【正文】 成曦 學(xué) 號(hào) 105032211 系 別 防災(zāi)儀器系 專 業(yè) 測(cè)控技術(shù)與儀器 班 級(jí) 1050322 開題時(shí)間 20xx 年 12 月 20 日 答辯時(shí)間 20xx 年 6 月 6 日 指導(dǎo)教師 劉淑聰 職 稱 講師 2 基于單片機(jī)酒精濃度測(cè)試儀設(shè)計(jì) 作 者 駱成曦 指導(dǎo)教師 劉淑聰 摘要 本文設(shè)計(jì)一種可以檢測(cè) 酒精濃度并在超過(guò)一定濃度閾值時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警提示的酒精濃度測(cè)試儀。 MQ3 alcohol concentration sensor。因此，國(guó)家很重視酒駕問(wèn)題并嚴(yán)懲，所以設(shè)計(jì)可檢測(cè)駕駛員口腔酒精濃度的智能儀器是很有必要的。硬件部分 是用酒精濃度傳感器 MQ3， 把檢測(cè)到的酒精濃度 轉(zhuǎn)換為電信號(hào) ， 經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換 器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)在 傳給單片機(jī)， 最后單片機(jī)進(jìn)行相應(yīng)處理 ， LCD 液晶 顯示 酒精 濃度 并 超 過(guò)設(shè)定值的 聲光報(bào)警。 （ 2）系統(tǒng)具有低功耗 、高穩(wěn)定性、功能強(qiáng)、 小型化 、 性價(jià)比高等特點(diǎn) 。 酒精濃度檢測(cè)儀設(shè)計(jì)方案 剛開始 ， 注意到是把酒精傳感器檢測(cè)到的非電量轉(zhuǎn)換成電量 ， 而且 傳感器輸出 電壓不到 5伏 ， 電壓 也 穩(wěn)定，擾 外部干擾能力強(qiáng) 等 ，所以 傳感器輸出電壓 不需加穩(wěn)壓、放大，直接傳給 A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行相應(yīng)處理，處理后得到的數(shù)據(jù)再傳給單片機(jī) 。其 擁有 靈敏度 高 、選擇性 好 、使用壽命 長(zhǎng) 和穩(wěn)定性 強(qiáng)等特點(diǎn) 。傳感器的表面電阻 RS 與負(fù)載電阻 RL 串聯(lián)，而電阻 RL 上的有效輸出電壓 VRL 影響電阻 RS 的阻值變化。 MQ3 氣敏傳感器的結(jié)構(gòu) 和 外形 如圖 3 標(biāo)準(zhǔn)回路 如圖 3 傳感器阻值變化率與 乙醇 濃度關(guān)系如圖33。 A/D 轉(zhuǎn)換器可以歸納成三種：第一種是雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器，其擁有很高的精度，穩(wěn)定性好，能抵抗外界的干擾，價(jià)格也便宜，可運(yùn)行的速度不快；第二種是逐次逼近 型 A/D轉(zhuǎn)換器，一般常用這種，因其特點(diǎn)都適中，而沒(méi)什么大缺點(diǎn)；第三種是 ∑ △ A/D 轉(zhuǎn)換器，主要是針對(duì)信號(hào)的幅度。 6 號(hào)引腳是測(cè)試控制，用于控制轉(zhuǎn)換，當(dāng)有適當(dāng)?shù)母唠娖骄涂蛇M(jìn)行轉(zhuǎn)換，一般輸入 2μ s。 ADC0809 的引腳及功能 一般都選擇逐次比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器因其各個(gè)性能，特點(diǎn)都適宜，沒(méi)有什么有影響的缺點(diǎn)。重要，常用引腳功能如下： IN0～ IN7： 8 路模擬量輸入端。 START：?jiǎn)?dòng)脈沖輸入端， 下降沿啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，上升沿復(fù)位 。 CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。 Vcc：電源 輸入端 ， 一般輸入 5V。 START 輸入脈沖變?yōu)?下降沿 時(shí) 啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換， 而 EOC=0 標(biāo)志著正在正常工作轉(zhuǎn)換中 。 當(dāng)只有 A/D 轉(zhuǎn)換完成才可以接著傳輸數(shù)字量，以下是 三種 確定轉(zhuǎn)換完成的 方式。 （ 2）查詢方式 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 有轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志位 ， 就選用的 ADC0809 的 EOC 端。 而且OE 觸發(fā)后 ， 轉(zhuǎn)換完成的數(shù)字量傳送到 D0~D7，最后到達(dá)單片機(jī)并進(jìn)行處理 。 