【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 xD2/(可通過(guò)寄存器設(shè)置到 )， TxD2/(可通過(guò)寄存器設(shè)置到 )。 ： 40 +85℃ (工業(yè)級(jí) ) / 0 75℃ (商業(yè)級(jí) )：PDIP40,LQFP44,LQFP48 I/O 口不夠時(shí)，可用 2 到 3 根普通 I/O 口線外接 74HC164/165/595（均可級(jí)聯(lián)）來(lái)擴(kuò)展 I/O 口 ， 還可用 A/D 做按鍵掃描來(lái)節(jié)省 I/O口，或用雙 CPU， 三線通信，還多了串口。 晶振電路 晶振是石英振蕩器的簡(jiǎn)稱，它是時(shí)鐘電路中最重要的部件，它的主要作用是向顯卡、網(wǎng)卡、主板等配件的各部分提供基準(zhǔn)頻率，它就像個(gè)標(biāo)尺，工作頻率不穩(wěn)定會(huì)造成相關(guān)設(shè)備工作頻率不穩(wěn)定，自然容易出現(xiàn)問(wèn)題。 STC89C52 片內(nèi)有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端 (XTAL1)和輸出端(XTAL2)用于 外接石英晶體和微調(diào)電容，構(gòu)成振蕩器，如圖 32 所示 ： 12MY230pCY430pCY3X1X2 電容 C3 和 C4 對(duì)頻率有微調(diào)作用，電容的選擇范圍一般為 ~12MHz，晶振頻率越快，單片機(jī)指令周期越短，運(yùn)行越快。 內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)由 振蕩器輸出的振蕩脈沖經(jīng) 2 分頻 得到 ，用 來(lái)控制 單片機(jī)內(nèi)部各功能部件按 照順 序協(xié)調(diào)工作，其周期稱為時(shí)鐘周期。 一個(gè)機(jī)器周期由 6 個(gè)時(shí)鐘周期構(gòu)成，指令周期以機(jī)器周期為單位，所以晶振頻率越快，單片機(jī)指令周期越短，運(yùn)行越快。 本設(shè)計(jì)晶振選擇頻率為 ，電容選擇 30pF。經(jīng)計(jì)算得單片機(jī)工作機(jī)器周期約為： 1μs。 復(fù)位電路 為確保單片機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。所謂上電復(fù)位，是指在計(jì)算機(jī)上電瞬間，要在 RST 引腳上產(chǎn)生寬度大于 10ms 的正脈沖，使計(jì)算機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。等待系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，復(fù)位信號(hào)停止。當(dāng)系統(tǒng)在工作中受到干擾后，容易出現(xiàn)程序 “跑飛 ”而盲目運(yùn)行甚至出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象。此時(shí)復(fù)位信號(hào)有效，使微機(jī)系統(tǒng)重新恢復(fù)正常運(yùn)行。目前為止，單片機(jī)復(fù)位電路主要有四種類型： ； ； 7 較器型復(fù)位電路； [7]。 在本設(shè)計(jì)中，當(dāng)電源 VCC 上 電時(shí)，因電容 C3 兩端電壓不能突變，所以 RES 在上電時(shí)會(huì)有一段時(shí)間為高電平，電容中的電流越來(lái)越小， R1 上的電壓就越來(lái)越小，呈指數(shù)變化。過(guò)一段時(shí)間后，電容逐漸充電完畢， RST 端恢復(fù)高電平，復(fù)位有效。持續(xù)一段時(shí)間后，復(fù)位撤除，微機(jī)開(kāi)始工作。該電路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)采用按鍵結(jié)合上電復(fù)位，當(dāng)電源連接后，按下按鍵則系統(tǒng)復(fù)位，單片機(jī)程序從頭開(kāi)始執(zhí)行，具體的復(fù)位電路如圖 33 所示： S3SWPB112210uCR2VCCRST1KR6 酒精濃度模塊設(shè)計(jì) 酒精濃度傳感器 MQ3 的特點(diǎn) MQ3 酒精濃度傳感器是一種檢測(cè)裝置對(duì)乙醇蒸汽有很高的靈 敏度和良好的選擇性，快速的反應(yīng)和恢復(fù)速度，長(zhǎng)期的壽命和可靠的性能，并且所需要的驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。 MQ3 酒精濃度傳感器的探測(cè)濃度范圍為： 。適合用于檢測(cè)機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員是否為酒后駕駛 。