置更為必要。本研究設計的智能閉鎖系統(tǒng)，能夠通過高敏度的呼氣式酒精傳感器，通過檢測司機呼出氣體的酒精含量當檢測到司機呼出氣體內(nèi)酒精含量超標時，能夠阻止駕駛員開啟汽車引擎，使汽車無法啟動，同時語音報警，提醒駕駛員“注意安全，不要酒后駕車”，從而有效減少交通事故的發(fā)生，提高我國道路安全水平，更好地保障我們的交通秩序，保護人們的出行安全，構(gòu)建和諧的交通環(huán)境。1.2研究內(nèi)容本課題主要研究一種能自動防止司機酒后駕駛的智能閉鎖系統(tǒng)，本研究主要采用中檔芯片作為該智能閉鎖系統(tǒng)的核心，通過呼氣式酒精傳感器測試司機呼出氣體的酒精含量，并且能夠通過液晶顯示器顯示該酒精含量值，當司機體內(nèi)血液酒精含量超過安全駕駛標準時，能夠報警，并通過繼電器切斷汽車引擎的電源，使汽車無法啟動。本研究主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：（1）設計智能閉鎖系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)組成以及控制系統(tǒng)中的功能模塊；（2）認真學習AT89C52芯片的特性和功能，設計自動控制系統(tǒng)的硬件電路。以AT89C52為核心，功能模塊劃分為酒精傳感器酒精濃度信號采集放大電路、AT89C52微控制器接口電路、報警電路、酒精濃度顯示電路、繼電器接口電路等；（3）軟件編程。按照軟件實現(xiàn)的功能，分為酒精傳感器模擬輸出電壓線性化處理、氣體濃度顯示、報警、繼電器驅(qū)動子程序等；（4）硬軟件結(jié)合調(diào)試。 第二章總體方案設計2.1設計思路本研究設計的酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)，采用燃料電池型酒精傳感器，通過該酒精傳感器檢測駕駛員呼出氣體的酒精含量，判斷是否超過安全駕駛標準，而且要求通過硬件系統(tǒng)處理，能夠顯示該酒精濃度，使駕駛員能夠清楚的看到已經(jīng)飲酒過度，所以需要選擇一種顯示儀器來顯示駕駛員呼出氣體酒精濃度值，基于這種要求，本次設計選用LED顯示模塊。為了能夠警示駕駛員不要酒后駕駛，本系統(tǒng)中需要設計一種報警系統(tǒng)，能夠在駕駛員欲酒后駕駛時，發(fā)出警告提示。該智能閉鎖系統(tǒng)的最主要功能是為了當檢測到司機呼出氣體內(nèi)酒精濃度超標時，能夠自動切斷汽車引擎電源，所以需要一種執(zhí)行機構(gòu)能夠自動的切斷汽車引擎電源，本次設計選用繼電器來達到這個目的，通過繼電器的動作來控制汽車引擎電源是否開啟。通過選用本方案中的元件，該智能閉鎖系統(tǒng)能夠通過快速檢測駕駛員呼出氣體的酒精濃度是否超標，通過單片機的放大、采集處理檢測駕駛員呼出氣體酒精含量是否超標，當檢測到駕駛員飲酒過度時，能夠顯示酒精濃度值和報警提示不要酒后駕車，并快速切斷汽車引擎電源，停止啟動發(fā)動機。2.2系統(tǒng)方案設計基于以上的構(gòu)思，設計了基于單片機的酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖，如下圖所示：AAT89C52單片機LED顯示LED顯示酒精傳感器A酒精傳感器ADC0809放大器放大器警告提示數(shù)字量警告提示控制轉(zhuǎn)換電源供電電源供電汽車引擎電源驅(qū)動繼電器汽車引擎電源驅(qū)動繼電器下面對該系統(tǒng)做下簡單的介紹：本系統(tǒng)主要由電源模塊、酒精傳感器、AT89系列單片機、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、LED顯示模塊、報警模塊、繼電器驅(qū)動模塊等組成，其主要任務是采集酒精傳感器的輸出電壓信號，放大后經(jīng)過ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換和AT89C52單片機處理，當檢測到酒精濃度超過標定值時，能夠通過LED顯示傳感器的輸出電壓值，并通過報警模塊和驅(qū)動繼電器動作，切斷汽車引擎電源。本系統(tǒng)軟件整體設計思路采用模塊化設計，軟件有主模塊、聲光報警模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、顯示模塊、算法模塊、存儲模塊等組成。