【正文】 河南機(jī)電高等專科學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目：酒精濃度檢測儀設(shè)計(jì)系 部 電子通信工程系 專 業(yè) 應(yīng)用電子技術(shù) 班 級 應(yīng)電 103 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)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(bào)警儀開發(fā)背景 1 1 22 單片機(jī)最小系統(tǒng)介紹 3 STC89C52簡介 3 復(fù)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(shè)計(jì) 7 MQ3酒精濃度傳感器模塊簡介 7 AD轉(zhuǎn)換軟硬件件設(shè)計(jì) 8 ADC0804簡介 8 本設(shè)計(jì)中ADC0804外圍硬件連接 10 本設(shè)計(jì)中AD轉(zhuǎn)換軟件實(shí)現(xiàn) 114 顯示模塊軟硬件設(shè)計(jì) 13 LCD1602簡介 13 本設(shè)計(jì)中LCD1602的硬件連接介紹 14 本設(shè)計(jì)中LCD1602的軟件設(shè)計(jì) 14 本設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)中用到的液晶指令介紹 16 本設(shè)計(jì)中的字符串顯示和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新的實(shí)現(xiàn)方法 165. 其它外圍設(shè)備軟硬件設(shè)計(jì) 19 報(bào)警電路軟硬設(shè)計(jì) 19 硬件部分設(shè)計(jì) 19 軟件部分設(shè)計(jì) 19 待機(jī)指示燈軟硬件設(shè)計(jì) 20 硬件部分設(shè)計(jì) 20 軟件部分設(shè)計(jì) 20 按鍵軟硬件設(shè)計(jì) 20 硬件部分設(shè)計(jì) 21 軟件部分設(shè)計(jì) 21 電源電路 226．系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 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(biāo)志數(shù)的應(yīng)用 25 按鍵的消抖與松手檢測的程序?qū)崿F(xiàn) 26 定時(shí)器與定時(shí)器中斷 27結(jié)束語 28致謝 29參考文獻(xiàn) 30附錄一 硬件設(shè)計(jì)原理圖 31附錄二 實(shí)物照片 32附錄三 程序 33 1 緒論 呼吸氣體酒精濃度檢測報(bào)警儀開發(fā)背景我國經(jīng)濟(jì)、科技正在迅速騰飛，汽車早已進(jìn)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(yán)重交通事故。據(jù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，飲酒后對交通燈的反應(yīng)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(shí)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(xùn)，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(shè)計(jì)所制作的基于單片機(jī)的呼吸氣體酒精濃度測試報(bào)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(dǎo)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(bào)警儀的五種最基本類型。其中燃料電池型和半導(dǎo)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(qiáng)，精度高，受環(huán)境因素影響小，穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。它是當(dāng)前全世界科學(xué)家都在廣泛研究的環(huán)保型應(yīng)用技術(shù)，它可以直接把可燃?xì)怏w轉(zhuǎn)變成電能，而不產(chǎn)生污染，其應(yīng)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(gè)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(yīng)特殊催化劑，使進(jìn)入燃燒室內(nèi)的酒精充分燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽簿褪窃趦蓚€(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，目前只有美國、英國、德國等少數(shù)幾個(gè)國家能夠生產(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。本設(shè)計(jì)傳感器是采用半導(dǎo)體型。本設(shè)計(jì)要求成品能對呼吸氣體中的酒精濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、轉(zhuǎn)換、分析、顯示、超值報(bào)警。成品硬件主要包括基于STC89C52單片機(jī)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(bào)警電路模塊等。軟件部分包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)按鍵檢測程序設(shè)計(jì)、顯示程序設(shè)計(jì)、報(bào)警檢測和報(bào)警程序設(shè)計(jì)，考慮到MQ3傳感器在使用前有一個(gè)預(yù)熱過程所以設(shè)計(jì)還加入了待機(jī)程序的設(shè)計(jì)。