【導(dǎo)讀】加，汽車己經(jīng)融入到每個(gè)家庭中，成為人們?nèi)粘Ｉ畹暮弥帧Ｍ瑫r(shí)，也給人類帶來(lái)了交。隨著我國(guó)公路運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，同其他國(guó)家相比，我國(guó)的道路交通安全形式更。為嚴(yán)峻，特別是由酒后駕車導(dǎo)致的交通事故發(fā)生率比較高。因此，從主動(dòng)安全角度出發(fā)，禁止酒后駕駛?cè)藛T啟動(dòng)汽車引擎，成為在車輛發(fā)生事故之前排除隱患的重要研究課題。事實(shí)，設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的智能防酒后駕駛控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由酒精傳感器、數(shù)據(jù)采集。器以及電機(jī)等構(gòu)成。主要研究了對(duì)不同的區(qū)間濃度和電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系做線性化處理。源，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，并通過數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示酒精濃度，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制功能。作為檢測(cè)駕駛員呼出氣體酒精含量的工具；采用合適的儀表放大器、單片機(jī)、顯示模塊、報(bào)警模塊、繼電器驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)；在Keiluvision3基礎(chǔ)上編寫完成系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，并進(jìn)行編譯調(diào)試；整合調(diào)試軟硬件，并調(diào)試檢驗(yàn)。

　　

【正文】 需在輸入前增加畢業(yè)設(shè)計(jì)（基于單片機(jī)的防酒后駕駛系統(tǒng)） 19 采樣保持電路。 地址輸入和控制線： 4 條 數(shù)字量輸出及控制線： 11 條 ALE 為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng) ALE 線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A， B， C 三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量 進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 A， B 和 C 為地址輸入線，用于選通 IN0－ IN7 上的一路模擬量輸入。通道選擇表如下表所示。 ST為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)ST 上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間， ST 應(yīng)保持低電平。 EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng) EOC 為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。 OE 為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 OE＝ 1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)； OE＝ 0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。 D7－ D0 為數(shù)字量輸出線。 CLK 為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。因 ADC0809 的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率為 500KHZ， VREF（＋）， VREF（－）為參考電壓輸入。 信號(hào)采集放大電路設(shè)計(jì) 本次選用的酒精傳感器為燃料電池型酒精傳感器，該燃料電池型酒精傳感器基于電化學(xué)原理制備而成，電路僅需要電池就可以滿足其工作。傳感器輸出為模擬電壓信號(hào)，首先通過儀表放大器 LM339 放大，最后把已放大的模擬電壓信號(hào)傳輸至 ADC0809 的輸入端進(jìn)C B A 選擇的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 畢業(yè)設(shè)計(jì)（基于單片機(jī)的防酒后駕駛系統(tǒng)） 20 行模數(shù)轉(zhuǎn)換 (A/D)。儀表放大器選用的是 LM339,LM339 集成塊內(nèi)部裝有四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器，該電壓比較器的特點(diǎn)是： 1）失調(diào)電壓小，典型值為 2mV； 2）電源電壓范圍寬，單電源為 236V，雙電源電壓為177。 1V177。 18V； 3）對(duì)比較信號(hào)源的內(nèi)阻限制較寬； 4）共模范圍很大，為 0~（ ） Vo； 5）差動(dòng)輸入電壓范圍較大，大到可以等于電源電壓； 6）輸出端電位可靈活方便地選用。 LM339 集成塊 采用 C14 型封裝，圖為外型及管腳排列圖。 LM339 外型及管腳排列圖 LM339 類似于增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器。每個(gè)比較器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。兩個(gè)輸入端一個(gè)稱為同相輸入端，用“ +”表示，另一個(gè)稱為反相輸入端，用“ ”表示。用作比較兩個(gè)電壓時(shí)，任意一個(gè)輸入端加一個(gè)固定電壓做參考電壓（也稱為門限電平，它可選擇 LM339 輸入共模范圍的任何一點(diǎn)），另一端加一個(gè)待比較的信號(hào)電壓。當(dāng)“ +”端電壓高于“ ”端時(shí)，輸出管截止，相當(dāng)于輸出端開路。當(dāng)“ ”端電壓高于“ +”端時(shí)，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出端接低電位。 