【導(dǎo)讀】基于美國(guó)TI公司的。整體方案，對(duì)各個(gè)子模塊設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的方案論證與比較。軟件完成了程序模塊規(guī)劃、主程序模塊和各個(gè)子程序模塊的設(shè)。通過(guò)USB型MSP430仿真器連接PC機(jī)和MSP430嵌入式系統(tǒng)主板，將程。序下載到目標(biāo)芯片的FLASH中，運(yùn)行調(diào)試。通過(guò)系統(tǒng)軟硬件聯(lián)機(jī)調(diào)試，完成了酒精檢。測(cè)儀的設(shè)計(jì)，并給出了設(shè)計(jì)過(guò)程中運(yùn)到的問題的分析與處理結(jié)果。

　　

【正文】 理取 k 1 , x 1 , y 1取 k 2 , x 2 , y 2y = y i + k i ( x x i )YYYNNN...返 回 圖 54 酒精濃度信息線性化 將 MR513 輸入、輸出特性曲線轉(zhuǎn)換為橫坐標(biāo)為傳感器輸出電壓，縱坐標(biāo)為酒精氣體濃度值的坐標(biāo)圖，如圖 55 所示。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 20 0 50 100 150 200 250 300 350 400 45001002003004005006007008009001000輸出電壓（ mV ）濃度（ppm） 圖 55 MR513 靈敏度特性曲線 圖 55 曲線用 MATLAB 軟件實(shí)現(xiàn)，圖中將靈敏度曲線分為 4 段，可得到分段點(diǎn)的坐標(biāo)為： 00( , ) (0,0)xy? ， 11( , ) (263 , 200 )xy ? ， 22( , ) (363 , 400 )xy ? ， 33( , ) (400 , 600 )xy ? ，44( , ) ( 425 ,100 0)xy ? 。 顯示程序設(shè)計(jì) 采用 段式 LCD 顯示酒精濃度信息， 在初始化 LCD 時(shí)需要設(shè)置控制 LCD 定時(shí)發(fā)生器和 R33 的開閉，設(shè)置 LCD 驅(qū)動(dòng)模式以及 LCD 控制寄存器選擇輸出段或端口信息的組合。 初始化程序流程圖如圖 56 所示。 本設(shè)計(jì)采用 4MUX 驅(qū)動(dòng)方式， S0S15 段顯示，LCD 模塊頻率為 FLCD=ACLK/128。 程 序 入 口選 擇 4 M U X 顯 示 模 式采 用 S 0 S 1 5 段 顯 示選 擇 L C D 模 塊 頻 率L C D M E M 清 零返 回 圖 56 LCD 初始化程序流程圖 在 LCD 顯示 子 程序中，先為需要顯示的內(nèi)容分配存儲(chǔ)空間 ，再設(shè)置顯示的位數(shù)及小數(shù)位的位數(shù)， 然后將每位數(shù)字再液晶上顯示，最后兩位顯示單位 。 LCD 顯示程序流程圖如圖 57 所示。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 21 程 序 入 口返 回分 配 存 儲(chǔ) 空 間延 時(shí)s t r l設(shè) 置 顯 示 格 式 ， 將數(shù) 值 拷 貝 到 s t r l 中S t r l 7S r r l = 7將 A S C I I 碼 轉(zhuǎn) 換 為十 進(jìn) 制 數(shù) 字 顯 示i S t r l顯 示 位 = ‘ . ’ ?顯 示 位 = ‘ . ’YN顯 示 該 位i + +YNYN最 后 兩 位 顯 示 單 位 圖 57 LCD 顯示程序流程圖 小結(jié) 本章介紹了酒精檢測(cè)儀的 軟件設(shè)計(jì)方法。包括主程序的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)時(shí)鐘的選擇，酒精濃度數(shù)據(jù)的處理以及顯示功能的實(shí)現(xiàn)。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 22 第 6 章 酒精檢測(cè)儀調(diào)試過(guò)程與結(jié)果 系統(tǒng)硬件電路測(cè)試與分析 測(cè)試儀器 和內(nèi)容 （ 1）在系統(tǒng)的硬件電路的測(cè)試過(guò)程中主要使用的測(cè)試儀器有： UT30D 數(shù)字萬(wàn)用表 ，TDS1002 數(shù)字示波器 ， DF1641B1 函數(shù)發(fā)生器。 （ 2）系統(tǒng)硬件電路的測(cè)試主要包括以下幾個(gè)方面： PCB 板的原理檢查和電氣檢測(cè) ， 單片機(jī)小系統(tǒng)各個(gè)子模塊的測(cè)試 ， JTAG 接口的測(cè)試 ， 信號(hào) 調(diào)理 模塊， 顯示模塊的調(diào)試 。 