【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 1 所示。89C51 內(nèi)部有 4KB 的 EPROM，128字節(jié)的 RAM，所以一般都要根據(jù)所需存儲(chǔ)容量的大小來擴(kuò)展 ROM 和 RAM。本電路接高電平，沒有擴(kuò)展片外 ROM 和 RAM。EA AD 采樣電路的設(shè)計(jì)所謂 A/D 轉(zhuǎn)換器就是模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC） ，是將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。信號(hào)輸入端可以是傳感器或轉(zhuǎn)換器的輸出，而 ADC 的數(shù)字信號(hào)也可能提供給微處理器，以便廣泛地應(yīng)用。 CS 、RD 、WR 是數(shù)字控制輸入端，滿足標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平。其中 CS 和 WR 用南昌航空大學(xué)學(xué)士論文17來控制 A/D 轉(zhuǎn)換的啟動(dòng)信號(hào)。CS 、RD 用來讀 A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果，當(dāng)它們同時(shí)為低電平時(shí)，輸出數(shù)據(jù)鎖存器 DB0～DB7 各端上出現(xiàn) 8 位并行二進(jìn)制數(shù)碼。ADC0801～0805 片內(nèi)有時(shí)鐘電路，只要在外部“CLKI”和“CLKR”兩端外接一對(duì)電阻電容即可產(chǎn)生A/D 轉(zhuǎn)換所要求的時(shí)鐘，其振蕩頻率為 fCLK≈1/。其典型應(yīng)用參數(shù)為：R=10K，C=150PF，fCLK≈640KHZ，轉(zhuǎn)換速度為 100μｓ。若采用外部時(shí)鐘，則外部fCLK 可從 CLKI 端送入，此時(shí)不接 R、C。允許的時(shí)鐘頻率范圍為100KHZ～1460KHZ。 INTR 是轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端，輸出跳轉(zhuǎn)為低電平表示本次轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成，可作為微處理器的中斷或查詢信號(hào)。如果將 CS 和 WR 端與 INTR 端相連，則 ADC0804 就處于自動(dòng)循環(huán)轉(zhuǎn)換狀態(tài)。CS ＝0 時(shí)，允許進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。WR 由低跳高時(shí) A/D 轉(zhuǎn)換開始，8 位逐次比較需 88=64 個(gè)時(shí)鐘周期，再加上控制邏輯操作，一次轉(zhuǎn)換需要 66～73 個(gè)時(shí)鐘周期。在典型應(yīng)用 fCLK＝640KHZ 時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為103μｓ～114μｓ。當(dāng) fCLK 超過 640KHZ，轉(zhuǎn)換精度下降，超過極限值 1460KHZ 時(shí)便不能正常工作。被轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)從 VIN（+）和 VIN（）輸入，允許此信號(hào)是差動(dòng)的或不共地的電壓信號(hào)。如果輸入電壓 VIN 的變化范圍從 0V 到 Vmax，則芯片的VIN（）端接地，輸入電壓加到 VIN（+）引腳。由于該芯片允許差動(dòng)輸入，在共模輸入電壓允許的情況下，輸入電壓范圍可以從非零伏開始，即 Vmin 至 Vmas。此時(shí)芯片的 VIN（）端應(yīng)該接入等于 Vmin 的恒值電碼墳上，而輸入電壓 VIN 仍然加到VIN（+）引腳上。A/D 轉(zhuǎn)換器一般都有這兩個(gè)引腳。模擬地 AGND 和數(shù)字地 DGND 分別設(shè)置引入端，使數(shù)字電路的地電流不影響模擬信號(hào)回路，以防止寄生耦合造成的干擾。參考電壓 VREF/2 可以由外部電路供給從“VREF/2”端直接送入，VREF/2 端電壓值應(yīng)是輸入電壓范圍的二分之一所以輸入電壓的范圍可以通過調(diào)整 VREF/2 引腳處的電壓加以改變，轉(zhuǎn)換器的零點(diǎn)無(wú)調(diào)整。 ADC0804 接口電路設(shè)計(jì)現(xiàn)以程序查詢方式為例，說明 ADC0804 在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用，采集數(shù)據(jù)時(shí)，首先微處理器執(zhí)行一條傳送指令，在該指令執(zhí)行過程中，微處理器在控制總線的同時(shí)產(chǎn)生 CSWR1 低電平信號(hào)，啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換器工作，ADC0804 經(jīng) 100μs 后將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)存在輸出鎖存器中，并在 INTR 端產(chǎn)生低電平表示轉(zhuǎn)換結(jié)束，并通知微處理器可來取數(shù)。