【正文】 河南機電高等專科學校 畢業(yè)設計說明書 設計題目：酒精濃度檢測儀設計系 部 電子通信工程系 專 業(yè) 應用電子技術 班 級 應電 103 學生姓名 學 號 指導教師 2010年 12 月 12日目錄1 緒論 1 呼吸氣體酒精濃度檢測報警儀開發(fā)背景 1 1 22 單片機最小系統(tǒng)介紹 3 STC89C52簡介 3 復位電路介紹 5 晶振電路介紹 63 信號采集和AD轉(zhuǎn)換過程的軟硬件設計 7 MQ3酒精濃度傳感器模塊簡介 7 AD轉(zhuǎn)換軟硬件件設計 8 ADC0804簡介 8 本設計中ADC0804外圍硬件連接 10 本設計中AD轉(zhuǎn)換軟件實現(xiàn) 114 顯示模塊軟硬件設計 13 LCD1602簡介 13 本設計中LCD1602的硬件連接介紹 14 本設計中LCD1602的軟件設計 14 本設計的液晶寫命令子函數(shù)和寫數(shù)據(jù)子函數(shù)程序分析 14 本設計中用到的液晶指令介紹 16 本設計中的字符串顯示和數(shù)據(jù)實時更新的實現(xiàn)方法 165. 其它外圍設備軟硬件設計 19 報警電路軟硬設計 19 硬件部分設計 19 軟件部分設計 19 待機指示燈軟硬件設計 20 硬件部分設計 20 軟件部分設計 20 按鍵軟硬件設計 20 硬件部分設計 21 軟件部分設計 21 電源電路 226．系統(tǒng)總體設計 23 硬件總體框圖 23 程序流程圖 24 硬件調(diào)試 25 軟件調(diào)試 25 標志數(shù)的應用 25 按鍵的消抖與松手檢測的程序?qū)崿F(xiàn) 26 定時器與定時器中斷 27結(jié)束語 28致謝 29參考文獻 30附錄一 硬件設計原理圖 31附錄二 實物照片 32附錄三 程序 33 1 緒論 呼吸氣體酒精濃度檢測報警儀開發(fā)背景我國經(jīng)濟、科技正在迅速騰飛，汽車早已進入尋常百姓家。我國正在步入“汽車社會”，2011年我國汽車總數(shù)突破8000萬輛,位居世界第三，這也帶來了許多問題，酒駕正是其中之一。酒精有使神經(jīng)系統(tǒng)鎮(zhèn)定松弛的作用，但也會成抑制力明顯減弱，可能造成酒后暴力行為。如果酒后駕車，由于神經(jīng)系統(tǒng)渙散和判斷力下降，有可能造成嚴重交通事故。據(jù)科學實驗表明，飲酒后對交通燈的反應慢，轉(zhuǎn)向急速駕車搖擺不定，違法轉(zhuǎn)彎和急速轉(zhuǎn)彎等行為發(fā)生概率大大增大。喝酒后開車發(fā)生交通事故的概率是未喝酒時的16倍。2011年05月01日，我國正式將酒駕列為刑事犯罪。酒駕給了我們慘痛教訓，為了避免悲劇的再次發(fā)生，檢測儀器便出現(xiàn)了，本課程設計所制作的基于單片機的呼吸氣體酒精濃度測試報警儀正是用于交警檢測和自我檢測的良好儀器，防止酒后駕車引發(fā)的交通事故。燃料電池型、半導體型、氣體色譜分析型、比色型、紅外線型是呼吸氣體酒精濃度測報警儀的五種最基本類型。其中燃料電池型和半導體型是使用最為普遍的兩種類型。燃料電池型與其它類型相比具有抗干擾能力強，精度高，受環(huán)境因素影響小，穩(wěn)定性好等特點。它是當前全世界科學家都在廣泛研究的環(huán)保型應用技術，它可以直接把可燃氣體轉(zhuǎn)變成電能，而不產(chǎn)生污染，其應用前景之一就是作為無污染的清潔能源，酒精傳感器便是燃料電池的一個分支。燃料電池酒精傳感器采用白金作為電極，在燃燒室內(nèi)填充相應特殊催化劑，使進入燃燒室內(nèi)的酒精充分燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽簿褪窃趦蓚€電極上產(chǎn)生電壓，電能消耗在外接負載上，此電壓與進入燃燒室內(nèi)氣體的酒精濃度成正比。與半導體型相比，燃料電池型呼氣酒精測試儀具有穩(wěn)定性好，精度高，抗干擾性好的優(yōu)點。但是由于燃料電池酒精傳感器的結(jié)構要求非常精密，制造難度相當大，目前只有美國、英國、德國等少數(shù)幾個國家能夠生產(chǎn)，加上材料成本高，因此價格相當昂貴，是半導體酒精傳感器的幾十倍。本設計傳感器是采用半導體型。本設計要求成品能對呼吸氣體中的酒精濃度進行實時采集、轉(zhuǎn)換、分析、顯示、超值報警。成品硬件主要包括基于STC89C52單片機的微控制模塊、MQ3傳感器采集模塊、基于ADC0804芯片的A/D轉(zhuǎn)換模塊、按鍵控制模塊、以1602為核心的顯示模塊、報警電路模塊等。軟件部分包括實時數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換程序設計、實時按鍵檢測程序設計、顯示程序設計、報警檢測和報警程序設計，考慮到MQ3傳感器在使用前有一個預熱過程所以設計還加入了待機程序的設計。