【正文】 電子版，允許論文被查閱和借閱。 北京信息科技大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 22 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 便攜式酒精濃度檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)主要分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè) 計(jì) 。 人們對(duì)檢測(cè)的精度高 ，準(zhǔn)確度高 ， 攜帶方便等等要求 ， 再加上氣體傳感器向低功耗、多功能、集成化方向的發(fā)展 ， 單片機(jī)具有受集成限制 ， 片內(nèi)儲(chǔ)存量較小 ， 可靠性好 ， 擴(kuò)展簡(jiǎn)單 ， 控制功能強(qiáng)等特點(diǎn) ，所以， 基于單片機(jī)的酒精濃度檢測(cè)儀的研究和開發(fā)生產(chǎn)具有十分廣泛的現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)和潛在的市場(chǎng)需求 。 (2)ADC0832 的轉(zhuǎn)換流程圖見(jiàn)下圖 42 所示： 開 始使 能 芯 片輸 入 通 道 控 制 字讀 取 2 字 節(jié) 數(shù) 據(jù)字 節(jié) 數(shù) 據(jù) 糾 正送 入 指 定 寄 存 器結(jié) 束 圖 42 數(shù)轉(zhuǎn)換流程圖 按鍵程序流程圖 (1)按鍵時(shí)顯現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的一個(gè)控制按鈕 ， 通過(guò)按鍵的操作 ， 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)送操作指令 ， 后經(jīng)與 MCU 串行通信 ， 然后在液晶上顯示 。 開 始初 始 化 C P U初 始 L C D 屏顯 示 開 機(jī) 畫 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/D 連接 51 單片機(jī)的 口 ， 接 ， CLKD1 和 D0 接 。 (2)軟件削抖的基本原理是當(dāng)檢測(cè)出鍵盤閉合時(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 。 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 。 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)警三種類型。 本設(shè)計(jì)中復(fù)位電路采用的是開關(guān)復(fù)位電路 ， 開關(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 。 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 。 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 。 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 。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。 主要性能參數(shù) ： (1) 8K 字節(jié)可重擦寫 FLASH 閃存存儲(chǔ)器 (2) 1000 次寫 /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。 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)。 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)。 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 。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。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。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)表或撰寫的成果作品。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下才能駕車行駛。 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]。 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) 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 。 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 。 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 。 LCD 顯示模塊 液晶顯示模塊與計(jì)算機(jī)的接口電路有兩種方式 ， 它與單片機(jī)的接口方法分為直接 訪問(wèn)方式和 間接 控制方式 。 本系統(tǒng)由酒精傳感器 ， 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 ， 單片機(jī) ， 鍵盤 ， 聲音報(bào)警以及 LCD 顯示等部分組成 ， 在這次的整體設(shè)計(jì)中詳細(xì)涉及下面幾個(gè)方面 ， 其原理框圖如圖 31所示 ： 傳 感 器信 號(hào) 調(diào) 制A / D單 片 機(jī)液 晶 顯 示 器按 鍵外 部 存 儲(chǔ) 器 圖 31 系統(tǒng)總體流程圖 北京信息科技大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 硬件設(shè)計(jì)外圍電路 晶振電路、復(fù)位電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)工作的過(guò)程中各指令的微操作在時(shí)間上有嚴(yán)格的次序 ， 這種微操作的時(shí)間次序稱作時(shí)序 。 端口 線電平和輸入輸出狀態(tài)不確定可能使外圍設(shè)備 操北京信息科技大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 10 作失誤， 導(dǎo)致嚴(yán)重事故的發(fā)生 ， 內(nèi)部一些控制寄存器 (專用寄存器 )內(nèi)容不確定可能導(dǎo)致定時(shí)器溢出、程序尚未開始就要中斷及串口亂傳向外設(shè)發(fā)送數(shù)據(jù) 。 開關(guān)按下時(shí)是按鍵手動(dòng)復(fù)位電路 ， RST端通過(guò)電阻 與 VCC 電源接通 ， 通過(guò)電阻的分壓就可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位 。 閃光報(bào)警實(shí)現(xiàn)單頻音報(bào)警的接口電路比較簡(jiǎn)單 ， 只要當(dāng)值高于警報(bào)值 的時(shí)候給一個(gè)低電頻就能驅(qū)動(dòng)二極管發(fā)光，簡(jiǎn)單易懂。 但由于 DO 端與 DI 端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的 ， 所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將 DO 和 DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用 。由于本系統(tǒng)只有 +、 、設(shè)置、確認(rèn) 4 個(gè)控制命令，所需按鍵較少，所以本系統(tǒng)選擇獨(dú)立式按鍵。 外圍擴(kuò)充存儲(chǔ)器電路 設(shè)計(jì) 圖 39 外圍擴(kuò)充存儲(chǔ)器電路 北京信息科技大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 15 基于 STC89C51 單片機(jī)具有 4KB 的程序存儲(chǔ)器 (ROM)， 256B 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)， 由于考慮到本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)所需的容量 ， 現(xiàn)在需要擴(kuò)充存儲(chǔ)器的容量 。 CS 在整 CLK CS 北京信息科技大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 16 個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程中都必須為低 ， 當(dāng) CS 為低時(shí) ， 在數(shù)據(jù)輸入端 DI(數(shù)據(jù)輸入端 )加一個(gè)高電平 ， 接著在 CLK 上加一個(gè)時(shí)鐘 ， DI 上的邏輯 1 就會(huì)使 ADC0832 的 DI 脫離高阻態(tài) ， 然后通道配置數(shù)據(jù)伴隨著時(shí)鐘通過(guò) DI 端移入多路器 。采用直接訪問(wèn)方式。本系統(tǒng)的主要模塊為傳感檢測(cè)、 A/D 轉(zhuǎn)換、液晶顯示和時(shí)鐘設(shè)置。 最后把所有模塊進(jìn)行優(yōu)化整合 ， 便得到了一個(gè)完整的系統(tǒng) 。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部?jī)?nèi)容。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師