【正文】 ies on the data processing by way of the monolithic integrated circuit, finally demonstrates the strength of alcohol value by the article introduced the data acquisition subsystem, the data processing process as well as the data display subsystem and the alarm circuit design method and the process in regarding when sampling place overswing ethyl alcohol normal concentration sends out the sound reminder through the buzzer alarm circuit to monitor the the same time, the operator regarding reports to the police on limiting value to be possible specifically to carry on the establishment through the monolithic integrated circuit programming. Key words: MCU。 廣東石油化工學院畢業(yè) (設(shè)計 )論文 :基于單片機的酒精檢測系統(tǒng)設(shè)計 2 第一章 緒論 隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展，人民生活水平的迅速提高，中國逐漸步入“汽車社會”，酒后駕駛行為所造成事故越來越多，對社會的影響也越來越大，酒精正在成為越來越兇殘的“馬路殺手”。在全國各地加強查處酒后駕駛的力度，以減少由酒后駕駛造成的惡性交通事故。讓喝酒駕駛的人知道自己酒精含量有沒有超過國家規(guī)定標準 ,是否在危險開車 ,如果自己檢測酒精含量過高 ,蜂鳴器會自動報警 ,發(fā)出鳴聲警告酒精含量超標 ,駕駛?cè)藨?yīng)該停止開車 ,避免酒駕帶來的嚴重后果 ,從而讓駕車的人知道自己該在什么情況下可以開車，這是一個在現(xiàn)代生活很實用，很負責的一個設(shè)計，給社會帶來福音。然而，酒精有時會造成抑制力明顯減弱，這會導致創(chuàng)造力的出現(xiàn)，或者是有時候會導致實際的侵略攻擊性行為。 受到酒精影響的司機通常會有如下特征：對信號燈反應(yīng)慢；逆向行駛；搖擺不定、突然轉(zhuǎn)向、飄忽不定或在道路中線駕駛；亂 踩剎車；轉(zhuǎn)彎幅度大；蛇形；沒有原因就停車；開車速度極慢；突然轉(zhuǎn)彎或違法轉(zhuǎn)彎；天黑時不開前燈。 酒精濃度檢測儀的發(fā)展 以對氣體中酒精含量進行檢測的設(shè)備有五種基本類型，即：燃料電池型（電化學）、半導體型、紅外線型、氣體色譜分析 型、比色型。 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。系統(tǒng)主要功能內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)處理、開始測量、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、檢測值顯示、超標報警。硬件設(shè)計的主要組成部分跟功能。單片機 /MCU 主要有 51 基本型和 52 增強型，而相比之下 52 型比 51 型功能更為強大， ROM 和 RAM 存儲空間更大， 52 還兼容 51 指令系統(tǒng)。空閑方式停止 CPU 的工作，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。 STC89C52 是低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 8K bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器 (ROM)和 256K bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器，器件采用高密度，非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標準 MCS51 指令系統(tǒng)及 8051 產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用 8位中央處理器和 FLASH 存儲單元，功能強大， STC89C52 單片機適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。 在 Flash 編程時， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 與 STC89C51 不同之處是， 和 還可分別作為定時 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ ）和輸入 ()，參見表 21。 在訪問外部程序存儲器或 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVDPTR 指令）時， P2 口送出高 8位地址數(shù)據(jù)。 