ADC0809 轉(zhuǎn)換時(shí)間是 100μ s， 數(shù)字量輸出端 有三態(tài)防災(zāi)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 10 輸出鎖存器，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)可直接發(fā)送到 MCS51 的數(shù)據(jù)總線。單片機(jī)的應(yīng)用很廣泛，可用于自動(dòng)化，智能儀器，消費(fèi)類電子產(chǎn)品，通信，武器裝備等。 ⑶ 中斷系統(tǒng)。 ⑺ 程序存儲(chǔ)器（ ROM/EPROM） 。 單片機(jī)的型號(hào)選擇是 AT89C51。這些引腳都互相兼容，使用時(shí)注意有些引腳要加上拉電阻保護(hù)，其應(yīng)用雙列直插封裝方式。 89C51 有兩種時(shí)鐘方式：弟一種是外時(shí)鐘， XTAL2 輸入信號(hào)， XTAL2接地，因其是固定電路，很少用。要想其正常工作必需是連續(xù)輸入至少 2個(gè)機(jī)器周期，這時(shí)才能復(fù)位初始化。 ③ PSEN ：允許輸出引腳，低電平觸發(fā)。除 P0 沒(méi)有上拉電阻，其它都有，所以 P0要加上一個(gè) 10KΩ的上拉電阻。 晶振電路和復(fù)位電路 單片機(jī)最簡(jiǎn)電路由三個(gè)最基本的電路組成，分別是復(fù)位電路，時(shí)鐘電路和電源電路。當(dāng)然因電路簡(jiǎn)單，最小系統(tǒng)功能控制也有限。 Y1 H zC230pFC330pF1819 圖 311 89C51 內(nèi)時(shí)鐘電路 (2) 復(fù)位電路 需要在 RST 上持續(xù)輸入 2個(gè)周期以上高電平時(shí) 復(fù)位初始化（如 果一直輸入高電平，復(fù)位就一直循環(huán)），其又可分為上電復(fù)位與按鍵復(fù)位，本課題選用按鍵復(fù)位，其電路如圖 312。圖 313。其又可以劃分成 3 種：最簡(jiǎn)單的發(fā)光管，數(shù)碼管和常 用的液晶顯示器。 ③液晶顯示器與其它功能相當(dāng)?shù)娘@示器比要精致且小。 3 引腳： VL是對(duì)比度調(diào)整端，一般正常工作要輸入低電平即接地，由于對(duì)比度太高，不易于顯示結(jié)果，要加一個(gè) 10K 左右電位器來(lái)降低對(duì)比度，避免“鬼影”的出現(xiàn)。 5 引腳： R/W 是讀寫信號(hào)端。 如果向 RS 輸入高電平而 R/W 輸入低電平，則液晶顯示器就能進(jìn)行寫入數(shù)據(jù)。 15 引腳：背光源正極。 點(diǎn)陣字符的輸入控制是靠指令的編寫，下面介紹指令作用。 I/D： 控制 光標(biāo)移動(dòng)， 如 果輸入 高電平 ，則光標(biāo) 右移， 如果輸入 低電平 ，則光標(biāo) 左移 。 D：整體顯示 開關(guān)設(shè)置 ， 如果檢測(cè)到的是 高電平 ，則代表是 開顯示， 如果檢測(cè)到的是 低電平 ，則代表是 關(guān)顯示 。 S/C：如果輸入的是 低電平 的話，則就 移動(dòng)光標(biāo) ，如果輸入的是 高電平 ，則就 移動(dòng)顯示的文字 。 指令 7： 控制 RAM，并進(jìn)行相應(yīng)的 地址設(shè)置 ，隨意取出或存入。 指令 10： 表示 寫數(shù)據(jù) 。 如圖 314： 圖 314 1602 內(nèi)部顯示地址 由圖可知， LCD 是 16 字 x2行的，倘若想要讀取字符地址 40H，是否只需要輸入 40H就可以了？答案肯定是行不通的，因?yàn)橛袀€(gè)地址是一直輸入高電壓的，只要 LCD 液晶工作，那個(gè)地址 D7 就持續(xù)輸入高電平，所以輸入的數(shù)據(jù)要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算處理，最后得出應(yīng)該輸入 C0H，才可以得到 40H 的地址。這些字符都有自己相對(duì)應(yīng)的固定代碼，通過(guò)代碼就可以把相對(duì)應(yīng)的地址在液晶顯示上點(diǎn)亮點(diǎn)陣字符，從而可以看到想要的顯示效果。 如圖 315： 1 2 3 4 5 6 7 8 910 11 12 13 14 15 16160216P I N+5G N DRSG N DLCDEN +5G N D+5R51kR610KG N D 圖 315 液晶顯示電路 鍵盤電路 電路圖的鍵盤一端連接的是地，另一端連接輸出高電平的單片機(jī)，如果按下按鍵，連接單片機(jī)的端口就接地，變?yōu)榈碗娖?，改變信?hào)，從而達(dá)到按鍵的作用。 獨(dú)立式鍵盤的工作原理也不復(fù)雜，鍵盤一端連接的是地，另一端連接輸出高電平的單片機(jī)，如果按下按鍵，連接單片機(jī)的端口就接地，變?yōu)榈碗娖?，改變信?hào)，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是對(duì) I/O 端高低電平的檢測(cè)。值得注意的是鍵盤有兩個(gè)抖動(dòng)過(guò)程，剛開始按下與剛放開的時(shí)候，放開時(shí)的抖動(dòng)可以不用管，因?yàn)橐獧z測(cè)的是按下，所以主要是針對(duì)剛按下時(shí)的抖動(dòng)進(jìn)行去抖。