也可用于其他場(chǎng)合乙醇濃度的檢測(cè)。 MQ3 型氣敏傳感器由微型 Al2O陶瓷管和 SnO2 敏感層、測(cè)量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或者不銹鋼的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件的工作提供了必要的工作條件。傳感器的標(biāo)準(zhǔn)回路有兩部分組成：其一為加熱回路；其二為信號(hào)輸出回路，它可以準(zhǔn)確反映傳感器表面電阻的變化。傳感器表 面電阻 RS 的變化，是通過(guò)與其串聯(lián)的負(fù)載電阻 RL 上的有效電壓信號(hào) VRL 出面獲得的。二者之間的關(guān)系表述為： RS/RL=(VC－ VRL)/VRL，其中 VC 為回路電壓， 10V。負(fù)載電阻 RL 可調(diào)為 ～ 200K，加熱電壓 Uh 為 5V。 MQ3 的結(jié)構(gòu)和外形 8 為了更好地使用酒精傳感器 MQ3，現(xiàn)將 MQ3 的標(biāo)準(zhǔn)工作條件和環(huán)境條件進(jìn)行介紹，如表一和表二所示 。 表一標(biāo)準(zhǔn)工作條件 表二酒精傳感器 MQ3 的環(huán)境條件 MQ3 標(biāo)準(zhǔn)回路 傳感器阻值變化率與酒精濃度、外界溫度之間的關(guān)系 9 A/D 轉(zhuǎn)換電路 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，被測(cè)量對(duì)象的有關(guān) 變化量，如溫度、壓力、流量、速度等非電物理量，須經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的模擬電信號(hào)（電壓或電流），這些模擬電信號(hào)必須轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后才能在單片機(jī)中用軟件進(jìn)行處理。實(shí)現(xiàn)模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件稱為 A/D 轉(zhuǎn)換器（ ADC）。 A/D 轉(zhuǎn)換器大致分有三類：一是雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器，優(yōu)點(diǎn)是精度高，抗干擾性好，價(jià)格便宜，但速度慢；二是逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，精度、速度、價(jià)格適中；三是并行 A/D 轉(zhuǎn)換器，速度快，價(jià)格也昂貴。 本設(shè)計(jì)中采用的 A/D 轉(zhuǎn)換器是 STC12C5A60S2 單片機(jī)內(nèi)部所帶的 A/D 轉(zhuǎn)換器。 此單片機(jī) A/D 轉(zhuǎn)換為 10 位精度 ADC，共 8 路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá) 250K/S(每秒鐘 25 萬(wàn)次 )。 MAX3232 電路 MAX3232 收發(fā)器采用專有的低壓差發(fā)送器輸出級(jí)，具有一個(gè)完整的串口 (3路驅(qū)動(dòng)器 /5 路接收器 )。利用雙電荷泵在 至 電源供電時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)真正的 RS232 性能。器件僅需四個(gè) 的外部小尺寸電荷泵電容。 MAX3222 確保在 120kbps 數(shù)據(jù)速率下維持 RS232 輸出電平。 MAX3232 具有 2 路接收器和 2路驅(qū)動(dòng)器。 MAX3232 電路如下圖所示： 1234567891110J1C1+1V+2C13C2+4C25V6T1IN11R1OUT12R1IN13T1OUT14GND15VCC16U6MAX232104C6104C4104C3104C5104C7VCCP30P31 MAX323 電路 10 液晶顯示 器 LCD1602 LCD1602 介紹 LCD1602 分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780， 不 帶背光的比帶背光的 薄 ，在應(yīng)用中是否帶背光并無(wú)差別 。 LCD1602 的 主要技術(shù)參數(shù)： ： 一行 16 個(gè)字符 ，共 32 字符 ； 片工作電壓 ： —； 工作電流 ： ()； ：+5V； 字符尺寸 ： LCD1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令， 分別為： 指令 1：清屏 。 