【正文】 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報 告用紙 第 17 頁 共 57 頁 圖 按鍵電路圖 ⑵獨立式按鍵 是直接用 I/O 口線構成的單個按鍵電路。每個獨立式按鍵占有一根I/O 口線。各根 I/O 口線之間不會相互影響。在此電路中，按鍵輸入部采用低電平有效，上拉電阻保證了按鍵斷開時， I/O 口線有確定的高電平，（ STC89C52 .P1 口內部接有上拉電阻）所以就不需要再外接上拉電阻。 ⑶鍵盤抖動的消除：抖動的消除大致可以分為硬件削抖和軟件削抖。 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行削抖，經過削抖電路后使按鍵的電平信號只有兩種穩(wěn)定狀態(tài)。 ②軟件削抖的基本原理是當檢測出鍵盤閉合時，先執(zhí)行一個延時子程序產 生數毫秒的延時，待接通時的前沿抖動消失后再判別是否有健按下。當按鍵釋放時，也要經過數毫秒延時，待后沿抖動消失后再判別鍵是否釋放。 ③由于應用硬件削抖還需要外加器件，成本相對較高，所以本系統(tǒng)選擇軟件延時削抖的方法。 外圍擴充存儲器電路 基于 STC85C52 單片機具有 4KB 的程序存儲器（ ROM）， 256B 的數據存儲器（ RAM），由于考慮到本系統(tǒng)的數據處理與存儲所需的容量，現在需要擴充存儲器的容量 。在應用中要保存一些參數和狀態(tài)，據了解基于 EEPROM 的存儲芯片是一種很好的選擇。我們選定了 AT24C02 存儲 器。電路圖見圖 ： 圖 外圍擴充存儲電路圖 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報 告用紙 第 18 頁 共 57 頁 時鐘芯片 電路 因為此系統(tǒng)需要記錄測量發(fā)生的時間，所以需要時鐘芯片來記錄不同人在不同時間的監(jiān)測數據，因此我們在系統(tǒng)中加入了時鐘芯片。對時鐘芯片的要求首先是低功耗，其次是編程簡單，縮短程序開發(fā)時間，實際上也就縮短了系統(tǒng)用于實際生產所用的開發(fā)周期以及成本，在本系統(tǒng)，我們選擇了 DS1302 時鐘芯片。 圖 時鐘電路圖 ⑴ 我們時鐘電路選擇的芯片是 DS1302，其內含一個實時時鐘 /日歷和 31 字節(jié)靜態(tài)RAM，可以通過串行接口與單片機通信。而通信時，僅需要 3個口線：（ 1） RES（復位）， （ 2） I/O 數據線，（ 3） SCLK（串行時鐘）。時鐘 /RAM 的讀 /寫數據以一字節(jié)或多達 31字節(jié)的字符組方式通信。其工作時功耗很低，廣泛應用于電話，傳真，便攜式儀器等產品領域。 表 42 時鐘控制字對照表 寄存器名 命令字 取值 范圍 各位內容 寫操作 讀操作 7 6 5 4 3～ 0 秒寄存器 80H 81H 00～ 59 CH 10SEC SEC 分寄存器 82H 83H 00～ 59 0 10MIN MIN 時寄存器 84H 85H 01～ 12 00～ 23 1/24 0 10/（ A/P） HR HR 日寄存器 86H 87H 01～ 28， 2 31 0 0 10DATE DATE 月寄存器 88H 89H 01～ 12 0 0 0 10M MONTH 周寄存器 8AH 8BH 01～ 07 0 0 0 0 DAY 年寄存器 8CH 8DH 01～ 99 10YEAR YEAR 寫保護寄存器 8EH 8FH WP 0 0 0 0 慢充電寄存器 90H 91H TCS TCS TCS TCS DS DS RS RS 時鐘突發(fā)寄存器 BEH BFH 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報 告用紙 第 19 頁 共 57 頁 ⑵ DS1302 主要性能有：時實時鐘能計算 2100 年之前的秒、分、時、日、日期、星期、月、年的能力，還有閏年的調整能力；讀 /寫時鐘或 RAM 數據時，有單字節(jié)和多字節(jié)傳送兩種方式；與 DS1202/TTL 兼容。 ⑶ DS1302 引腳概述： X1,X2：振蕩源，外接 32。 768KHZ 晶振； SCLK：串行時鐘輸入端。 ⑷ 日歷、時鐘寄存器與控制字對照表、 日歷、時鐘寄存器命令字、取值范圍以及各位內容對照表。見表 42。 LCD1602 液晶顯示 設計 LCD1602 液晶顯示模塊與計算機的接口電路有兩種方式。