基于單片機(jī)的酒精濃度測(cè)試儀設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 電氣自動(dòng)化專業(yè)

《基于單片機(jī)的酒精濃度測(cè)試儀設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 電氣自動(dòng)化專業(yè)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《基于單片機(jī)的酒精濃度測(cè)試儀設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 電氣自動(dòng)化專業(yè)（34頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、0 摘 要 現(xiàn)如今，人們對(duì)生活的態(tài)度和生活方式變得不同,，不僅私家車成為了人們最普遍的交通工具，大多數(shù)人都有自己的私家車,而且人們對(duì)酒精的消耗量也越來越大，這些就導(dǎo)致酒后駕車行為越來越普遍，酒后駕車意外越來越頻繁，涉及到的領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，對(duì)社會(huì)的影響也不斷增大。酒精麻醉神經(jīng)、使人大腦神經(jīng)系統(tǒng)紊亂、身體不協(xié)調(diào)、身體難以自控等等，最終很容易造成事故 。因此本設(shè)計(jì)就非常有必要、非常具有現(xiàn)實(shí)意義，有了這個(gè)酒精濃度檢測(cè)儀就能更好地對(duì)酒駕進(jìn)行行為進(jìn)行檢測(cè)及控制。 本設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和顯示不同濃度的酒精，而且體積小便于隨身攜帶，非常適合人們自行檢測(cè)和交警工作等，方便又安全。這個(gè)設(shè)計(jì)在 STC89C51 單片機(jī)

2、的控制、指導(dǎo)下，通過氣體傳感器 MQ-3 對(duì)外界的酒精濃度進(jìn)行響應(yīng),然后傳感器產(chǎn)生電阻變化，形成電壓信號(hào)即模擬信號(hào)，A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器將此信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并且將其轉(zhuǎn)存起來，最后由 LCD 顯示酒精密度。 關(guān)鍵詞：酒精濃度傳感器（MQ3）；STC89C51 單片機(jī)；A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器；LCD1602液晶顯示器 1Abstract Nowadays, peoples life attitude and life style is different, and not only private cars became the most common means of transportation

3、, people most people have their own cars, and people to the consumption of alcohol is becoming more and more big, the behavior leads to drunk driving is becoming more common, drunken driving accident is more and more frequent,s sphere is more and more broad, and the impact on the society is more and

4、 more big. The alcohol anesthetized nerve, causes the people of the peoples peoples brain to be nervous system disorder, the body is not coordinated, the body is difficult self-control and so on, it is very easy to cause an accident. So this design is very necessary, very realistic, with the alcohol

5、 concentration detector can better for detection and control of drunk driving behavior. This design can achieve detection and display of different concentrations of alcohol, small volume and easy to carry, very suitable for people to detect and police work, convenient and safe. This design is in STC

6、89C51 single chip under the guidance of MQ - three of the world through A gas sensor detect alcohol concentration, and then produce resistance change, form A voltage signal that is analog signal A/D analog-to-digital converter converts the signals into digital signals, and ripping it up, finally by

7、the LCD display alcohol density. Key words:Alcohol concentration sensor (MQ3); STC85C5 MUC; A / D converter; LCD 2目 錄 引言.61. 緒論.81.1 酒精濃度測(cè)試儀的開發(fā)背景.81.2 酒精濃度檢測(cè)儀的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì).81.3 酒精濃度檢測(cè)儀設(shè)計(jì)內(nèi)容及論文介紹.91.4 本章小結(jié) .102 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì).102.1 設(shè)計(jì)總方案簡(jiǎn)介.102.2 元器件的確認(rèn).112.2.1 單片機(jī).112.2.2 傳感器.112.2.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器.112.2.4 液晶顯示器.113 系統(tǒng)硬件

8、設(shè)計(jì).123.1 單片機(jī)模塊.123.1.1 單片機(jī)簡(jiǎn)介.123.1.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 .153.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器.163.2.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)介.163.3 液晶顯示器.183.3.1 液晶顯示器簡(jiǎn)介.183.3.2 液晶顯示器模塊電路 .203.4 傳感器.213.4.1 氣體傳感器簡(jiǎn)介.213.4.2 氣體傳感器電路.233.5 按鍵設(shè)計(jì).243.6 報(bào)警電路.243.6 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)原理圖分析.253.7 本章小結(jié).254 軟件設(shè)計(jì).264.1 編譯語言.264.2 主程序模塊.26 34.3 按鍵輸入模塊.274.4 A/D 轉(zhuǎn)換模塊.284.5 液晶顯示輸出模塊.294.6 本

9、章小結(jié).315 系統(tǒng)調(diào)試.325.1 系統(tǒng)硬件調(diào)試.325.2 系統(tǒng)軟件調(diào)試.326 結(jié)束語.34感謝語.35參考文獻(xiàn).35 4引言引言 自 21 世紀(jì)以來,中國(guó)各方面實(shí)力都越來越強(qiáng)，特別是經(jīng)濟(jì)實(shí)力，全國(guó)大多數(shù)人民基本上不需要再為溫飽而發(fā)愁了，人們對(duì)生活的態(tài)度和生活方式變得不同, 不僅私家車成為了人們最普遍的交通工具，大多數(shù)人都有自己的私家車,而且很多人對(duì)酒精的消耗量也越來越大，越來越多人在和朋友聚會(huì)及工作聚餐或者與客戶吃飯等的情況下，或多或少都會(huì)喝酒，甚至有些人喜歡開著車去酒吧等娛樂場(chǎng)所，這些就導(dǎo)致酒后駕車行為越來越普遍酒后駕車意外越來越頻繁，涉及到的領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，對(duì)社會(huì)的影響也不斷增大。酒

10、麻醉神經(jīng)、使人大腦神經(jīng)系統(tǒng)紊亂、身體不協(xié)調(diào)、身體難以自控等等，最終很容易造成事故 。酒后駕車不光會(huì)給人們的生命帶來威脅,而且也會(huì)給國(guó)家的整體經(jīng)濟(jì)帶來了巨大的財(cái)產(chǎn)損失 。因此，必須有一種檢測(cè)人體內(nèi)酒精濃度的設(shè)備來防止酒駕,現(xiàn)在大多數(shù)的交通警察檢查酒后駕車都是通過檢測(cè)司機(jī)呼出的氣體從而檢測(cè)司機(jī)是否過度飲酒。所以酒精濃度檢測(cè)儀的這個(gè)設(shè)計(jì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和顯示不同濃度的酒精，而且體積小便于隨身攜帶，非常適合人們自行檢測(cè)和交警工作等，方便又安全。這個(gè)設(shè)計(jì)是在 STC89C51 單片機(jī)的控制、指導(dǎo)下，通過氣體傳感器 MQ-3 對(duì)外界的酒精濃度進(jìn)行響應(yīng)，然后傳感器產(chǎn)生電阻變化，形成電

11、壓信號(hào)即模擬信號(hào)，A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器將此信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并且將其轉(zhuǎn)存起來，最后由 LCD 顯示酒精密度?，F(xiàn)在大多數(shù)的交通警察檢查酒后駕車都是通過檢測(cè)司機(jī)呼出的氣體從而檢測(cè)司機(jī)是否過度飲酒，從而對(duì)酒后駕駛行為進(jìn)行遏制，這個(gè)設(shè)計(jì)就非常符合交警工作要求，同時(shí)這種便攜的酒精濃度檢測(cè)儀可隨身攜帶，有利于司機(jī)對(duì)自己是否適合開車有很好的判斷，同時(shí)也便于交警的工作，此設(shè)計(jì)有很大的現(xiàn)實(shí)意義。 51. 緒論1.11.1 酒精濃度測(cè)試儀的開發(fā)背景酒精濃度測(cè)試儀的開發(fā)背景 喝酒可以讓人平靜，讓人輕松,讓人有點(diǎn)小小的興奮，這是很多人喜歡喝酒的主要原因。但是，酒精會(huì)導(dǎo)致人抵制力明顯降低,使人自我控制能力削弱、神經(jīng)反應(yīng)

