【正文】 線管顯示器（CRT）那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會閃爍。數(shù)字式接口：液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)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(dá)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(nèi)部的電極和驅(qū)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(nèi)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(diǎn)字符式、點(diǎn)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(jìn)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(shù)字等，以及其在一個界面同時要顯示的字?jǐn)?shù)，本系統(tǒng)要以圖形的形式顯示各運(yùn)行結(jié)果，我們最終選擇 LCD1602 型號的 LCD。 ⑵ 字符顯示：字符顯示比較復(fù)雜，一個字符由 16x8 點(diǎn)陣組成，即要找到和顯示屏是某幾個位置對應(yīng)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(diǎn)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(shè)計(jì)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，一般的工作狀態(tài)可以通過指示燈或數(shù)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?yàn)殚W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(qiáng)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，前兩種報警裝置因硬件結(jié)構(gòu)簡單，軟件編程方便，常常在單片機(jī)應(yīng)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(jié)構(gòu)較復(fù)雜，軟件量也增加。閃光報警實(shí)現(xiàn)單頻音報警的接口電路比較簡單，只要當(dāng)值高于警報值的時候給一個低電頻就能驅(qū)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(shè)計(jì)的內(nèi)容，通過模塊化的設(shè)計(jì)思想，把一個復(fù)雜的單片機(jī)系統(tǒng)按照功能劃分成一個個單獨(dú)的電路模型，分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后在集成到一起。這種方法對于設(shè)計(jì)復(fù)雜的單片機(jī)系統(tǒng)很有效。大大提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)的效率與質(zhì)量。由于我主要負(fù)責(zé)的是硬件設(shè)計(jì)，所以只是簡單的介紹硬件方面的內(nèi)容。 電源電路設(shè)計(jì)在本次設(shè)計(jì)中，需要一個比較大的電壓源和一個 5V 的單片機(jī)供電源，為了實(shí)現(xiàn)便攜式，設(shè)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(zhuǎn)換吧 9V 轉(zhuǎn)換成 5V，設(shè)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(zhǔn)電壓、電壓放大和電流放大等 3 個環(huán)節(jié)組成。其中，基準(zhǔn)電壓由 TL431 產(chǎn)生，按圖中電路連接，當(dāng)通過 R0 的電流在0．5~10 mA 時可獲得穩(wěn)定的 2．5 V 基準(zhǔn)輸出。圖 低壓層直流穩(wěn)壓電源電路原理圖輸出電壓的具體數(shù)值由運(yùn)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(fù)載變化的影響；運(yùn)放與電阻 R3 和 R2 組成比例放大環(huán)節(jié)，可對基準(zhǔn)電壓按要求進(jìn)行比例放大輸出，但輸出電壓最大不能超過運(yùn)放的電源電壓。5. 軟件設(shè)計(jì) 編譯語言的選擇對于單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)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(jī)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(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 語言和匯編語言的優(yōu)缺點(diǎn)，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(jù)模塊要實(shí)現(xiàn)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。