【正文】 決設計中的各種問題。沒有他們的幫助，我就無法完成這個設計，甚至于就沒有這個設計。希望以后可以將這種安全系統(tǒng)應用于汽車上，為人們帶來安全。將繼電器模塊連接與汽車的電路系統(tǒng)中，將輸入系統(tǒng)改為預先設定的閥值，即可實現(xiàn)在駕駛員飲酒后呼出氣體濃度超過安全標準時，報警的同時啟動繼電器切斷汽車引擎的電源，防止交通事故的發(fā)生，并且可以對駕駛者進行實時監(jiān)控，防止他人代啟動的情況發(fā)生。當然系統(tǒng)的擴展功能也很重要?；贙eilμVison4編譯器的基礎上編寫了整個軟件程序。報警模塊功能為當檢測到酒精濃度超標時，能夠經(jīng)蜂鳴器發(fā)出警告提示；液晶顯示模塊能夠顯示呼出氣體中酒精含量值；繼電器能夠在檢測到酒精濃度超標時，同時進行工作。6 結(jié)論從主動安全的角度出發(fā)提出了設計方案，并對其進行了修改，優(yōu)化。所以在此含量以上的誤差可以稍大，不影響系統(tǒng)的安全性。%。即把系統(tǒng)暴露在空氣中，環(huán)境為無酒精環(huán)境，將與MQ3氣敏傳感器連接的電阻首先用滑動變阻器代替，調(diào)節(jié)使顯示值為零，進行多次斷電，最終沒有數(shù)據(jù)變化，顯示值始終為零后，測量滑動變阻器阻值，用相近（偏大）的電阻替換焊接。最后，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，檢查輸入模塊工作是否正常。再次，檢查傳感器信號采集模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。其次，檢查報警模塊和繼電器模塊。觀察是否能夠正常顯示開機歡迎畫面，待進入系統(tǒng)后，觀察能否正常顯示測量畫面。首先，接通電源后，檢查1602LCD液晶顯示。 系統(tǒng)軟件調(diào)試系統(tǒng)硬件調(diào)試完成后，軟件的調(diào)試也非常重要。在通電之前，一定要檢查電壓的極性，否則很容易燒毀芯片。硬件電路裝配、焊接完成后，可能不能正常工作。如果有的話，可能是相應的元器件損壞或者電路中存在短路的現(xiàn)象，需要認真檢查之后再加電。檢查電路焊接沒有問題后，則可以進行上電測試。 焊接實物圖 電路測試電路板焊接完成后，需要對每個元器件的管腳逐個進行檢查。焊接時，認真對照原理圖，查看元器件的管腳是否焊接正確。 系統(tǒng)硬件調(diào)試 元器件的焊接首先選擇合適的電路板，以方便元器件的焊接以及擺放。5 系統(tǒng)的調(diào)試在前面幾章中，詳細的討論了本系統(tǒng)硬件方面和軟件方面的設計，但是要想讓系統(tǒng)真正運行起來達到預期的指標和功能，就必須對系統(tǒng)進行調(diào)試。詳細代碼見附錄1。 整體程序設計根據(jù)整體設計以及各個模塊的功能，繪制系統(tǒng)的整體流程圖。對于51單片機程序的開發(fā)，一般采用Keil公司的μVison系列的集成開發(fā)環(huán)境。 單片機軟件開發(fā)環(huán)境單片機的程序設計需要在特定的編譯器中進行。軟件編寫的主體思路是將系統(tǒng)按功能模塊劃分，然后再根據(jù)模塊要實現(xiàn)的功能寫各個子程序。且具有良好的模塊化、容易閱讀、維護等優(yōu)點，且編寫的模塊程序易于移植。C語言編寫的程序比用匯編語言編寫的程序更符合人們思考的習慣。程序編寫語言比較常見的有C語言，匯編語言。 整體電路圖4 系統(tǒng)軟件設計 編輯語言的選擇對于單片機的開發(fā)應用中，逐漸引進了高級語言，C語言就是其中的一種。 繼電器電路圖 系統(tǒng)整體電路圖以AT89C51單片機為核心，傳感器信號采集模塊經(jīng)過ADC0832后連接AT89C51單片機，再連接到液晶顯示模塊，報警模塊和繼電器模塊。以下是報警模塊的電路圖，： 報警電路圖 繼電器電路的設計繼電器的設計是為了能夠經(jīng)過改進之后作用與汽車上，當氣體中酒精含量超過設定的閥值時，繼電器可以工作，切斷汽車引擎電源，從而使汽車無法啟動，從而有效的防止駕駛員酒后駕車。 液晶顯示電路 報警模塊的設計這個系統(tǒng)中報警模塊設計的比較簡單，只是一個蜂鳴器的單音頻報警同時發(fā)光二極管發(fā)光。第16腳：背光源負極。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第2腳：VDD接5V正電源。 1602LCD尺寸圖1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:162個字符芯片工作電壓:—工作電流:()模塊最佳工作電壓:字符尺寸:(WH)mm管腳功能說明：1602LCD采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口。由于應用硬件消抖還需要外加器件，相對軟件消抖較為麻煩，所以本系統(tǒng)采用軟件消抖。軟件消抖的基本原理是當檢測出鍵盤閉合時，先執(zhí)行一個延時子程序產(chǎn)生數(shù)毫秒的延時，待接通時的前沿抖動消失后再判斷是否有鍵按下。硬件消抖是采用硬件電路的方式對鍵盤的按下抖動和釋放抖動進行消抖，經(jīng)過消抖后的電路電平信號只有兩種穩(wěn)定狀態(tài)。