【正文】 擦除的 PROM， 8 個(gè)引腳功能及兩線串行接口 ， 電壓允許范圍 ~5V。 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 。 上述這些參數(shù)使得傳感器輸出電壓為 0～ 5V， MQ3 型氣敏傳感器的結(jié)構(gòu)和外形如 下 圖 23 所示 ， 標(biāo)準(zhǔn)回 路如 下 圖 24 所示。 傳感器的標(biāo)準(zhǔn)回路有 加熱回路和信號(hào)輸出回路 兩部分 。 STC89C51 單片機(jī)單片機(jī)引腳功能 ， 引腳 如圖 22 所示 ： 北京信息科技大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 3 (1)Vcc： 電源電壓 (2)GND： 地 圖 22 89C51 單片機(jī)引腳圖 STC89C51 是低電壓 ， 高性能 的 CMOS8 位單片機(jī) ， 片內(nèi)含 8K bytes 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) MCS51 指令系統(tǒng)及 89C51 產(chǎn)品引腳兼容 ， 片內(nèi)置通用 8 位中央處 器 和 FLASH 存儲(chǔ)單元 ， 功能強(qiáng)大 ， STC89C51 單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合 。同時(shí) STC89C51 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 。 模數(shù)轉(zhuǎn)換就是用于快速 、 高精度的對(duì)輸入信號(hào)采樣編碼 ， 然后轉(zhuǎn)化成數(shù)字量?jī)?chǔ)存在數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器中 ， 然后單片機(jī)通過(guò)特定的算法進(jìn)行氣體濃度的識(shí)別 ， 同時(shí)和所設(shè)值進(jìn)行對(duì)比 ， 超出則報(bào)警同時(shí)顯示濃度數(shù)值 ，沒(méi)超出只顯示濃度數(shù)并且將結(jié)果輸出到 LCD 顯示屏幕上 。 2 設(shè)計(jì)方案和元器件選擇 設(shè)計(jì)方案 因?yàn)樵O(shè)計(jì)時(shí)考慮酒精濃度是由傳感器把非電量轉(zhuǎn)換為電量，傳感器輸出的是05 伏電壓值且電壓值穩(wěn)定，外部干擾小等 ， 所以可以把傳感器輸出電壓值經(jīng)過(guò)A/D 轉(zhuǎn)換得到數(shù)據(jù)交給單片機(jī)進(jìn)行處理。 同時(shí)很多其他氣體會(huì)可能會(huì)對(duì) 檢測(cè)的結(jié)果產(chǎn)生 影響 ， 從而影響準(zhǔn)確度 ， 所以在傳感器的腐蝕性以及 排除其他干擾的能力 上也待 提升 。 但是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 ，并且材料成本高，價(jià)格昂貴 [3]。 但由于價(jià)格和使用方便的原因 ，常用的只有燃料電池型和半導(dǎo)體型兩種 。設(shè)計(jì)方案基于 89C51 單片機(jī)和 MQ3 酒精濃度傳感器，系統(tǒng)先將傳感器輸出的信號(hào)通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換電路處理后，再經(jīng)單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后由 LCD 顯示酒精濃度值，從而告知駕駛?cè)嗽诤侠戆踩那闆r下才能駕車(chē)行駛。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，基于單片的酒精濃度測(cè)試儀比傳統(tǒng)的機(jī)械檢測(cè)儀或酒精計(jì)靈敏，擴(kuò)展簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確方便，可靠性好，檢測(cè)精度高，控制功能強(qiáng)大，對(duì)超出閥值進(jìn)行聲光報(bào)警，直觀準(zhǔn)確。 燃料電池 作為一種發(fā)電裝置，它的原理是 將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能 。 酒精濃度檢測(cè)儀現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 如今的酒精濃度檢測(cè)儀都是采用可替代吹管 ， 酒精儀從傳統(tǒng)的機(jī)械檢測(cè)或酒精計(jì)到現(xiàn)在的利用傳感器和單片機(jī)核心技術(shù)的酒精濃度檢測(cè)儀 是 在技術(shù)上是一大突破 ， 提高了檢測(cè)酒精的精確度 ，社會(huì)公共安全 系數(shù) 也大大的提高。 現(xiàn)在大多都是 對(duì) 氣體濃度或液體濃度的 單一檢測(cè) ， 最好是能解決一個(gè)檢測(cè)儀 能同時(shí)對(duì)酒精的氣體和液體兩種狀態(tài)下的檢測(cè)。 因此要求系統(tǒng)配備完善的模擬量和數(shù)字量輸入輸出通道和完善的中斷系統(tǒng)和處理功能 。 單片機(jī)的選擇 我們選擇單片機(jī) STC89C51 為控制核心 ， 主要基于考慮 STC89C51 具有 低價(jià)高速 ， 高可靠強(qiáng)抗靜電 ， 強(qiáng)抗干擾 的特點(diǎn)。 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 。 