12、遲鈍、動(dòng)作不協(xié)調(diào)等等,從而導(dǎo)致創(chuàng)造力的出現(xiàn),有時(shí)會(huì)導(dǎo)致實(shí)際的非理性行為。 司機(jī)酒后駕車一般會(huì)出現(xiàn)這些情況: 行駛速度不穩(wěn)定，變速快，車輛行駛不正常，不安交通燈指示行駛；變更車道時(shí)不開轉(zhuǎn)向燈，隨性而為，甚至強(qiáng)行超車或在車輛之間穿行；不遵守各種交通信號(hào)燈指示，胡亂踩剎車，對(duì)色彩辨別能力下降、視力收到嚴(yán)重影響 ，對(duì)道路情況的變化不能很好地看清。無論你喝多少酒之后，人的神經(jīng)系統(tǒng)或多或少都會(huì)受到影響，使人隨機(jī)應(yīng)變能力減弱，知覺和感覺判斷能力下降，意識(shí)混亂，注意力不能正常的集中。 酒后駕車不僅會(huì)給人們的生命帶來威脅,而且給社會(huì)安定和諧帶來了更多阻礙，也給國(guó)家的整體經(jīng)濟(jì)帶來了巨大的財(cái)產(chǎn)損失，酒后駕駛行為是對(duì)

13、自己、對(duì)他人、對(duì)國(guó)家的不負(fù)責(zé)任。為了防止這類事故的再次發(fā)生，一個(gè)檢測(cè)設(shè)備必不可少，本設(shè)計(jì)就是這類設(shè)備酒精濃度檢測(cè)儀。目前，現(xiàn)在大多數(shù)的交通警察檢查酒后駕車都是通過檢測(cè)司機(jī)呼出的氣體從而檢測(cè)司機(jī)是否過度飲酒，從而對(duì)酒后駕駛行為進(jìn)行遏制，這個(gè)設(shè)計(jì)就非常符合交警工作要求，同時(shí)這種便攜的酒精濃度檢測(cè)儀可隨身攜帶，有利于司機(jī)對(duì)自己是否適合開車有很好的判斷，同時(shí)也便于交警的工作。酒精濃度檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)具有一定的現(xiàn)實(shí)意義，此設(shè)計(jì)有利于司機(jī)對(duì)自己是否適合開車有很好的判斷，同時(shí)也便于交警的工作 。1.21.2 酒精濃度檢測(cè)儀的酒精濃度檢測(cè)儀的現(xiàn)狀及發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)趨勢(shì) 在當(dāng)今世界，新型能源一直是最火熱的話題，而

14、半導(dǎo)體電池就是其中之一，它不僅能產(chǎn)高能，而且環(huán)保，可以說對(duì)環(huán)境幾乎沒有污染，最近兩年出現(xiàn)了一種新型的半導(dǎo)體型酒精濃度檢測(cè)儀 CA2000，它不僅結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、使用起來簡(jiǎn)單、制作成本低，而且精確度高、抗干擾性能力強(qiáng)、可靠性也好，這次設(shè)計(jì)使用的就是類似的半導(dǎo)體型 6的酒精濃度檢測(cè)儀。現(xiàn)如今，酒精濃度檢測(cè)儀的顯示方式一般有發(fā)光管顯示和數(shù)字顯示，主要顯示分為三部分：未飲酒、飲酒、酗酒三區(qū)?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外酒精濃度檢測(cè)技術(shù)主要趨勢(shì)就是：第一，手指按壓檢測(cè)技術(shù)。在駕駛員啟動(dòng)車之前，通過指紋或者電子鑰匙啟動(dòng)，同時(shí)車自帶同步檢測(cè)系統(tǒng)，要是司機(jī)體內(nèi)酒精濃度超標(biāo)則無法啟動(dòng)車子，有鑰匙也不行，這樣會(huì)很好的避免酒駕和醉駕，

15、但是有個(gè)問題有待解決，在車子啟動(dòng)后不能無時(shí)無刻對(duì)駕駛員呼出氣體進(jìn)行檢測(cè)，這個(gè)問題是今后必須解決的，這樣才能更好的防止酒駕。比如 SABB 公司的一種內(nèi)嵌在汽車鑰匙酒精呼氣檢測(cè)器。第二，不接觸的氣體檢測(cè)技術(shù)。在機(jī)動(dòng)車內(nèi)部各個(gè)組件內(nèi)均加個(gè)檢測(cè)酒精濃度的儀器，如方向盤、儀表盤、座椅頭枕和換擋桿，全方位全面的檢測(cè)，能夠無時(shí)無刻的對(duì)駕駛員體內(nèi)酒精濃度進(jìn)行檢測(cè),如豐田公司就推出了類似的一種防止酒駕的裝置，在車子的方向盤上安裝汗液傳感器和皮膚傳感器，在司機(jī)駕駛時(shí)可以對(duì)其的體內(nèi)酒精濃度隨時(shí)進(jìn)行檢測(cè)而且隨時(shí)更新，通過司機(jī)皮膚和汗液來得出司機(jī)的體內(nèi)酒精濃度，這種技術(shù)將來很有可能被廣泛使用。1.31.3 酒精濃度檢

16、測(cè)儀設(shè)計(jì)內(nèi)容酒精濃度檢測(cè)儀設(shè)計(jì)內(nèi)容及論文介紹及論文介紹 這個(gè)設(shè)計(jì)是在 STC89C51 單片機(jī)的控制、指導(dǎo)下，通過氣體傳感器 MQ-3 對(duì)外界的酒精濃度進(jìn)行檢測(cè)，然后傳感器產(chǎn)生電阻變化，形成電壓信號(hào)即模擬信號(hào)，A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器將此信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并且將其轉(zhuǎn)存起來，最后由 LCD 顯示酒精密度。 本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是三個(gè)部分：硬件部分： (1)主要元件的介紹：STC89C51單片機(jī)、傳感器 MQ3、ADC0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換器、LCD 液晶顯示器；(2)單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位電路及晶振電路、按鍵電路設(shè)計(jì)、酒精傳感器電路設(shè)計(jì)、液晶顯示設(shè)計(jì)、A/D 轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)、外圍擴(kuò)充存儲(chǔ)器電路設(shè)計(jì)、時(shí)鐘芯片電路設(shè)計(jì)

17、、報(bào)警電路設(shè)計(jì)。軟件部分：（1）軟件及編程語言的簡(jiǎn)介；（2）主程序流程圖介紹、按鍵輸入模塊流程圖介紹、液晶顯示輸出模塊流程圖、模數(shù)轉(zhuǎn)換器流程圖、時(shí)鐘模塊流程圖；（3）報(bào)警設(shè)置，當(dāng)達(dá)到一定濃度值，會(huì)出現(xiàn)報(bào)警聲音。調(diào)試部分：（1）硬件調(diào)試，對(duì)電路各個(gè)元件進(jìn)行反復(fù)核查，對(duì)電路連接進(jìn)行檢測(cè)（2）軟件調(diào)試：復(fù)位模塊、顯示模塊、存儲(chǔ)模塊、傳感器模塊 本文主要分為 6 個(gè)章節(jié)，第一章主要介紹了酒精濃度檢測(cè)儀的開發(fā)背景，并且對(duì)其發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)；第二章主要是確認(rèn)設(shè)計(jì)總體方案并且對(duì)主要器件進(jìn)行選擇；第 7三章主要介紹了各個(gè)模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和主要原理，例如單片機(jī)，液晶顯示器，氣體傳感器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，同時(shí)也介紹了各

