【正文】 面說(shuō)明各引腳功能。 酒精濃度測(cè)試儀設(shè)計(jì)22圖 9 ADC0809 芯片IN0~IN7：8 路模擬量輸入端?！? 21~28：8 位數(shù)字量輸出端。　　ADDA 、ADDB、ADDC ：3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路。如表 1 所示。ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 　　START：A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，輸入，高電平有效。 　　EOC：A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平） 。 　　OE ：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量?！　LK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于 640KHZ。 　　REF（+） 、REF （）：基準(zhǔn)電壓。 　　Vcc：電源，單一+5V。 　　GND ：地。 　　ADC0809 的工作過(guò)程是：首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。START 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到 A/D 轉(zhuǎn)換完成，EOC 變?yōu)楦唠娖剑甘?A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng) OE 輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。當(dāng)檢測(cè)到酒精氣味時(shí)，氣體傳感器的 AB 間電阻變小，則 ADC0809 的模擬輸入端 IN0 的電壓變大。采用查詢方式對(duì)輸入模擬信號(hào)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，然后將數(shù)據(jù)通過(guò)三位八段數(shù)碼管顯示。表 1 ADC0809 通道地址榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）23ADDC ADDB ADDA 選通通道0 0 0 IN00 0 1 IN10 1 0 IN20 1 1 IN31 0 0 IN41 0 1 IN51 1 0 IN61 1 1 IN7ADC0809 芯片內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘脈沖源，可以用單片機(jī)提供的地址鎖存控制輸入信號(hào) ALE 經(jīng) D 觸發(fā)器二分頻后，作為 ADC0809 的時(shí)鐘輸入。ALE 端信號(hào)的頻率是單片機(jī)時(shí)鐘頻率的 1/6。單片機(jī)的時(shí)鐘頻率是 ，則 ALE 端輸出信號(hào)的頻率為 ，再二分頻后為 ，符合ADC0809 對(duì)時(shí)鐘頻率的要求。由于 ADC0809 具有三態(tài)輸出數(shù)據(jù)瑣存器，其 8 位數(shù)據(jù)輸出端可以直接與數(shù)據(jù)總線相連。地址選通端 ADDA，ADDB，ADDC 分別與單片機(jī)地址總線的低三位 A0，A1，A2相連，用于選通 IN0IN7 中的某一通道。由于 ALE 和 START 連在一起，ADC0809 在鎖存通道地址的同時(shí)啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換。在讀取 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)，OE 產(chǎn)生的正脈沖信號(hào)用于打開三態(tài)輸出鎖存器。ADC0809 的 EOC 信號(hào)與單片機(jī)的 相連，作為 A/D 轉(zhuǎn)換是否結(jié)束的狀態(tài)信號(hào)供單片機(jī)查詢。ADC0809 與 AT89S51 單片機(jī)的接口電路如圖 10 所示 [11]。單片機(jī)引腳 與 進(jìn)過(guò)或非門后于模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的 ALE 端和 START 端子用導(dǎo)線相連接，用于對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片寫入數(shù)據(jù)的寫信號(hào)。單片機(jī)的 RD 端 與 進(jìn)過(guò)或非門后于模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的 OE 端子用導(dǎo)線相連接，作為單片機(jī)讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀信號(hào)。