系統(tǒng)硬件電路測(cè)試分析 （ 1） PCB 板的原理檢查和電氣檢測(cè)： 在焊接元器件之前 一定要仔細(xì)檢查 PCB 板 ，檢查板子在設(shè)計(jì)上有無(wú)原理錯(cuò)誤和短路、開路之類的電氣問題。 原理錯(cuò)誤的檢查主要查看 PCB 上的連線是否與原理圖相符 ， 通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn) 單片機(jī)上一個(gè)連接 LCD 的 引腳未接通，滑動(dòng)變阻器的三個(gè)引腳上連線有錯(cuò)誤 。 于是 通過(guò)飛線來(lái)修正這些錯(cuò)誤。 然后檢查電氣問題，此過(guò)程使用萬(wàn)用表的通路檢測(cè)檔來(lái)檢查相關(guān)的點(diǎn)是否連通 。 （ 2） 單片機(jī)小系統(tǒng)各個(gè)子模塊的測(cè)試 ： 首先測(cè)試電源電路，在 測(cè)試 無(wú)誤后再將主芯片焊上 ， 避免主芯片被燒壞； 其次 測(cè)試 單片機(jī)小系統(tǒng) 時(shí)鐘 模塊 、復(fù)位模塊 能否 正常 工作 。 （ 3） JTAG 接口測(cè)試： 將 JTAG 用雙排插針引出 ，編寫一個(gè)空函數(shù)將其配置好進(jìn)行下載，測(cè)試能否下載成功。 （ 4）信號(hào)調(diào)理模塊： 先在萬(wàn)用板上搭建一個(gè)信 號(hào)差分電路 ，對(duì)它進(jìn)行測(cè)試，滿足電路設(shè)計(jì)要求，再將對(duì)應(yīng)的器件焊接在電路板上再進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)電路電壓輸出對(duì)用倍數(shù)不正確。于是再檢查了焊接后的電路，在一段短接線處虛焊。 將其焊牢后出現(xiàn)正確的結(jié)果。 （ 5） LCD 顯示模塊： LCD 的封裝與單排插針相似，焊接比較簡(jiǎn)單。在焊接后 用萬(wàn)用表 對(duì)其進(jìn)行檢查避免出現(xiàn)虛焊。 系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)合調(diào)試與分析 程序下載線采用 14 芯電線做數(shù)據(jù)傳輸線， PC 端采用 USB 與 PC 相連，下載端采用JTAG 接口與目標(biāo)板相連。由于 JTAG 接口已經(jīng)提供了電源，所以下載時(shí)可以不再需要添加額外的外部電源。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 23 （ 1） IAR 開發(fā)平臺(tái)的參數(shù)設(shè)置 打開 IAR Embedded Workbench，選創(chuàng)建一個(gè)工作平臺(tái)，然后單擊提示圖選項(xiàng)中的Creat new project in new workbench 創(chuàng)建項(xiàng)目文件，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)新建項(xiàng)目向?qū)?，設(shè)計(jì)采用C 語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)，所以此處選擇為 Cmain。將項(xiàng)目類型選擇為 C 后，點(diǎn)擊 OK，將項(xiàng)目保存到指定路徑后就可以編輯程序了。 源程序編輯完成后選中項(xiàng)目名稱，點(diǎn)擊右鍵 (或在菜單欄單擊 Project)選擇 Options進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置界面，參數(shù)設(shè)置完后，單擊 Debugger，在界面中選擇為 FET Debugger 或Simulator，當(dāng)使用電腦進(jìn)行模擬軟件仿真時(shí)，選擇 Simulator，其參數(shù)設(shè)置如圖 61： 圖 61 仿真調(diào)試參數(shù)設(shè)置 單擊 Simulator，其參數(shù)設(shè)置如圖 62 所示。 圖 62 IAR 并口參數(shù)設(shè)置 單擊 General Options，在界面中 Device 下選擇芯片型號(hào)為 MSP430FE427。其參數(shù)設(shè)置如圖 63 所示。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 24 圖 63 芯片型號(hào)選擇 在設(shè)置完項(xiàng)目參數(shù)設(shè)置后，就可以編譯、調(diào)試源程序代碼了。 程序的編譯和仿真，以及程序的燒寫都在 IAR Embedded Workbench 中完成，當(dāng)軟件編輯完成后，編譯生成目標(biāo)文件后就可以進(jìn)行下載設(shè)置了。 在同一對(duì)話框設(shè)置 Debugger（調(diào)試方式），如果要在下載前仿真，就選擇 Simulator（仿真），如果要下載到目標(biāo)板上去，就選擇 FET Debugger（ FET 調(diào)試），如圖 64 所示。 