【正文】 Design And Research Of The Alcohol Concentration Test Based On MCU Abstract Make a proper judgment on the alcohol concentration of alcohol concentration to determine the main basis to drunk the exhaled gas in the level of. With the development of economy, people39。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酒精濃度過高，麻痹神經，造成大腦反應遲緩，肢體不受控制等造成的。為此，需要設計一款便攜式儀器能夠監(jiān)測駕駛員體內酒精含量。使學生能掌握單片機基本使用方法。能夠熟練使用設計所依賴的開發(fā)平臺。測試儀進行氣體測試的基本步驟是 :單片機采集酒精傳感器的響應信號 ，并且進行轉換，儲存在 數(shù)據(jù)存儲器 (SRAM)中，然后單片機進行氣體濃度的識別 ,并且將結果輸出到液晶顯示屏上，同時可發(fā)出濃度閾值的光 (聲 )警報信號也可通過網(wǎng)絡將警報發(fā)送至手機。其中硬件部分利用MQ3 氣敏傳感器采集空氣中酒精的濃度， 并轉換為電壓信號經 A/D 轉換后傳給單片機系統(tǒng)，由單片機及其外圍電路進行信號的處理，顯示濃度值以及超閾值聲光報警 ；并且將報警信號經過 GSM 模塊發(fā)送至所設定的手機。各個子程序的功能相對獨立，便于調試和修改。 總體設計框圖分析 本文的總體設計框圖如下： 各模塊說明功能如下： 酒精濃度傳感器是一種檢測裝置 對乙醇蒸汽有很高的靈敏度和良好的選擇性 。 。 1602 液晶模塊內部的字符發(fā)生存儲器 (CGROM)已經存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等， 完全可以滿足對溫濕度的顯示。當單片機判斷所檢測到的酒精濃度超出所設定的閾值時，發(fā)出聲光報警的同時并將報警信 號發(fā)送至提前設定好的手機。指令代 碼完全兼酒精傳感器 顯示 語音報警 A/D 轉換 單片機 GSM 模塊 網(wǎng)絡 手機 圖 21 系統(tǒng)總體設計框圖 3 容傳統(tǒng)的 51 單片機，但是速度快 812 倍。 模塊內有 GSM 射頻芯片、系帶處理芯片、存儲器、功放器件等。 6. .設定值由接收端的按鍵控制，其中一個為設置鍵，另有兩個按鍵控制設定值的加減，比較報警選用蜂鳴器和 LED 電路表示 報警信號。指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的 51 單片機，但是速度快 812 倍。增強型 8051 CPU， 1T，單時鐘 /機器周期，工作頻率范 圍： 0 35MHz，相當于普通 8051 的 0～ 420MHz， 片上集成 1280 字節(jié) RAM， 有 EEPROM 功能 (STC12C5A62S2/AD/PWM 無內部 EEPROM)， 內部集成 MAX810 專用復位電路（外部晶體 12M 以下時，復位腳可直接 1K 電阻到地） ； 工作溫度范圍： 40 +85℃ (工業(yè)級 ) / 0 75℃ (商業(yè)級 )21。 STC89C5A60S2 引腳功能 12345678RST/91011121314151617XTAL218XTAL119GND202122232425262728NA/29ALE/30EX_LVD/313233343536373839VCC40U1STC12C5A60S2P10P11P12P13P14P15P16P17P30P31P32P33P34P35P36P37RSWRLCDENP23P24P25P26P27P01P02P00P03P04P05P06P07123456789RP2排阻VCCVCC 8051 CPU， 1T，單時鐘 /機器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051。TC12LE5A60S2 系列工作電壓： （ 3V 單片機） 。 8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K 字節(jié) ...... 