開 始使 能 芯 片輸 入 通 道 控 制 字產(chǎn) 生 時 鐘 信 號 讀 取 2字 節(jié) 數(shù) 據(jù)字 節(jié) 數(shù) 據(jù) 校 驗(yàn)送 入 指 定 寄 存 器結(jié) 束 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)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(diào)整與顯示，數(shù)據(jù)存儲。功能子函數(shù)的調(diào)用。見圖 圖 主程序流程圖 A/D 轉(zhuǎn)換模塊⑴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轉(zhuǎn)化為 MCU 能夠處理的數(shù)字信號，并傳送給 MCU。⑵ADC0832 轉(zhuǎn)換的流程圖見下圖 圖 數(shù)轉(zhuǎn)換流程圖 A/D 芯片的數(shù)據(jù) CS 口，連接 51 單片機(jī)的 口，CLK 接 ，D1 和 D0 接 口。初始化時鐘 初 始 化LCD 屏 顯示開機(jī)畫面顯示時間顯示主菜單初始化 CPU開始 讀鍵按 鍵 程 序 入 口按 鍵 按 下 ？調(diào) 用 延 時 程 序按 鍵 釋 放 ？鍵 值 傳 送YN NY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(jìn)行配置和啟動轉(zhuǎn)換。CLK 為 ADC0832 的時鐘輸入端。CS 在整個轉(zhuǎn)換過程中都必須為低，當(dāng) CS 為低時，在數(shù)據(jù)輸入端 DI（數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)伴隨著時鐘通過 DI 端移入多路器，當(dāng)最后一位數(shù)據(jù)移入多路器時， ，DI 變?yōu)楦咦钁B(tài)，在這以前 DO（數(shù)據(jù)輸出端）都為高阻態(tài)。在經(jīng)過一個時鐘，DO 脫離高阻態(tài)，從而啟動轉(zhuǎn)換。接著從處理器接收時鐘信號，每經(jīng)過一個時鐘，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)就會從高位到低位依次從 DO 移出，經(jīng)過 8 個時鐘后，數(shù)據(jù)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(dāng)最后一位數(shù)據(jù)移出時轉(zhuǎn)換完成。當(dāng) CS 從低變?yōu)楦邥r，ADC0832 內(nèi)部所有寄存器清零。如想要進(jìn)行下一次轉(zhuǎn)換，CS 必須做一個從高到低的跳變，后跟著地此配置數(shù)據(jù)重復(fù)上面的過程。 按鍵輸入模塊⑴按鍵時顯現(xiàn)人機(jī)對話的一個控制按鈕，通過按鍵的操作，對系統(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。⑵按鍵查詢式的流程圖見下圖（圖 ）: 圖 按鍵查詢式的流程圖按鍵的四個鍵分別接 ,由于 P1 口具有上拉電阻，所以不在需要加上拉電阻進(jìn)行電壓的放大。 時鐘模塊⑴DS1302 模塊主要是用于設(shè)置時間和與 MCU 通信經(jīng) LCD 顯示時間。⑵時鐘模塊操作流程圖見下圖 ：開 始初 始 化保 護(hù) 寄 存 器 操 作 向 DS寫 入 字 節(jié) 數(shù) 據(jù)向 DS讀 取 字 節(jié) 數(shù) 據(jù)結(jié) 束 圖 時鐘模塊操作流程圖時鐘芯片的 RST 接 ,SCLK 接 ,I/O 口接 ，我使用的是串行接口通信。進(jìn)行數(shù)據(jù)的改變和控制。DS1302 時序圖（如圖 ）圖 DS1302 讀/寫時序圖在控制指令字輸入后的下一個 SCLK 時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位 0 開始。同樣，在緊跟 8 位的控制指令字后的下一個 SCLK 脈沖的下降沿讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位 0 位到高位 7。數(shù)據(jù)輸入是在輸入寫命令字的8 個 SCLK 周期之后，在接下來的 8 個 SCLK 周期中的每個脈沖的上升沿輸入數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)從 0 位開始。如果有額外的 SCLK 周期，它們將被忽略。數(shù)據(jù)輸出是在輸出命令字的 8個 SCLK 周期之后，在接下來的 8 個 SCLK 周期中的每個脈沖的下降沿輸出數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)從 0 位開始。需要注意的是，第一個數(shù)據(jù)位在命令字節(jié)的最后一位之后的第一個下降沿被輸忙 ?入 口讀 狀 態(tài) 字寫 指 令 代 碼 /顯 示 數(shù) 據(jù)讀 顯 示 數(shù) 據(jù)否是 出。只要 RST 保持高電平，如果有額外的 SCLK 周期，將重新發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)，即多字節(jié)傳送。DS1302 有 12 個寄存器，其中有 7 個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD 碼形式,其日歷、時間寄存器及其控制字見表 42：此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與RAM 相關(guān)的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。