【文章內(nèi)容簡介】 行輸入和輸出的。每收到一組 8 位的數(shù)據(jù)后， EEPROM 都會在第 9 個時鐘周期時返回應(yīng)答信號。每當(dāng)主控器件接收 到一組 8位的數(shù)據(jù)后，應(yīng)當(dāng)在第 9 個時鐘周期向 EEPROM 返回一個應(yīng)答信號。收到該應(yīng)答信號后， EEPROM 會繼續(xù)輸出下一組 8 位的數(shù)據(jù)。若此時沒有得到主控器件的應(yīng)答信號， EEPROM 會停止讀出數(shù)據(jù)，直到主控器件返回一個停止命令來結(jié)束讀周期。 等待模式 24C02 特有一個低功耗的等待模式?？梢酝ㄟ^以下方法進(jìn)入該模式： (a)上電 。(b)收到停止位并且結(jié)束所有的內(nèi)部操作后。 器件復(fù)位 在協(xié)議中斷、下電或系統(tǒng)復(fù)位后，器件可通過以下步驟復(fù)位：（ 1）連續(xù)輸入 9 個時鐘；（ 2）在每個時鐘周期中確保當(dāng) SCL為高時 SDA 也為高 ；（ 3）建立一個起始條件。 AT24C02 工作時總線各個時序圖如下： 1）寫周期時序圖 圖 35 寫周期時序圖 2）數(shù)據(jù)有效時序圖 圖 36 數(shù)據(jù)有效時序圖 3）起始與停止時序圖 圖 37 起始與停止時序圖 LCD1602 顯示模塊 1602 字符型 LCD 通常有 14條引腳線或 16條引腳線的 LCD，多出來的 2條線是背光電源線。主要功能有： 40 通道點(diǎn)陣 LCD 驅(qū)動；可選擇當(dāng)作行驅(qū)動或列驅(qū)動；輸出能產(chǎn)生 20 2 個 LCD 驅(qū)動波形輸入接受控制器送出的串行數(shù)據(jù)和控制信號，偏壓；通過單片機(jī)控制將所測 的頻率信號讀書顯示出來。 LCD1602 顯示模塊 技術(shù)參數(shù)： 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下表（ 24）所示： 引腳 引腳名 電平 輸入 /輸出 引腳說明 號 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：向 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 表 24 LCD1602 的 16管腳功能 第 1腳： VSS 為地電源。 第 2腳： VDD 接 5V正電源。 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 4 腳： RS 為數(shù)據(jù) /命令選擇端，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第 5腳： R/W 為讀寫選擇端，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。 當(dāng) RS 和 R/W 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 R/W為高電平時可以讀忙信號，當(dāng) RS為高電平 R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第 6 腳 ： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7～ 14腳： D0～ D7 為 8位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15 腳：背光源正極。 第 16 腳：背光源負(fù)極 LCD1602 顯示器工作原理 LCD1602 有 11 個控制指令，見表 38。其中， DDRAM：顯示數(shù)據(jù) RAM，用來寄存待顯示的字符代碼； CGROM：字符發(fā)生存儲器； CGRAM：用戶自定義的字符圖形 RAM。 表 38 LCD1602 控制指令 表 指令 功能 清屏 清 DDRAM 和 AC 值 歸位 AC=0，光標(biāo)、畫面回 HOME 位 輸入方式設(shè)置 設(shè)置光標(biāo)、畫 面移動方式 顯示開關(guān)控制 設(shè)置顯示、光標(biāo)及閃爍開、關(guān) 光標(biāo)、畫面位移 光標(biāo)、畫面移動，不影響 DDRAM 功能設(shè)置 工作方式設(shè)置（初始化指令） CGRAM 地址設(shè)置 設(shè)置 CGRAM 地址。 