【導(dǎo)讀】塊、鍵盤控制模塊、液晶顯示模塊和電源模塊等組成。將通過精密放大器的傳感器信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)。換,并把轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量進(jìn)行一定處理,轉(zhuǎn)化為酒精濃度信號(hào)PPM或mg/L,最后送液晶顯示器顯示。·電池檢測(cè),電源不足時(shí)給出顯示。·節(jié)電設(shè)計(jì),一定時(shí)間內(nèi)檢測(cè)不到信號(hào)時(shí),自動(dòng)關(guān)機(jī)。·酒精濃度單位可互換,PPM與mg/L互換。本文設(shè)計(jì)了一種用于公共場(chǎng)所具有檢測(cè)及超限報(bào)警功能的酒精濃度智能測(cè)試儀。設(shè)計(jì)方案基于89C52單片機(jī)，MQ3酒精濃度傳感器等器件作為主要芯片。文中詳細(xì)介紹了數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理。系統(tǒng)對(duì)于采樣地點(diǎn)超出規(guī)定的。酒精規(guī)定濃度時(shí)通過蜂鳴器報(bào)警電路發(fā)出響聲提醒監(jiān)測(cè)人員。同時(shí)，操作人員對(duì)于具體。報(bào)警點(diǎn)的上限值可以通過單片機(jī)編程進(jìn)行設(shè)置。

　　

【正文】 執(zhí)行復(fù)位操作（若該引腳持續(xù)保 持高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)）。 實(shí)際應(yīng)用中，復(fù)位操作有兩種基本形式：一種是上電復(fù)位，另一種是上電與按鍵均有效的復(fù)位，上電復(fù)位，要求接通電源后，單片機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。常用的上電復(fù)位，第四章 軟件設(shè)計(jì) 上電瞬間 RST 引腳獲得高電平，隨著電容 C1的充電， RST 引腳的高電平將逐漸下降。 本設(shè)計(jì)中復(fù)位電路采用的是開關(guān)復(fù)位電路，開關(guān) S9 未按下是上電復(fù)位電路，上電復(fù)位電路在上電的瞬間，由于電容上的電壓不能突變，電容處于充電（導(dǎo)通）狀態(tài)，故RST 腳的電壓與 VCC 相同。隨著電容的充電， RST 腳上的電壓才慢慢下降。選擇合理的充電常數(shù)， 就能保證在開關(guān)按下時(shí)是 RST 端有兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平從而使STC89C52 內(nèi)部復(fù)位。開關(guān)按下時(shí)是按鍵手動(dòng)復(fù)位電路， RST 端通過電阻與 VCC 電源接通，通過電阻的分壓就可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位。電路圖見圖 ： 圖 復(fù)位電路圖 RST 引腳的高電平只要能保持足夠的時(shí)間（ 2 個(gè)機(jī)器周期），單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。該電路典型的電阻和電容參數(shù)為：晶振為 12MHz 時(shí)， C1為 10uF： R4為 . 數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì) (1)從傳感器過來的電壓信號(hào)，必須放大，濾波， 采集，轉(zhuǎn)換才能被 MCU識(shí)別和處理。由于假若每一路都設(shè)置放大、濾波等器件，那么成本會(huì)很大，所以信號(hào)的采集一般用多路模擬通路進(jìn)行選擇。然而選擇多路模擬開關(guān)時(shí)必須考慮以下的幾個(gè)因素：通道數(shù)量、切換速度、開關(guān)電阻和器件的封裝形式?？傊?dāng)?shù)據(jù)采集與硬件的選擇有很大的關(guān)系。 (2)傳感器的選擇 酒精濃度傳感器由 MQ3傳感器組成。 (3)測(cè)量電路 測(cè)量電路由酒精濃度傳感器 MQ3， ADC0809 組成。 酒精傳感 MQ3 經(jīng) AD0809 與 STC89C52 單片機(jī)相連，在顯示器上顯示出酒精的濃度值，當(dāng)超過國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)報(bào)警。 [4,9] A/D 轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì) 廣東石油化工學(xué)院畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文 :基于單片 機(jī)的酒精檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 正常情況下 ADC0809 與單片機(jī)的接口應(yīng)為 4條數(shù)據(jù)線，分別是 CS、 CLK、 DO、DI。但由于 DO 端與 DI 端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將 DO 和 DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng) ADC0832 未工作時(shí)其 CS 輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用， CLK 和 DO/DI 的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將 CS 使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端 CLK 輸入時(shí)鐘脈沖， DO/DI 端則使用 DI 端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。在第 1 個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前 DI 端必須是高電平，表示啟始信號(hào)。在第 3個(gè)脈沖下沉之前 DI 端應(yīng)輸入 2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能 .如圖 : 圖 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖 按鍵設(shè)計(jì) 鍵盤分為：獨(dú)立式和矩陣式兩類，每一類按其編碼方法又可以分為編碼和非編碼兩種。