【正文】 些外部接口功能單元如A/D、PWM、PCA(可編程計數(shù)器陣列)、WDT(監(jiān)視定時器)、高速I/O口、計數(shù)器的捕獲/比較邏輯等。它是第三代單片機的代表。如果選用的單片機本就方便地處理語音信號，那么實現(xiàn)語音功能就將變得相對簡單?？紤]到技術(shù)先進性和人性化設計的需要，如果能在上述方案中加入語音提示、語音播報檢測結(jié)果等新功能，將是非常有益的。本設計中經(jīng)過比較后采用MQ3型氣敏傳感器是由微型A12O3 陶瓷管和SNO2 敏感層、測量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼的腔體內(nèi)，而加熱器為氣敏元件的工作提供了必要的工作條件。此電壓與進入燃燒室內(nèi)氣體的酒精濃度成正比，這就是燃料電池型呼氣酒精測試儀的基本工作原理半導體型采用氧化錫（等其他半導體氧化物）半導體作為傳感器，這類半導體器件具有氣敏特性，當接觸的氣體中其敏感的氣體濃度增加，它對外呈現(xiàn)的電阻值就降低，半導體型呼氣酒精測試儀就是利用這個原理做成的[2]。作為酒精傳感器只是燃料電池的一個分支。 燃料電池型呼氣酒精測試儀采用燃料電池酒精傳感器作為氣敏元件，它屬于電化學類型，因此又稱為電化學型。由于價格和使用是否方便等因素所決定，目前普遍使用的只有燃料電池型（電化學型）和半導體型二種。所以需要增設鍵盤控制模塊實現(xiàn)人機交互功能，超過閾值進入聲光報警功能。第1章 方案設計與論證本課題研究的是一種以氣敏傳感器和單片機為主，監(jiān)測空氣酒精濃度，并具有聲光報警功能及LCD顯示功能的空氣酒精濃度監(jiān)測儀。第4章為系統(tǒng)的調(diào)試分析部分，經(jīng)過系統(tǒng)的調(diào)試分析用以確定整個系統(tǒng)是否可投入生產(chǎn)。其中對電源電路的設計比較簡單，而對LCD液晶顯示模塊及鍵控模塊做了比較詳細的設計介紹。論文的總體思路如下：第1章為系統(tǒng)總體方案的設計與論證，主要是對系統(tǒng)的可行性進行分析及元器件的選擇以便設計出最佳方案。本課題采用MQ3氣敏傳感器，AT89C51單片機實現(xiàn)空氣酒精濃度實時測量，通過LCD顯示屏進行顯示。本課題研究的是一種以氣敏傳感器和單片機為主，監(jiān)測空氣酒精濃度，并具有聲光報警功能及LCD顯示功能的空氣酒精濃度監(jiān)測儀。目前全世界絕大多數(shù)國家都采用呼氣酒精測試儀對駕駛?cè)藛T進行現(xiàn)場檢測，以確定被測量者體內(nèi)酒精含量的多少，以確保駕駛員的生命財產(chǎn)安全。少量飲酒并不會有上述癥狀，即人體內(nèi)酒精濃度比較低時，而人體內(nèi)酒精超過某一個值時就會引起危險。由此可見，酒精濃度檢測器具有巨大的潛在用戶群，市場前景十分廣闊。酒精濃度檢測器不僅可以作為交警快速準確地判斷駕駛員是否酒后駕車的取證工具，同時也可以用于駕駛員自測是否飲酒過量。 alcohol concentration。軟件設計部分采用模塊化思想，運用匯編語言進行編程，該檢測器的特點在于簡潔的硬件結(jié)構(gòu)、高效的軟件設計和較高的性價比。設計中選用AT89C51單片機作為系統(tǒng)主控芯片，采用MQ3氣敏傳感器進行酒精氣體濃度的檢測，利用ADC0809進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后并通過12864液晶顯示器進行濃度顯示。畢業(yè)設計(論文)課 題 名 稱 便攜式酒精濃度監(jiān)測儀的設計與仿真 學 生 姓 名 羅 永 如 學 號 0540827048 系、年級專業(yè) 05級電子信息工程 指 導 教 師 劉 偉 職 稱 講 師 2009年 5 月 10 日摘 要本文研究了一款基于單片機的便攜式酒精濃度監(jiān)測儀的設計過程。該產(chǎn)品可通過聲光報警信號來提示駕駛員是否飲酒過度，不適合開車，旨在減少交通事故的發(fā)生，具有一定的市場前景和實用價值。同時，設計了鍵盤控制部分，用于針對不同人士輸入不同閾值，當濃度超過閾值時，給出聲光報警信號。關(guān)鍵字：便攜式；酒精濃度；單片機ABSTRACTIn this paper,a microcontrollerbased portable monitor alcohol concentration of the design process. The product can be sound and light alarm signals to prompt the driver whether the excessive drinking,not suitable for driving， aimed at reducing traffic accidents,with a certain degree of market prospects and practical value. AT89C51 singlechip design selected as the system control chip,the use of alcohol MQ3 gas sensors for the detection