P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4個 TTL 邏輯門電路。 ?RST：復(fù)位輸入。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。 ? /VPP：外部訪問允許。 Flash 存儲器編程時，該引腳加上＋ 12V 的編 程允許電源 Vpp,當然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。由于逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換具有速度、分辨率高等優(yōu)點，而且采用這種方法的 ADC 芯片成本低，所以我們采用逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器。優(yōu)點是分辨率低于 12 位時，價格較低，采樣速率也很好。 ADC0809 由一個 8位 A／ D轉(zhuǎn)換器、一個 8路模擬量開關(guān)、 8路模擬量地址鎖存／譯碼器和一個三態(tài)數(shù)據(jù) 輸出鎖存器組成。轉(zhuǎn)換后的 N個數(shù)據(jù)順序存放到起始地址為 data_addr數(shù)據(jù)存區(qū)。 結(jié)構(gòu)如圖 圖 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu) （ 2）． ADC0809 引腳結(jié)構(gòu) ADC0809 各腳功能如下： D7D0： 8 位數(shù)字量輸出引腳。 REF（ +）：參考電壓正端。 （以上兩種信號用于啟動 A/D 轉(zhuǎn)換） . EOC：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。 引腳如圖 廣東石油化工學院畢業(yè) (設(shè)計 )論文 :基于單片 機的酒精檢測系統(tǒng)設(shè)計 8 圖 ADC0809引腳 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(yīng)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。通道選擇表如下表 所示。當 EOC 為高第二章 硬件器件簡介 電平時，表明轉(zhuǎn)換 結(jié)束；否則，表明正在進行 A/D 轉(zhuǎn)換。 [15] CLK 為時鐘輸入信號線。 3． 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到 A， B， C 端口上。 工作時序如下所示： ADC0809 的 CH0 和 CH1為模擬輸入端， CS 為片選引腳，只有 CS 置低才能對 ADC0809 進行配置和啟動轉(zhuǎn)換。接著從處理器接收時鐘信號，每經(jīng)過一個時鐘 ，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)就會從高位到低位依次從 DO 移出，經(jīng)過 8 個時鐘后，數(shù)據(jù)又以從低位到高位的形式從 DO 移出（也是每個時鐘移一位）。 [2] LCD1602 的讀寫工作時序圖如圖 和圖 所示： 圖 LCD1602讀操作時序 廣東石油化工學院畢業(yè) (設(shè)計 )論文 :基于單片 機的酒精檢測系統(tǒng)設(shè)計 10 當處于讀狀態(tài)時， RS 處于低脈沖， R/W 為高脈沖， E 為高脈沖 ， D0~D7=狀態(tài)字 當處于讀數(shù)據(jù)時， RS 為高脈沖， R/W 為高脈沖， E 為高脈沖， D0~D7=數(shù)據(jù)。我們設(shè)它們均已加入了高電平，不 影響電路的工作。這時 G3和 G4 打開，它們的輸入 Q3 和 Q4的狀態(tài)由G5和 G6 的輸出狀態(tài)決定。這是因為 G3和 G4 打開后，它們的輸出第二章 硬件器件簡介 Q3和 Q4 的 狀態(tài)是互補的 ,即必定有一個是 0，若 Q3 為 0，則經(jīng) G3輸出至 G5輸入的反饋線將 G5封鎖，即封鎖了 D 通往基本 RS 觸發(fā)器的路徑；該反饋線起到了使觸發(fā)器維持在 0狀態(tài)和阻止觸發(fā)器變?yōu)?1狀態(tài)的作用 ,故該反饋線稱為置 0維持線 ,置 1阻塞線?？傊撚|發(fā)器是在 CP 正跳沿前接受輸入信號 ，正跳沿時觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，正跳沿后輸入即被封鎖 ,三步都是在正跳沿后完成，所以有邊沿觸發(fā)器之稱。結(jié)構(gòu)如下 圖 74ls74結(jié)構(gòu)圖 脈沖特性 : (1).建立時間 :由于 CP信號是加到門 G3 和 G4上的 ,因而在 CP 上升沿到達之前門 G5和G6 輸出端的狀態(tài)必須穩(wěn)定 地建立起來。因此輸入低電平信號的保持時間為 tHL≥ tpd。其真實參數(shù)由實驗測定。 數(shù)字式接口：液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。電路連接圖見圖 : LCD 按其顯示方式通?？梢苑譃閿嗍?、點字符式、點陣式等。 ⑵ 字 符顯示：字符顯示比較復(fù)雜，一個字符由 16x8點陣組成，即要找到和顯示屏是某幾個位置對應(yīng)的 RAM 區(qū)的字節(jié)，再使不同的位置為‘ 1’其他的為‘ 0’；為‘ 1’的點亮，為‘ 0’的不亮，這樣就顯示出一個字符。 