A5～ A0=0～ 3FH DDRAM 地址設(shè)置 DDRAM 地址設(shè)置 讀 BF 和 AC 值 讀忙標(biāo)志 BF和和地址計數(shù)器 AC值 寫數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)寫入 DDRAM 或 CGRAM 讀數(shù)據(jù) 從 DDRAM 或 CGRAM 數(shù)據(jù)讀出 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM)已經(jīng)存儲了 160個不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文 字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“ A”的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來， 我們就能看到字母“ A”，具體寄存器的選擇控制表 39有操作說明。 因?yàn)?LCD1602 識別的是 ASCII 碼，試驗(yàn)可以用 ASCII 碼直接賦值，在單片機(jī)編程中還可以用字符型常量或變量賦值，如 39。A’。 表 39 LCD1602 寄存器選擇控制表 RS R/W 操作說明 0 0 寫入指令寄存器（清除屏等） 0 1 忙標(biāo)志以及讀取位址計數(shù)（ DB0～DB6）值 1 0 寫入數(shù)據(jù)寄存器（顯示各字型等） 1 1 從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù) 第三章 硬件電路設(shè)計 主程序 /CPU模塊 圖 31 該主控模塊主要是由 STC12C5A16AD 單片機(jī)組成，此模塊包括系統(tǒng)初始化、數(shù)據(jù)的處理及各模塊的的組織和管理等功能。主程序模塊在系統(tǒng)中起著最重要的作用。 AT24C02 閥值存儲模塊 醉酒閾值存儲在 EEPROM 芯片 AT24C04 中，并可以通過 “增加”、“減少”按鍵調(diào)節(jié)并保存。 AT24C02 是 IIC 接口 的 EEPROM 芯片，可以用于掉電不易失數(shù)據(jù)的存儲。其電路如圖 32所示。圖中 A0、 A1和 A2 為芯片的地址引腳，一般接地即可。 SCL 和 SDA 為 AT24C02 和單片機(jī) IIC通信的時鐘線和數(shù)據(jù)線。 圖 32 EEPROM 存儲電路 MQ3 傳感器調(diào)理電路 MQ3 乙醇?xì)怏w傳感器及其調(diào)理電路原理如圖 33 所示。經(jīng)過調(diào)理，檢測信號由電阻值轉(zhuǎn)變成電壓值，便于后續(xù)電路進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換和處理。 圖 33 傳感器及調(diào)理模塊原理圖 LCD 液晶顯示模塊 與單片機(jī)接口電路如圖 34所示。其中 LCD1602 的 3腳為背光引腳， R7和R8電阻用于調(diào)節(jié)背光亮度。 LCD1602 的 6 引腳分別接液晶的 RS、 E/W和E控制引腳， LCD1602 的 7～ 14 引腳為數(shù)據(jù)引腳。 圖 34 LCD與單片機(jī)接口電路圖 按鍵單元設(shè)計 電路共采用了兩個按鍵如圖 35，其功能分別是： K1 為加鍵， K2 為減鍵。 圖 35 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 主程序設(shè)計 主程序的設(shè)計主要是綜合考慮本設(shè)計要達(dá)到的功能要求，要進(jìn)行數(shù)據(jù)、定時器、A/D轉(zhuǎn)換等的初始化，實(shí)時采集 MQ3酒精傳感器模塊輸出的數(shù)據(jù)信息，并采集閥值 存儲模塊的數(shù)據(jù)，進(jìn)行的相應(yīng)的處理，實(shí)現(xiàn) 1602 實(shí)時顯示被測氣體中的酒精濃度和報警閥值，濃度超過閥值會發(fā)光報警提示。 數(shù)據(jù)初始化 報警 按鍵處理 定時器初始化 A/D 轉(zhuǎn)換初始化 酒精濃度顯示 顯示初始化 進(jìn)入后臺 while循環(huán) 觸發(fā) A/D 轉(zhuǎn)換 換算酒精濃 度 超過閥值嗎？ 酒精濃度顯示 有鍵按下嗎？ 是 是 否 否 LCD1602 顯示程序設(shè)計 先對 LCD1602 進(jìn)行引腳定義，然后進(jìn)行初始化設(shè)置，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)控制，這其 中包括數(shù)據(jù)指針的設(shè)置，讀數(shù)據(jù)，寫數(shù)據(jù)，和一些其他的設(shè)置。 