【正文】 便攜式酒精濃度檢測儀的設(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)按鍵時顯現(xiàn)人機(jī)對話的一個控制按鈕 ， 通過按鍵的操作 ， 對系統(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)檢測出鍵盤閉合時，先執(zhí)行一個延時子程序產(chǎn)生數(shù)毫秒的延時，待接通時的前沿抖動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 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運(yùn)放的電源電壓 。 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 。 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個引腳 ， 32 個外部雙向輸入 /輸出 (I/O)端口 ， 并且有 2 個外中斷口 ， 2 個全雙工串行通信口 ， 32 個讀寫口線 ， 片內(nèi)振蕩器及時鐘電路 ， 3 個16 位可編程定時計(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 由酒精傳感器對待測氣體 (液體 )進(jìn)行檢測 ， 轉(zhuǎn)換成輸出電壓信號 ，以 單片機(jī)為核心的控制、信號采集處理、聲光報(bào)警電路以及顯示、鍵盤、 PC 接口電路 。 隨著電容的充電 ， RST 腳上的電壓 才慢慢下降 。 信號調(diào)制電路 設(shè)計(jì) 圖 36信號調(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調(diào)理電路， 采集到的信號都會很弱 ， 首先將信號經(jīng)過二階有源濾波電路以后 ， 經(jīng)過 3 級放大電路 ， 同相和反相放大電路構(gòu)成一級和二級 ， 互相 抵消了零度漂移和失調(diào) ， 后面的差動放大電路構(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，也要經(jīng)過數(shù)毫秒延時，呆后沿抖動消失后在判別是否釋放。 (2)按鍵查詢式的流程圖見下 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，性價比高，攜 帶方便 。 如 想進(jìn)行下一次轉(zhuǎn)換， CS 必須做一個從高到低的跳變，后跟著的此配置數(shù)據(jù)重復(fù)上面 的過程。 (1)硬件削抖是采用硬件電路的方法對鍵盤的按下抖動及釋放抖動進(jìn)行削抖，經(jīng)過削抖電路使按鍵的點(diǎn)評信號只有兩種穩(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 R0 的電流在 ~10 mA 時可獲得穩(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 引腳名 電平 輸入輸出 引腳說明 1 VSS 電源地 2 VDD 電源正極（ +5V） 3 VL 液晶顯示偏壓信號 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 /寫選擇端， 0：想 LCD寫入指令或數(shù)據(jù)， 1：從LCD 讀取信息 6 E 1→ 0 輸入 使 能信號， 1時讀取信息， 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門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點(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 、 高精度的對輸入信號采樣編碼 ， 然后轉(zhuǎn)化成數(shù)字量儲存在數(shù)據(jù)儲存器中 ， 然后單片機(jī)通過特定的算法進(jìn)行氣體濃度的識別 ， 同時和所設(shè)值進(jìn)行對比 ， 超出則報(bào)警同時顯示濃度數(shù)值 ，沒超出只顯示濃度數(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 檢測儀有很多優(yōu)勢，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 。 測試儀進(jìn)行氣體檢測的基本步驟是單片機(jī) 先 采集酒精傳感器的響應(yīng)信號 ，然后 進(jìn)行轉(zhuǎn)換 ， 儲存在數(shù)據(jù)儲存器中 ，最后 單片機(jī)通過特定的算法進(jìn)行氣體濃度的識別 ， 同時 將分析的值與設(shè)定值進(jìn)行對比 ， 對超出設(shè)定值進(jìn)行報(bào)警 ， 并且將結(jié)果輸