由于本系統(tǒng)只有 S S17,2 個(gè)控制命令，所需按鍵較少，所以本系統(tǒng)選擇獨(dú)立式按鍵。電路圖見圖 ： 第四章 軟件設(shè)計(jì) 圖 復(fù)位按鍵和電源開 關(guān)按鍵電路圖 獨(dú)立式按鍵是直接用 I/O 口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路。每個(gè)獨(dú)立式按鍵占有一根 I/O口線。各根 I/O 口線之間不會(huì)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(shí)， I/O 口線有確定的高電平，（ STC89C52 .P1 口內(nèi)部接有上拉電阻）所以就不需要再外接上拉電阻。 (1)復(fù)位按鍵開關(guān)通過按鍵給單片機(jī) RST 腳信號(hào) ,讓單片機(jī)回復(fù)原始狀態(tài) 。 (2)當(dāng)電路板插上電源時(shí) ,通過電源開關(guān)按鍵打開開關(guān) ,通電 ,這樣避免電源直接通電 ,減少燒壞電路板的緩沖作用。 LCD1602 液晶顯示設(shè)計(jì) LCD1602 液晶顯示模塊與計(jì)算機(jī)的接口電路有兩種方式。它與單片機(jī)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(chǔ)器或 I/O 設(shè)備直接接在單片機(jī)的總線上，單片機(jī)以訪問存儲(chǔ)器或 I/O 設(shè)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(jī)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，而是利用它的 I／ 0 口來實(shí)現(xiàn)與顯示模塊的聯(lián)系。即將液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的 P0 口連接作為數(shù)據(jù)總線，另外三根時(shí)序控制信號(hào)線通常利用單片機(jī)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(chǔ)器空間，它的接口電路與時(shí)序無關(guān)，其時(shí) 序完全靠軟件編程實(shí)現(xiàn)。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 報(bào)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(duì)于某些緊急狀態(tài)，比如系統(tǒng)檢測(cè)到的錯(cuò)誤狀態(tài)等，為了使操作人員不至于忽視，及時(shí)采取措施，往往還需要有某種更能引人注意，提起警廣東石油化工學(xué)院畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文 :基于單片 機(jī)的酒精檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 覺的報(bào)警信號(hào)。這種報(bào)警信號(hào)通常有三種類型：一是閃光報(bào)警，因?yàn)殚W動(dòng)的指示燈更能提醒人們注意；二是鳴音報(bào)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(bào)警，不僅能起到報(bào)警作用，還能直接給出警報(bào)種類的信息。其中，前兩種報(bào)警裝置因硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(bào)警雖然警報(bào)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。鳴音 報(bào)警實(shí)現(xiàn)單頻音報(bào)警的接口電路比較簡(jiǎn)單， 只要當(dāng)值高于警報(bào)值的時(shí)候單片機(jī) FM 端就會(huì)輸出信號(hào)傳遞給三極管 ,通過三極管 Q1 端再傳輸信號(hào)給蜂鳴器實(shí)現(xiàn)鳴音報(bào)警的效果。 以下為報(bào)警電路接線圖見圖 ： 圖 報(bào)警電路圖 電源電路設(shè)計(jì) 在本次設(shè)計(jì)中，需要一個(gè)比較大的電壓源和一個(gè) 5V 的單片機(jī)供電源，為了實(shí)現(xiàn)便攜式。設(shè)計(jì)了電源盒 ,通過 4個(gè) 6V的電源。 本章小結(jié) 本章主要講述硬件設(shè)計(jì)所需要的部分 ,酒精濃度檢測(cè)主要硬件有感應(yīng)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)、報(bào)警設(shè)計(jì)、顯示設(shè)計(jì)、按鍵設(shè)計(jì)、電源設(shè)計(jì)等。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(gè)復(fù)雜的單片機(jī)系統(tǒng)按照功能劃分成一個(gè)個(gè)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(duì)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。 第四章 軟件設(shè)計(jì) 第四章 軟件設(shè)計(jì) 編譯語言的選擇 對(duì)于單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用中，逐漸引入了高級(jí)語言， C 語言就是其中的一種。匯編語言的可控性較高級(jí)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。基于 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(gè)子程序。整個(gè)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?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(cè)儀的各個(gè)功能。主要是檢測(cè)與顯示，時(shí)間調(diào)整與顯示，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。功能子函數(shù)的調(diào)用。