本設(shè)計(jì)中采用電位器模擬經(jīng)酒精傳感器轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)再經(jīng)過放大器的輸入信號(hào)。 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì) （ 1）八段數(shù)碼管 八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多路一位小數(shù)點(diǎn)，實(shí)際是 8 個(gè) LED 擺放排列而成。當(dāng)特定的某幾個(gè)數(shù)碼管點(diǎn)亮?xí)r，就顯示了特定的數(shù)字形狀。有共陽(yáng)極和共陰極之分，共陽(yáng)極是指 8個(gè)輸入端 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 dp 要輸入低電平才會(huì)是相應(yīng) LED 點(diǎn)亮，共陰極則須輸入高電平。本次設(shè)計(jì)用的是共陽(yáng)極的數(shù)碼管。單片機(jī)通 、 、 、 引腳將顯示碼送入到 LCD。單片機(jī)驅(qū)動(dòng)液晶模塊，液晶模塊進(jìn)入正 常工作狀態(tài)，將酒精傳感器輸出電壓值和酒精濃度值顯示到 LCD 上。下圖是其結(jié)構(gòu)原理圖。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（基于單片機(jī)的防酒后駕駛系統(tǒng)） 21 八段數(shù)碼管共陰、共陽(yáng)、管腳圖 （ 2） 74LS47 譯碼芯片 74LS47 是常用的 BCD 對(duì)七段顯示器譯碼器 /驅(qū)動(dòng)器，可對(duì)共陽(yáng)極七段數(shù)碼管進(jìn)行譯碼功能。引腳圖如右圖圖所示例。如當(dāng)輸入 DCBA=0010 則輸出 abcdefg=0010010。故使顯示器顯示 2。其四位 BCD 碼與對(duì)應(yīng)的譯碼及數(shù)碼管顯示關(guān)系為： DCBA=0000,abcdefg=1000000，數(shù)碼管顯示 0； DCBA=0001,abcdefg=1111001，數(shù)碼管顯示 1； DCBA=0010,abcdefg=0100100，數(shù)碼管顯示 2； DCBA=0011,abcdefg=0110000，數(shù)碼管顯示 3； DCBA=0100,abcdefg=0011001，數(shù)碼管顯示 4； DCBA=0101,abcdefg=0010010，數(shù)碼管顯示 5； DCBA=0110,abcdefg=0000011，數(shù)碼管顯示 6； DCBA=0111,abcdefg=1111000，數(shù)碼管顯示 7； DCBA=1000,abcdefg=0000000，數(shù)碼 管顯示 8； DCBA=1001,abcdefg=0011000，數(shù)碼管顯示 9； 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)當(dāng)由 AT89C52單片機(jī)的 ，即呼出氣體中酒精含量為 時(shí)，將控制報(bào)警器發(fā)出提醒安全指示。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（基于單片機(jī)的防酒后駕駛系統(tǒng)） 22 報(bào)警電路 繼電器驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 當(dāng)檢測(cè)到人體內(nèi)血液濃度超過標(biāo)定值時(shí)，如果駕駛員有意向開啟汽車鑰匙（電路里面用按鈕表示），那么酒后駕駛智能 閉鎖系統(tǒng)將驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作（電路設(shè)計(jì)中由單片機(jī)的 口控制繼電器），切斷汽車引擎電源，從而使汽車無(wú)法啟動(dòng)，從而有效的防止駕駛員酒后駕車。繼電器驅(qū)動(dòng)電路原理圖如下圖，繼電器為雙刀雙擲 HRS2HSDC5V 小功率電磁繼電器，額定電壓 3V～ 24V,額定電力消耗 200mW～ 360mW。 繼電器驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 輸入部分的模擬 畢業(yè)設(shè)計(jì)（基于單片機(jī)的防酒后駕駛系統(tǒng)） 23 傳感器輸出部分電壓模擬量的輸出采用一個(gè)電位器來(lái)模擬，具體做法如圖所示，然后由單片機(jī)內(nèi)的 A/D 轉(zhuǎn)換模塊將該模擬電壓信號(hào)處理成數(shù)字信號(hào)。 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 對(duì)于 時(shí)鐘電路： AT89C52 單片機(jī)中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 19 對(duì)應(yīng)的 XTAL1 和 18 對(duì)應(yīng)的 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自己振蕩器。如下圖 33 所示，石英晶體及電容 C1 和 C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。石英晶體的兩端分別接到引腳 XTAL1 和引腳 XTAL2，同時(shí)石英晶體的兩端分別接一個(gè)電容 C1 和 C2,電容的另一端接地。對(duì)于外接電容 C1 和 C2 的大小雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小還是會(huì)對(duì)振動(dòng)頻率的高低 、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度和溫度穩(wěn)定性帶來(lái)一定的影響。根據(jù)技術(shù)資料的推薦，使用石英晶體推薦電容容量為 30pF177。 10pF，使用陶瓷諧振器推薦電容容量為 40pF177。 10pF。因?yàn)殡娐分薪拥氖鞘⒕w，所以設(shè)計(jì)中接的兩個(gè)電容 C1和 C2 的容量都為 33pF。 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（基于單片機(jī)的防酒后駕駛系統(tǒng)） 24 對(duì)于復(fù)位電路部分， AT89C52 技術(shù)資料給出，當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或是操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為了擺脫困境，可以按復(fù)位 鍵以重新啟動(dòng)，所以復(fù)位電路的設(shè)計(jì)很有必要，復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位、按鍵電平復(fù)位和外部脈沖復(fù)位三種方式，本設(shè)計(jì)選用按鍵電平復(fù)位方式。