2 單片機(jī)最小系統(tǒng)介紹圖21 最小系統(tǒng)電路圖 STC89C52簡介本設(shè)計(jì)以STC89C52單片機(jī)為控制核心。單片機(jī)也就是MCU，即微控制單元，大學(xué)階段51型和52型是同學(xué)最常使用的，用于課程設(shè)計(jì)或畢業(yè)設(shè)計(jì)的為控制單元。52型是在51型的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，它兼容51指令系統(tǒng)，其功能更為強(qiáng)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(diǎn)以外，還具有程序無法解密，價(jià)格低，功耗低,運(yùn)算高速，高可靠強(qiáng)性，抗靜電和抗干擾能力強(qiáng),功能強(qiáng)大等突出優(yōu)點(diǎn)。STC89C52有40個(gè)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(shí)現(xiàn)兩級中斷嵌套，內(nèi)含2個(gè)外部中斷入口，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)計(jì)時(shí)器或計(jì)數(shù)器中斷，還含有一個(gè)串口通信中斷。串口通信中可以使用2個(gè)全雙工串行通信口。2個(gè)讀寫口線，片內(nèi)振蕩器及時(shí)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(jìn)行編程，也可以在線編程。STC_ISP_V479是本設(shè)計(jì)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(jī)。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(diǎn)?？臻e方式時(shí)，自動停止CPU當(dāng)前工作，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，即可以隨時(shí)相應(yīng)突發(fā)狀況，重新進(jìn)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(fù)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(fù)擦寫下載十萬余次，方便程序調(diào)試，同時(shí)大大節(jié)約了設(shè)計(jì)成本。圖22 STC89C52單片機(jī)各引腳圖 復(fù)位電路介紹圖23 復(fù)位電路電路圖單片機(jī)工作過程中有一個(gè)程序指針，它指向即將要執(zhí)行的程序。單片機(jī)上電時(shí)要執(zhí)行復(fù)位操作，使得程序指針指針指向程序的0000H地址處，即單片機(jī)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(jī)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(yīng)該從哪里開始執(zhí)行，也不知道工作時(shí)應(yīng)該執(zhí)行哪條語句。上電時(shí)的自動復(fù)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(shè)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(jī)工作過程中，如前所述，ATC89C52單片機(jī)的就好引腳RST若輸入大于2個(gè)機(jī)器周期時(shí)間的高電平時(shí)，單片機(jī)就會執(zhí)行復(fù)位操作，即程序指針將由當(dāng)前指針跳回到程序的0000地址處。以上所說的上電復(fù)位，和RST按鍵復(fù)位正是單片機(jī)復(fù)位操作的兩種基本形式。上電復(fù)位的實(shí)現(xiàn)方法是，在接通電源時(shí)，RST引腳獲得瞬間高電平，因?yàn)殡娙蓦妷翰荒芡蛔?，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(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間，單片機(jī)復(fù)位。RST按鍵復(fù)位的方法是，在圖3所示的復(fù)位電路中，當(dāng)輕觸開關(guān)S1被按下，RST與VCC相連，也能獲得瞬間高電平，因?yàn)殡娙蓦妷翰荒芡蛔?，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(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間，單片機(jī)復(fù)位。在復(fù)位電路的設(shè)計(jì)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(yīng)該合適，要保證放電時(shí)，RST引腳上的高電平也能保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平。本設(shè)計(jì)使用的電解電容容值和各電阻阻值在圖3中都有標(biāo)注。 晶振電路介紹 圖24 晶振電路電路圖單片機(jī)必須有時(shí)鐘信號控制，才能使得工作時(shí)各指令在操作上有嚴(yán)格的時(shí)間次序，可以通過兩種方法提供時(shí)鐘信號，一種是外部時(shí)鐘方式，另一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式。外部時(shí)鐘方式是在XTAL1端引入外部已有的時(shí)鐘信號，而XTAL2端懸空，外部時(shí)鐘信號一般是頻率小于12MHZ的方波。外部時(shí)鐘方式一般是用于多臺單片機(jī)協(xié)同工作時(shí)，如單片機(jī)之間的通信，這樣要使單片機(jī)有統(tǒng)一的工作節(jié)奏。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，其電路結(jié)構(gòu)簡單，功率消耗低。本