【正文】 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 34 頁 共 39 頁 致 謝 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 35 頁 共 39 頁 參 考 文 獻 [1] 魏學(xué)業(yè) . 傳感器技術(shù)與應(yīng)用 [M], 武漢 :華中科技大學(xué)出版社 ,2021. [2] 康瑞清 ,吳華怡 ,郝彥爽等 . 傳感器技術(shù)及應(yīng)用 [M], 北京 :機械工業(yè)出版社，2021. [3] 陳桂友 . 增強型 8051 單片機使用開發(fā)技術(shù) [M], 北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 ,2021. [4] 郭天祥 . 新概念 51 單片機 C 語言教程：入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略 [M], 北京 :電子工業(yè)出版社 ,2021. [5] 戴上舉 . 刪繁就簡 — 單片機從入門到精通 [M], 北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 ,2021. [6] 老楊 . 51 單片機工程師是怎樣煉成的：基于 C 語言 +Proteus 仿真 [M], 北京 :電子工業(yè)出版社 ,2021. [7]（美） Stephen Prata,云巔工作室譯 . C Primer Plus:第五版 [M], 北京 :人民郵電出版社 ,2021. [8] 朱紅 ,趙琦 ,王 慶寶等 . C++程序設(shè)計教程 [M], 北京 :清華大學(xué)出版社 ,2021. [9] 胡斌 ,吉玲 ,胡松等 . 電子工程師必備：九大系統(tǒng)電路識圖寶典 [M], 北京 :人民郵電出版社 ,2021. [10] （美） Darren Ashby,尹華來譯 . 電子電氣工程師必知必會 [M], 北京 :人民郵電出版社 ,2021. [11] 張利園 . Protel99se 電路板設(shè)計技能實訓(xùn) [M], 北京 :中國電力出版社 ,2021. [12] 趙景波 ,張莉 ,常江等 . 電路設(shè)計與制版 — Protel99se 從入門到精通 [M], 北京 :機械工業(yè)出版社 ,2021. [13] 李江全 .單片機通信與控制應(yīng)用編程實例 [M], 北京 :中國電力出版社 ,2021. [14] 張秀關(guān) . 單片機與串口通信實踐 [M], 北京 :電子工業(yè)出版社 ,2021. [15] 田敏 . Visual C++數(shù)據(jù)采集與串口通信測控應(yīng)用實踐 [M], 北京 :人民郵電出版社 ,2021. [16] 管皓 ,高永利等 . 別樣詮釋：一個 Visual C++老鳥 10年學(xué)習(xí)與開發(fā)心得 [M], 北京 :電子工業(yè)出版社 ,2021. 。 本設(shè)計的簡易酒精濃度檢測儀，一方面可以供司機 開車前檢測飲酒量 ,看否能夠開車；另一方面也可以應(yīng)用于需要酒精濃度監(jiān)控的場合。本裝置實現(xiàn)了檢測到高酒精濃度就進行聲光報警、液晶屏幕顯示濃度和可自行調(diào)節(jié)醉酒閾值等功能。硬件部分設(shè)計了合理電路和印刷電路板，軟件使用 C 語言和模塊化設(shè)計，易調(diào)試、可移植性好。裝置主要分為酒精檢測顯示部分和上位機監(jiān)控部分?？芍衔粰C監(jiān)控軟件的運行是正常可靠的。監(jiān)控結(jié)果如圖 所示。打開軟件后，可以看到隨著檢測到的濃度的變化和醉酒閾值的調(diào)節(jié)，上位機繪制了數(shù)據(jù)變化的曲線圖。