18、個(gè)模塊的電路并進(jìn)行了分析；第四章主要對(duì)各個(gè)模塊的程序框圖進(jìn)行介紹并進(jìn)行了分析；第五章主要是此次電路的調(diào)試部分，分為了軟件調(diào)試和硬件調(diào)試，最后對(duì)其進(jìn)行了誤差分析；最后一章是對(duì)此次設(shè)計(jì)做了一個(gè)總結(jié)。1.41.4 本章小結(jié)本章小結(jié) 本章主要介紹酒精濃度監(jiān)測(cè)儀的研究背景、現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)，為酒精濃度檢測(cè)儀地出現(xiàn)提供了依據(jù)，讓我們對(duì)當(dāng)今的情況有所了解。本章讓我們知道了酒精濃度檢測(cè)儀具有有很大的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)人們生活健康都有一定的幫助。也為后面的設(shè)計(jì)提供了現(xiàn)實(shí)依據(jù)。同時(shí)，本也重點(diǎn)介紹了酒精濃度檢測(cè)儀的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容，總設(shè)計(jì)方案的確定為后面的具體設(shè)計(jì)提供了很好地設(shè)計(jì)思路，也提供了一個(gè)比較完整的框架，后面具體剖析

19、，對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)起到了鋪墊作用。2 2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.12.1 設(shè)計(jì)總方案簡(jiǎn)介設(shè)計(jì)總方案簡(jiǎn)介 酒精濃度測(cè)試儀是非常具有實(shí)用價(jià)值的酒精濃度監(jiān)測(cè)設(shè)備，既可以用于交警監(jiān)測(cè)酒駕，也可以用于人們自我檢測(cè)以便于進(jìn)行自我判斷。MQ3 型酒精傳感器將外界氣體酒精濃度轉(zhuǎn)變成電阻的變化，即電壓變化的信號(hào)，然后經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器的處理，接著單片機(jī)對(duì)來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器的信號(hào)進(jìn)行采集，然后單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行整理，并將得出的結(jié)果得轉(zhuǎn)存起來，同時(shí)將得到的結(jié)果與設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，對(duì)超出設(shè)定值進(jìn)行報(bào)警，并將結(jié)果顯示到 LCD 液晶顯示器上。此設(shè)計(jì)酒精濃度測(cè)試儀還可以設(shè)定濃度最大值，用戶可以根據(jù)自己的需要對(duì)濃度最大值進(jìn)行設(shè)

20、定，并進(jìn)行保存。初步設(shè)計(jì)出一個(gè)總體設(shè)計(jì)方案，如下圖 2.1： 8 圖 2.1 總設(shè)計(jì)方案2.22.2 元器件的確認(rèn)元器件的確認(rèn)2.2.12.2.1 單片機(jī)單片機(jī) 由于 STC89C51 有低功耗,性價(jià)比較高，可靠性高，集成度高，體積小，控制功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且 STC 公司的芯片比 AT 公司的芯片功能更好用（比如 flash），程序燒錄也更加簡(jiǎn)單方便，此芯片具有傳統(tǒng) 51 單片機(jī)不具備的很多功能，系統(tǒng)應(yīng)用控制更加靈活再者就是考慮到一些現(xiàn)實(shí)情況和本設(shè)計(jì)內(nèi)容的需要，我們選擇 STC89C51 單片機(jī)。2.2.22.2.2 傳感器傳感器 選擇傳感器必須考慮其受環(huán)境影響程度、準(zhǔn)確度、選擇性、工作壽命等

21、，MQ3 酒精傳感器是氣敏傳感器，其具有很高的準(zhǔn)確度，良好的選擇性，有效工作時(shí)間比較長(zhǎng)而且性能比較穩(wěn)定，最重要的是其電路結(jié)構(gòu)不復(fù)雜、使用方便、所需費(fèi)用低，因此，本設(shè)計(jì)選擇 MQ3 型酒精傳感器。2.2.32.2.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器 A / D 轉(zhuǎn)換電路的傳感器輸出要求在 0 5 伏，系統(tǒng)需要采用 A / D 轉(zhuǎn)換器將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行處理考慮本設(shè)計(jì)的需求及現(xiàn)實(shí)情況，并且ADC0832 轉(zhuǎn)換器有體積小，穩(wěn)定性能好，兼容性好，性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，相當(dāng)適合本系統(tǒng)的應(yīng)用，所以本系統(tǒng)采用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809 該芯片是一個(gè) 8 位 A / D 轉(zhuǎn)換器，具有 8 路模擬信號(hào)輸入端

22、口，但每個(gè)瞬間只能轉(zhuǎn)換一路，各路之間的切換由軟件改變 A、B、C 引腳上的代碼來實(shí)現(xiàn)。 92.2.42.2.4 液晶顯示器液晶顯示器 LCD1602 是一種工業(yè)字符型液晶屏，專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊20，能夠同時(shí)顯示兩行，每行 16 共 32 個(gè)字符液晶模塊，滿足本系統(tǒng)的顯示要求LCD1602 字符型液晶顯示器機(jī)身薄又輕、節(jié)約空間、省電、不產(chǎn)生高溫、低輻射、畫面肉柔和不傷眼且高清，最重要是這種液晶顯示器價(jià)格低，采購(gòu)容易，方便控制。出于這些考慮，本設(shè)計(jì)選用 LCD1602 字符型液晶顯示器。3 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.13.1 單片機(jī)模塊單片機(jī)模塊 3.1.13.1

23、.1 單片機(jī)簡(jiǎn)介單片機(jī)簡(jiǎn)介 STC89C51 有低功耗,性價(jià)比較高，可靠性高，集成度高，體積小，控制功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且 STC 公司的芯片比 AT 公司的芯片功能更好用（比如 flash），程序燒錄也更加簡(jiǎn)單方便，本設(shè)計(jì)中我選擇了以 STC89C51 單片機(jī)為整個(gè)系統(tǒng)的核心。主要 STC89C51 的組成部分：（1）一個(gè) 8 位微處理器（CPU）； （2）4KB 程序存儲(chǔ)器（ROM），可擴(kuò)展到 64KB； （3）128B 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，可擴(kuò)展到 64KB； （4）4 個(gè) 8 位輸入/輸出端口（P0 口、P1 口、P2 口、P3 口）； （5）一個(gè)全雙工異步串行口； （6）2 個(gè) 1

24、6 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器； （7）一個(gè)比較完整的中斷系統(tǒng)； （8）時(shí)鐘電路（振蕩電路和時(shí)序電路）STC89C51 的結(jié)構(gòu)圖如下圖 3.1： 10 RST EA ALE PSEN P0 P1 P2 P3 圖 3.1 單片機(jī)結(jié)構(gòu) STC89C51 的各個(gè)引腳介紹及功能（如下圖 3.2）：時(shí)鐘電路ROM/EPROM/Flash 4KBRAM 28BSFR 21 個(gè)定時(shí) 1/計(jì)數(shù)器CPU總線控制中斷系統(tǒng)5 個(gè)中斷源2 個(gè)優(yōu)先級(jí)串行口全雙工 1個(gè)4 個(gè)并行口 11 圖 3.2 51 引腳圖各個(gè)引腳的含義如下表 3.3： 表 3.3VCC供電電壓GND接電引腳RST使能引腳EA/VPP存取外部程序代碼PORT0