指令碼 0x01H，光標(biāo)復(fù)位到 0x00H 這個(gè)地址的 位置。 指令 2：光標(biāo)復(fù)位 。 光變 應(yīng)該 回到地址 0x00H。 指令 3：設(shè)置輸入模式 。 I/D： 它表示 光標(biāo) 應(yīng)該 移動(dòng) 的 方向，高電平 的時(shí)候 右移，低電平 的時(shí)候 左移 ； S:它控制 屏幕上所有 的 文字 方向 是左移或右移，高電平有效， 而 低電平 此位 無(wú)效。 指令 4： 用于 顯示 的 開(kāi)關(guān)控制 。 D： 它表示 整體 的 顯示開(kāi)與關(guān)，高電平 時(shí) 顯示 為開(kāi) ，低電平 時(shí) 顯示 為關(guān) ； C:它表示了 光標(biāo)開(kāi)與關(guān)，有光標(biāo) 時(shí)是高電平 ，無(wú)光標(biāo) 時(shí)是低電平 。 B:它表示 光標(biāo) 的 閃爍，閃爍 時(shí)高電平 ，不閃爍 時(shí)低電平 。 指令 5：光標(biāo) 以及 顯示 的 移位 。 S/C： 若 移動(dòng)顯示的文字 則是高電平 ， 若 移 動(dòng)光標(biāo) 則是低電平 ； R/L：右移 時(shí)高電平 ，左移 時(shí)低電平 。 指令 6： 設(shè)置 功能 的 命令 。 D/L： 4 位總線 時(shí)高電平 ， 8 位總線 時(shí)低電平 ； D：高電平時(shí)，雙行顯示，低電平時(shí) ， 單行顯示 ； F： 若為 高電平 ，則 顯示 510， 若為 低電平 ，則 顯示 57。 指令 7： 設(shè)置 RAM 的 地址 。 指令 8： 設(shè)置 DDRAM 的 地址 。 指令 9：讀光標(biāo)地址 以及忙信號(hào) 。 BF：為忙標(biāo)志位， 忙的時(shí)候是高電平 ， 這時(shí)其 不收命令或數(shù)據(jù)， 不忙的時(shí)候是 低電平。 指令 10：寫(xiě)數(shù)據(jù) 。 指令 11：讀數(shù)據(jù) 。 系統(tǒng) LCD1602 顯示 說(shuō)明 LCD1602 采用標(biāo)準(zhǔn) 的 14 腳 (無(wú) 背光 )或 16 腳 (帶背光 )接口， 本設(shè)計(jì)選用 16引腳的帶背光接口， LCD1602 引腳接口說(shuō)明如 表 32 所示 : 表 32 LCD1602 引腳接口說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 11 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令 控制 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫(xiě) 控制 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號(hào) 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源 電源端 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源 接地端 在該設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，單片機(jī)將 DHT11 溫濕度傳感器送入的 40 位數(shù)據(jù)按照 5個(gè) 8 位字節(jié)存入不同的變量中，然后通過(guò)變換形式轉(zhuǎn)換為字符形式在 LCD1602上顯示。本設(shè)計(jì)中 LCD1602 與單片機(jī)連接圖如圖 35 所示： 12345678910111213141516P1VCCVCCP00P01P02P03P04P05P06P07LCDENRS10R1WR 從圖中可以看出： 1 引腳為接地端，與單片機(jī)的地相連； 2 引腳接 +5V 電源，連接單片機(jī)的 +5V 電源； 3 引腳為液晶顯示偏壓，連接一個(gè)最大阻值為 10K 的電位器，通過(guò)調(diào)節(jié)電位器的阻值可以調(diào)節(jié)液晶屏的顯示清晰度，使 酒精濃度 的數(shù)值清晰地顯示在液晶屏上； 4 引腳 RS 為寄存器選擇， 為高電平時(shí) 選 擇數(shù)據(jù)寄存器 ，低電平時(shí) 選擇指令 寄存器 ，設(shè)計(jì)時(shí) RS 接單片機(jī)的 引腳，通過(guò)程序?qū)ζ錉顟B(tài)進(jìn)行控制； 5 引腳 RW 為讀 /寫(xiě)信號(hào) 選擇 線， 為 高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作 ，設(shè)計(jì)時(shí) RW 接單片機(jī)的 引腳，通過(guò)編程控制其狀態(tài)變化； 6 引腳 E(或 EN)端為 模塊 使能 控制 端 ，編程時(shí)結(jié)合 RS 和 RW 控制液晶屏完成顯示任務(wù)，硬件連接時(shí)接單片機(jī)的 引腳； 7～ 14 腳 P0～ P7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端 ，和單片機(jī)的 P0 口相連，程序中對(duì) LCD1602 進(jìn)行寫(xiě)命令和寫(xiě)數(shù)據(jù)都通過(guò)這 8 個(gè)數(shù)據(jù)端進(jìn)行傳輸； 15 腳為背光源正極，必須和電源的正極相連 ； 16 腳為背光源負(fù)極，必須和電源的負(fù)極相連。 