主要性能參數(shù) ： (1) 8K 字節(jié)可重擦寫(xiě) FLASH 閃存存儲(chǔ)器 (2) 1000 次寫(xiě) /擦循環(huán) (3) 時(shí)鐘頻率 ： 0Hz— 24MHz (4) 三級(jí)加密存儲(chǔ)器 (5) 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM (6) 32 個(gè)可編程 I/O 口線 (7) 2 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 北京信息科技大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 4 (8) 5 個(gè)中斷源 (9)可編程串行 UART 通道 (10)低功耗的空閑和掉電模式 (11)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 [4] 傳感器 本系統(tǒng)直接測(cè)量的是呼氣中的 酒精濃度，再轉(zhuǎn)換為血液酒精含量濃度。其中 信號(hào)輸出回路 能比較精準(zhǔn)的檢測(cè)出 傳感器表面電阻 值 的變化 。為了使測(cè)量的精確度達(dá)到最高，誤差最小，需要找到適宜的溫度，一般在測(cè)量之前將傳感器預(yù)熱 5 分鐘。 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(lèi)推 ， 轉(zhuǎn)換完成后 ， 輸出二進(jìn)制數(shù) 。 串行 E2PROM 是基于 I2CBUS 的存儲(chǔ)器件 ， 遵循二線制協(xié)議 ， 由于其具有接口方便 ， 體積小 ， 數(shù)據(jù)掉電不丟失等特點(diǎn) ， 在儀器儀表及工業(yè)自動(dòng)化控制中得到大量的應(yīng)用 。 直接訪問(wèn)方式是把液晶模塊 當(dāng)作 存儲(chǔ)器或 I/O 設(shè)北京信息科技大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 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 。 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 上 表 21 所示 ： 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)酒精濃度檢測(cè)儀的硬件設(shè)計(jì)部分 ， 首先 ， 我們必須了解它的硬件設(shè)計(jì)原理其次 ， 需要弄清楚它的總體構(gòu)成及具體的外圍電路最后 ， 根據(jù)其原理框圖和具體的 外圍電路得到完整的硬件總電路圖 。 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) 。 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 。 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) 。 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 。如圖 33所示 ： 接 地R 5 1 kR 4 1 0 k R 3 1 0 k按 鍵 開(kāi) 關(guān)V c c電 容 圖 33 復(fù)位電路 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)就可以復(fù)位操作。 這種報(bào)警信號(hào) 一般 有 閃 光報(bào)警、鳴音報(bào)警和語(yǔ)音報(bào)警三種類(lèi)型。報(bào)警電路如下圖 34 所示： 圖 34 報(bào)警電路圖 電源電路 設(shè)計(jì) 在本次設(shè)計(jì)中 ， 需要一個(gè)比較大的電壓源和一個(gè) 5V 的單片機(jī)供電源 ， 為了實(shí)現(xiàn)便攜式 ， 設(shè)用一個(gè) 9V 的電壓源 ， 一般 6 節(jié)電池和一個(gè) 9V 的電池都可以提供 ，因而需要一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換 把 9V 轉(zhuǎn)換成 5V。 圖 35 低壓層電路原理圖 輸出電壓的具體數(shù)值由運(yùn)算放大器 U 確定 ， 采用同相放大器的 優(yōu)勢(shì) 在于其輸入阻抗極大 ，更能 很好地將 TL431 輸出的 V 電壓與后級(jí)電路隔離 ， 使其 免 受負(fù)載變化的影響 ； 運(yùn)放與電阻 R3 和 R2 組成比例放大環(huán)節(jié) ， 可對(duì)基準(zhǔn)電壓按要求進(jìn)行比例放大輸出 ， 但輸出電壓最大不能超過(guò)運(yùn)放的電源電壓 。 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 。 在第 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 。電路圖見(jiàn)圖 38所示 ： 北京信息科技大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 14 圖 38 按鍵電路圖 獨(dú)立式按鍵是直接用 I/O 口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路。 (2)軟件削抖的基本原理是當(dāng)檢測(cè)出鍵盤(pán)閉合時(shí)，先執(zhí)行一個(gè)延時(shí)子程序產(chǎn)生數(shù)毫秒的延時(shí)，待接通時(shí)的前沿抖動(dòng)消失后在判別是否有按鍵下。 在應(yīng)用中要保存一些參數(shù)和狀態(tài) ， 據(jù)了解基于 EEPROM 的存儲(chǔ)芯片是一種很好的選擇 。 開(kāi) 始初 始 化 C P U初 始 L C D 屏顯 示 開(kāi) 機(jī) 畫(huà) 面顯 示 主 菜 單讀 鍵結(jié) 束 圖 41 主程序流程圖 A/D 轉(zhuǎn)換模塊程序流程圖 (1)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 CS 口 ， A