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 31 頁 共 39 頁 圖 閾值調(diào)整結(jié)果 由以上步驟可以看出，此裝置的運行是正?？煽康?。如圖 所示。如圖 所示。其中上面一行是顯示的檢測到的濃度值，下面一行是醉酒報警的閾值。運行后開機界面結(jié)果 如圖 所示。 圖 打樣好的 PCB 將各元件及接口按相應(yīng)位置焊接到 PCB 板上，再將各模塊都連接到 PCB 板上。 上位機軟件設(shè)計完后的界面如圖 所示。 這樣不斷接收數(shù)據(jù)，曲線就會不斷移動，達到實時動態(tài)曲線的效果。其次初始化兩個控件，而后 MSComm 控件就會監(jiān)視指定的串口。 上位機整體軟件流程圖如圖 所示。除此之外， TeeChart 還提供了一個完整功能齊全的編輯對話框，可以用來方便快捷的設(shè)計繁瑣的圖表程序。 TeeChart 是西班牙的 Steema 公司研發(fā)的圖表控件。簡單的初始化控件的幾個屬性，然后編寫控件的事件響應(yīng)程序，就能夠使串口高效的實現(xiàn)所需的功能。它在高級語言的串行通信應(yīng)用和計算機的串行口之間架起了一座橋梁。 MSComm控件是美國 Microsoft公司為了方便 Windows環(huán)境下串行接口通信編程而出品的 ActiveX 控件。設(shè)計過程當(dāng)中主要用到 Microsoft Communications Control 控件（簡稱 MSComm控件）和 TeeChart5 控件。上位機收到數(shù)據(jù)后繪制曲線圖，實現(xiàn)對酒精濃度的監(jiān)控功能。 開啟 IAP 操作 寫存儲單元地址 開始 執(zhí)行寫入命令 扇區(qū)擦除 返 回 開啟 IAP 操作 寫存儲單元地址 開始 返回 執(zhí)行讀取命令 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 26 頁 共 39 頁 圖 聲光報警程序流程 同樣的，在主循環(huán)里循環(huán)執(zhí)行此程序，完成實時的報警檢測。這里酒后閾值設(shè)為醉酒閾值的一半。 4． 7 聲光報警子程序的設(shè)計 本系統(tǒng)的聲光報警設(shè)置兩級報警。扇區(qū)擦除是為了 將扇區(qū)全部寫‘ 1’，才能無誤的寫入數(shù)據(jù)。 圖 閾值保存流程圖 讀取閾值時可以直接從 EEPROM 中讀取，但進行字節(jié)編程時必須先對整個存儲扇區(qū)執(zhí)行扇區(qū)擦除后才能寫入數(shù)據(jù)。閾值讀取流程如圖 所示。同樣的，在主循環(huán)里循環(huán)執(zhí)行此程序，就可以做到幾乎實時的檢測按鍵。 圖 鍵盤掃描流程圖 如果有按鍵按下，相應(yīng)引腳就檢測到一個低電平。為了消除按鍵抖動的影響，采用軟件方法消除抖動。接收完成后，單片機讀出數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到上位機，上位機進行實時曲線的繪制工作，然后再去重新等待數(shù)據(jù)接收，完成循環(huán)。 無線模塊的數(shù)據(jù)接收端流程圖如圖 所示。 圖 無線數(shù)據(jù)發(fā)送端流程圖 首先初始化無線發(fā)送端 NRF24l01，設(shè)定好發(fā)送、接收地址、數(shù)據(jù)包大小、通信頻率、是否自動應(yīng)答、自動重發(fā)設(shè)定等，然后單片機向裝載要發(fā)送的數(shù)據(jù)，并命令將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。這樣就完成了顯示功能。然后顯示歡迎字符，稍微延時，再顯示工作界面。 4． 3 顯示子程序的設(shè)計 顯示模塊的流程圖如圖 所示。最后讀出轉(zhuǎn)換完成的值。 4． 