of gas concentrations using ADC0809 analogtodigital conversion to and through the concentration of 12864 to show the liquid crystal display. At the same time,part of the design of the keyboard to control for different people for different input threshold,when the concentration exceeds the threshold value， to a silent alarm signal light. Part of modular software design thought,the use of assembly language programming,the characteristics of the detector hardware structure is simple and efficient software design and higher cost performance.Keywords: Portable。 singlechip目 錄摘 要 IABSTRACT II目 錄 B前 言 1第1章 方案設計與論證 2 2 2 3 4第2章 硬件電路設計 5 主控模塊設計 5 7 8 AD轉(zhuǎn)換電路的設計 13 15 17 19第3章 軟件設計 213. 1數(shù)據(jù)處理子程序設計 23 24 24 25 26第4章 系統(tǒng)仿真及調(diào)試 28 28 2硬件聯(lián)調(diào) 28 28 29第5章 PCB設計 30 PCB板面規(guī)劃 30 PCB網(wǎng)絡表導入 30 儀器的PCB制作 31 PCB元件布局 31 pcb布線 31參考文獻 33致 謝 34附錄1 程序清單 35附錄2 系統(tǒng)仿真電路圖 52附錄3 原理圖 53附錄4 PCB 54附錄5 元器件清單 55 前 言 資料顯示，我國近幾年發(fā)生的重大交通事故中，有將近三分之一是由酒后駕車引的因此，對駕駛員飲酒程度的檢測正越來越受到重視，酒精濃度檢測器逐漸得到了廣泛的應用。此外，也可應用于食品加工、釀酒等需要監(jiān)控空氣中酒精濃度的場合。人民的生活水平迅速提高，越來越多的人有了自己的私家車，而酒后駕車造成的交通事故也頻頻發(fā)生:酒后駕車引起的交通事故是由于司機的過量飲酒造成人體內(nèi)酒精濃度過高，麻痹神經(jīng)，造成大腦反應遲緩，肢體不受控制等癥狀。為此，需要設計一智能儀器能夠監(jiān)測駕駛員體內(nèi)酒精含量。此外，空氣酒精濃度監(jiān)測儀還能監(jiān)測某一特定環(huán)境的酒精濃度如酒精生產(chǎn)車間可避免發(fā)生起火、爆炸及工業(yè)場地酒精中毒等惡性事故，確保環(huán)境安全。其可監(jiān)測出空氣環(huán)境中酒精濃度值，并根據(jù)不同的環(huán)境設定不同的閾值，對超過的閾值進行聲光報警，來提示危害?？梢酝ㄟ^鍵盤設定閾值，超過閾值具有聲光報警提示。第2章是則包含各個模塊進行了電路測試到最后設計出總體電路圖的整個設計過程。第3章主要針對系統(tǒng)的軟件設計及格子模塊的軟件分析并設計制作了各個模塊的的流程圖。綜上經(jīng)過各章節(jié)的有序銜接從而本設計得以實現(xiàn)。其可監(jiān)測出空氣環(huán)境中酒精濃度值，并需要根據(jù)不同環(huán)境不同駕駛員的水平設置不同的閾值，對超過的閾值進行聲光報警，來提示危害?？梢詫怏w中酒精含量進行檢測的設備有五種基本類型，分別是： 燃料電池型（電化學）、半導體型、紅外線型、氣體色譜分析型、比色型[1]。這二種能夠制造成便攜型呼氣酒精測試器，適合于現(xiàn)場使用。燃料電池是當前全世界都在廣泛研究的環(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。燃料電池酒精傳感器采用貴金屬白金作為電極，在燃燒室內(nèi)充滿了特種催化劑，它能使進入燃燒室內(nèi)的酒精充分燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽簿褪窃诙€電極上產(chǎn)生電壓，電能消耗在外接負載上。這種半導體在不同工作溫度時，對不同的氣體敏感程度是不同的，因此半導體型呼氣酒精測試儀中都采用加熱元件，把傳感器加熱到一定的溫度，在該溫度下，該傳感器對酒精具有最高的敏感度?？v觀現(xiàn)有的酒精檢測器，系統(tǒng)實現(xiàn)方案上大部分以傳統(tǒng)的單片機(如MICROCHIP公司的PIC系列)為基礎(chǔ)，并借助相應的外圍電路，將檢測結(jié)果通過LED、LCD等顯示方式告知使用者。從技術(shù)的角度看，在現(xiàn)有方案中加入專用的語音處理芯片(如AC48105)，從而實現(xiàn)語音功能，并不是非常復雜，但是這樣會使原有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上變得不夠精簡，且導致性價比下降。