數(shù)據(jù)采集程序主要將接收到的數(shù)據(jù)送到A/D轉(zhuǎn)換器中處理，進而將數(shù)字信號輸入到單片機中；然后，一部分送到LED顯示，另一部分與設定值進行比較，當其超過標定值時，語音報警器提示駕駛員開車危險，使其提高警惕性，同時控制繼電器的動作，使汽車引擎不能啟動。其模塊框圖如下圖所示：2.2.1選用的酒精傳感器的類型目前普遍使用的酒精傳感器為半導體型和燃料電池型，這兩種酒精傳感器易于制造成便捷型呼氣式酒精測試器，適用于現(xiàn)場使用。國內(nèi)普遍使用半導體型酒精測試儀，因為它的主要優(yōu)點是價格低廉，只是燃料電池型的幾分之一，但是它的性能遠比燃料電池的要差，所以它通常用在要求不高的場合，如自我檢測或一般性定性檢測。但是對于應用在汽車領域，主要用來精確測量人體呼出氣體酒精含量的檢測，應該需要完全符合GA307-2001標準的燃料電池型酒精傳感器，確保對人體呼出酒精氣體進行實時、精確定量檢測?；诒敬卧O計要求和使用環(huán)境、成本等方面的考慮，本次課題選用燃料電池型酒精傳感器。燃料電池型酒精傳感器的消耗電流小，并且通電初期的穩(wěn)定時間短，其電路部分僅需要電池就可以滿足供電需要，比半導體傳感器的精度高、靈敏度高、性能穩(wěn)定、抗干擾性強，適宜用在檢驗人體呼出氣體的酒精含量中。2.2.2選用的單片機的類型目前最常用的是AVR、MCS-51、PIC系列單片機。51系列單片機的優(yōu)點之一是它從內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作的系統(tǒng)，稱作位處理器，能夠進行的位傳送、置位、清零、測試、邏輯運算等，功能完備。51系列的另外一個優(yōu)點是乘法和除法指令，給編程帶來方便。Intel公司51系列的典型產(chǎn)品是8051，片內(nèi)有4K字節(jié)的一次性程序存儲器（OTP）。Atmel公司就將其改為電可改寫的閃速存儲器（Flash），容許改寫1000次以上，這給編程和調(diào)試帶來極大的便利，其產(chǎn)品AT89C51、AT89C52……等成為了當今最流行的八位單片機。PIC系列單片機采用Harvard雙總線結(jié)構(gòu)，運行速度快，指令流水線結(jié)構(gòu)，程序存儲器的訪問和數(shù)據(jù)存儲器的訪問并行處理。但編程時分頁比較麻煩，擴展能力比較弱。AVR是集合了PIC和51的優(yōu)勢的，指令周期比PIC還要快，性價比比PIC要高，F(xiàn)LASH在線編程比PIC方便，學AVR會感到它的結(jié)構(gòu)跟PIC差不多，很多相似的，就是用C語言開發(fā)置位麻煩一點，位操作不如PIC和51方便，工業(yè)級也用的不廣，多用于儀器、通信上?；诒驹O計要求的性價比以及所實現(xiàn)功能，選用Atmel公司的AT89C52單片機。2.2.3選用的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的類型AD轉(zhuǎn)換就是模數(shù)轉(zhuǎn)換，顧名思義，就是把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。基于本次設計的要求，選用ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。0809是一款8通道復用的8位AD轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)獲取的關鍵部分是它的8位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。這個部分主要是由3部分組成：256R的階梯網(wǎng)絡，連續(xù)逼近的電阻，和比較器。連續(xù)逼近電阻（SAR）通過8次迭代去大約逼近輸入電壓，只要輸出是幾位，那么就需要幾次迭代。SAR通過8組開關組和比較器完成獲取輸入電壓對應參考電壓的數(shù)字信號。AD轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標1）分辯率(Resolution)指數(shù)字量變化一個最小量時模擬信號的變化量，定義為滿刻度與2n的比值。分辯率又稱精度，通常以數(shù)字信號的位數(shù)來表示。2）轉(zhuǎn)換速率(ConversionRate)是指完成一次從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字的AD轉(zhuǎn)換所需的時間的倒數(shù)。