25、（P0.0P0.7）低 8 位地址線和 8 位數(shù)據(jù)總線/I/O 端口PORT1（P1.0P1.7）低八位地址、I/O 端口PORT2（P2.0P2.7）高 8 位地址總線及做通用 I/O 端口使用PORT3（P3.0P3.7）雙向 I/O 口及第二功能ALE/PROG地址鎖存允許信號(hào)端PSEN外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)XTAL1反向振蕩放大器及內(nèi)部時(shí)鐘的輸入XTAL2來自反向振蕩器的輸出 123.1.23.1.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 在本次設(shè)計(jì)中是用 STC89C51 來設(shè)計(jì)的 ，圖 3.4 是其最小系統(tǒng)電路圖： 圖 3.4上圖中主要包括復(fù)位電路和晶振電路： （1）.復(fù)位電路：

26、在單片機(jī)受外部因素的影響出現(xiàn)程序不能正常執(zhí)行程序時(shí)，只需按下復(fù)位按鈕，系統(tǒng)就會(huì)被初始化，系統(tǒng)程序?qū)念^開始往下進(jìn)行。 （2）晶振電路：晶振電路的作用非常大，它能產(chǎn)生產(chǎn)生時(shí)鐘頻率，通常一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)全部都用一個(gè)晶振電路，以便于保持分不分統(tǒng)一。3.23.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器3.2.13.2.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)介模數(shù)轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)介 A/D 轉(zhuǎn)換的實(shí)質(zhì)就是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，在如今這個(gè)數(shù)字化時(shí)代，數(shù)字信號(hào)是存在于各個(gè)領(lǐng)域，而一般出現(xiàn)的都是模擬信號(hào)，因而模數(shù)轉(zhuǎn)換器被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，模數(shù)轉(zhuǎn)換器也越來越重要。由于逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器相對(duì)而言轉(zhuǎn)換速度更快，分辨率更高 ，制作成本更低等，本設(shè)計(jì)采用逐次

27、逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器。逐次逼近型數(shù)模轉(zhuǎn)換器主要由一個(gè)比較器，一個(gè)逐次逼近寄存器（SAR），一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，一個(gè) 13邏輯控制單元組成。ADC0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換器主要具有以下這些特點(diǎn): （1）與 TTL/CMOS 之間是相互兼容的 （2）輸入電壓在 05V 之間（電源供電電壓 5V） （3）工作頻率為 250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32S （4）功耗一般為 15mW 左右 （5）商用芯片正常工作時(shí)的溫度范圍 0 到+70 度，工用芯片溫度范圍在零下 40 到+80 度之間芯片接口說明如下表 3.5：表 3.5CS片選使能端，低電平有效CH0/CH1兩路模擬信號(hào)輸入端GND電源地DI兩路模擬信號(hào)輸入

28、選擇端D0模擬轉(zhuǎn)換結(jié)果串行輸出端，即 8 位數(shù)字量輸出引腳，輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果CLK串行時(shí)鐘輸入端VCC正電源端及基準(zhǔn)電壓端3.2.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊電路 ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換器一般在電路連接的時(shí)候主要有四個(gè)接口：CS、CLK、DO、DI，在本設(shè)計(jì)中具體與單片機(jī)連接如下圖 3.6： 14 圖 3.6 DC0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作原理：VCC 接電源，GND 接地，CLK 接 P3.4 引腳，使能端 CS 接 P3.5,當(dāng) CS 端口被設(shè)置為高電平時(shí)，ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片在系統(tǒng)中形同虛設(shè)，即此時(shí)轉(zhuǎn)換器在整個(gè)電路中無任何作用；當(dāng) CS 顯示低電平時(shí)，ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片在系統(tǒng)中

29、能正常起到作用，即 ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換器開始執(zhí)行轉(zhuǎn)換功能，并且此時(shí)，DO/DI 端根據(jù) ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換器會(huì)向單片機(jī)傳送 CLK 時(shí)鐘脈沖來實(shí)現(xiàn)負(fù)責(zé)對(duì)通道功能的選擇，DO、D1 共同接在單片機(jī)的 P3.3 引腳，其中 DI 端必須在第一個(gè)脈沖結(jié)束前一直保持高電平，后面兩個(gè)脈沖就實(shí)行通道功能選擇，有一點(diǎn)必須指出：從開始到轉(zhuǎn)換完成 CS 端必須一直保持低電平。3.33.3 液晶顯示器液晶顯示器3.3.13.3.1 液晶顯示器簡(jiǎn)介液晶顯示器簡(jiǎn)介 液晶顯示器的物理特性是：不通電時(shí)，阻止光線通過 ；當(dāng)通電時(shí)導(dǎo)通，排列變得很有秩序，使光線容易通過。利用這一特性，通過改變液晶顯示器內(nèi)部的通電情

30、況，可以控制哪些區(qū)域通電，有電就顯示黑色，這樣就可以達(dá)到顯示多個(gè)漢字、數(shù)字、字母等。 液晶顯示器的顯示面積大，畫質(zhì)也是高清的，給人的視覺效果特別好，而且其自身又薄又輕，比 CRT 起碼輕幾倍，厚度也薄很多，因此便于轉(zhuǎn)移；液晶顯示器的輻射很小，幾乎可以忽略，對(duì)人體傷害幾乎沒有； 最實(shí)用的的一點(diǎn)是液晶顯示器節(jié)能效果好，相對(duì) CRT 而言強(qiáng)很多。LCD1602 字符型液晶顯示器機(jī)身薄又輕、節(jié)約空間、省電、不產(chǎn)生高溫、低輻射、畫面肉柔和不傷眼且高清，最重要是這種液晶顯示器價(jià)格低，采購(gòu)容易，方便控制。出于這些考慮，本設(shè)計(jì)選用 LCD1602 字符型液晶顯示器。 15LCD1602 液晶顯示屏的主要技術(shù)參

31、數(shù)如表 3.7 和引腳功能（如 3.8）及其控制指令表如下表 3.9 所示：主要技術(shù)參數(shù)表 3.7 顯示容量162 個(gè)字符芯片工作電壓4.55.5V工作電流2.0mA(5.0V)模塊最佳工作電壓5.0V字符尺寸2.954.35(mm) 引腳功能表 3.8 引腳號(hào)引腳名電平輸入/輸出引腳說明1VSS電源地2VDD電源正極(+5V)3VL液晶顯示偏壓信號(hào)4RS0/1輸入 0：輸入指令，1：輸入數(shù)據(jù)5R/W0/1輸入0 向 LCD 寫入指令或數(shù)據(jù)，1 從 LCD 讀取信息6E10輸入1 時(shí)讀取信息，10(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/

32、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+VCC LCD 背光電源正極 16 控制指令表 3.93.3.23.3.2 液晶顯示器模塊電路液晶顯示器模塊電路 LCD1602 液晶顯示模塊與計(jì)算機(jī)的接口電路有兩種方式：直接訪問方式和間接控制方式。 本系統(tǒng)采用間接控制方式，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IO 口來控制。具體電路連接如下圖 3.1

33、0：16BLK接地 LCD 背光電源負(fù)極 指令 功能清屏清 DDRAM 和 AC 值歸位AC=0，光標(biāo)、畫面回 HOME 位輸入方式設(shè)置設(shè)置光標(biāo)、畫面移動(dòng)方式顯示開關(guān)控制設(shè)置顯示、光標(biāo)及閃爍開、關(guān)光標(biāo)、畫面位移光標(biāo)、畫面移動(dòng)，不影響 DDRAM功能設(shè)置工作方式設(shè)置CGRAM 地址設(shè)置設(shè)置 CGRAM 地址。A5A0=03FHDDRAM 地址設(shè)置DDRAM 地址設(shè)置讀 BF 和 AC 值讀忙標(biāo)志 BF 和和地址計(jì)數(shù)器 AC 值寫數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)寫入 DDRAM 或 CGRAM讀數(shù)據(jù)從 DDRAM 或 CGRAM 數(shù)據(jù)讀出 17 圖 3.10圖 3.10 中 7 14 腳是 1602 的 8 位雙向數(shù)據(jù)線