當(dāng)微處理器通過總線查詢到 INTR 為低電平時(shí)，立即執(zhí)行輸入指令，以產(chǎn)生 CS、RD2 低電平信號(hào)到 ADC0804 相應(yīng)引腳，將數(shù)據(jù)取出并存入存儲(chǔ)器中。整個(gè)數(shù)據(jù)采集過程，由微處理器有序地執(zhí)行若干指令來完成。ADC0804 是 8 位全 MOS 中速 A/D 轉(zhuǎn)換器、它是逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)有南昌航空大學(xué)學(xué)士論文18三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器，可以和單片機(jī)直接接口。單通道輸入，轉(zhuǎn)換時(shí)間大約為100us。ADC0804 轉(zhuǎn)換時(shí)序是：當(dāng) CS＝0 許可進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。WR 由低到高時(shí)，A/D 開始轉(zhuǎn)換，一次轉(zhuǎn)換一共需要 66～73 個(gè)時(shí)鐘周期。CS 與 WR 同時(shí)有效時(shí)啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束產(chǎn)生 INTR 信號(hào)（低電平有效） ，可供查詢或者中斷信號(hào)。在 CS 和 RD 的控制下可以讀取數(shù)據(jù)結(jié)果。AD 轉(zhuǎn)換電路如圖 所示。 ADC0804模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖 液晶顯示模塊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(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。其硬件原理圖見圖。南昌航空大學(xué)學(xué)士論文19圖 液晶顯示原理圖 聲光報(bào)警模塊 本設(shè)計(jì)采用蜂鳴器和發(fā)光二級(jí)管進(jìn)行報(bào)警，當(dāng)測(cè)量的溶度值超過閾值是，蜂鳴器和二極管發(fā)生對(duì)應(yīng)的變換。其原理為：當(dāng) 、 或 口為低電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，為高電平時(shí)熄滅， 為高電平時(shí)，蜂鳴器響，為低電平時(shí)不響。具體接法如圖 .圖 聲光報(bào)警原理圖南昌航空大學(xué)學(xué)士論文204 基于單片機(jī)酒精溶度測(cè)試系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件采用 C 語(yǔ)言，在 Windows XP 環(huán)境下采用 KeiluVision2 進(jìn)行編寫，對(duì)STC89C52 進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。在整個(gè)軟件的設(shè)計(jì)過程中，使用了模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想使得程序具有靈活可變的特點(diǎn)并且具有較強(qiáng)的可移植性，為系統(tǒng)的二次開發(fā)及類似系統(tǒng)的開發(fā)提供了極大的便利。 編譯語(yǔ)言的選擇對(duì)于單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用中，逐漸引入了高級(jí)語(yǔ)言，C 語(yǔ)言就是其中的一種。匯編語(yǔ)言的可控性較高級(jí)語(yǔ)言來說更具優(yōu)越性。程序編寫語(yǔ)言比較常見的有 C 語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言的機(jī)器代碼生成效率高，控制性好，但就是移植性不高。C 語(yǔ)言編寫的程序比用匯編編寫的程序更符合人們的思考習(xí)慣。還有很多處理器都支持 C 編譯器，這樣意味著處理器也能很快上手。且具有良好的模塊化、容易閱讀、維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，且編寫的模塊程序易于移植?；?C 語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言的優(yōu)缺點(diǎn)，本系統(tǒng)采用 C 語(yǔ)言編寫方法。軟件編寫的主體思路是將系統(tǒng)按功能模塊化劃分，然后根據(jù)模塊要實(shí)現(xiàn)的功能來寫各個(gè)子程序。整個(gè)軟件程序的編寫采用查詢方式編寫的。 軟件功能分析系統(tǒng)程序主要完成 A /D 轉(zhuǎn)換、液晶顯示、聲光報(bào)警、時(shí)鐘等功能。軟件對(duì)酒精傳感器的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行 A /D 轉(zhuǎn)換,將測(cè)量數(shù)值與規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較后判斷飲酒程度,對(duì)不同的酒精濃度調(diào)用相應(yīng)的顯示、報(bào)警程序。