積分型AD的轉(zhuǎn)換時間是毫秒級屬低速AD，逐次比較型AD是微秒級屬中速AD，全并行/串并行型AD可達到納秒級。采樣時間則是另外一個概念，是指兩次轉(zhuǎn)換的間隔。為了保證轉(zhuǎn)換的正確完成，采樣速率(SampleRate)必須小于或等于轉(zhuǎn)換速率。因此有人習慣上將轉(zhuǎn)換速率在數(shù)值上等同于采樣速率也是可以接受的。常用單位是ksps和Msps，表示每秒采樣千/百萬次（kilo/MillionSamplesperSecond）。第三章系統(tǒng)硬件設計硬件是整個系統(tǒng)正常工作的基礎，本系統(tǒng)硬件電路主要由酒精傳感器測試電路、信號放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機最小系統(tǒng)、控制電路、顯示電路、語音報警電路及光電報警電路組成，各部分設計如下。3.1酒精傳感器測試電路的設計MR513型氣敏元件通過氣體吸附在金屬氧化物半導體表面而產(chǎn)生熱傳導變化及電傳導變化的原理，由白金線圈電阻值變化測定氣體濃度。MR513由檢測元件和補償元件配對組成電橋的兩個臂，遇可燃氣體時檢測元件電阻減小，橋路輸出電壓變化，該電壓變化隨氣體濃度增大而成比例增大，補償元件起參比及溫度補償作用。由于這種變化是可逆的，所以能重復使用。當氣敏傳感器的敏感體電阻阻值發(fā)生變化時，對應的電位器的分壓值也會發(fā)生相應的變化，即一個電壓值對應著一個被測酒精氣體濃度。對酒精氣體濃度的采樣就可以轉(zhuǎn)化為電位器分壓的采樣。MR酒精傳感器對乙醇蒸氣有很高的靈敏度和良好的選擇性，具有快速的響應恢復特性，具有長期的壽命和可靠的穩(wěn)定性，具有簡單的驅(qū)動回路等特點。在采樣硬件電路中實際要考慮到MR的實際參數(shù)，應為實驗所用的MR在預熱5到10分鐘后。傳感器測試電路如下圖：3.2信號采集放大電路設計本次選用的酒精傳感器為燃料電池型酒精傳感器，該燃料電池型酒精傳感器基于電化學原理制備而成，電路僅需要電池就可以滿足其工作。傳感器輸出為模擬電壓信號，首先通過儀表放大器LM339放大，最后把已放大的模擬電壓信號傳輸至ADC0809的輸入端進行模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)。儀表放大器選用的是LM339,LM339集成塊內(nèi)部裝有四個獨立的電壓比較器，該電壓比較器的特點是：1：失調(diào)電壓小，典型值為2mV；2：電源電壓范圍寬，單電源為2-36V，雙電源電壓為±1V-±18V；3：對比較信號源的內(nèi)阻限制較寬；4：共模范圍很大，為0~（Ucc-1.5V）Vo；5：差動輸入電壓范圍較大，大到可以等于電源電壓；6：輸出端電位可靈活方便地選用。LM339類似于增益不可調(diào)的運算放大器。每個比較器有兩個輸入端和一個輸出端。兩個輸入端一個稱為同相輸入端，用“+”表示，另一個稱為反相輸入端，用“-”表示。用作比較兩個電壓時，任意一個輸入端加一個固定電壓做參考電壓（也稱為門限電平，它可選擇LM339輸入共模范圍的任何一點），另一端加一個待比較的信號電壓。當“+”端電壓高于“-”端時，輸出管截止，相當于輸出端開路。當“-”端電壓高于“+”端時，輸出管飽和，相當于輸出端接低電位。兩個輸入端電壓差別大于10mV就能確保輸出能從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，因此，把LM339用在弱信號檢測等場合是比較理想的。LM339的輸出端相當于一只不接集電極電阻的晶體三極管，在使用時輸出端到正電源一般須接一只電阻（稱為上拉電阻，選3-15K）。選不同阻值的上拉電阻會影響輸出端高電位的值。因為當輸出晶體三極管截止時，它的集電極電壓基本上取決于上拉電阻與負載的值。另外，各比較器的輸出端允許連接在一起使用。本設計中采用電位器模擬經(jīng)酒精傳感器轉(zhuǎn)換的電壓信號再經(jīng)過放大器的輸入信號。3.3A/D轉(zhuǎn)換電路的設計ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關以及微處理機兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機直接接口。