如下圖所示， 100uF 的電容 C3 與 100 歐姆的電阻并聯(lián)后再與一個(gè) 10 千歐姆的電阻串聯(lián)，電容的正極端接到電源的正極，電容的另一端接到引腳 RST。設(shè)計(jì)中選用的石英晶體大小為 ，但復(fù)位鍵按下后，電容和電阻選用的參數(shù)值能夠保證給復(fù)位端 RST 提供大于 2 個(gè)機(jī)器周期的高電平復(fù)位信號(hào)。 復(fù)位電路 74LS74 雙 D 觸發(fā)器 74LS74 是個(gè)雙 D 觸發(fā)器，把其中的一個(gè) D 觸 發(fā)器的 Q 非輸出端接到 D 輸入端，時(shí)鐘信號(hào)輸入端 CLOCK 接時(shí)鐘輸入信號(hào)，這樣每來(lái)一次 CLOCK 脈沖， D 觸發(fā)器的狀態(tài)就會(huì)翻轉(zhuǎn)一次，每?jī)纱?CLOCK 脈沖就會(huì)使 D 觸發(fā)器輸出一個(gè)完整的正方波，這就實(shí)現(xiàn)了 2 分頻。把同一片 74LS74 上的兩路 D 觸發(fā)器串聯(lián)起來(lái)，其中一個(gè) D 觸發(fā)器的輸出作為另一個(gè) D 觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)，還可以實(shí)現(xiàn) 4 分頻。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（基于單片機(jī)的防酒后駕駛系統(tǒng)） 25 74LS74 雙 D 觸發(fā)器 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 當(dāng)檢測(cè)到酒精氣味時(shí)，氣體傳感器 MQ_3 兩個(gè)電極段 AB 間的電阻將變小，對(duì)應(yīng)于氣體傳感器負(fù)載電阻的分壓將變大。因?yàn)?ADC0809 的模擬輸入端 INO 與負(fù)載電阻的一端用導(dǎo)線連在了一起。所以單片機(jī)再啟動(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 INO 端輸入的采集電壓信號(hào)作模數(shù)轉(zhuǎn)換，等待轉(zhuǎn)換結(jié)束。利用查詢方式來(lái)檢測(cè)模數(shù)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，當(dāng)單片機(jī)引腳 P1.5 為 0 時(shí)轉(zhuǎn)換為結(jié)束等待，當(dāng)查詢到 為 1 時(shí)表示轉(zhuǎn)換結(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)。經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)和標(biāo)定值進(jìn)行比較，若小于標(biāo)定值，執(zhí)行繼電器的動(dòng)作，即驅(qū)動(dòng)繼電 器、啟動(dòng)電機(jī)，然后繼續(xù)對(duì)酒精傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；若大于標(biāo)定值，不執(zhí)行繼電器動(dòng)作，繼續(xù)對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行采集，同時(shí)，語(yǔ)音、光電報(bào)警器提示駕駛員。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)動(dòng)作相應(yīng)的處理，即要將該電壓值轉(zhuǎn)換成酒精濃度值，然后處理后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成三位十進(jìn)制 BCD 碼用數(shù)碼管顯示。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（基于單片機(jī)的防酒后駕駛系統(tǒng)） 26 Y N 圖 .主程序模塊 源程序設(shè)計(jì) 本次采用的是 C 語(yǔ)言 程序 ， 具體程序見附錄。 開始 程序初始化 報(bào)警值的設(shè)置 A/D 轉(zhuǎn)換 線性化處理 儀表放大器放大處理 是否超過報(bào)警限度 電壓值顯示 報(bào)警處理 驅(qū)動(dòng)繼電器 斷開啟動(dòng)機(jī)電源 畢業(yè)設(shè)計(jì)（基于單片機(jī)的防酒后駕駛系統(tǒng)） 27 第五章 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試 51 系列單片機(jī)軟件開發(fā)及調(diào)試工具 單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)需要在特定的編譯器中進(jìn)行。編譯器完成對(duì)程序的編譯、連接等工作，并最終生成可執(zhí)行文件。對(duì)于 51 單片機(jī)程序的開發(fā)，一般采用 Keil 公司的μ Vison系列的集成開發(fā)環(huán)境。μ Vison 系列開發(fā)工具目前的最高版本是μ Vison3，支持匯編語(yǔ)言以及 C51 等的程序設(shè)計(jì)。 統(tǒng)仿真工具 Proteus就是一款功能強(qiáng)大的 EDA仿真軟件。它擁有豐富的庫(kù)元件，尤其是動(dòng)態(tài)外設(shè)的仿真極大地補(bǔ)充了其他仿真軟件的不足；虛擬工具箱的引入為仿真測(cè)試提供了方便。本文以 51單片機(jī)為例具體分析了該軟件在仿真微處理器及其外設(shè)硬件方面的獨(dú)到之處，protues能有效的仿真 51單片機(jī)及其常用外設(shè)硬件，大幅提高開發(fā)效率和降低開發(fā)成本。 仿真電路圖及仿真結(jié)果 A L E3 . 63 . 6CL KQ1Q1Q2A L EQ2ABCDEFGA B C D E F G 1.51.41 . 41 . 5X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .0 /T 21P 1 .1 /T 2 E X2P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T