24C02 閥值存儲程序設(shè)計 醉酒閾值存儲在 EEPROM 芯片 AT24C04 中，并可以通過 “增加”、“減少”按鍵調(diào)節(jié)并保存。 AT24C04 是 IIC 接口的 EEPROM 芯片，可 以用于掉電不易失數(shù)據(jù)的存儲。首先要對 I2C 總線的引腳進(jìn)行定義，實(shí)時發(fā)送讀取字節(jié)函數(shù)。 系統(tǒng)調(diào)試 調(diào)試之前：硬件焊接完成后即將開始調(diào)試，但在調(diào)試之前要對硬件各個部分進(jìn)行仔細(xì)的檢查，用萬用表進(jìn)行測量，測量各連接線無連接錯腳、虛焊、漏焊等，確保無短路或者斷路的存在，上電后如果發(fā)現(xiàn)有些芯片迅速發(fā)熱應(yīng)立即斷電重新檢查。 調(diào)試過程：檢查過硬件之后上天發(fā)現(xiàn)液晶顯示不亮，當(dāng)時心里很失落，但經(jīng)過與電路原理圖進(jìn)行 多次比對檢查發(fā)現(xiàn)液晶的 2腳和 15 腳沒有接高電平，焊接線后重新通電發(fā)現(xiàn)液晶發(fā)光了，但是此時又出現(xiàn)了新問題，液晶背光雖然亮了，但是沒有顯示任何的數(shù)據(jù)信息，此時判斷是液晶的 6對應(yīng)的引腳即 RS、R/W、 E段沒接線，導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法顯示，重新焊接后顯示數(shù)據(jù)部分搞定，然后等待 MQ3 傳感器部分進(jìn)行充分的預(yù)熱，大概 5到 10 分鐘的時間。 調(diào)試結(jié)果：預(yù)熱完成后，我隨即打開一罐啤酒喝了一口，然后對準(zhǔn) MQ3傳感器探頭進(jìn)行吹氣，發(fā)現(xiàn)液晶很快顯示出此時的酒精濃度數(shù)值，而且酒精濃度超過了設(shè)定的 80mg/L 的報警閥值，二極管隨即發(fā) 光報警，然后數(shù)據(jù)慢慢下降至零，然后又找了沒喝酒的室友吹氣檢測發(fā)現(xiàn)酒精濃度為零，接下來對按鍵也進(jìn)行了驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)加減數(shù)據(jù)正常，本設(shè)計達(dá)到了預(yù)期的效果，基本取得了成功，在此時心情很開心。 總結(jié) 由 于本設(shè)計使用的是以單片機(jī)作為核心的控制元件和靈敏的 MQ3 氣敏傳感器，使本酒精濃度檢測系統(tǒng)具有功能強(qiáng)、性能可靠、電路簡單、成本低的特點(diǎn)，加上經(jīng)過優(yōu)化的程序，使其有很高的智能化水平。但是在我們設(shè)計和調(diào)試的過程中，也發(fā)現(xiàn)了一些問題，譬如測得的酒精濃度的數(shù)值顯示很短的時間就減小直至 0，不方便記錄數(shù)據(jù)，氣敏 傳感器的接收端沒有封閉的裝置 ,比如呼氣管等，這樣可能造成測得的酒精濃度值與實(shí)際人體酒精含量的誤差偏大。 參考文獻(xiàn) [1]薛峰 朱曉駿主編 單片機(jī)原理及應(yīng)用 北京理工大學(xué)出版社 [2]譚浩強(qiáng) . 新世紀(jì)計算機(jī)基礎(chǔ)教育叢書 .C程序設(shè)計 [M] ．清華大學(xué)出版 [3].萬福君， 潘松峰．單片微機(jī)原理系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用 [M] ．合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社， 2020 [4].藍(lán)和慧，寧武，閆曉金 .全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽指導(dǎo)系列 . 全國大學(xué)生 電子設(shè)計競賽單片機(jī)應(yīng)用技 能精解 [M].電子工業(yè)出版社 ,2020 [5].何立民 .單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編 [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 1999 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