（1）ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)由下圖可知，ADC0809由一個8路模擬開關、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當OE端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)該八位轉(zhuǎn)換芯片，是把基準電壓量化成256等份，然后通過逐次逼近法，對外部的模擬信號進行取樣比較，確定其所在的等級，即所對應的8位二進制數(shù)的大小。由此可知，8位轉(zhuǎn)換芯片的精確度為基準電壓除以256的值，如接5V基準電壓時，精確度約為0.020V。（2）ADC0809引腳結(jié)構(gòu)ADC0809各腳功能如下：

D7-D0：8位數(shù)字量輸出引腳。

IN0-IN7：8位模擬量輸入引腳。

VCC：+5V工作電壓。

GND：地。

REF（+）：參考電壓正端。

REF（-）：參考電壓負端。

START：A/D轉(zhuǎn)換啟動信號輸入端。

ALE：地址鎖存允許信號輸入端。

（以上兩種信號用于啟動A/D轉(zhuǎn)換）.CBA選擇的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出引腳，開始轉(zhuǎn)換時為低電平，當轉(zhuǎn)換結(jié)束時為高電平。

OE：輸出允許控制端，用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。

CLK：時鐘信號輸入端（一般為500KHz）。

A、B、C：地址輸入線。

ADC0809對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是0－5V，若信號太小，必須進行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。地址輸入和控制線：4條數(shù)字量輸出及控制線：11條ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當ALE線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號進行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0－IN7上的一路模擬量輸入。通道選擇表如下表所示。通道選擇表ST為轉(zhuǎn)換啟動信號。當ST上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時，開始進行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。當EOC為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進行A/D轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE＝1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7－D0為數(shù)字量輸出線。CLK為時鐘輸入信號線。因ADC0809的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ，VREF（＋），VREF（－）為參考電壓輸入。ADC0809是一個典型的8位8通道逐次逼近式數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，可實現(xiàn)8路模擬信號的分時采集，外接時鐘頻率一般不高于640KHz，一次數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間大約為100μs。ADC0809數(shù)據(jù)采集方式有3種：延時，查詢，中斷。它們在電路連接和程序編寫中都有所不同。A/D轉(zhuǎn)換電路設計如下圖：ADC0809轉(zhuǎn)換電路3.4單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)它含有256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器，內(nèi)置8KB的電可擦除FLASHROM,可重復編程，主要由單片機、時鐘電路、復位電路組成。3.4.1時鐘電路設計對于時鐘電路：AT89C52單片機中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳19對應的XTAL1和18對應的XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自己振蕩器。如下圖3-3所示，石英晶體及電容C1和C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。