當(dāng)檢測(cè)到 I/O 口出現(xiàn)低電平，立即調(diào)用延時(shí)函數(shù)，等待抖動(dòng)消失，延時(shí)完成后會(huì)再次檢測(cè) I/O 口是否還是低電平，如果是，則表示按下按鍵，接著執(zhí)行編寫好的程序。眾所周知， LED 有使用持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、光效好、需要的電流低、而且輻射低等優(yōu)點(diǎn)。 蜂鳴器在各種電子類產(chǎn)品中的應(yīng)用有很多，常常作為發(fā)聲器件，如報(bào)警器、高壓鍋、電腦、汽車等。其工作原理：如果有合適的電壓供電時(shí)，剛開始由多諧振蕩器起振，產(chǎn)生振蕩，然后提供音頻信號(hào)，再由阻抗匹配器工作作用于壓電蜂鳴片，使其發(fā)聲。 蜂鳴器根據(jù)輸入的不同可以分為兩 種：有源與無(wú)源。 第四章 軟件設(shè)計(jì) Keil 與 Protel99SE 介紹 首先，在要安裝 Keil 軟件之前，一定要在計(jì)算機(jī)里安裝一套穩(wěn)定可靠的 軟件，才可以正常使用該軟件。其運(yùn)算速度很快，效率高，當(dāng)編寫好的程序經(jīng)編譯后能迅速轉(zhuǎn)換成相應(yīng)匯編代碼，可以看得出高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)。 (6) 具有國(guó)際化，很多國(guó)家都在使用，能滿足基本設(shè)計(jì)需要。調(diào)試過(guò)程是模塊化進(jìn)行，先對(duì)各模塊一一進(jìn)行檢測(cè)，從局部到整體，更容易檢測(cè)到問(wèn)題所在并調(diào)試，有針對(duì)性，使調(diào)試更加簡(jiǎn)單化 調(diào)試中的困難： (1) 焊接時(shí)沒(méi)注意仔細(xì)看單片機(jī)管腳，把一邊的管腳全錯(cuò)位一個(gè)給焊接上了，只能再次買些弄不下來(lái)的器件； (2) 液晶顯示器上檢測(cè)到的酒精濃度很大， 高達(dá) 90 左右，后來(lái)查看了相關(guān)資料才得知新的酒精傳感器剛開始要通電幾小時(shí)以上才可以正常使用，要做老化試驗(yàn)。 防災(zāi)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 26 由于學(xué)習(xí)過(guò)單片機(jī)，以為單片機(jī)相關(guān)知識(shí)還是掌握的可以，但真正實(shí)踐還是遇到很多麻煩，尤其是編程。元器件的選取都是常見常用的，可使用時(shí)才知道有很多知識(shí)需要再學(xué)習(xí)?？傊?，這次設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)了很多東西，在大學(xué)生活中劃上了閃亮的一筆。 其次，非常感謝學(xué)校。如果沒(méi)有他們，課題不會(huì)這么快成功的完成，自己也不會(huì)又學(xué)習(xí)到新的知識(shí)。 sbit FENG = P2^5。 sbit OE=P3^2。 bit bdata flag。 /* void delay(uint z) { uint i,j。j121。 void init() { TMOD=0x01。 ET0=1。 while(1) { temp=ADC0809()。set==0) { flag=0。 } Key()。 //開始轉(zhuǎn)換 ST=1。 OE=0。 set++。 } if(set==1) { write_(0x38)。//當(dāng)讀或?qū)懸粋€(gè)字符是指針后一一位 FENG=1。//打開顯示 無(wú)光標(biāo) 無(wú)光標(biāo)閃爍 FENG=1。amp。 防災(zāi)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 32 if(WARNING=255) WARNING=0。+WARNING/100)。 write_data(39。//位置 FENG=1。 FENG=0。 write_data(39。039。+WARNING%10)。 TL0=0xb0。 LED_R=1。 LED_R=0。 if(flag==0) { LED_G=1。 } if(flag==1) 防災(zāi)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 34 { LED_G=1。 } } } //宏定義 define uint unsigned int define uchar unsigned char //LCD 管腳聲明 sbit LCDRS = P2^3。 //LCD 延時(shí) void LCDdelay(uint z) { uint x,y。y0。 LCDdelay(5)。 } //寫數(shù)據(jù) void write_data(uchar date) { LCDRS=1。 LCDdelay(5)。//屏幕初始化 write_(0x0c)。//設(shè)置位置 for(i=0。//設(shè)置位置 for(i=0。 write_data(39。039。+NOW_NUM%10)。+SET_NUM/100)。 write_data