DS1302 與 RAM 相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個 RAM 單元，共 31 個，每個單元組態(tài)為一個 8 位的字節(jié)，其命令控制字為 C0H～FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的 RAM 寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的 RAM 的 31 個字節(jié)，命令控制字為 FEH(寫)、FFH(讀)。 Ds1302 內(nèi)部寄存器：CH：時鐘停止位 寄存器 2 的第 7 位。CH=0 震蕩工作允許 BIT7=1，12 小時模式CH=1 振蕩器停止 BIT7=1，24 小時模式 液晶顯示輸出模塊LCD 模塊在本系統(tǒng)中主要起著開界面漢字顯示，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 ：圖 液晶顯示的操作流程圖液晶顯示 D0 到 D7 口接 到 ，單獨(dú)使用一個口，為了避免數(shù)據(jù)的干擾，由于 P0 口沒有上拉電阻，所以需要一個排阻進(jìn)行電壓的擴(kuò)大.LCD1602 的讀寫工作時序圖如圖 和圖 所示： 圖 LCD1602 讀操作時序 當(dāng)處于讀狀態(tài)時，RS 處于低脈沖，R/W 為高脈沖，E 為高脈沖 ，D0~D7=狀態(tài)字當(dāng)處于讀數(shù)據(jù)時，RS 為高脈沖，R/W 為高脈沖，E 為高脈沖，D0~D7=數(shù)據(jù)。圖 LCD1602 寫操作時序當(dāng)處于寫指令時，RS 為低脈沖， R/W 為低脈沖， D0~D7=指令碼，E= 高脈沖當(dāng)處于寫數(shù)據(jù)時，RS 為高脈沖， R/W 為低脈沖， E 為高脈沖，D0~D7=數(shù)據(jù). 外圍存儲模塊在 LCD1602 液晶上顯示相應(yīng)的讀寫數(shù)據(jù)。在液晶上顯示的格式如下：C 0 2 A D D R E S S : 0 X 0 1W R : 0 1 0 R E A D : 0 1 024C02 管腳圖（如圖 ）：圖 24C02 管腳圖 24C02器件的地址：A0,A1,A2 和 WP 都是接地，所以 24C02 的讀器件地址為：1010001，即 0xa1；寫器件地址為：10100000，即 0xa0。往 24C02 寫數(shù)據(jù)方式（如圖 ）：圖 24C02 寫數(shù)據(jù)當(dāng) MSB 電位為高脈沖時，24C02 芯片開始工作，選擇地址位寫（讀）地址位和 ACK為低脈沖，芯片開始寫入地址并存入數(shù)據(jù)。從 24C02 讀是數(shù)據(jù)方式（（如圖 ）：圖 24C02 讀數(shù)據(jù)當(dāng) MSB 電位為高脈沖時，24C02 芯片開始工作，選擇地址位寫（讀）地址位和 ACK為低脈沖，芯片開始讀取地址欄中的數(shù)據(jù)。6. 系統(tǒng)調(diào)試在前面幾章中，我們詳細(xì)討論了酒精濃度測試儀的硬件和軟件設(shè)計(jì)，但是要系統(tǒng)真正的運(yùn)行起來達(dá)到預(yù)期的指標(biāo)和功能，就必須對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。系統(tǒng)的調(diào)試包括系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)。 系統(tǒng)硬件調(diào)試 元器件的焊接焊接前應(yīng)對整個電路板進(jìn)行檢查。首先，用萬用表對印制的電路板線路進(jìn)行檢查，該過程是在焊接元器件之前的必要工作，主要是檢查印制的電路板線路是否有斷路的情況，如果檢查沒有問題，則可以對元器件進(jìn)行焊接。焊接前對電阻、電容的量值要進(jìn)行測量、篩選，選擇與電路中參數(shù)值一致的元器件，在選擇芯片時，要注意芯片與設(shè)計(jì)要求的型號、規(guī)格和安裝是否一致。在焊接時，應(yīng)將印制的電路板認(rèn)真對照原理圖，查看元器件的引腳焊接是否正確。 電路測試電路板焊接完成后，需要對每個元器件的引腳逐個進(jìn)行檢查，一方面是檢查有沒有引腳虛焊或與其他信號線短路，另一方面是對器件引腳功能的再檢查，查看設(shè)計(jì)是否正確。檢查電路焊接沒有問題后，則可以進(jìn)行上電測試。上電測試是調(diào)試的關(guān)鍵部分，按照系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的模塊化思想，應(yīng)該分模塊測試系統(tǒng)。首先還是應(yīng)該測試電源部分，系統(tǒng)上電以后，測試各個電源端口和器件的電源部分是否工作正常，同時應(yīng)注意系統(tǒng)中有無器件過熱情況，如果有的話，可能是相應(yīng)的器件損壞或電路中有短路，需要認(rèn)真檢查之后再加電。如果沒有問題，則可以進(jìn)行功能的檢測。由于系統(tǒng)硬件較復(fù)雜，硬件電路裝配、焊接完成后，可能不能正常工作。為了方便調(diào)試，采用分塊調(diào)試的方法。在通電前，一定要檢查電源電壓的幅值和極性，否則很容易造成芯片的損壞。加電后檢查各插件上引腳的電位，一般先檢查 VCC 與 GND 之間電位，若在 5V~ 之間屬正常范圍。 系統(tǒng)軟件調(diào)試硬件調(diào)試完成以后，軟件調(diào)試就非常重要。系統(tǒng)軟件調(diào)試時也要分模塊來進(jìn)行調(diào)試，這樣才能使進(jìn)程有條不紊的進(jìn)行下去，而不至于出現(xiàn)混亂。首先，