系統(tǒng)初始化后，當(dāng)酒精傳感器 MQ3 對(duì)氣體酒精進(jìn)行采集，然后當(dāng)檢測(cè)到酒精氣味時(shí)，氣體傳感器 MQ3 兩個(gè)電極端 AB 間電阻將變小，對(duì)應(yīng)與氣體傳感器負(fù)載電阻的分壓將變大。因?yàn)?ADC0804 的模擬輸入端 VIN（+）與負(fù)載電阻的一端用導(dǎo)線連在了一起。所以單片機(jī)在啟動(dòng)測(cè)試模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片之前要選擇通道 0，寫入模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，并將用作查詢的單片機(jī)引腳 置位，然后啟動(dòng)對(duì)通道 IN0 端輸入的采集電壓信號(hào)作模數(shù)轉(zhuǎn)換，等待轉(zhuǎn)換的結(jié)束。利用單片機(jī)豐富的 I/O 口可以采用查詢方式來檢測(cè)模數(shù)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，當(dāng)單片機(jī)引腳 為 1 時(shí)轉(zhuǎn)換未結(jié)束等待，當(dāng)查詢到 為 0 時(shí)表示模數(shù)轉(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束，可以開始讀取數(shù)據(jù)了。單片機(jī)通過 I/O 口與模南昌航空大學(xué)學(xué)士論文21數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)輸出口相連讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。讀取后的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元中，經(jīng)過單片機(jī)作相應(yīng)的處理，即要將該電壓值轉(zhuǎn)換為酒精濃度值，然后處理后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成三位十進(jìn)制 BCD 碼用液晶顯示。 主程序模塊主程序?qū)崿F(xiàn)的功能：與硬件相結(jié)合實(shí)現(xiàn)酒精濃度檢測(cè)系統(tǒng)的各個(gè)功能。酒精溶度傳感器將檢測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，通過數(shù)據(jù)線傳送給 AD 的 6 腳接收，單片機(jī)通過控制 AD 的 CS 和 WR 的高低電平來控制其何時(shí)開始轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間，單片機(jī)可以通過判斷 AD 的 5 腳來確定數(shù)據(jù)是否轉(zhuǎn)換完，也可以通過延時(shí)來等待其轉(zhuǎn)換完，轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)的 P1 口，單片機(jī)通過寫指令來選定液晶的顯示模式，液晶分為上下兩行，上一行的地址為 0x80+，下一行的地址為0x80+0x40+，液晶數(shù)據(jù)線接通單片機(jī)的 P0 口，單片機(jī)將 AD 轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)傳送給液晶顯示，同時(shí)與設(shè)定的閾值相比較，超過閾值則報(bào)警。主要是檢測(cè)與顯示，門限調(diào)整與顯示，檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示功能子函數(shù)的調(diào)用。系統(tǒng)主程序流程圖見圖 。南昌航空大學(xué)學(xué)士論文22 圖 主程序流程圖開始初始化 MCU信號(hào)采集AD 轉(zhuǎn)換總開關(guān) K 是否按下？顯示系統(tǒng)預(yù)熱時(shí)間顯示系統(tǒng)信息開關(guān) K2 是否按下？并判斷標(biāo)志位 flag?顯示檢測(cè)值和實(shí)時(shí)時(shí)鐘開關(guān) K0，K1 是否按下？調(diào)整閾值Y，flag=0NY，flag=1NYNY南昌航空大學(xué)學(xué)士論文23 A/D 轉(zhuǎn)換模塊(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 MCU，由于酒精傳感器的采集信號(hào)較大，不需要放大器進(jìn)行放大，直接進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。采用 ADC0804 其操作時(shí)序如圖 。圖 AD0804 操作時(shí)序圖(2)TLC549 轉(zhuǎn)換的流程圖見下圖 南昌航空大學(xué)學(xué)士論文24開始CS=0，WR=0延時(shí)CS=1，WR=1延時(shí) 10msCS=0，RD=0賦值給 advalCS=1，RD=1返回圖 數(shù)模轉(zhuǎn)換流程圖所謂 A/D 轉(zhuǎn)換器就是模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC） ，是將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。