石英晶體的兩端分別接到引腳XTAL1和引腳XTAL2，同時石英晶體的兩端分別接一個電容C1和C2,電容的另一端接地。對于外接電容C1和C2的大小雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小還是會對振動頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度和溫度穩(wěn)定性帶來一定的影響。根據(jù)技術(shù)資料的推薦，使用石英晶體推薦電容容量為30pF±10pF，使用陶瓷諧振器推薦電容容量為40pF±10pF。因為電路中接的是石英晶體，所以設計中接的兩個電容C1和C2的容量都為33pF。時鐘電路3.4.2復位電路設計對于復位電路部分，AT89C52技術(shù)資料給出，當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平將使單片機復位。復位是單片機的初始化操作，當由于程序運行出錯或是操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為了擺脫困境，可以按復位鍵以重新啟動，所以復位電路的設計很有必要，復位操作有上電自動復位、按鍵電平復位和外部脈沖復位三種方式，本設計選用按鍵電平復位方式。如下圖所示，100uF的電容C3與100歐姆的電阻并聯(lián)后再與一個10千歐姆的電阻串聯(lián)，電容的正極端接到電源的正極，電容的另一端接到引腳RST。設計中選用的石英晶體大小為11.0952MHz，但復位鍵按下后，電容和電阻選用的參數(shù)值能夠保證給復位端RST提供大于2個機器周期的高電平復位信號。復位電路3.5數(shù)碼管顯示電路設計（1）八段數(shù)碼管八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多路一位小數(shù)點，實際是8個LED擺放排列而成。當特定的某幾個數(shù)碼管點亮時，就顯示了特定的數(shù)字形狀。有共陽極和共陰極之分，共陽極是指8個輸入端a、b、c、d、e、f、g要輸入低電平才會是相應LED點亮，共陰極則須輸入高電平。本次設計用的是共陽極的數(shù)碼管。下圖是其結(jié)構(gòu)原理圖。八段數(shù)碼管共陰、共陽、管腳圖（2）74LS74雙D觸發(fā)器74LS74是個雙D觸發(fā)器，把其中的一個D觸發(fā)器的Q非輸出端接到D輸入端，時鐘信號輸入端CLOCK接時鐘輸入信號，這樣每來一次CLOCK脈沖，D觸發(fā)器的狀態(tài)就會翻轉(zhuǎn)一次，每兩次CLOCK脈沖就會使D觸發(fā)器輸出一個完整的正方波，這就實現(xiàn)了2分頻。把同一片74LS74上的兩路D觸發(fā)器串聯(lián)起來，其中一個D觸發(fā)器的輸出作為另一個D觸發(fā)器的時鐘信號，還可以實現(xiàn)4分頻。74LS74雙D觸發(fā)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳圖、管腳圖3.6報警電路設計酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)當由AT89C52單片機的P2.4口檢測到人體內(nèi)血液酒精濃度超過0.2g/L，即呼出氣體中酒精含量為47.43ppm時，將控制報警器發(fā)出提醒安全指示。報警電路設計3.7繼電器驅(qū)動電路設計當檢測到人體內(nèi)血液濃度超過標定值時，如果駕駛員有意向開啟汽車鑰匙（電路里面用按鈕表示），那么酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)將驅(qū)動繼電器動作（電路設計中由單片機的P2.5口控制繼電器），切斷汽車引擎電源，從而使汽車無法啟動，從而有效的防止駕駛員酒后駕車。繼電器驅(qū)動電路原理圖如下圖，繼電器為雙刀雙擲HRS2H-S-DC5V小功率電磁繼電器，額定電壓3V～24V,額定電力消耗200mW～360mW。繼電器驅(qū)動電路設計第四章系統(tǒng)軟件設計系統(tǒng)軟件采用匯編語言，在WindowsXP環(huán)境下采用Keilc51進行編寫，對STC89C51進行編程以實現(xiàn)各項功能。在整個軟件的設計過程中，使用了模塊化的結(jié)構(gòu)設計思想使得程序具有靈活可變的特點并且具有較強的可移植性，為系統(tǒng)的二次開發(fā)及類似系統(tǒng)的開發(fā)提供了極大的便利。4.1軟件整體設計思路本次設計涉及到的程序量非常大，所以采用模塊式的程序編寫思路會使整個程序脈絡清晰，易于理解分析。軟件總體設計思路：主程序主要包括傳感器輸入、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、聲光報警、驅(qū)動等子程序。