圖 64 設(shè)置調(diào)試方式 在參數(shù)設(shè)置合理后就可以進(jìn)行程序的編譯、下載和調(diào)試了。 程序下載完成后進(jìn)入的是程序的調(diào)試界面， 調(diào)試程序一般操作步驟有：?jiǎn)尾竭\(yùn)行、多步運(yùn)行、設(shè)置斷點(diǎn) 、取消斷點(diǎn)、全速運(yùn)行、復(fù)位等 。 在調(diào)試環(huán)境中，可以通過(guò) view 菜單打 開調(diào)試程序所需的窗口，可以觀察程序中的變量、特殊功能寄存器等窗口，如圖 65 所示。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 25 圖 65 調(diào)試窗口參數(shù)設(shè)置 （ 2）顯示部分調(diào)試 通過(guò)對(duì)酒精濃度的檢測(cè)，在 LCD 上觀察濃度值的變化 。 在調(diào)試過(guò)程中， 從 AD 輸入端， 直接輸入轉(zhuǎn)換電壓， 輸入電壓與液晶顯示對(duì)應(yīng)的值如表 61 所示。 表 61 輸入電壓與液晶顯示的對(duì)應(yīng)關(guān)系 電壓值 （ mV） 液晶顯示值 （ ppm） 顯示理論值（ ppm） 電壓值 （ mV） 液晶顯示值（ ppm） 顯示 理論 值（ ppm） 42 32 363 399 400 245 185 400 599 600 262 199 419 880 904 285 243 244 420 918 920 325 320 324 438 1000 1000 由表 61 知， 當(dāng)輸入電壓為 0400mV時(shí)， 液晶顯示值與理論計(jì)算值基本一致 ；當(dāng)輸入電壓為大于 400mV 小于 425mV 時(shí)， 液晶顯示存在一定的偏差， 這是由傳感器的輸入輸出特性決定的 ， 此時(shí) 函數(shù)關(guān)系的斜率為 16， 當(dāng)輸入有微小變化時(shí)，輸出變化較大，所以在調(diào)試時(shí) 顯示 值 變化 較大 ； 當(dāng)輸入電壓大于 425mV 時(shí)， 設(shè)定 液晶顯示值 一直 為1000ppm。 將傳感器探頭接入進(jìn)行測(cè)試，當(dāng) 探頭漸漸接近酒精液體表面時(shí)，液晶值顯示逐漸增大，直至 1000ppm。 此外，還對(duì)其他氣體進(jìn)行的檢測(cè)，以測(cè)試酒精傳感器的 識(shí)別能力。西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 26 如表 62 所示。 表 62 測(cè)試氣體顯示情況 測(cè)試氣體 酒精 水 膠水 松香氣體 顯示情況 正常 無(wú)反應(yīng) 無(wú)反應(yīng) 無(wú)反應(yīng) 測(cè)試氣體 茶飲料 丁烷 直接呼氣 香煙 顯示情況 無(wú)反應(yīng) 顯示數(shù)值 顯示數(shù)值 顯示數(shù)值 通過(guò)實(shí)驗(yàn)，在測(cè)試丁烷 、香煙燃燒氣體 時(shí)， LCD 顯示也出現(xiàn)濃度顯示，甚至還超過(guò)了閾值，這是 由 傳感器制作所選材料決定的 ，傳感器對(duì)可燃?xì)?體 都有反應(yīng) 。在直接呼出氣體時(shí)，液晶也顯示數(shù)值，但一般不會(huì)超過(guò)閾值 。從兩個(gè)角度分析這種情況：一方面是殘留在傳感器內(nèi)的測(cè)試氣體在吹入氧濃度的增加的繼續(xù)反應(yīng)的影響，另一方面是半導(dǎo)體應(yīng)變片 受吹氣的力的影響 而發(fā)生微小的變化。 存在的不足 本設(shè)計(jì)雖然基本完成了設(shè)所要求實(shí)現(xiàn)的功能，但是也存在不足的地方。 一方面，由于傳感器技術(shù)的瓶頸，測(cè)試氣體的不完全準(zhǔn)確是無(wú)法避免的。 另一方面，在傳感器的選擇上，由于 測(cè)試橋電路的電壓太大使得系統(tǒng) 耗能 很嚴(yán)重 。 小結(jié) 本章對(duì)系統(tǒng)硬件、軟硬件聯(lián)機(jī)調(diào)試做了介紹 。主要介紹了軟件 調(diào)試的方法和 軟 硬件聯(lián)機(jī) 調(diào)試中出現(xiàn)的問題 以及設(shè)計(jì)存在的不足 。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 27 結(jié) 論 在交通運(yùn)輸業(yè)、高空作業(yè)、礦井作業(yè)或其他企事業(yè)單位等高危險(xiǎn)性領(lǐng)域職業(yè)通常需要對(duì)員工體內(nèi)的酒精濃度進(jìn)行檢測(cè)。目前，酒精檢測(cè)儀已經(jīng)是一種應(yīng)用比較廣泛的檢測(cè)設(shè)備。