1280 字節(jié) RAM。 7. ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器 可通過串口（ ）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片 。 MAX810 專用復位電路（外部晶體 12M 以下時，復位腳可直接1K 電阻到地） 。 ：外部高精度晶體 /時鐘，內部 R/C 振蕩器 (溫漂為 +/5%到 +/10%以內 ) 1 用戶在下載用戶程序時，可選擇是使用內部 R/C 振蕩器還是外部晶體 /時鐘 常溫下內 部 R/C 振蕩器頻率為： 單片機為： 11MHz～ ， 單片機為 ： 8MHz～ 12MHz， 精度要求不高時，可選擇使用內部時鐘，但因為有制造誤差和溫漂，以實際測試為準 。 14. 2 個時鐘輸出口，可由 T0 的溢出在 ，可由 T1 的溢出在 。 16. PWM(2 路） /PCA（可編程計數(shù)器陣列 ,2 路 ）， 也可用來當 2 路 D/A 使用 也可用來再實現(xiàn) 2 個定時器 ， 也可用來再實現(xiàn) 2 個外部中斷 (上升沿中斷 /下降沿中斷均可分別或 同時支持 )。 19. STC12C5A60S2 系列有雙串口，后綴有 S2 標志的才有雙串口，RxD2/(可通過寄存器設置到 )， TxD2/(可通過寄存器設置到 )。 晶振電路 晶振是石英振蕩器的簡稱，它是時鐘電路中最重要的部件，它的主要作用是向顯卡、網(wǎng)卡、主板等配件的各部分提供基準頻率，它就像個標尺，工作頻率不穩(wěn)定會造成相關設備工作頻率不穩(wěn)定，自然容易出現(xiàn)問題。 內部時鐘信號由 振蕩器輸出的振蕩脈沖經 2 分頻 得到 ，用 來控制 單片機內部各功能部件按 照順 序協(xié)調工作，其周期稱為時鐘周期。 本設計晶振選擇頻率為 ，電容選擇 30pF。 復位電路 為確保單片機系統(tǒng)穩(wěn)定可靠工作，復位電路是必可少的一部分，復位電路的第一功能是上電復位。等待系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，復位信號停止。此時復位信號有效，使微機系統(tǒng)重新恢復正常運行。 在本設計中，當電源 VCC 上 電時，因電容 C3 兩端電壓不能突變，所以 RES 在上電時會有一段時間為高電平，電容中的電流越來越小， R1 上的電壓就越來越小，呈指數(shù)變化。持續(xù)一段時間后，復位撤除，微機開始工作。本設計采用按鍵結合上電復位，當電源連接后，按下按鍵則系統(tǒng)復位，單片機程序從頭開始執(zhí)行，具體的復位電路如圖 33 所示： S3SWPB112210uCR2VCCRST1KR6 酒精濃度模塊設計 酒精濃度傳感器 MQ3 的特點 MQ3 酒精濃度傳感器是一種檢測裝置對乙醇蒸汽有很高的靈 敏度和良好的選擇性，快速的反應和恢復速度，長期的壽命和可靠的性能，并且所需要的驅動電路簡單。適合用于檢測機動車駕駛員是否為酒后駕駛 。 MQ3 型氣敏傳感器由微型 Al2O陶瓷管和 SnO2 敏感層、測量電極和加熱器構成的敏感元件固定在塑料或者不銹鋼的腔體內，加熱器為氣敏元件的工作提供了必要的工作條件。傳感器表 面電阻 RS 的變化，是通過與其串聯(lián)的負載電阻 RL 上的有效電壓信號 VRL 出面獲得的。負載電阻 RL 可調為 ～ 200K，加熱電壓 Uh 為 5V。 表一標準工作條件 表二酒精傳感器 MQ3 的環(huán)境條件 MQ3 標準回路 傳感器阻值變化率與酒精濃度、外界溫度之間的關系 9 A/D 轉換電路 在單片機應用系統(tǒng)中，被測量對象的有關 變化量，如溫度、壓力、流量、速度等非電物理量，須經傳感器轉換成連續(xù)變化的模擬電信號（電壓或電流），這些模擬電信號必須轉換成數(shù)字量后才能在單片機中用軟件進行處理。 A/D 轉換器大致分有三類：一是雙積分 A/D 轉換器，優(yōu)點是精度高，抗干擾性好，價格便宜，但速度慢；二是逐次逼近式 A/D 轉換器，精度、速度、價格適中；三是并行 A/D 轉換器，速度快，價格也昂貴。 此單片機 A/D 轉換為 10 位精度 ADC，共 8 路，轉換速度可達 250K/S(每秒鐘 25 萬次 )。利用雙電荷泵在 至 電源供電時能夠實現(xiàn)真正的 RS232 性能。 