其中，單片機控制器主要功能是驅(qū)動繼電器動作從而控制電機的啟動；數(shù)據(jù)采集程序主要將接受到的數(shù)據(jù)送到A/D轉(zhuǎn)換器中處理，進而將數(shù)字信號輸入到單片機中；然后，一部分送去LED顯示，另外一部分與設定值進行比較，當其超過標定值時，語音報警器提示駕駛員開車危險，使其提高警惕，同時控制繼電器的動作，使汽車引擎不能啟動。該系統(tǒng)設計采用匯編語言編程。4.2主程序模塊的設計系統(tǒng)電源線接通或是系統(tǒng)復位后，程序從主程序入口進入運行。然后初始化，初始化程序從數(shù)據(jù)存儲器地址20H單元開始，到80H單元全部清零，即每次的初始化將上次存儲的數(shù)據(jù)全部清除，用于存放當前要存儲的數(shù)據(jù)。當檢測到酒精氣味時，氣體傳感器MQ_3兩個電極段A-B間的電阻將變小，對應于氣體傳感器負載電阻的分壓將變大。因為ADC0809的模擬輸入端INO與負載電阻的一端用導線連在了一起。所以單片機再啟動測試模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片之前要選擇通道0，寫入模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，并將用作查詢的單片機引腳P1.5置位，然后啟動對通道INO端輸入的采集電壓信號作模數(shù)轉(zhuǎn)換，等待轉(zhuǎn)換結(jié)束。利用查詢方式來檢測模數(shù)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，當單片機引腳P1.5為0時轉(zhuǎn)換為結(jié)束等待，當查詢到P1.5為1時表示轉(zhuǎn)換結(jié)束，可以開始讀取數(shù)據(jù)了。單片機通過I/O口與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)輸出口相連讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號和標定值進行比較，若小于標定值，執(zhí)行繼電器的動作，即驅(qū)動繼電器、啟動電機，然后繼續(xù)對酒精傳感器進行數(shù)據(jù)采集；若大于標定值，不執(zhí)行繼電器動作，繼續(xù)對傳感器信號進行采集，同時，語音、光電報警器提示駕駛員。讀取后的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)存儲器單元中，經(jīng)過單片機動作相應的處理，即要將該電壓值轉(zhuǎn)換成酒精濃度值，然后處理后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成三位十進制BCD碼用數(shù)碼管顯示。開始開始程序初始化程序初始化調(diào)節(jié)電位器調(diào)節(jié)電位器儀表放大器放大處理儀表放大器放大處理A/DA/D轉(zhuǎn)換線性化處理線性化處理是否超過報警限度Y是否超過報警限度報警處理報警處理驅(qū)動繼電器N驅(qū)動繼電器電壓值顯示斷開啟動機電源電壓值顯示斷開啟動機電源主程序流程圖4.3控制子程序本系統(tǒng)采用的是繼電器直接與單片機的P2.5相接，正常情況下只要置位P2.5繼電器就會正常工作。因為機械開關時有抖動，所以需要在程序中加一個軟件去抖動，當單片機檢測到酒精濃度值不大于標定值時繼電器閉合汽車可以正常啟動然后立即執(zhí)行一個10毫秒的延時程序。當單片機檢測到的酒精濃度值大于標定值時不能正常點火延時10秒程序返回?？刂瞥绦蛄鞒虉D如下：控制子程序流程圖4.4數(shù)據(jù)采集及處理模塊對模擬電壓信號的數(shù)字轉(zhuǎn)換由模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809加單片機AT89C52控制來完成。模擬電壓的輸入端接在模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的IN0通道，再根據(jù)單片機與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的連接，單片機在選擇寫地址時應該為7FF8H。然后進行數(shù)據(jù)采樣，將10次采樣的數(shù)據(jù)存放在50H到5AH單元中，采樣子程序結(jié)束后對所采樣的10個數(shù)據(jù)進行了中值平均濾波的方法，中值平均濾波的方法是把一組數(shù)據(jù)從大到小排列，然后把最小值和最大值去掉，其它的數(shù)值取算術(shù)平均值即為濾波后的結(jié)果。這種方法即能濾除脈沖干擾，又能平滑濾波，對快、慢干擾均有效果，而且還可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性能力。