單片機(jī)引腳 與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的 EOC 端經(jīng)過(guò)或非門后的輸出端用導(dǎo)線相連接，用于單片機(jī)對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束的查詢，模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束后可以查詢到 為高電平，為單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)作準(zhǔn)備。單片機(jī)的 ALE 端口接到 D 觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端 CK，D 觸發(fā)器的反相輸出端與觸發(fā)信號(hào)輸入端用導(dǎo)線相連，D 觸發(fā)器的清零和復(fù)位端為低電平有效，分別接高電平，D 觸發(fā)器的正向輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的 CLK 端子用導(dǎo)線相連接，為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片提供正常的時(shí)鐘信號(hào)。把模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的 A2﹑A1﹑A0 端分別用導(dǎo)線連接到地址鎖存器的低三位，用于選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換的通道。模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的 IN0 端子用導(dǎo)線與信號(hào)采樣部分的負(fù)載電阻端相連，作為要模數(shù)轉(zhuǎn)換的輸入端。單片機(jī)引腳－ 連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)輸出端 D0﹑D1 ﹑ D2﹑D3﹑D4﹑D5﹑D6 ﹑D7 端，用于讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。地址地址鎖存芯片 74LS373 的輸入端低三位分別與單片機(jī)引腳 － 連接，用于鎖存選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換通道的地址。酒精濃度測(cè)試儀設(shè)計(jì)24圖 10 ADC0809 與單片機(jī) AT89S51 接口電路 發(fā)光二極管顯示報(bào)警電路發(fā)光二極管集成驅(qū)動(dòng)芯片 LM3914 的管腳圖如圖 11 所示。其內(nèi)部的緩沖放大器最大限度的提高了該集成電路的輸入電阻（5 腳），電壓輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)緩沖器（增益為零）同時(shí)送到 10 個(gè)電壓比較器的異相（ ）輸入端。10 個(gè)電壓比較器的同相輸入（ +）端分別接到 10 個(gè)等值電阻（1KΩ）串聯(lián)回路的10 個(gè)分壓端。因?yàn)榕c串聯(lián)回路相接的內(nèi)部參考電壓為 ，所以相鄰分壓端之間的電壓差為。為了驅(qū)動(dòng) LED1 發(fā)光，集成電路LM3914 的 1 腳輸出應(yīng)該為低電平，因此要求電壓比較器異相（）端的輸入電壓應(yīng)大于 。同理，要使 LED2 發(fā)光，異相端輸入電壓應(yīng)大于 *2=；要使 LED10 發(fā)光，異相端輸入電壓應(yīng)大于 *10=。LM3914 的 9 腳為點(diǎn)，條方式選擇端，當(dāng) 9 腳與 11 腳相接為點(diǎn)狀顯示；當(dāng) 9 腳與 3 腳相接，則為條狀顯示。本系統(tǒng)采用條狀顯示方式，即將引腳 9 和引腳 3 都接到電源的正極。榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）25圖 11 LM3914 管腳圖如圖 12 所示，LM3914 的 3 和 9 引腳接電源正極，使發(fā)光二極管成柱狀顯示，7 和 8 引腳接一個(gè)2K 的電阻，控制發(fā)光二極管的亮度， 5 引腳為采樣信號(hào)的輸入端，10 到 18 引腳和 1 引腳分別接發(fā)光二極管的負(fù)極端，4 和 2 引腳與發(fā)光二極管的正極間接一個(gè) 10μF 的電容，作為發(fā)光二極管的虛電源，驅(qū)動(dòng)要反光的二極管點(diǎn)亮。