它與單片機的接口方法分為直接訪問方式和間接控制方式。 直接訪問方式是把液晶模塊作為存儲器或 I/O 設備直接接在單片機的總線上，單片機以訪問存儲器或 I/O 設備的方式操作液晶顯示模塊的工作。 間接控制方式則不使用單片機的數據系統(tǒng)，而是利用它的 I／ 0 口來實現與顯示模塊的聯系。即將液晶顯示模塊的數據線與單片機的 P0 口連接作為數據總線，另外三根時序控制信號線通常利用 單片機的 P2 口中未被使用的 I／ O口來控制。這種訪問方式不占用存儲器空間，它的接口電路與時序無關，其時序完全靠軟件編程實現。 本系統(tǒng)采用間接控制方式： 以下為液晶顯示電路接線原理圖見圖 : 圖 液晶電路圖 在單片機系統(tǒng)中應用液晶顯示器作為輸出器件有以下幾個有點： 顯示質量高：由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（ CRT）那樣需要不斷刷新新亮點。因此，液晶顯桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報 告用紙 第 20 頁 共 57 頁 示器畫質高且不會閃爍 。 數字式接口：液晶顯示器都是數字式的，和單片機系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。 體積小、重量輕：液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕的多。 功耗低：相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內部的電極和驅動 IC 上，因而耗電量比其他顯示器要少的多。 在主電路圖中接在 P0 口處有一個排阻 RP1 ，由于 P0口沒有內接上拉電阻，為了為P0 口外接線路有確定的高電平，所以要接上排阻 RP1，使用的是 10K 的排阻，以確保有P0 口有穩(wěn)定的電平。電路連接圖見圖 : LCD 按其顯示方式通?？梢苑譃閿嗍?、點字符式、點陣式等。還有黑白、多灰度、彩色顯示等。液晶顯示原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，有電就顯示黑色，這樣就可以顯示出圖形。針對于本系統(tǒng)要顯示漢字，字母，數字等，以及其在一個界面同時要顯示的字數，本系統(tǒng)要以圖形的形式顯示各運行結果，我們最 終選擇 LCD1602 型號的 LCD。 ⑵ 字符顯示：字符顯示比較復雜，一個字符由 16x8 點陣組成，即要找到和顯示屏是某幾個位置對應的 RAM 區(qū)的字節(jié)，再使不同的位置為‘ 1’其他的為‘ 0’；為‘ 1’的點亮， 為‘ 0’的不亮，這樣就顯示出一個字符。 圖 上拉電阻電路圖 報警 設計 在單片機應用系統(tǒng)中，一般的工作狀態(tài)可以通過指示燈或數碼顯示來指示，供操作人員參考，了解系統(tǒng)的工作狀況。但對于某些緊急狀態(tài)，比如系統(tǒng)檢測到的錯誤狀態(tài)等，為了使操作人員不至于忽視，及時采取措施，往往還需要有某種更能引人注意，提起警覺的報警信號。這種報警信號通常有三種類型：一是閃光報警，因為閃動的指示燈更能提醒人們注意；二是鳴音報警，發(fā)出特定的音響，作用于人的聽覺器官，易于引起和加強警覺；三是語音報警，不僅能 起到報警作用，還能直接給出警報種類的信息。其中，桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報 告用紙 第 21 頁 共 57 頁 前兩種報警裝置因硬件結構簡單，軟件編程方便，常常在單片機應用系統(tǒng)中使用；而語音報警雖然警報信息較直接，但硬件成本高，結構較復雜，軟件量也增加。 閃光 報警 實現單頻音報警的接口電路比較簡單， 只要當值高于警報值的時候給一個低電頻就能驅動二極管發(fā)光 ,簡單易懂 。 以下為報警電路接線圖見圖 ： 圖 報警電路圖 這一章比較具體的說明了系統(tǒng)硬件設計的內容，通過模塊化的設計思想，把一個復雜的單片機系統(tǒng)按照功能劃分成 一個個單獨的電路模型，分別進行設計，最后在集成到一起。這種方法對于設計復雜的單片機系統(tǒng)很有效。大大提高系統(tǒng)設計的效率與質量。由于我主要負責的是硬件設計，所以只是簡單的介紹硬件方面的內容。 