2 模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序的設(shè)計 AD 轉(zhuǎn)換是使用的 STC12C5A60S2 內(nèi)置的 ADC，參考電壓為單片機電源 電壓，其流程圖如圖 所示。由于單片機運行速度很快，液晶屏上的數(shù)據(jù)更新給人的感覺就像實時的。這時完成一個完整的主循環(huán)。開始 AD 轉(zhuǎn)換，檢測閾值調(diào)節(jié)按鍵，重新保存閾值后同時刷新濃度、閾值顯示。然后液晶屏上顯示必要字符，稍作延時，顯示工作界面一些必要字符。整體流程圖如圖 所示。等工廠打樣完成后就可以進行焊接調(diào)試等后期工作了。 本系統(tǒng)的 PCB 設(shè)計完成后如圖 所示。 ? 本系統(tǒng)還采用了大面積覆銅。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 20 頁 共 39 頁 ? 布線的最小寬度主要由導(dǎo)線與底板間的粘合強度和流經(jīng)的電流強度決定。元器件的布線主要考慮到以下因素。 ? 自行設(shè)計 PROTEL 中沒有的封裝。電路要分模塊進行布局，方便信號流通和后期檢查錯誤。 ? 一般情況下，全部電子元件均應(yīng)放在電路板的相同面，只有此面元件過于密集無法擺放時，才將一些比較低并且發(fā)熱量小的元件，如貼片電阻等放在另一層。 PCB 設(shè)計主要分為兩部分 ,一是元器件的布局，二是元器件的布線。 印制電路板的設(shè)計是以原理圖為依據(jù)，完成硬件電路的實物搭建，涵蓋電子元件的優(yōu)化安放、金屬連線的安 放和通孔的優(yōu)化安放。根據(jù)之前的各硬件模塊的設(shè)計，得到的系統(tǒng)檢測發(fā)送端整體硬件原理圖如圖 所示。電路原理圖采用 PROTEL99SE 的原理圖設(shè)計功能設(shè)計。 S1 自鎖開關(guān)是系統(tǒng)主開關(guān)，按下時電路導(dǎo)通 ，非按下時無電壓輸出，整個系統(tǒng)關(guān)閉。 電源由 輸出的 VCC 提供。電路中 D1 為電源指示燈， R2 為指示燈的限流電阻。 C； 電源電路如圖 所示。 SOT223 封裝；工作溫度范圍 40176。 C； 參數(shù)如下。輸入電壓最高 18V；輸出電流可達 1A；輸出電壓 ；輸入電壓最低 ； SOT223 封裝；工作溫度范圍 40176。 本系統(tǒng)同時選用 和 兩款芯片來獲得 5v 和 電壓。 AMS1117 是一款低 壓差線性穩(wěn)壓器，有多種固定電壓輸出的型號，輸出電流最大可達 1A，輸出電壓精度可達 1%，壓差最低可至 1v。整個系統(tǒng)最大工作電流估計在 300ma。 本系統(tǒng)需要兩個電源電壓來供電。為了獲得恒定充足的電源，這里采用 18650 鋰離子可充電電池。接收端的電路如圖 所示。 ? 內(nèi)建 512 字節(jié)接收緩沖區(qū)和 512 字節(jié)發(fā)送緩沖區(qū)。集成上電復(fù)位電路，片內(nèi)集成穩(wěn)壓器可輸出 電壓。 ? 符合 規(guī)范，支持將 USB 狀態(tài)掛起。它能把計算機的 USB 口通過驅(qū)動程序轉(zhuǎn)換成串口通信達到擴展目的。單片機一般都帶有串口模塊，但如今帶有串口的計算機已經(jīng)不多見。 同樣的，數(shù)據(jù)接收端也需要一個單片機控制的 NRF24L01 無線模塊。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 16 頁 共 39 頁 圖 NRF24L01 數(shù)據(jù)發(fā)送端電路圖 單片機的 P1^3 P1^7 依次連 NRF24L01 模塊的 CSN、 CE、 MOSI、 MISO、 SCK 引腳，IRQ 接單片機的中斷輸入引腳 P3^3。除了電源引腳，其余引腳是可以直接和單片機引腳相連的。 沒有硬件 SPI 接口的單片機也能夠?qū)?I/O 口用軟件模仿 SPI 協(xié)議來完成對模塊的控制工作。