第 3 腳： VL 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會使屏幕顯示不清晰，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度。 第 6腳： E 端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。 V AC or DC RL 負載電阻 可調(diào) RH 加熱電阻 31Ω177。5% Vh: 177。內(nèi)部時鐘方式即在單片機的外部接一個晶振電路與單片機里面的振蕩器組合作用產(chǎn)生時鐘脈沖信號，外部時鐘方式是把外部已有的時鐘信號引入到單片機內(nèi)，此方式常用于多片 89C52 單片機同時工作，以便于 各單片機的同步，一般要求外部信號高電平的持續(xù)時間大于 為頻率低于 12MHz 的方波。 復(fù)位電路 單片機開始工作的時候，必須處于一種確定的狀態(tài)，否則，不知哪是第一條程序和如何開始運行程序。常用的上電復(fù)位，第四章 軟件設(shè)計 上電瞬間 RST 引腳獲得高電平，隨著電容 C1的充電， RST 引腳的高電平將逐漸下降。開關(guān)按下時是按鍵手動復(fù)位電路， RST 端通過電阻與 VCC 電源接通，通過電阻的分壓就可以實現(xiàn)單片機的復(fù)位。然而選擇多路模擬開關(guān)時必須考慮以下的幾個因素：通道數(shù)量、切換速度、開關(guān)電阻和器件的封裝形式。 酒精傳感 MQ3 經(jīng) AD0809 與 STC89C52 單片機相連，在顯示器上顯示出酒精的濃度值，當超過國家規(guī)定的標準時報警。當要進行 A/D 轉(zhuǎn)換時，須先將 CS 使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。由于本系統(tǒng)只有 S S17,2 個控制命令，所需按鍵較少，所以本系統(tǒng)選擇獨立式按鍵。在此電路中，按鍵輸入部采用低電平有效，上拉電阻保證了按鍵斷開時， I/O 口線有確定的高電平，（ STC89C52 .P1 口內(nèi)部接有上拉電阻）所以就不需要再外接上拉電阻。它與單片機的接口方法分為直接訪問方式和間接控制方式。這種訪問方式不占用存儲器空間，它的接口電路與時序無關(guān)，其時 序完全靠軟件編程實現(xiàn)。其中，前兩種報警裝置因硬件結(jié)構(gòu)簡單，軟件編程方便，常常在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中使用；而語音報警雖然警報信息較直接，但硬件成本高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，軟件量也增加。 本章小結(jié) 本章主要講述硬件設(shè)計所需要的部分 ,酒精濃度檢測主要硬件有感應(yīng)設(shè)計、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換設(shè)計、報警設(shè)計、顯示設(shè)計、按鍵設(shè)計、電源設(shè)計等。 第四章 軟件設(shè)計 第四章 軟件設(shè)計 編譯語言的選擇 對于單片機的開發(fā)應(yīng)用中，逐漸引入了高級語言， C 語言就是其中的一種。 C 語言編寫的程序比用匯編編寫的程序更符合人們的思考習慣。 軟 件編寫的主體思路是將系統(tǒng)按功能模塊化劃分，然后根據(jù)模塊要實現(xiàn)的功能寫各個子程序。功能子函數(shù)的調(diào)用。 ⑵按鍵查詢式的流程圖見下圖（圖 ） : 第四章 軟件設(shè)計 圖 的流程圖 按鍵的接在 P0 上 ,由于 P0 口具有上拉電阻，所以不在需要加上拉電阻進行電壓的放大。 系統(tǒng)硬件調(diào)試 元器件的 焊接 焊接前應(yīng)對整個電路板進行檢查。 電路測試 電路板焊接完成后，需要對每個元器件的引腳逐個進行檢查，一方面是檢查有沒有引腳虛焊或 與其他信號線短路，另一方面是對器件引腳功能的再檢查，查看設(shè)計是否正確。如果沒有問題，則可以進行功能的檢測。加電后檢查各插件上引腳的電位，一般先檢查 VCC 與 GND 之間電位，若在 5V~。 LCD1602 顯示屏上電后，檢查是否可以正常顯第五章 系統(tǒng)調(diào)試 示，第一行顯示英文字符，第二行顯示時間，此時，按下按鍵即可對時間進行調(diào)整。 最后調(diào)試傳感模塊，根據(jù)傳感器的要求，輸入一個 9V 高電壓和一個 5V 電壓，則傳感能通過 AD 的轉(zhuǎn)換，在 LCD1602 顯示正常的電壓，則調(diào)試成功，之后進行程序的運算，使 LCD 實現(xiàn)酒精濃度數(shù)值 系統(tǒng)整體調(diào)試 在軟件和硬 件的分別調(diào)試成功后，然后進行程序的捎入單片機中，進行整塊系統(tǒng)的調(diào)試，提供 9V 的電壓，使單片機和傳感器，和各個元件都能正常工作后，要對傳感的最大值和最小值的調(diào)試，最小值調(diào)試，即把傳感器裸露在空氣中，環(huán)境為無酒精環(huán)境，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使 LCD1602 顯示為 0，進行多次斷電，最終沒有數(shù)據(jù)變化，