電源 電路 設計 在本次設計中，需要一個比較大的電壓源和一個 5V 的單片機供電源，為了實現便攜式，設用一個 9V 的電壓源，一般 6節(jié)電池和一個 9V 的電池都可以提供，因而需要一個電壓轉換吧 9V 轉換成 5V，設用選用了， ASM117 穩(wěn)壓芯片。工作原理如圖 低壓層直流穩(wěn)壓電源電路原理圖。該電路是由基準電壓、電壓放大和電流放大等 3 個環(huán)節(jié)組成。其中，基準電壓由 TL431 產生，按圖中電路連接，當通過 R0 的電流在 0． 5~10 mA時可獲得穩(wěn)定的 2． 5 V 基準輸出。 圖 低壓層直流穩(wěn)壓電源電路原理圖 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報 告用紙 第 22 頁 共 57 頁 輸出電壓的具體數值由運算放大器 UA 確定，采用同相放大器的優(yōu)越性在于其輸入阻抗極大，可很好地將 TL431 輸出的 2． 5 V 電壓與后級電路隔離，使其不受負載變化的影響；運放與電阻 R3 和 R2組成比例放大環(huán)節(jié)，可對基準電壓按要求進行比例放大輸出，但輸出電壓最大不能超過運放的電源電壓。 5. 軟件 設計 編譯 語言的選擇 對于單片機的開發(fā)應用中，逐漸引入了高級語言， C 語言就是其中的一種。匯編語言的可控性較高級語言來說更具優(yōu)越性。程序編寫語言比較常見的有 C語言、匯編語言。匯編語言的機器代碼生成效率高，控制性好，但就是移植性不高。 C 語言編寫的程序比用匯編編寫的程序更符合人們的思考習慣。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、維護等優(yōu)點，且編寫的模塊程序易于移植?；?C語言和匯編語言的優(yōu)缺點，本系統(tǒng)采用C語言編寫方法。 軟件編寫的主體思路是將系統(tǒng)按功能模塊化劃分，然后 根據模塊要實現的功能寫各個子程序。整個軟件程序的編寫采用查詢式方式編寫的。 主程序模塊 主程序實現的功能：與硬件相結合實現便攜式酒精濃度檢測儀的各個功能。主要是檢測與顯示，時間調整與顯示，數據存儲。功能子函數的調用。見圖 圖 主程序流程圖 初始化時鐘 初 始 化 LCD 屏 顯示開機畫面 顯示時間 顯示主菜單 初始化 CPU 開始 讀鍵 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報 告用紙 第 23 頁 共 57 頁 開始使能芯片輸入通道控制字產生時鐘信號讀取 2 字節(jié)數據字節(jié)數據校驗送入指定寄存器結束 A/D 轉換 模 塊 ⑴模數轉換模塊的主要功能就是將經放大器放大的模擬電壓信號轉化為 MCU能夠處理的數字信號，并傳送給 MCU。 ⑵ ADC0832 轉換的流程圖見下圖 圖 A/D 芯片的數據 CS 口，連接 51 單片機的 口， CLK 接 ， D1 和 D0 接 口。 工作時序如下所示： ADC0832 有 8只引腳， CH0 和 CH1 為模擬輸入端， CS 為片選引腳，只有 CS 置低才能對 ADC0832 進行配置和啟動轉換。 CLK 為 ADC0832 的時鐘輸入端。CS 在整個轉換過程中都必須為低，當 CS 為低時，在數據輸入端 DI（數據輸入端）加一個高電平，接著在 CLK 上加一個時鐘， DI 上的邏輯 1就會使 ADC0832 的 DI 脫離高阻態(tài)，然后通道配 置數據伴隨著時鐘通過 DI 端移入多路器，當最后一位數據移入多路器時，DI 變?yōu)楦咦钁B(tài)，在這以前 DO（數據輸出端）都為高阻態(tài)。在經過一個時鐘， DO脫離高阻態(tài)，從而啟動轉換。接著從處理器接收時鐘信號，每經過一個時鐘，轉換后的數據就會從高位到低位依次從 DO 移出，經過 8 個時鐘后，數據又以從低位到高位的形式從 DO移出（也是每個時鐘移一位）。當最后一位數據移出時轉換完成。當 CS從低變?yōu)楦邥r，ADC0832 內部所有寄存器清零。如想要進行下一次轉換， CS必須做一個從高到低的跳變，后跟著地此配置數據重復上面的過程。 按 鍵 輸入 模塊 ⑴按鍵時顯現人機對話的一個控制按鈕，通過按鍵的操作，對系統(tǒng)進行發(fā)送操作指令，后經與 MCU串行通信，然后在液晶上顯示。 ⑵按鍵查詢式的流程圖見下圖（圖 ） : 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報 告用紙