信號(hào)輸入端可以是傳感器或轉(zhuǎn)換器的輸出，而 ADC 的數(shù)字信號(hào)也可能提供給微處理器，以便廣泛地應(yīng)用。 CS 、RD 、WR 是數(shù)字控制輸入端，滿足標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平。其中 CS 和 WR 用來控制 A/D 轉(zhuǎn)換的啟動(dòng)信號(hào)。CS 、RD 用來讀 A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果，當(dāng)它們同時(shí)為低電平時(shí)，輸出數(shù)據(jù)鎖存器 DB0～DB7 各端上出現(xiàn) 8 位并行二進(jìn)制數(shù)碼。ADC0801～0805 片內(nèi)有時(shí)鐘電路，只要在外部“CLKI”和“CLKR”兩端外接一對(duì)電阻電容即可產(chǎn)生A/D 轉(zhuǎn)換所要求的時(shí)鐘，其振蕩頻率為 fCLK≈1/。其典型應(yīng)用參數(shù)為：R=10K，C=150PF，fCLK≈640KHZ，轉(zhuǎn)換速度為 100μｓ。若采用外部時(shí)鐘，則外部fCLK 可從 CLKI 端送入，此時(shí)不接 R、C。允許的時(shí)鐘頻率范圍為100KHZ～1460KHZ。 INTR 是轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端，輸出跳轉(zhuǎn)為低電平表示本次轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成，可作為微處理器的中斷或查詢信號(hào)。如果將 CS 和 WR 端與 INTR 端相連，則 ADC0804 就處于自動(dòng)循環(huán)轉(zhuǎn)換狀態(tài)。CS ＝0 時(shí)，允許進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。WR 由低跳南昌航空大學(xué)學(xué)士論文25高時(shí) A/D 轉(zhuǎn)換開始，8 位逐次比較需 88=64 個(gè)時(shí)鐘周期，再加上控制邏輯操作，一次轉(zhuǎn)換需要 66～73 個(gè)時(shí)鐘周期。在典型應(yīng)用 fCLK＝640KHZ 時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為103μｓ～114μｓ。當(dāng) fCLK 超過 640KHZ，轉(zhuǎn)換精度下降，超過極限值 1460KHZ 時(shí)便不能正常工作。被轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)從 VIN（+）和 VIN（）輸入，允許此信號(hào)是差動(dòng)的或不共地的電壓信號(hào)。如果輸入電壓 VIN 的變化范圍從 0V 到 Vmax，則芯片的VIN（）端接地，輸入電壓加到 VIN（+）引腳。由于該芯片允許差動(dòng)輸入，在共模輸入電壓允許的情況下，輸入電壓范圍可以從非零伏開始，即 Vmin 至 Vmas。此時(shí)芯片的 VIN（）端應(yīng)該接入等于 Vmin 的恒值電碼墳上，而輸入電壓 VIN 仍然加到VIN（+）引腳上。A/D 轉(zhuǎn)換器一般都有這兩個(gè)引腳。模擬地 AGND 和數(shù)字地 DGND 分別設(shè)置引入端，使數(shù)字電路的地電流不影響模擬信號(hào)回路，以防止寄生耦合造成的干擾。參考電壓 VREF/2 可以由外部電路供給從“VREF/2”端直接送入，VREF/2 端電壓值應(yīng)是輸入電壓范圍的二分之一所以輸入電壓的范圍可以通過調(diào)整 VREF/2 引腳處的電壓加以改變，轉(zhuǎn)換器的零點(diǎn)無(wú)調(diào)整。 按鍵輸入模塊按鍵時(shí)顯現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的一個(gè)控制按鈕，通過按鍵的操作，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。（1）數(shù)字按鍵查詢式的流程圖見下圖 。 南昌航空大學(xué)學(xué)士論文26 N Y N Y圖 數(shù)字按鍵查詢式的流程圖按鍵的四個(gè)鍵分別接 ,由于 P2 口、P3 口具有上拉電阻，所以不再需要加上拉電阻進(jìn)行電流的放大。（2）確認(rèn)按鍵查詢方式的流程圖見圖 。按鍵按下？調(diào)用延時(shí)程序按鍵釋放？調(diào)整閾值開始返回南昌航空大學(xué)學(xué)士論文27開始按鍵按下？調(diào)用延時(shí)子程序按鍵是否釋放？執(zhí)行相應(yīng)的程序圖 確認(rèn)按鍵查詢方式流程圖 液晶顯示輸出模塊LCD1602 模塊在本系統(tǒng)中主要起著開界面數(shù)字顯示，以及各控制效果的顯示。采用直接訪問方式。液晶顯示的操作流程圖見下圖 。NNYY南昌航空大學(xué)學(xué)士論文28 Y N 圖 液晶顯示流程圖