2 單片機最小系統(tǒng)介紹圖21 最小系統(tǒng)電路圖 STC89C52簡介本設計以STC89C52單片機為控制核心。單片機也就是MCU，即微控制單元，大學階段51型和52型是同學最常使用的，用于課程設計或畢業(yè)設計的為控制單元。52型是在51型的基礎上發(fā)展而來的，它兼容51指令系統(tǒng)，其功能更為強大，ROM和RAM存儲空間也比51型更大。STC89C52是52型中最普遍的一種。它除了具備一般52型的優(yōu)點以外，還具有程序無法解密，價格低，功耗低,運算高速，高可靠強性，抗靜電和抗干擾能力強,功能強大等突出優(yōu)點。STC89C52有40個引腳，32 I/O口，它們分別是：P0口，1號到8號引角；P3口，10號到17號引角；P2口，21號到28腳；P0口，32號到39號引腳。STC89C52可以實現(xiàn)兩級中斷嵌套，內(nèi)含2個外部中斷入口，可以同時實現(xiàn)兩個計時器或計數(shù)器中斷，還含有一個串口通信中斷。串口通信中可以使用2個全雙工串行通信口。2個讀寫口線，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路也給使用者帶來了極大方便。STC89C52可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。STC_ISP_V479是本設計使用的程序下載軟件，它以冷啟動的方式，很方便地將hex文件載入單片機。相比以往的MCU，STC89C52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，可自由選擇兩種軟件節(jié)電工作模式也是其突出優(yōu)點?？臻e方式時，自動停止CPU當前工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)，繼續(xù)工作，即可以隨時相應突發(fā)狀況，重新進入工作模式，這樣可以節(jié)省電源。另外STC89C52的ROM采用電擦除電存儲方式，具有可反復擦寫的Flash存儲器，這給程序編寫者帶來了極大方便，可以反復擦寫下載十萬余次，方便程序調(diào)試，同時大大節(jié)約了設計成本。圖22 STC89C52單片機各引腳圖 復位電路介紹圖23 復位電路電路圖單片機工作過程中有一個程序指針，它指向即將要執(zhí)行的程序。單片機上電時要執(zhí)行復位操作，使得程序指針指針指向程序的0000H地址處，即單片機將要執(zhí)行第一條語句，以后每執(zhí)行完一條語句程序指針都依次增加。這樣使得單片機每次執(zhí)行程序都處于確定狀態(tài)，如果沒有程序指針，就不知道程序一開始應該從哪里開始執(zhí)行，也不知道工作時應該執(zhí)行哪條語句。上電時的自動復位，使得各端口的輸出輸入電平不會處于不確定狀態(tài)，不會使外圍設備產(chǎn)生誤動作；也能防止內(nèi)部一些控制寄存器的功能紊亂。另外，在單片機工作過程中，如前所述，ATC89C52單片機的就好引腳RST若輸入大于2個機器周期時間的高電平時，單片機就會執(zhí)行復位操作，即程序指針將由當前指針跳回到程序的0000地址處。以上所說的上電復位，和RST按鍵復位正是單片機復位操作的兩種基本形式。上電復位的實現(xiàn)方法是，在接通電源時，RST引腳獲得瞬間高電平，因為電容電壓不能突變，隨著圖3中的電容C2的充電，RST引腳所獲得的高電平逐漸下降，但能保持兩個機器周期以上的時間，單片機復位。RST按鍵復位的方法是，在圖3所示的復位電路中，當輕觸開關S1被按下，RST與VCC相連，也能獲得瞬間高電平，因為電容電壓不能突變，隨著圖3中的電容C2的充電，RST引腳所獲得的高電平逐漸下降，但能保持兩個機器周期以上的時間，單片機復位。在復位電路的設計中，要選擇合適的元器件參數(shù)，電阻的阻值不宜過大或者過小，過大使得RST不可能獲得高電平，過小也不能起到限流作用。另外電容容值也應該合適，要保證放電時，RST引腳上的高電平也能保持兩個機器周期以上的高電平。本設計使用的電解電容容值和各電阻阻值在圖3中都有標注。 晶振電路介紹 圖24 晶振電路電路圖單片機必須有時鐘信號控制，才能使得工作時各指令在操作上有嚴格的時間次序，可以通過兩種方法提供時鐘信號，一種是外部時鐘方式，另一種是內(nèi)部時鐘方式。外部時鐘方式是在XTAL1端引入外部已有的時鐘信號，而XTAL2端懸空，外部時鐘信號一般是頻率小于12MHZ的方波。外部時鐘方式一般是用于多臺單片機協(xié)同工作時，如單片機之間的通信，這樣要使單片機有統(tǒng)一的工作節(jié)奏。本設計采用內(nèi)部時鐘方式，其電路結(jié)構簡單，功率消耗低。本