隨著 傳感器 技術(shù) 、集成電路的 發(fā)展 以及單片技術(shù)的日趨成熟，在新型氣體檢測(cè)儀器的開發(fā)設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)技術(shù)，以單片機(jī)為處理核心單元 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、處理已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。 MSP430 系列單片機(jī)以其低功耗的特點(diǎn)手持式測(cè)量?jī)x表中得到很好的應(yīng)用。設(shè)計(jì)提出的采用 熱線型半導(dǎo)體傳感器采集酒精濃度 信息 ， 整個(gè)系統(tǒng) 體積小巧 ，檢測(cè)方便 ，便于攜帶。 由此可見，本文提出的便攜式酒精檢測(cè)儀設(shè)計(jì)方案具有很好的應(yīng)用前景。 通過(guò)一學(xué)期的學(xué)習(xí)，完成了酒精檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)滿足了任務(wù)書中的基本要求，軟、硬件設(shè)計(jì)已達(dá)到預(yù)期效果。主要完成的工作有： ① 學(xué)會(huì)了使用 Altium Designer 軟件繪制原理圖和 PCB 板圖，熟練掌握了一般的貼片焊接 技術(shù)。 ② 完成了單片機(jī)小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試。 ③ 完成了酒精檢測(cè)儀的各個(gè)功能模塊的硬件設(shè)計(jì)和調(diào)試。 ④ 掌握了單片機(jī)開發(fā)、仿真軟件 IAR EW430 的使用。 ⑤ 完成了程序模塊 規(guī)劃、主程序模塊和各個(gè)接口模塊的程序設(shè)計(jì)及軟件調(diào)試。 ⑥ 已經(jīng)通過(guò)系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)合調(diào)試，檢測(cè)到的酒精濃度信息通過(guò) LCD 顯示出來(lái)。 由于時(shí)間和能力有限，本次設(shè)計(jì)還有一些不足之處，有待下一步工作的完善。主要有一下幾方面： ① 相對(duì)整個(gè)系統(tǒng)而言，目前采用的酒精傳感器測(cè)試輸出電壓較大，耗能比較嚴(yán)重。 ② 由于采用模擬傳感器在信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)，對(duì)傳感器輸出的標(biāo)定和校準(zhǔn)的處理使測(cè)量精度 有所影響。 在此處可以進(jìn)一步改善。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 28 致 謝 感謝西南科技大學(xué)。在這里，我開闊了眼界，增長(zhǎng)了見識(shí)， 收獲的知識(shí)， 鍛煉了能力。大學(xué)四年的 親身體驗(yàn) 讓我更增加了對(duì)學(xué)校的熱愛。 感謝我的指導(dǎo)老師 鄧琥 對(duì)我的辛勤培育。 從論文的立題到實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)以及論文的撰寫整個(gè)過(guò)程無(wú)不浸透著老師的心血。 他 廣博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，靈活的思維方式， 對(duì)學(xué)生耐心細(xì)致的指導(dǎo)深深感染激勵(lì)著我，將使我終身受益。 導(dǎo)師不但在學(xué)習(xí)上給予我很大的 指導(dǎo) ，在生活上也給了莫大的關(guān)懷，在這里向 鄧 老師表示衷心的感謝。 感謝大學(xué)四年所有指導(dǎo)過(guò)的老師。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中給了我很多指導(dǎo)，化解我在學(xué)習(xí)上的迷惑，讓我在理論知識(shí)和動(dòng)手能力上都有很大的提高。 感謝 龔景超 、 董海 、 朱海洋 、 韓海濤 等同學(xué)在完成畢 業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)論文中給予我的幫助。 感謝父母二十多年來(lái)的養(yǎng)育之恩，讓我順利的完成了四年的大學(xué)學(xué)業(yè)，并讓我獲取了一定的知識(shí)并最終走向社會(huì)，為社會(huì)貢獻(xiàn)自己。 最后，我要向在百忙中抽時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱、評(píng)議和參加本人論文答辯的各位老師表示感謝！ 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 29 參考文獻(xiàn) [1] 賈