在本系統(tǒng)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，I/O口有確定的高電平，AT89C51單片機的P3口內(nèi)部接有上拉電阻，所以不需要再外接上上拉電阻。每一個獨立式按鍵占有一根I/O口線。應為實驗所用的MQ3在預熱5到10分鐘后，它的敏感體電阻只有120K歐姆，所以負載電阻選用一個1K歐姆，構(gòu)成采樣部分的分壓電阻。 在采樣硬件電路中實際要考慮到MQ3的實際技術(shù)參數(shù)，即加熱電阻和敏感體電阻的大小，該部分應與電源正極相連。當氣敏傳感器的敏感體電阻阻值發(fā)生改變時，對應的電位器的分壓值也會發(fā)生相應的變化，即一個電壓值對應著一個被測酒精氣體濃度。當其表面吸附有被測氣體酒精分子時，表面導電電子比例就會發(fā)生變化，從而其表面電阻會隨著被測氣體濃度的變化而變化。MQ3型氣敏傳感器與電位器串聯(lián)構(gòu)成分壓電路，采樣點為電位器的分壓。MQ3的6管腳也連接在一起，作為敏感體電阻的另一個電極。MQ3的加熱電阻兩端即5管腳接至+5V直流穩(wěn)壓電源，用于電阻絲對敏感體電阻的加熱。如果作為由IN+與IN輸入的輸入時，可是將電壓值設定在某一個較大范圍之內(nèi)，從而提高轉(zhuǎn)換的寬度。最后將CS置高電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行處理就可以了。也正是從此位開始輸出下一個相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個字節(jié)的下沉輸出DATA0。從第4個脈沖下沉開始由DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位DATA7，隨后每一個脈沖下沉DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。當2 位數(shù)據(jù)為“0”、“1”時，將CH0作為負輸入端IN，CH1 作為正輸入端IN+進行輸入。當2位數(shù)據(jù)為“1”、“1”時，只對CH1進行單通道轉(zhuǎn)換。在第3個脈沖下沉之前DI端應輸入2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能。此時芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時由處理器向芯片時鐘輸入端CLK 輸入時鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。當ADC0832未工作時其CS輸入端應為高電平，此時芯片禁用，CLK 和DO/DI 的電平可任意。GND 芯片參考0 電位（地）5：DI 數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制6：DO 數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出7：CLK，時鐘，低于600KHz8：Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復用）單片機對ADC0832的控制原理是：正常情況下ADC0832 與單片機的接口應為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。C。C，工業(yè)級芯片溫寬為?40176。它具有雙通道A/D轉(zhuǎn)換，輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容， 5V電源供電時輸入電壓在0~5V之間， 工作頻率為250KHZ，轉(zhuǎn)換時間為32μS， 一般功耗僅為15mW， 8P、14P—DIP（雙列直插）、PICC 多種封裝， 商用級芯片溫寬為0176。根據(jù)以上的管腳特性，確定單片機的管腳使用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應不接。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。RST：復位輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須接上拉電阻。當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。GND：接地。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。同時，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。至此，系統(tǒng)中重要部分的選型完成。（3）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)顯示器要輕得多。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會閃爍。 顯示模塊的選型單片機系統(tǒng)中常見的顯示方式主要是：數(shù)碼管顯示和液晶顯示。鍵盤分為：獨立式和矩陣式兩種，每一類按其編碼方法又可以分為編碼和非編碼兩種。而且功耗小，工作電壓在5v左右，適合本設計的需求，所以選定ADC0832為模擬—數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。