34、，與單片機(jī) P0 口相連; 6 腳是 LCD 的使能端，與 P2 4 相連; S 是寄存器選擇端，當(dāng)它為高電平時(shí)，選擇數(shù)據(jù)寄存器，反之選擇指令寄存器。LCD 顯示器包含當(dāng)前酒精濃度值和標(biāo)準(zhǔn)濃度值。MQ 3 型氣敏傳感使用時(shí)，在使用之前，傳感器先預(yù)熱，此時(shí)液晶顯示初始值，當(dāng)預(yù)熱完畢后，此時(shí)液晶屏顯示酒精濃度標(biāo)準(zhǔn)值和當(dāng)前酒精濃度值，并進(jìn)入實(shí)時(shí)測(cè)量顯示結(jié)果階段20。3.43.4 傳感器傳感器3.4.13.4.1 氣體傳感器簡(jiǎn)介氣體傳感器簡(jiǎn)介 氣體傳感器是氣體檢測(cè)系統(tǒng)的核心17，考慮到穩(wěn)定性、靈敏度、選擇性和抗腐蝕20，系統(tǒng)采用 MQ 3 型氣體傳感器 MQ 3 氣體傳感器對(duì)酒精的靈敏度高，當(dāng)所處環(huán)境

35、中存在酒精時(shí)，MQ-3 氣體傳感器對(duì)其所處環(huán)境中酒精濃度進(jìn)行響應(yīng)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中酒精氣體濃度的增加而增大，從而導(dǎo)致其內(nèi)阻發(fā)生變化，再通過外部電路轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，且濃度越高電壓越高，從而便于 ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的處理和轉(zhuǎn)換。MQ-3 酒精傳感器有以下這些突出特點(diǎn)：（1）有效工作時(shí)間比較長(zhǎng)而且性能比較穩(wěn)定； （2）響應(yīng)時(shí)間短并且恢復(fù)時(shí)間短；（3）對(duì)乙醇有較高的靈敏度和很強(qiáng)的選擇性；（4）驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單； 18（5）恢復(fù)時(shí)間：30s（70% Response)；（6）探測(cè)范圍：10-1000*10-6；（7）加熱電阻：313；（8）特征氣體：100*10-6；（9）敏感體電阻：400-

36、4000k（空氣中）；（10）靈敏度：air/RIN typical gas5；（11）響應(yīng)時(shí)間：10s（70% Response)；（12）使用氣體：酒精（乙醇）；（13）加熱電流：180mA；（14）加熱電壓：5V0.2V；（15）加熱功率：900mW；（16）環(huán)境條件要求如下表 3.11： 表 3.11 下圖 3.12 是傳感器的外形圖，在本設(shè)計(jì)中使用時(shí)，VCC 引腳需要接 5V 對(duì)的電壓，DOUT 引腳作為 TTL 電平輸出端，AOUT 引腳作為電壓輸出端，GND 引腳接地，要特別注意的是電位器只針對(duì) TTL 輸出靈敏度進(jìn)行調(diào)節(jié)，順時(shí)針調(diào)節(jié)靈敏度高逆時(shí)針調(diào)節(jié)靈敏度低。符號(hào)參數(shù)名稱技術(shù)參

37、數(shù)TAO使用溫度-10 度到 50 度TAS儲(chǔ)存溫度-20 度到 70 度RH相對(duì)濕度小于 90%RHO2氧氣濃度標(biāo)準(zhǔn)條件 21%（最小值大于 2%）氧氣濃度會(huì)影響敏感性 19 圖 3.12 傳感器模塊外形圖這個(gè)傳感器模塊具有如下特點(diǎn)，方便與單片機(jī)系統(tǒng)接口組成檢測(cè)儀器。 （1）具有信號(hào)輸出指示。 （2）雙路信號(hào)輸出（模擬量輸出及 TTL 電平輸出） （3）TTL 輸出有效信號(hào)為低電平。 (當(dāng)輸出低電平時(shí)信號(hào)燈亮，可直接接單片機(jī)) （4）模擬量輸出 05V 電壓，濃度越高電壓越高。3.4.23.4.2 氣體傳感器電路氣體傳感器電路 MQ-3 乙醇?xì)怏w傳感器對(duì)其所處環(huán)境中酒精濃度進(jìn)行響應(yīng)，然后傳感

38、器的電導(dǎo)率會(huì)隨著空氣中酒精氣體濃度的增加而增大，然后將電導(dǎo)率轉(zhuǎn)換成氣體濃度相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，從而便于 ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的處理和轉(zhuǎn)換。傳感器的調(diào)理電路連接如下圖3.13： 20 圖 3.13 傳感器模塊圖 如 3.13 圖所知，當(dāng)外界氣體濃度變化時(shí)，傳感器內(nèi)阻就會(huì)發(fā)生更改變，導(dǎo)致電阻 R2的上端電壓變化即電信號(hào)，從而通過集成運(yùn)放及電容 C1 和 LED 對(duì)其電平輸出端 DOUT進(jìn)行控制，同時(shí) R2 上端的電壓信號(hào)也控制著其電壓輸出端 AOUT,從而會(huì)發(fā)出電信號(hào)給模數(shù)轉(zhuǎn)換器。3.53.5 按鍵按鍵設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 最初狀態(tài)按鍵 K1 和 K2 兩開關(guān)一端接地，另一端接單片機(jī)，并且此端顯示高電平信

39、號(hào)，當(dāng)按鍵被按下時(shí)，接單片機(jī)端變?yōu)轱@示低電平信號(hào)，即當(dāng)單片機(jī)正常工作時(shí)，I/O變?yōu)楦唠娖?，然后保持不變，按下按鍵時(shí)，I/O 就接地，從而變?yōu)榈碗娖?，放開按鍵，I/O 端就會(huì)恢復(fù)高電平。電路連接圖如下圖 3.14： 21 圖 3.14 3.63.6 報(bào)警電路報(bào)警電路 這個(gè)模塊主要是三極管和蜂鳴器共同作用來實(shí)現(xiàn)功能的，當(dāng)外界氣體濃度大于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，三極管基級(jí)與發(fā)射極正向?qū)?、基?jí)與集電極反向?qū)?，蜂鳴器就會(huì)發(fā)出聲音顯示超值了，當(dāng)濃度小于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，蜂鳴器停止報(bào)警。電路圖如下圖 3.15： 圖 3.15 3.63.6 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)原理圖分析系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)原理圖分析 22 圖 3.16 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)總原理圖

40、圖 3.16 中的 USB 接口連接到一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它連接到單個(gè)芯片的 RXD0 和 TXD，并為單個(gè)芯片提供 5V 電源。當(dāng) K1 鍵被按下時(shí)，電路就會(huì)開啟，指示燈亮著，表示有電。EEPROM 存儲(chǔ)電路的 SCL 和 SDA 端口連接到 P1.0 和 P1.1 的單片機(jī)，用來存儲(chǔ)極大值。傳感器的兩個(gè)接口，AOUT 和 DOUT，連接到單芯片的 P1.7 和 P1.4 上，用于將模擬電壓傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)。模擬變壓器轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓，并傳送到 LCD 顯示器。單片機(jī)由 P2.7、P2.6、P2.5 和 45、6 的液晶顯示器連接，以控制其工作。7 - 14 針與單片機(jī)的 P0.0 - P0.7 連接，該