當(dāng)檢測(cè)到酒精氣味時(shí)，氣敏傳感器的 AB 間電阻變小，LM3914 的 5 端電位升高，通過(guò)比較放大，驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管依次發(fā)光，從而區(qū)分出酒精含量的高低，直觀的看出所測(cè)的酒精濃度達(dá)到了哪個(gè)水平值，起到報(bào)警的作用。輸入靈敏度可以通過(guò)負(fù)載電阻的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)，即對(duì)地電阻調(diào)小時(shí)靈敏度下降；反之，靈敏度增加。改變 7 腳與 8 腳之間電阻的阻值可以調(diào)節(jié)發(fā)光二極管的顯示亮度，當(dāng)阻值增加亮度減弱，反之加強(qiáng)。酒精濃度測(cè)試儀設(shè)計(jì)26圖 12 發(fā)光二極管顯示 數(shù)碼管顯示電路發(fā)光二極管一般是砷化鎵半導(dǎo)體二極管，在發(fā)放光二極管兩端加上正向電壓，則發(fā)光二極管發(fā)光。數(shù)碼管是由若干發(fā)光二極管組合而成的，有共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)形。8 段共陰數(shù)碼管由a﹑b﹑c﹑d﹑e ﹑f ﹑g、dg 這 8 個(gè)發(fā)光二極管組成。把 8 個(gè)發(fā)光二極管的陰極連接在一起構(gòu)成共陰極端，接進(jìn)電路時(shí)，共陰極端接地，給要發(fā)光顯示的二極管的陽(yáng)極端接高電平可使該發(fā)光二極管導(dǎo)通點(diǎn)亮。如圖 13 所示。榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）27圖 13 8 段共陰數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示，靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動(dòng)電路具有輸出鎖存功能，單片機(jī)將所要顯示的數(shù)據(jù)送出后就可以驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)，直到下一次顯示數(shù)據(jù)需要更新時(shí)再傳送一次新的數(shù)據(jù)就可以了。靜態(tài)顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用 CPU 時(shí)間少。動(dòng)態(tài)顯示需要時(shí)刻對(duì)顯示器件進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用的 CPU 時(shí)間多。這兩種顯示方式各有利弊；靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的 CPU 時(shí)間，但每個(gè)顯示單元都需要單獨(dú)的顯示驅(qū)動(dòng)電路，使用的硬件較多；動(dòng)態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的 CPU 時(shí)間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。設(shè)計(jì)選用 3 個(gè)單位 8 段共陰數(shù)碼管來(lái)顯示輸出的數(shù)據(jù)，因?yàn)殡娐酚布鄬?duì)較簡(jiǎn)單，所以選擇靜態(tài)顯示方法。選用 3 個(gè)移位寄存器 74LS164 驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管發(fā)光點(diǎn)亮。電路連接如圖 14 所示。移位寄存器在電路中一是驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管點(diǎn)亮，二是對(duì)輸入的串行數(shù)據(jù)并行輸出，起到串并轉(zhuǎn)換的作用。移位寄存器74LS164 串行數(shù)據(jù)輸入端與前一位的并行輸出最高位相連，第一位移位寄存器的數(shù)據(jù)輸入端與單片機(jī)的數(shù)據(jù)輸出端 連接。單片機(jī)引腳 用于給移位寄存器提供移位的時(shí)鐘脈沖，該引腳與三個(gè)移位寄存器的時(shí)鐘輸入端 CLK 相連。因?yàn)槊课粩?shù)據(jù)串行輸出先輸出的是低位，所以數(shù)碼管引腳a、b、c、d、e 、f 、g、dg 應(yīng)順序與對(duì)應(yīng)位的移位寄存器并行輸出端的QQQQQQQQ0 連接。酒精濃度測(cè)試儀設(shè)計(jì)28圖 14 數(shù)碼管顯示電路 系統(tǒng)整體電路圖信號(hào)采樣模塊電路的輸出接到發(fā)光二極管顯示 LM3914 的輸入端，同時(shí)也將采樣信號(hào)輸出端接至A/D 轉(zhuǎn)換芯片的輸入端，再加上單片機(jī)最小系統(tǒng)電路、單片機(jī)與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的連接和單片機(jī)與數(shù)碼管顯示的連接，即可作出它的整體電路圖，如圖 15 所示。榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）29圖 15 整體電路圖3. 酒精濃度監(jiān)測(cè)儀的軟件設(shè)計(jì) 主程序主程序流程圖如下圖 31 所示。3．2 數(shù)據(jù)采集子程序A/D 轉(zhuǎn)換子程序流程圖如下圖 32 所示。ADC0809 初始化后，把 0 通道輸入的 05V 的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的數(shù)字量 OOHFFH，然后將對(duì)應(yīng)數(shù)值存儲(chǔ)到 3FH 內(nèi)存單元。3．3 數(shù)據(jù)處理子程序數(shù)據(jù)處理子程序主要是系數(shù)調(diào)整和數(shù)制轉(zhuǎn)換，將 ADC0809 采集的模擬電壓值轉(zhuǎn)換為 8 位二進(jìn)制數(shù)。系數(shù)是酒精濃度的最大測(cè)量值 1500/255= 確定。(89C51 為 8 位處理器，當(dāng) 0809 輸入電壓為 時(shí)輸入數(shù)據(jù)為 255（FFH） 。)系數(shù)調(diào)整是為了使十六進(jìn)制與十進(jìn)制轉(zhuǎn)換方便，將轉(zhuǎn)換系數(shù)． 放大10 倍取整后為 59 即 3BH 作為轉(zhuǎn)換系數(shù)。酒精濃度測(cè)試儀設(shè)計(jì)30圖 31 主程序流程圖圖 32 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 流程圖 開始啟動(dòng) ADC0809 通道，并延時(shí) 100μs轉(zhuǎn)換完？讀出 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果結(jié)果存入 3F 單元返回YN初始化LCD 顯示子程序數(shù)據(jù)處理子程序鍵盤掃描子程序序A/D 轉(zhuǎn)換子程序序大于閾值？聲光報(bào)警N開始Y開始采集數(shù)據(jù)存寄存器數(shù)據(jù)乘 3BH二進(jìn)制數(shù)存儲(chǔ)BCD 數(shù)*2+進(jìn)位二進(jìn)制數(shù)右移十進(jìn)制調(diào)整字?jǐn)?shù)到？位數(shù)到？返回存儲(chǔ)NNYY榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）31圖 33 數(shù)據(jù)處理子程序流程圖3．4 報(bào)警子程序系統(tǒng)設(shè)定閾值并保存在以 50H 開始的 3 個(gè)單元，為了便于比較和顯示，閾值的千位放入 50H 中，百位和十位放入 5lH，個(gè)位放人 52H 中。報(bào)警電路分為蜂鳴器報(bào)警電路和 LED 發(fā)光報(bào)警電路組成。當(dāng)輸入端 為低電平時(shí)，有電流通過(guò)蜂鳴器，蜂鳴器發(fā)出聲音報(bào)警。而當(dāng)輸入端為高電平時(shí)不報(bào)警。當(dāng)輸人端 為低電平時(shí)，LED 點(diǎn)亮報(bào)警，反之輸入端 為高電平則不報(bào)警。報(bào)警子程序執(zhí)行之前，將報(bào)警閾值轉(zhuǎn)換為壓縮的 BCD 碼并存放在兩個(gè)存儲(chǔ)單元中。傳感器輸入值A(chǔ)/D 轉(zhuǎn)換后，調(diào)用比較程序，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理后顯示的測(cè)量值與閾值比較，小于閾值則繼續(xù)執(zhí)行顯示程序。若大于閾值則將單片機(jī)的 、 兩端口清零進(jìn)行聲光報(bào)警。40H、4lH、42H 單元存放 A/D 轉(zhuǎn)換后，并進(jìn)行十進(jìn)制轉(zhuǎn)換后的結(jié)果。40H 和 50H 分別存放的是處理后的測(cè)量值與閾值的千位的壓縮 BCD碼，41H 和 51H 分別存放的是處理后的測(cè)量值與閾值的百位、十位壓縮的 BCD 碼，42H 和 52H 分別存放酒精濃度測(cè)試儀設(shè)計(jì)32的是處理后的測(cè)量值與閾值的個(gè)位的壓縮 BCD 碼。程序首先對(duì) 40H、50H 中的值進(jìn)行比較大小，如果40H 中的值大于 50H 中的值，則進(jìn)行報(bào)警。依此類推，比較 41H 和 51H，42H 和 52H圖 34 報(bào)警子程序流程框圖開始40H 中的 BCD 碼大？與閾值相等？41H 中的 BCD 碼大？42H 中的 BCD 碼大？返回YYY報(bào)警N Y NN Y N Y N Y YY與閾值相等？