ADC0832 為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達256級，可以適應一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。因此有人習慣上將轉(zhuǎn)換速率在數(shù)值上等同于采樣速率也是可以接受的。采樣時間則是另外一個概念，是指兩次轉(zhuǎn)換的間隔。 （2）轉(zhuǎn)換速率(Conversion Rate)是指完成一次從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字的AD轉(zhuǎn)換所需的時間的倒數(shù)。 A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標：（1）分辯率(Resolution) 指數(shù)字量變化一個最小量時模擬信號的變化量，定義為滿刻度與2n的比值。還有分成三步或多步實現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換的叫做分級（Multistep/Subrangling）型AD，而從轉(zhuǎn)換時序角度 又可稱為流水線（Pipelined）型AD，現(xiàn)代的分級型AD中還加入了對多次轉(zhuǎn)換結(jié)果作數(shù)字運算而修正特性等功能。由于轉(zhuǎn)換速率極高，n位的轉(zhuǎn)換需要2n1個比較器，因此電路規(guī)模也極大，價格也高，只適用于視頻AD轉(zhuǎn)換器等速度特別高的領域。其優(yōu)點是速度較高、功耗低，在低分辯率（12位）時價格便宜，但高精度（12位）時價格很高。（2）逐次比較型（如ADC0808/ADC0809）逐次比較型AD由一個比較器和DA轉(zhuǎn)換器通過逐次比較邏輯構(gòu)成，從MSB開始，順序地對每一位將輸入電壓與內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器輸出進行比較，經(jīng)n次比較而輸出 數(shù)字值。其優(yōu)點是用簡單電路就能獲得高分辨率，但缺點是由于轉(zhuǎn)換精度依賴于積分時間，因此轉(zhuǎn)換速率極低。下面簡要介紹常用的幾種類型的基本原理及特點：積分型、逐次逼近型、并行比較型/串并行型。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。AVR是集合了PIC和51的優(yōu)勢的，指令周期比PIC還要快，性價比比PIC要高，F(xiàn)LASH在線編程比PIC方便，學AVR會感到它的結(jié)構(gòu)跟PIC差不多，很多相似的，就是用C語言開發(fā)置位麻煩一點，位操作不如PIC和51方便，工業(yè)級也用的不廣，多用于儀器、通信上。 PIC 系列單片機采用 Harvard 雙總線結(jié)構(gòu)，運行速度快，指令流水線結(jié)構(gòu)，程序存儲器的訪問和數(shù)據(jù)存儲器的訪問并行處理。Intel公司51系列的典型產(chǎn)品是8051，片內(nèi)有4K字節(jié)的一次性程序存儲器（OTP）。51系列單片機的優(yōu)點之一是它從內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作的系統(tǒng)，稱作位處理器，能夠進行的位傳送、置位、清零、測試、邏輯運算等，功能完備。主要應用領域包括:智能化家用電器、辦公自動化設備、商業(yè)營銷設備、工業(yè)自動化控制、智能化儀表、智能化通信產(chǎn)品、汽車電子產(chǎn)品、航空航天系統(tǒng)和高防軍事、尖端武器等領域。單片機從工業(yè)測控對象、環(huán)境、接口特點等出發(fā)，向著增強控制功能、提高工業(yè)環(huán)境下的可靠性、靈活方便的構(gòu)成應用計算機系統(tǒng)界面接口的方向發(fā)展。單片機的應用從根本上改變了控制系統(tǒng)傳統(tǒng)的設計思想和設計方法。單片機的設計系統(tǒng)克服了純數(shù)字電路系統(tǒng)設計中存在的缺陷，使電子電路設計有了新的飛躍。由于這種變化是可逆的，所以能重復使用。MQ3型氣敏傳感器的敏感部分是由金屬氧化物（二氧化錫）的N型半導體微晶燒結(jié)層構(gòu)成。本設計中的酒精氣體傳感器是Q3型,它屬于MQ系列氣敏元件的一種。 目前普遍使用的酒精傳感器為半導體型和燃料電池型，這兩種酒精傳感器易于制造成便捷型呼氣式酒精測試器，適用于現(xiàn)場使用。由于燃料電池型酒精傳感器具有穩(wěn)定性好、精度高、抗干擾性好的明顯優(yōu)點，可用來檢測機動車駕駛?cè)藛T是否飲酒和其它嚴禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場檢測，也可用在其它場所乙醇蒸汽的檢測。由于它只對酒精氣體反應，所以任何其他非酒精氣體測量時給結(jié)果帶來的干擾都很小。燃料電池型酒精傳感器屬于電化學類型，燃料電池是當前世界上廣泛研究的環(huán)保型能源，它可以直接把可燃氣體轉(zhuǎn)變成電能，而不產(chǎn)生污染，為酒精傳感器只是燃料電池的一個分支。是由于半導體型酒精傳感器感度低、不能精確計量、穩(wěn)定性和重復性差、以及功耗