41、芯片用于傳輸數(shù)據(jù)。3.73.7 本章小結(jié)本章小結(jié) 本章介紹了此設(shè)計(jì)中主要的各個(gè)元器件的原理、各個(gè)模塊的外圍電路及與單片機(jī)的連接。通過對(duì)各個(gè)模塊的剖析，理解他們的工作原理，我們才可能設(shè)計(jì)出它的原理框圖，同時(shí)本章也對(duì)總原理圖進(jìn)行剖析，讓我們對(duì)本設(shè)計(jì)認(rèn)識(shí)更加深刻。本章也有利于程序的編寫，給編程提供依據(jù)，然后，將各個(gè)模塊的電路和 STC89C51 單片機(jī)的對(duì)應(yīng)引腳連接起來，再通過程序的控制實(shí)現(xiàn)功能，以完成本設(shè)計(jì)。 234 4 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)4.14.1 編譯語言編譯語言 在大學(xué)期間，我們學(xué)習(xí)的編程語言主要由匯編語言和 C 語言、C+語言等，而 C語言是應(yīng)用最廣泛、使用最多一種語言，在本設(shè)計(jì)中使用的程

42、序語言也是 C 語言。當(dāng)前，高級(jí)語言被使用的越來越多，其中最普遍的接觸最多的就是 C 語言。雖然匯編語言相對(duì)于 C 語言來說程序運(yùn)行速率更高、可控性更強(qiáng)，但是匯編語言不適用于其他操作系統(tǒng)，程序通用性不好。C 語言編寫的程序就是根據(jù)正常的邏輯關(guān)系來編寫的，很容易被廣大學(xué)者介紹，而且 C 編譯器編寫的程序模塊適用于各種操作系統(tǒng)，這樣對(duì)于編程用戶不是很熟悉的處理器也能很快了解并掌握，而且其模塊程序可移植性強(qiáng)、模塊性也強(qiáng)、易于閱讀。C 語言最為突出的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是它可以適用于多種操作系統(tǒng)，同時(shí)擁有結(jié)構(gòu)化程序，數(shù)據(jù)處理能力也極強(qiáng)，更加智能，可以分模塊的進(jìn)行程序編寫。通過對(duì) C 語言和匯編語言的優(yōu)缺點(diǎn)的比較

43、，給我們選擇編程語言提供了一些看法，本設(shè)計(jì)采用 C 語言編寫方法。4.24.2 主程序模塊主程序模塊 程序設(shè)計(jì)中首先要做的就是讓整個(gè)系統(tǒng)初始化，初始化內(nèi)容包括中斷初始化、AD初始化、液晶初始化，一般有兩種方式初始化：重新啟動(dòng)電源和按下單片機(jī)復(fù)位按鍵。傳感器是一種慢熱型的元件，在使用之前必須先對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱，只有預(yù)熱好之后才能更準(zhǔn)確地對(duì)酒精濃度進(jìn)行檢測(cè)。所以在程序編寫過程中首先要做的就是對(duì)酒精傳感器進(jìn)行預(yù)熱，直到預(yù)熱完成后才進(jìn)入循環(huán)程序。循環(huán)程序主要有五步：第一步，設(shè)定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)酒精濃度超標(biāo)進(jìn)行設(shè)定；第二步，傳感器模塊，傳感器在單片機(jī)的指導(dǎo)下對(duì)外界酒精濃度信號(hào)進(jìn)行響應(yīng)，將酒精濃度值轉(zhuǎn)換為模擬信

44、號(hào)，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)值信號(hào)，并且將其轉(zhuǎn)化為一個(gè)數(shù)值存在單片機(jī)內(nèi)；第三步，報(bào)警系統(tǒng)，將單片機(jī)得出的結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，如果超出標(biāo)準(zhǔn)值則蜂鳴器發(fā)出聲音表示超標(biāo)；第四步，顯示模塊，在前面步驟都正常的情況下，將酒精濃度值顯示在液晶顯示器上，液晶顯示界面上面顯示所測(cè)酒精濃度，下面顯示標(biāo)準(zhǔn)值；第五步，如果想對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行設(shè)定，只需將設(shè)定按鍵按下，就可以對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行調(diào)整。只有將主程序和硬件相互 24按按鍵鍵程程序序入入口口按按鍵鍵按按下下？調(diào)調(diào)用用延延時(shí)時(shí)程程序序按按鍵鍵釋釋放放？鍵鍵值值傳傳送送YNNY結(jié)合，再能很好的實(shí)現(xiàn)酒精濃度檢測(cè)儀的各個(gè)功能（時(shí)間調(diào)整、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、檢測(cè)、顯示等）。下圖 4.

45、1 是主程序流程圖： 圖 4.1 主程序流程圖 4.34.3 按鍵輸入模塊按鍵輸入模塊 按鍵可以通過與單片機(jī)串行通信來實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)傳送指令，當(dāng)按鍵被按下時(shí)，接單片機(jī)端變?yōu)轱@示低電平信號(hào)，即當(dāng)單片機(jī)正常工作時(shí)，I/O 變?yōu)楦唠娖?，然后保持不變，按下按鍵時(shí)，I/O 就接地，從而變?yōu)榈碗娖?，放開按鍵，I/O 端就會(huì)恢復(fù)高電平。按鍵輸入模塊的流程圖見下圖 4.2: 圖 4.2 按鍵流程圖初始化時(shí)鐘初始化時(shí)鐘初初 始始 化化LCD 屏屏顯示開機(jī)畫顯示開機(jī)畫面面顯示時(shí)間顯示時(shí)間顯示主菜單顯示主菜單初始化初始化CPU開始開始讀鍵讀鍵 25開開始始使使能能芯芯片片輸輸入入通通道道控控制制字字產(chǎn)產(chǎn)生生時(shí)時(shí)鐘鐘信

46、信號(hào)號(hào)讀讀取取2字字節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)字字節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)校校驗(yàn)驗(yàn)送送入入指指定定寄寄存存器器結(jié)結(jié)束束4.44.4 A/DA/D 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換模塊模塊 首先系統(tǒng)將 ADC0832 轉(zhuǎn)換器初始化，然后通過對(duì)標(biāo)志位 EOC 的檢查來判斷轉(zhuǎn)換是否完成，如果完成就將轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)，諾沒有就繼續(xù)對(duì) EOC 進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 ADC0832 轉(zhuǎn)換的流程圖見下圖 4.3： 圖 4.3 ADC0832 轉(zhuǎn)換流程圖AD 轉(zhuǎn)換子程序如下/ ADC0809 讀取信息uchar ADC0809( )uchar temp_ = 0 x00;OE = 0;/ / 轉(zhuǎn)化初始化ST = 0;/ / 開始轉(zhuǎn)換ST = 1; 26忙?入口讀狀

47、態(tài)字寫指令代碼/顯示數(shù)據(jù)讀顯示數(shù)據(jù)否是 ST = 0;/ / 外部中斷等待 AD 轉(zhuǎn)換結(jié)束 while( EOC = = 0)/ / 讀取轉(zhuǎn)換的 AD 值 OE = 1;temp_ = Data_ADC0809;OE = 0;return temp_; 4.54.5 液晶顯示輸出模塊液晶顯示輸出模塊 首先單片機(jī)對(duì) LCD 初始化 ，接著讀取狀態(tài)字來檢測(cè)液晶顯示器是否處于忙碌狀態(tài),如果處于忙碌狀態(tài)，就將從 ADC 轉(zhuǎn)換后的結(jié)果輸出，來判斷其指令是寫指令還是讀指令, 然后輸出，如果不忙碌狀態(tài)則繼續(xù) 。液晶顯示的顯示流程圖見下圖 4.4： 圖 4.4 液晶顯示流程圖LCD1602 的讀寫工作時(shí)序圖如