采樣子程序流圖及ADC0809選擇通道的真值表如下圖所示：數(shù)據(jù)采集及處理子程序4.5繼電器驅(qū)動子程序設計及流程圖當人體呼出氣體中酒精濃度超標時，如果駕駛員用鑰匙開啟汽車，與汽車引擎相連的繼電器將斷開汽車引擎電源，使汽車無法啟動；如果人體呼出的酒精氣體濃度不超標，汽車引擎正常啟動，不影響駕駛員駕駛汽車。首先單片機檢測處理酒精傳感器輸出電壓，然后處理判斷是否超標，當超標時，如果駕駛員手動開啟汽車鑰匙，繼電器將切斷汽車引擎電源。其繼電器驅(qū)動子程序如下圖所示：繼電器驅(qū)動子程序第五章結(jié)論本文采用89C51芯片構(gòu)成的智能控制系統(tǒng)對汽車引擎進行智能化控制，能夠在干擾較小的狀態(tài)下接收傳感器的信號，并進行處理和邏輯判斷控制執(zhí)行繼電器的動作，當檢測到駕駛員體內(nèi)酒精含量超過安全駕駛的標定值時，能夠自動切斷啟動系統(tǒng)電源，使汽車無法啟動。（1）從主動安全角度提出了設計酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)的方案，并對方案進行了優(yōu)化設計；（2）依據(jù)方案設計思想，設計了基于AT89C52單片機的硬件系統(tǒng)，實現(xiàn)了語音報警模塊、數(shù)碼管顯示和繼電器驅(qū)動等的控制電路功能。報警模塊功能為當檢測到酒精濃度超標時，能夠經(jīng)蜂鳴器發(fā)出警告提示；數(shù)碼管顯示模塊能夠顯示呼出氣體中酒精含量值；繼電器能夠在檢測到酒精濃度超標時，及時切斷汽車引擎，禁止啟動汽車；（3）基于keviluvision3編譯器基礎上編寫了整個軟件系統(tǒng)，主要包括酒精傳感器模擬電壓輸出采集處理子程序、顯示子程序、報警及驅(qū)動繼電器驅(qū)動等子程序；（4）通過系統(tǒng)軟硬件的結(jié)合調(diào)試，在擬定酒精傳感器輸出電壓曲線特性的基礎上，經(jīng)過實驗驗證，當酒精濃度超過47.43ppm時，數(shù)碼管顯示該酒精濃度值，報警提示，對應繼電器的紅燈亮，同時繼電器切斷汽車引擎電源；（5）通過軟硬件的系統(tǒng)設計和整個系統(tǒng)的實驗檢驗表明：采用燃料電池型酒精傳感器能夠準確測得駕駛員呼出氣體的酒精濃度含量，并能夠智能控制，當駕駛員呼出氣體酒精含量超標時，切斷汽車引擎電源，減少交通事故的發(fā)生，營造和諧的交通環(huán)境。致謝首先，感謝李國良老師在本次設計對我的大力支持與幫助。感謝在整個設計期間和我密切合作的老師和同學，和曾經(jīng)在大學學習階段時各科任課老師對自己在學習方面的幫助，在大學生活即將結(jié)束的日子里，正因為有了你們的幫助、關心、理解，才讓我不僅學到了本次課題所涉及的新知識，更讓我感覺到了知識以外的東西，那就是理論轉(zhuǎn)化為實踐的重要性，以及合作的重要性。在課程設計完成之際，我衷心感謝我的大學，感謝給予我知識的老師們。這里見證了我成長的每一天、每一步，這里有我大學時代的許多美好回憶。祝學校的未來更加輝煌。同樣，我在此也該正式的對我的父母家人們表示衷心的感謝，感謝他們在我這大學四年的時光快樂而充實的度過提供了物質(zhì)和精神的支持與鼓勵。謝謝！參考文獻[1]郝建勛.道路交通事故分析方法應用研究[D]：吉林：吉林大學，2008.[2]李懷源.酒后駕車交通事故的應對之策[J].道理交通管理，2008，（01）：56.[3]李群芳，張士軍.單片機微型計算機與接口技術(shù)[M].北京，電子工業(yè)出版社，2005.[4]潘世永，牟行軍，郝衛(wèi)東.單片機及應用[M].重慶：重慶大學出版社，2001.[5]岳睿.警用呼氣式酒精傳感器的研究進展[J].化學傳感器，2006（9）:7～8.[6]陸凡，王小平，陳誦英.低功耗C2H5OH氣敏元件[J].傳感器技術(shù)，1997，16（4）：21～23.[7]任先武，金建東.低功耗乙醇氣敏元件[J].傳感器技術(shù)，1998，17（6）：42～44.[8]俞阿龍.電容器介質(zhì)損耗對其沖放電過程的影響[J].寧夏工學院學報，1997，10.[9]蔡美琴.MCS-51系列單片機系統(tǒng)及應用[M].北京：高等教育出版社，2004.[10]王文治，呂強中，于常濤.MCS-51與PIC單片機指令系統(tǒng)比較[J].微處理機，2002（4）：38～40.附件硬件電路原理圖基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構(gòu)建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網(wǎng)絡的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術(shù)的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應用研究基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究HYPERLINK"/detail.htm?367311