但考慮到經(jīng)濟以及自己所學的AT89C51是一款八位單片機，它的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評。第三代單片機包括了INTEL公司發(fā)展MCS51系列的新一代產(chǎn)品，如8ｘC15AT89C51FA/FB﹑AT89C51GA/GB﹑8ｘC451﹑8ｘC452，還包括了PHILIPS﹑SIEMENS﹑ADM、FUJUTSU﹑OKI﹑HARRIAMETRA﹑ATMEL等公司以AT89C51為核心推出的大量各具特色﹑與AT89C51兼容的單片機。這一代單片機中，在總線方面最重要的進展是為單片機配置了芯片間的串行總線，為單片機應用系統(tǒng)設計提供了更加靈活的方式。新一代單片機為外部提供了相當完善的總線結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)的擴展與配置打下了良好的基礎(chǔ)，本設計亦選擇AT89C51進行匯編語言的編寫。因此，可以直接把傳感器輸出電壓值經(jīng)過ADC0809采集數(shù)據(jù)送人單片機進行處理。其系統(tǒng)總體方案框圖如圖1所示。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器、并行I/O口、串行口、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器。但對各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。二是系統(tǒng)配置，既按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設備，如鍵盤顯示器﹑打印機﹑A/D﹑D/A轉(zhuǎn)換器等，要設計合適的接口電路。 數(shù)據(jù)存儲器AT89C51片內(nèi)為128個字節(jié)，片外最多可外擴至64K字節(jié)，用來存儲程序在運行期間的工作變量、運算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標志位等，所以稱為數(shù)據(jù)存儲器。AT89C51共有4個并行8位I/O口（P0、PPP3），每個口都有1個鎖存器和1個驅(qū)動器組成。 特殊功能寄存器AT89C51共有21個，用于對片內(nèi)的各功能的部件進行管理、控制、監(jiān)視。由上可見，AT89C51單片機的硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類全，功能強等特點。1位機在開關(guān)決策、邏輯電路仿真、過程控制方面非常有效；而8位機在數(shù)據(jù)采集，運算處理方面有明顯的長處。2. 時鐘電路AT89C51雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外部附加電路。內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。本設計采用最常用的內(nèi)部時鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。所以本設計中，振蕩晶體選擇12MHZ，電容選擇65PF。為了提高溫度穩(wěn)定性，應采用NPO電容。復位引腳RST通過一個斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個機器周期的S5P2，斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復位操作所需要的信號[4]。最簡單的上電自動復位電路中上電自動復位是通過外部復位電路的電容充電來實現(xiàn)的。時鐘頻率用6MHZ時C取22μF，R取10KΩ。本設計就是用的按鍵手動復位。其中電平復位是通過RST端經(jīng)電阻與電源VCC接通而實現(xiàn)的。 最小應用系統(tǒng)設計AT89C51是片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單﹑可靠。由于集成度的限制，最小應用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元[4]。（2）內(nèi)部存儲器容量有限。 AT89C51單片機最小系統(tǒng)7805集成穩(wěn)壓器典型應用電路圖如圖 所示：電容C1用于抵消輸入線較長時的電感效應，防止電路產(chǎn)生自激振蕩，容量取值一般小于1μF；電容C0用于消除輸出電壓中的高頻噪聲，其容值可大于或小于1μF。其中輸入電源可以用612V直流電源，滿足便攜的要求。通常根據(jù)氣敏特性來分類，主要分為：半導體氣敏傳感器、固體電解質(zhì)氣敏傳感器、接觸燃燒式氣敏傳感器、電化學式氣敏傳感器、光學式氣敏傳感器、高分子氣敏傳感器、導熱式傳感器等，下面是幾種目前技術(shù)成熟、應用廣泛的氣敏傳感器[5]。然而，半導體電導率變化的機理，即氣敏機理是非常復雜的，事實上在某些方面尚無定論，