48、圖 4.5 和圖 4.6 所示： 27 圖 4.5 讀操作時(shí)序圖當(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 ，D0D7=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，D0D7=數(shù)據(jù)。 圖 4.6 LCD1602 寫操作時(shí)序當(dāng)處于寫指令時(shí)，RS 為低脈沖，R/W 為低脈沖，D0D7=指令碼，E=高脈沖當(dāng)處于寫數(shù)據(jù)時(shí)，RS 為高脈沖，R/W 為低脈沖，E 為高脈沖，D0D7=數(shù)據(jù).LCD 初始化程序如下/ /1602 初始化 void Init1602( )uchar i = 0;write_com( 0 x38) ; / / 屏幕初始化 write_

49、com( 0 x0c) ; / / 打開顯示 無光標(biāo) 無光標(biāo)閃爍write_com( 0 x06) ; / / 當(dāng)讀或?qū)懸粋€(gè)字符是指針后一一位 write_com( 0 x01) ; / / 清屏write_com( 0 x80) ; / / 設(shè)置位置for( i = 0; i 18; i + + )write_data( Init1i) ; / /1 行初始化顯示 28write_com( 0 x80 + 0 x40) ; for( i = 0; i 18; i + + )write_data( Init2i) ; / /2 行初始化顯示4.64.6 本章小結(jié)本章小結(jié) 本章主要介紹了軟件設(shè)計(jì)

50、的各個(gè)模塊程序框圖，程序流程圖給我們理清了編程的思路，讓我們對(duì)編程有了很好的總體把握，也能讓我們更好更準(zhǔn)確地編寫出程序，本章知識(shí)為我們更好的編程做好了準(zhǔn)備，只有我們充分理解了各個(gè)流程圖以后，才能編寫出更好的、更適合本設(shè)計(jì)的程序，有合適的程序才能更好的與硬件結(jié)合實(shí)現(xiàn)功能。 5 5 系統(tǒng)系統(tǒng)調(diào)試調(diào)試5.15.1 系統(tǒng)硬件調(diào)試系統(tǒng)硬件調(diào)試 在電路連接前，首先需要對(duì)所選的元件進(jìn)行篩選及確認(rèn)，對(duì)各個(gè)小器件的數(shù)值進(jìn)行再三確認(rèn)，所選取的器件數(shù)值一定要與理論值差不多，以免出現(xiàn)差錯(cuò)，并且各個(gè)芯片的規(guī)格、型號(hào)必須和本設(shè)計(jì)中需要的元器件一致。在制作實(shí)物時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)連接線虛焊、忘記焊接、連接出錯(cuò)等情況，這些問題經(jīng)過

51、對(duì)元器件及對(duì)線路連接的多次確認(rèn)后均得到了很好的解決，最后還是能很好的實(shí)現(xiàn)功能了。完成電路連接之后，需對(duì)每個(gè)元器件的連接進(jìn)行檢查，檢查各個(gè)引腳是否連接出錯(cuò)、是否有引腳沒有焊接徹底等問題。待燒錄程序之后再進(jìn)行確認(rèn)，直到正確的實(shí)現(xiàn)功能。調(diào)試主要有下面五個(gè)步驟： 29第一步：焊接好后先檢查電源和地。用萬用表對(duì)各個(gè)部分的電源和接地端進(jìn)行檢測(cè)，數(shù)值如果正常則進(jìn)行下一步，反之對(duì)其進(jìn)行修改，同時(shí)也需要檢查電路中是否有短路和短路的情況，有則改之。第二步：LCD1602 液晶的調(diào)試方法。在單片機(jī)正常時(shí)，首先拔掉液晶，查看液晶的三角電阻，三角與電源的電阻一般 10K，三角與地之間電阻一般 0.5K 到 1.5K，特

52、別注意查看三角是否接反；然后，檢查液晶與單片機(jī)的連接，比如萬用表兩端連接液晶 14 與單片機(jī)的 P0.7 來查看其是否短路等等，依此對(duì)液晶的數(shù)據(jù)腳 4 到 14 是否短路和斷路；最后對(duì)其排阻進(jìn)行檢查，排阻很容易接反，因此需要特別注意，排阻上標(biāo)有 1 的連接單片機(jī) 40 端，然后依次連接，但是本設(shè)計(jì)也可以不用排阻也可以實(shí)現(xiàn)功能。第三步：按鍵調(diào)試，本設(shè)計(jì)用的是矩陣按鍵，用萬用表兩端分別接按鍵兩端，當(dāng)按鍵按下時(shí)會(huì)顯示短路，則連接正確。第四步：傳感器調(diào)試，檢查傳感器的引腳是否一邊三個(gè)腳全部連接在一起另一便則中間一腳獨(dú)立另外兩腳連接到一起。第五步：模數(shù)轉(zhuǎn)換器調(diào)試，檢查連接是否是 VCC 接電源，GND

53、接地，CLK接 P3.4 引腳，使能端 CS 接 P3.5。5.25.2 系統(tǒng)軟件調(diào)試系統(tǒng)軟件調(diào)試 此次設(shè)計(jì)過程中主要用到兩大軟件 KEIL 和 Protel99SE。KEIL 是我在大學(xué)中接觸得最多的 51 單片機(jī)開發(fā)軟件，也是非常好用的一個(gè)編程軟件，編程語言都是用 C 語言。下面介紹一下 KEIL 的使用步驟：首先點(diǎn)擊 project，然后點(diǎn)擊 New project，創(chuàng)建一個(gè)工程，同時(shí)在建立工程過程中需要選擇芯片；然后，點(diǎn)擊 File，新建一個(gè)文檔用來存放程序，在 text 窗口編寫程序，然后保存添加到工程里面去；接下來檢查程序有無問題，如果沒有問題，我們就可以進(jìn)行仿真調(diào)試等，如果程序有

54、問題，我們可以根據(jù)軟件的錯(cuò)誤提示去進(jìn)行修改。然后在介紹一下 Protel99SE 的使用步驟：新建工程，點(diǎn)擊 file-new-，然后點(diǎn)擊 OK，接著點(diǎn)擊 document，再然后在 document 里面右鍵-new,最后點(diǎn)擊第六個(gè) schematic Document-OK，最后雙擊的得到一個(gè)界面，用下圖繪制原理圖 系統(tǒng)軟件調(diào)試時(shí)，為了更好的進(jìn)行調(diào)試，對(duì)各個(gè)模塊分別進(jìn)行調(diào)試是比較實(shí)用的一個(gè)方法 ，下面進(jìn)行具體介紹：第一，檢查復(fù)位按鍵。按下按鍵顯示器上顯示最初值即為調(diào)試成功，反之不成功。第二，調(diào)試傳感器模塊，當(dāng)對(duì)系統(tǒng)輸入一個(gè)酒精濃度值， 30如果顯示屏上能顯示正確的電壓，則調(diào)試成功。第三，調(diào)