圖 35 LCD1602顯示電路 12 在 使用 液晶模塊 之前要先進(jìn)行 初始化 ，首先 要設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時(shí)光標(biāo)是自動(dòng)右移的， 不需要重新設(shè)置 。 在 每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài) 。 通信 模塊設(shè)計(jì) 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)線 通信 已經(jīng)滲透到人們的生活，工作，和學(xué)習(xí)當(dāng)中。在智能家居、車(chē)輛監(jiān)控防盜、機(jī)器人控制、無(wú)線抄表、門(mén)禁系統(tǒng)、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等方面都廣泛的使用無(wú)線傳輸模塊?，F(xiàn)今無(wú)線 通信 技術(shù)已經(jīng)十分成熟，無(wú)線 通信 模塊可以實(shí)現(xiàn)短時(shí)間、長(zhǎng)距離、低功耗、高靈敏度、抗干擾性、高集成度，從 而節(jié)省了人力、物力，并且還能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)處理現(xiàn)場(chǎng)突發(fā)狀況。因此本設(shè)計(jì)選用無(wú)線傳輸模塊 GSM 模塊作為酒精濃度測(cè)試的通信模塊。 GSM 模塊介紹 GSM 模塊是將 GSM 射頻芯片、基帶處理芯片、存儲(chǔ)器、功放器件等集成在一塊電路板上，具有獨(dú)立的操作系統(tǒng)、 GSM 射頻處理、基帶處理并提供標(biāo)準(zhǔn)接口的功能模塊。因此， GSM 模塊具有發(fā)送 SMS 短信，語(yǔ)音通話， GPRS 數(shù)據(jù)傳輸?shù)然?GSM 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的所有基本功能。簡(jiǎn)單來(lái)講， GSM 模塊加上鍵盤(pán)、顯示屏和電池，就是一部手機(jī)。 在本設(shè)計(jì)中單片機(jī)處理的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò) MAX3232處理后經(jīng)過(guò)串口將報(bào)警數(shù)據(jù)傳輸?shù)?GSM 模塊，然后 GSM 模塊將報(bào)警信號(hào)發(fā)送至所設(shè)定的手機(jī)終端。 按鍵鍵盤(pán) 設(shè)計(jì) 按鍵是單片機(jī)系統(tǒng)中常用的信息輸入部件，同時(shí)也是人機(jī)對(duì)話中不可缺少的輸入設(shè)備。在和單片機(jī)構(gòu)成系統(tǒng)時(shí)，按鍵通常有兩種接法，一種叫獨(dú)立式按鍵，另一種叫矩陣式按鍵 。 用口線較多時(shí)，可以將鍵盤(pán)接成矩陣的形式，這種形式節(jié)省口線。 本設(shè)計(jì)中采用的是獨(dú)立式按鍵。 按鍵 電路 設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中的按鍵主要完成對(duì)酒精濃度閾值的設(shè)定。其電路圖如下： 13 S1S2S3P13P14P15 本設(shè)計(jì)中， S1 按鍵為對(duì)酒精 濃度控制的選擇鍵， S2 和 S3 酒精濃度的調(diào)節(jié)鍵， S2 控制設(shè)定值的增加， S3 控制酒精濃度的減小。 報(bào)警電路 設(shè)計(jì) 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、定時(shí) 器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 蜂鳴器分為有源與無(wú)源兩種。有源蜂鳴器直接接額定電源就可連續(xù)發(fā)聲，而無(wú)源蜂鳴器則和電磁揚(yáng)聲器一樣，需要接在音頻輸出電路中才能發(fā)聲。有源蜂鳴器和無(wú)源蜂鳴器的主要差別是對(duì)輸入信號(hào)的要求不一樣，有源蜂