MAX3222 確保在 120kbps 數(shù)據(jù)速率下維持 RS232 輸出電平。 MAX3232 電路如下圖所示： 1234567891110J1C1+1V+2C13C2+4C25V6T1IN11R1OUT12R1IN13T1OUT14GND15VCC16U6MAX232104C6104C4104C3104C5104C7VCCP30P31 MAX323 電路 10 液晶顯示 器 LCD1602 LCD1602 介紹 LCD1602 分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780， 不 帶背光的比帶背光的 薄 ，在應用中是否帶背光并無差別 。 指令碼 0x01H，光標復位到 0x00H 這個地址的 位置。 光變 應該 回到地址 0x00H。 I/D： 它表示 光標 應該 移動 的 方向，高電平 的時候 右移，低電平 的時候 左移 ； S:它控制 屏幕上所有 的 文字 方向 是左移或右移，高電平有效， 而 低電平 此位 無效。 D： 它表示 整體 的 顯示開與關，高電平 時 顯示 為開 ，低電平 時 顯示 為關 ； C:它表示了 光標開與關，有光標 時是高電平 ，無光標 時是低電平 。 指令 5：光標 以及 顯示 的 移位 。 指令 6： 設置 功能 的 命令 。 指令 7： 設置 RAM 的 地址 。 指令 9：讀光標地址 以及忙信號 。 指令 10：寫數(shù)據(jù) 。 系統(tǒng) LCD1602 顯示 說明 LCD1602 采用標準 的 14 腳 (無 背光 )或 16 腳 (帶背光 )接口， 本設計選用 16引腳的帶背光接口， LCD1602 引腳接口說明如 表 32 所示 : 表 32 LCD1602 引腳接口說明 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 11 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令 控制 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫 控制 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源 電源端 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源 接地端 在該設計系統(tǒng)中，單片機將 DHT11 溫濕度傳感器送入的 40 位數(shù)據(jù)按照 5個 8 位字節(jié)存入不同的變量中，然后通過變換形式轉換為字符形式在 LCD1602上顯示。 圖 35 LCD1602顯示電路 12 在 使用 液晶模塊 之前要先進行 初始化 ，首先 要設置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時光標是自動右移的， 不需要重新設置 。 通信 模塊設計 隨著科學技術的不斷發(fā)展，無線 通信 已經滲透到人們的生活，工作，和學習當中。現(xiàn)今無線 通信 技術已經十分成熟，無線 通信 模塊可以實現(xiàn)短時間、長距離、低功耗、高靈敏度、抗干擾性、高集成度，從 而節(jié)省了人力、物力，并且還能進行實時監(jiān)測，及時處理現(xiàn)場突發(fā)狀況。 GSM 模塊介紹 GSM 模塊是將 GSM 射頻芯片、基帶處理芯片、存儲器、功放器件等集成在一塊電路板上，具有獨立的操作系統(tǒng)、 GSM 射頻處理、基帶處理并提供標準接口的功能模塊。簡單來講， GSM 模塊加上鍵盤、顯示屏和電池，就是一部手機。 按鍵鍵盤 設計 按鍵是單片機系統(tǒng)中常用的信息輸入部件，同時也是人機對話中不可缺少的輸入設備。 用口線較多時，可以將鍵盤接成矩陣的形式，這種形式節(jié)省口線。 按鍵 電路 設計 本設計中的按鍵主要完成對酒精濃度閾值的設定。 報警電路 設計 蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、定時 器等電子產品中作發(fā)聲器件。有源蜂鳴器直接接額定電源就可連續(xù)發(fā)聲，而無源蜂鳴器則和電磁揚聲器一樣，需要接在音頻輸出電路中才能發(fā)聲。無源蜂鳴器 接直流電是不會工作的。 發(fā)光二極管說明 50 年前人們已經了解半導體材料可產生光線的基本知識，第一個商用二極管產生于 196