55、試存儲(chǔ)模塊。比如一定酒精濃度的氣體作用在傳感器 MQ3 上，如果顯示器正常顯示數(shù)據(jù)，并進(jìn)行多次反復(fù)測(cè)試，結(jié)果相差不大，則說明調(diào)試成功。第四，調(diào)試報(bào)警系統(tǒng)，首先設(shè)置一個(gè)定值，此值會(huì)顯示在顯示器上，如果所測(cè)外界酒精濃度超過這個(gè)值時(shí)，蜂鳴器會(huì)發(fā)出聲響提示，則調(diào)試成功，反之不成功。6 6 結(jié)束語結(jié)束語 現(xiàn)如今，中國(guó)各方面實(shí)力都越來越強(qiáng)，特別是經(jīng)濟(jì)實(shí)力，全國(guó)大多數(shù)人民基本上不需要再為溫飽而發(fā)愁了，人們對(duì)生活的態(tài)度和生活方式變得不同, 不僅私家車成為了人們最普遍的交通工具，大多數(shù)人都有自己的私家車,而且很多人對(duì)酒精的消耗量也越來越大，越來越多人在和朋友聚會(huì)及工作聚餐或者與客戶吃飯等的情況下，或多或少都會(huì)喝

56、酒，甚至有些人喜歡開著車去酒吧等娛樂場(chǎng)所，這些就導(dǎo)致酒后駕車行為越來越普遍，酒后駕車意外越來越頻繁，畛域越來越寬泛，對(duì)社會(huì)的影響越來越大。酒麻醉神經(jīng)、使人大腦神經(jīng)系統(tǒng)紊亂、身體不協(xié)調(diào)、身體難以自控等等，最終很容易造 31成事故 。因此，設(shè)計(jì)這種便攜式酒精濃度檢測(cè)儀是很有必要的，很有現(xiàn)實(shí)意義的。此設(shè)計(jì)方案以 STC89C51 單片機(jī)為主要核心，通過氣體傳感器 MQ-3 對(duì)外界的酒精濃度進(jìn)行檢測(cè),然后傳感器產(chǎn)生電阻變化，形成電壓信號(hào)即模擬信號(hào)，然后在單片機(jī)的指導(dǎo)下，A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器將此信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào) ,最后由 LCD 顯示酒精密度。 本論文主要介紹三個(gè)部分：硬件部分： (1)主要元件的介紹：

57、STC89C51 單片機(jī)、ADC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器、LCD 液晶顯示器傳感器 MQ3；(2)單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位電路及晶振電路、按鍵電路設(shè)計(jì)、酒精傳感器電路設(shè)計(jì)、液晶顯示設(shè)計(jì)、A/D 轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)、外圍擴(kuò)充存儲(chǔ)器電路設(shè)計(jì)、時(shí)鐘芯片電路設(shè)計(jì)、報(bào)警電路設(shè)計(jì)。軟件部分：（1）軟件及編程語言的簡(jiǎn)介；（2）主程序流程圖介紹、按鍵輸入模塊流程圖介紹、液晶顯示輸出模塊流程圖、模數(shù)轉(zhuǎn)換器流程圖、時(shí)鐘模塊流程圖；（3）報(bào)警設(shè)置，當(dāng)達(dá)到一定濃度值，會(huì)出現(xiàn)報(bào)警聲音。調(diào)試部分：（1）硬件調(diào)試，對(duì)電路各個(gè)元件進(jìn)行反復(fù)核查，對(duì)電路連接進(jìn)行檢測(cè)（2）軟件調(diào)試：復(fù)位模塊、顯示模塊、存儲(chǔ)模塊、傳感器模塊 通過這個(gè)設(shè)計(jì)首先讓我對(duì)酒精濃度

58、檢測(cè)儀的原理有了充分了解，再則就是對(duì)單片機(jī)、液晶顯示器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器等的結(jié)構(gòu)原理有了更深刻的理解，同時(shí)在整個(gè)設(shè)計(jì)的過程中學(xué)習(xí)到了很多：第一，在焊接電路的過程中，不僅讓我對(duì)焊接電路有了更深的體悟，而且在發(fā)現(xiàn)問題、分析電路問題、解決問題的過程中提高了自己的解決問題的能力、實(shí)踐操作能力、等，并且讓我認(rèn)識(shí)到自我反省的必要性；第二，這次設(shè)計(jì)把理論和實(shí)踐完美的結(jié)合在一起，不僅讓我我理論知識(shí)得到升華，而且更讓我懂得利用理論去指導(dǎo)實(shí)踐，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來才能更好的體現(xiàn)價(jià)值，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)驗(yàn)證理論 。這次設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了平時(shí)上課很少接觸甚至沒有接觸的東西，讓我的思維更開放，想法更全面，并且讓我認(rèn)識(shí)到

59、自我反思自我完善的重要性，總之，此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我整個(gè)人都進(jìn)步了一大步，這也是我上大學(xué)來難忘的一次經(jīng)歷。感謝語感謝語 轉(zhuǎn)眼之間大學(xué)四年就快要結(jié)束了，總體來說大學(xué)生活過的還是很愉快的。從大一剛?cè)雽W(xué)到現(xiàn)在我們班級(jí)基本上每學(xué)期都會(huì)至少聚會(huì)一次，每次聚會(huì)同學(xué)們都很開心，同學(xué)之間也非常和睦，彼此之間相親相。平時(shí)，同學(xué)之間也經(jīng)常相互幫助，比如同學(xué)有 32什么學(xué)習(xí)上的問題，那些學(xué)霸都會(huì)毫無保留的教你，而且很有耐心，我最常請(qǐng)教的學(xué)霸肖益珠就是這樣的。在大學(xué)期間，授課的老師、輔導(dǎo)員、學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)在我看來都比較有責(zé)任心，比較有耐心，平時(shí)有什么事情找他們他們都會(huì)盡力去幫你解決。雖然此設(shè)計(jì)跟他們沒有直接聯(lián)系，但是是他們陪

60、伴了我四年，從他們身上學(xué)到了很多，或多或少對(duì)我這個(gè)設(shè)計(jì)都會(huì)有幫助，所以我衷心的感謝他們，希望同窗之誼長(zhǎng)存。這個(gè)設(shè)計(jì)能順利完成，我的指導(dǎo)老師功不可沒，周老師他樸實(shí)無華、平易近人給人很強(qiáng)烈的親和感，他用淵博的專業(yè)知識(shí)對(duì)我進(jìn)行指導(dǎo)，讓我設(shè)計(jì)過程中的問題得到很好的解決，他精益求精的態(tài)度讓我對(duì)做任何事情也同樣有了這種積極的態(tài)度，衷心感謝周老師的傾心指導(dǎo)。最后我要再次感謝周老師和所有陪伴我大學(xué)四年的老師們、同窗們、學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1張培仁.MCS-51 單片機(jī)原理與應(yīng)用M.北京：清華大學(xué)出版社，2003.2吳桂秀傳感器應(yīng)用制作入門M浙江科技出版社，20043彭軍，傳感器與檢測(cè)技術(shù)M西安電子科技大

61、學(xué)出版社，20034樓然苗，李光飛51 系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例M北京航空航天大學(xué)出版社，2003 5郝蕓. 梅曉莉. 傳感器原理與應(yīng)用M. 電子工業(yè)出版社. 2013.6馬忠梅. 籍順心. 單片機(jī) C 語言程序設(shè)計(jì)M. 北京: 北京航空航天大學(xué)出社.2007. 7劉豐年.氣體傳感器測(cè)試系統(tǒng)D.碩士學(xué)位論文.吉林：哈爾濱理工大學(xué)，2003.8萬隆,巴奉麗.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)M.北京:清華大學(xué)出版社,2010 9湯竟南,沈國(guó)琴.51 單片機(jī) C 語言開發(fā)與實(shí)例M.北京:人民郵電出版社,200810黎小桃, 劉祖明, 周福明PROTEL99 SE 入門與提高M(jìn)北京電子工業(yè)出 2009. 3311王東鋒

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