【正文】 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) 。 (2)ADC0832 的轉(zhuǎn)換流程圖見(jiàn)下圖 42 所示： 開(kāi) 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 。 (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。 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 。 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 。 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 。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。 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)。 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 。 當(dāng)前各國(guó)家都在廣泛研究環(huán)保型能源，因?yàn)樗?直接 可以 把可燃?xì)怏w轉(zhuǎn)變成電能 ，并且 不產(chǎn)生污染 ， 酒精傳感器 只是 燃料電池的 一方面應(yīng)用。 STC89C51 有 40個(gè)引腳 ， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出 (I/O)端口 ， 并且有 2 個(gè)外中斷口 ， 2 個(gè)全雙工串行通信口 ， 32 個(gè)讀寫(xiě)口線 ， 片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路 ， 3 個(gè)16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 。 圖 23 MQ3 結(jié)構(gòu)和外 形 北京信息科技大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 圖 24 MQ3 標(biāo)準(zhǔn)回路 圖 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 實(shí)現(xiàn) A/D 轉(zhuǎn)換的基本方法很多 ， 有計(jì)數(shù)法、逐次逼近法、雙斜積分法和并行轉(zhuǎn)換法 。 硬件設(shè)計(jì)原理 由酒精傳感器對(duì)待測(cè)氣體 (液體 )進(jìn)行檢測(cè) ， 轉(zhuǎn)換成輸出電壓信號(hào) ，以 單片機(jī)為核心的控制、信號(hào)采集處理、聲光報(bào)警電路以及顯示、鍵盤(pán)、 PC 接口電路 。 隨著電容的充電 ， RST 腳上的電壓 才慢慢下降 。 信號(hào)調(diào)制電路 設(shè)計(jì) 圖 36信號(hào)調(diào)制圖 北京信息科技大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13 上 圖為酒精傳感器電極信號(hào)調(diào)理電路， 采集到的信號(hào)都會(huì)很弱 ， 首先將信號(hào)經(jīng)過(guò)二階有源濾波電路以后 ， 經(jīng)過(guò) 3 級(jí)放大電路 ， 同相和反相放大電路構(gòu)成一級(jí)和二級(jí) ， 互相 抵消了零度漂移和失調(diào) ， 后面的差動(dòng)放大電路構(gòu)成第三極 ， 將差分出入轉(zhuǎn)換為單端輸出 。當(dāng)按鍵 釋放時(shí)，也要經(jīng)過(guò)數(shù)毫秒延時(shí)，呆后沿抖動(dòng)消失后在判別是否釋放。 (2)按鍵查詢(xún)式的流程圖見(jiàn)下 43： 北京信息科技大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 17 按鍵的四個(gè)鍵分別接 ， ， ， ， 由于 P1 口具有上拉電阻 ， 所以不需要加上拉電阻進(jìn)行電壓的放大 。 根據(jù)設(shè)計(jì)前對(duì)該系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)功能的要求 ， 綜合考慮我們采用 STC89C51 單片機(jī)為控制核心 。 該 設(shè)計(jì)能夠滿足生活需要， 體北京信息科技大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 19 積小，質(zhì)量輕，性?xún)r(jià)比高，攜 帶方便 。 如 想進(jìn)行下一次轉(zhuǎn)換， CS 必須做一個(gè)從高到低的跳變，后跟著的此配置數(shù)據(jù)重復(fù)上面 的過(guò)程。 (1)硬件削抖是采用硬件電路的方法對(duì)鍵盤(pán)的按下抖動(dòng)及釋放抖動(dòng)進(jìn)行削抖，經(jīng)過(guò)削抖電路使按鍵的點(diǎn)評(píng)信號(hào)只有兩種穩(wěn)定狀態(tài)。 其中 ，北京信息科技大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 12 基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生 ， 按圖中電路連接 ， 當(dāng)通過(guò) R0 的電流在 ~10 mA 時(shí)可獲得穩(wěn)定的 V 基準(zhǔn)輸出 。 上電復(fù)位 ， 要求接通電源后 ， 單片機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作常用的上電復(fù)位 ， 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 [10]。 表 21 LCD1602接口 功能表 引腳號(hào) 引腳名 電平 輸入輸出 引腳說(shuō)明 1 VSS 電源地 2 VDD 電源正極（ +5V） 3 VL 液晶顯示偏壓信號(hào) 4 RS 0/1 輸入 數(shù)據(jù) /命令選擇端， 0：輸入指令， 1：輸入數(shù)據(jù) 5 R/W 0/1 輸入 讀 /寫(xiě)選擇端， 0：想 LCD寫(xiě)入指令或數(shù)據(jù)， 1：從LCD 讀取信息 6 E 1→ 0 輸入 使 能信號(hào)， 1時(shí)讀取信息， 1→ 0（下降沿）執(zhí)行指令 7 D0 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線（最低位） 8 D1 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 9 D2 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 10 D3 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 11 D4 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 12 D5 0/1 輸 入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 13 D6 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 14 D7 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線（最高位） 15 BLA +VCC LCD 背光電源正極 16 BLK 接地 LCD 背光電源負(fù)極 北京信息科技大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 LCD1602 字符型液晶顯示模塊是一種專(zhuān)門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式 LCD， 目前常用 161 ， 162 ， 202 和 402 行等的液晶顯示模塊 ， 模塊組件內(nèi)部主要由 LCD 顯示屏、控制器、列驅(qū)動(dòng)器和偏壓產(chǎn)生電路構(gòu)成 。 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。 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 。 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 。 與半導(dǎo)體型 的 相比 ， 燃料電池型呼氣酒精 檢測(cè)儀有很多優(yōu)勢(shì)，即 穩(wěn)定性好 ， 精度高 ，抗干擾性好 。 89C51 能夠 按照常規(guī)方法進(jìn)行編程 ， 也 能夠 在線編程 。 由于逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換具有速度 ， 分辨率高等優(yōu)點(diǎn) ， 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 。 測(cè)試儀進(jìn)行氣體檢測(cè)的基本步驟是單片機(jī) 先 采集酒精傳感器的響應(yīng)信號(hào) ，然后 進(jìn)行轉(zhuǎn)換 ， 儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器中 ，最后 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) 將分析的值與設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比 ， 對(duì)超出設(shè)定值進(jìn)行報(bào)警 ， 并且將結(jié)果輸