見圖 圖 主程序流程圖 開始 初始化ADC 初始化LCD 屏 顯示開機(jī)畫面 開始AD 轉(zhuǎn)換 讀 9 的數(shù)值A(chǔ)DC08 數(shù)據(jù)處理 顯示數(shù)值 比較 警報(bào) 小于閾值 大于閾值 廣東石油化工學(xué)院畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文 :基于單片 機(jī)的酒精檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 按鍵程序入口按鍵按下 ？調(diào)用延時(shí)程序按鍵釋放 ？鍵值傳送YNNY開始使能芯片輸入通道控制字產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)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 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(hào)轉(zhuǎn)化為 MCU 能夠處理的數(shù)字信號(hào)，并傳送給 MCU。 ⑵ ADC0809 轉(zhuǎn)換的流程圖見下圖 圖 A/D 芯片的數(shù)據(jù) D3 口，連接 51 單片機(jī)的 口， CLK 接 74ls74 的 Q1 口， D1和 D0 接 口。 按鍵輸入模塊 ⑴按鍵時(shí)顯現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的一個(gè)控制按鈕，通過按鍵的操作，對(duì)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 ） : 第四章 軟件設(shè)計(jì) 圖 的流程圖 按鍵的接在 P0 上 ,由于 P0 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。 本章小結(jié) 本章主要講述編輯語言的選擇跟軟件設(shè)計(jì)所需要的部分 ,酒精濃度檢測(cè)主要軟件有主程序模塊、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊、按鍵輸入模塊等。 廣東石油化工學(xué)院畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文 :基于單片 機(jī)的酒精檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 第五章 系統(tǒng)調(diào)試 在前面幾章中，我們?cè)敿?xì)討論了酒精濃度測(cè)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(duì)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(duì)整個(gè)電路板進(jìn)行檢查。首先，用萬用表對(duì)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(duì)元器件進(jìn)行焊接。焊接前對(duì)電阻、電容的量值要進(jìn)行測(cè)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(shí)，要注意芯片與設(shè)計(jì)要求的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否一致。在焊接時(shí)，應(yīng)將印制的電路板認(rèn)真對(duì)照原理圖，查看元器件的引腳焊接是否正確。 電路測(cè)試 電路板焊接完成后，需要對(duì)每個(gè)元器件的引腳逐個(gè)進(jìn)行檢查，一方面是檢查有沒有引腳虛焊或 與其他信號(hào)線短路，另一方面是對(duì)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(cè)試。上電測(cè)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(cè)試系統(tǒng)。首先還是應(yīng)該測(cè)試電源部分，系統(tǒng)上電以后，測(cè)試各個(gè)電源端口和器件的電源部分是否工作正常，同時(shí)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(cè)。 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~。 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(shí)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，檢查 LCD1602 液晶顯示屏。 LCD1602 顯示屏上電后，檢查是否可以正常顯第五章 系統(tǒng)調(diào)試 示，第一行顯示英文字符，第二行顯示時(shí)間，此時(shí)，按下按鍵即可對(duì)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。 其次，調(diào)試存儲(chǔ)模塊。檢查 存儲(chǔ)模塊是否能夠讀寫信息，當(dāng)存入一個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)候，從 LCD1602 中，讀出來，看是否與之前存入的數(shù)據(jù)一致，而可認(rèn)為存儲(chǔ)模塊正常工作。 再次，調(diào)試單片機(jī)與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，在 LCD 模塊調(diào)試成功之后，就可以調(diào)試數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，在模擬的測(cè)試一個(gè)電壓，若 LCD1602 能夠正常顯示記錄的數(shù)據(jù)，則調(diào)試成功。 最后調(diào)試傳感模塊，根據(jù)傳感器的要求，輸入一個(gè) 9V 高電壓和一個(gè) 5V 電壓，則傳感能通過 AD 的轉(zhuǎn)換，在 LCD1602 顯示正常的電壓，則調(diào)試成功，之后進(jìn)行程序的運(yùn)算，使 LCD 實(shí)現(xiàn)酒精濃度數(shù)值 系統(tǒng)整體調(diào)試 在軟件和硬 件的分別調(diào)試成功后，然后進(jìn)行程序的捎入單片機(jī)中，進(jìn)行整塊系統(tǒng)的調(diào)試，提供 9V 的電壓，使單片機(jī)和傳感器，和各個(gè)元件都能正常工作后，要對(duì)傳感的最大值和最小值的調(diào)試，最小值調(diào)試，即把傳感器裸露在空氣中，環(huán)境為無酒精環(huán)境，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使 LCD1602 顯示為 0，進(jìn)行多次斷電，最終沒有數(shù)據(jù)變化，數(shù)值