【正文】 圖 數(shù)據(jù)接收端電路圖 3． 7 電源模塊的設(shè)計 本系統(tǒng)采用電池供電。 18650 一般是指電池直徑為 18 毫米、長度為 65 毫米的電池，其電壓一般為，容量最大可做到 3400mAh，可滿足本系統(tǒng)使用。其中單片機、液晶屏、聲光報警裝置等需要 5v電壓，而 NRF24L01 需要 電壓供電。因此，這里需要合適的電壓轉(zhuǎn)換芯片來供電。其內(nèi)部還集成過熱和過流保護(hù)電路，可作為電池供電設(shè)備的一個良好選擇。 參數(shù)如下。 C 到 +120176。輸入電壓最高 12v；輸出電流可達(dá) 1A；輸出 電壓 ； 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 18 頁 共 39 頁 輸入電壓最低 。 C 到 +125176。 圖 電源電路 根據(jù)芯片的規(guī)格書說明， AMS1117 的輸入和輸出端都需要加 10uf 電容濾除雜波。 BT1 和 BT2 為兩節(jié) 18650 電池，VCC 為 5v 電壓輸出， 為 電壓輸出。兩個電壓都能提供足夠電流。 3． 8 印刷電路板的設(shè)計 印刷電路板設(shè)計前首先要設(shè)計電路原理圖。設(shè)計原理圖時可能要根據(jù)需求個人設(shè)計元件庫。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 19 頁 共 39 頁 圖 整體硬件原理圖 設(shè)計好原理圖后，并且元件封裝等都檢查無誤后就可以生成網(wǎng)絡(luò)表導(dǎo)入 PCB 文件進(jìn)行 PCB 設(shè)計了。電磁兼容、散熱等各種因素都是要設(shè)計時權(quán)衡的。 電子元器件的布局主要注意以下幾點。 ? 熱敏元件要與發(fā)熱元件分開，高頻元器件的連線應(yīng)盡量短。 ? 預(yù)留出支架孔等孔的位置，制作物理邊框，即是板子的輪廓，元器件的布局要考慮到后期的焊接方便。 布線是 PCB 設(shè)計工作中的重中之重，要考慮的因素非常多，關(guān)系到整個板子的成敗。 ? 當(dāng)輸入輸出端是高速信號時，導(dǎo)線應(yīng)盡量不要相鄰平行，盡量加上導(dǎo)線間地線，防止產(chǎn)生反饋藕合。 ? 印制導(dǎo)線拐角處通常取鈍角，如果取直角或銳角會對電氣性能有不良影響。敷銅可以減小地線阻抗、提高抗干擾能力、降低壓降、提高電源效率。 圖 PCB 布局布線完成后圖 完成后的 PCB 大概為 50mm*70mm 大小。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 21 頁 共 39 頁 4 軟件設(shè)計 4． 1 整體軟件流程圖 整體軟件程序主要包括 AD 轉(zhuǎn)換程序、顯示程序、無線發(fā)送程序、按鍵程序、閾值調(diào)節(jié)程序、閾值保存讀取程序、報警程序。 圖 整體軟件流程圖 首先加電開機，先是單片機初始化，設(shè)定引腳狀態(tài)，對特殊功能寄存器進(jìn)行賦值，其次初始化 LCD 屏幕，再初始化無線 模塊。緊接著讀取單片機內(nèi)部 EEPROM 保存好的醉酒閾值。最后報警檢測后無線發(fā)送閾值和濃度數(shù)據(jù)。接下來就是又開始AD 轉(zhuǎn)換，進(jìn)入下一個主循環(huán)，周而復(fù)始。如此就完成了整個系統(tǒng)所需的功能。 AD 轉(zhuǎn)換（計算濃度） 開始 加電開機 單片機初始化 閾值調(diào)節(jié)（按鍵檢測） 液晶屏初始化 顯示歡迎界面 無線模塊初始化 顯示工作界面 讀取閾值 閾值保存 更新顯示 報警檢測 無線發(fā)送數(shù)據(jù) 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 22 頁 共 39 頁 圖 AD 轉(zhuǎn)換流程圖 首先初始化 AD 轉(zhuǎn)換器，設(shè)定好輸入引腳及轉(zhuǎn)換方式，其次啟動轉(zhuǎn)換，再采用查詢法等待 AD 轉(zhuǎn)換完成。在主循環(huán)里循環(huán)執(zhí)行此程序，做到傳感器輸出電壓的實時 AD 轉(zhuǎn)換。 圖 顯示模塊流程 首先初始化液晶屏，設(shè)定液晶屏為 5X7 點陣顯示、不顯示光標(biāo)、開顯示 。最后進(jìn)入主循環(huán)，循環(huán)執(zhí)行此程序，根據(jù)實時濃度和閾值的不同，實時更新屏幕上顯示的數(shù)據(jù)。 AD 初始化 啟動 ADC 讀出結(jié)果 開始 等待 轉(zhuǎn)換完成？ 返回 Y N 液晶屏初始化 顯 示歡迎界面 更新數(shù)據(jù)顯示 開始 顯示工作界面 返回 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 23 頁 共 39 頁 4． 4 無線收發(fā)子程序的設(shè)計 無線模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送端軟件流程圖如圖 所示。最后在主循環(huán)里循環(huán)執(zhí)行 此程序，隨著實時濃度和閾值的不同，幾乎實時裝載數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，使接收端收到。 圖 無線數(shù)據(jù)接收端流程圖 首先初始化無線接收端 NRF24L01，設(shè)定好本機地址，要接收的數(shù)據(jù)包大小、通信Y N 無線模塊初始化 進(jìn)入接收模式 讀數(shù)據(jù)、發(fā)到上位機 開始 等待 上位機繪制曲線 收到數(shù)據(jù)包？ 無線模塊初始化 進(jìn)入發(fā)射模式 發(fā)射數(shù)據(jù)包 開始 裝載數(shù)據(jù)包 返回 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 24 頁 共 39 頁 頻率等，然后等待接收到數(shù)據(jù)包。 4． 5 鍵盤掃描子程序的設(shè)計 按鍵采用查詢法進(jìn)行 輸入，在主循環(huán)里每次循環(huán)完成一次對按鍵狀態(tài)的查詢輸入。鍵盤掃描流程圖如圖 所示。當(dāng)此低電平保持 10ms 以上時，單片機就認(rèn)為對應(yīng)按鍵確實被按下，就會按相應(yīng)按鍵來調(diào)節(jié)閾值，實現(xiàn)閾值上調(diào)或下調(diào)。 4． 6 閾值保存讀取子程序的設(shè)計 本系統(tǒng)使用 STC12C5A60S2 內(nèi) 部的容量為 1KB 的 EEPROM 儲存醉酒閾值，實現(xiàn)掉電存儲閾值的功能。 Y N 等待 10ms 按對應(yīng)按鍵調(diào)閾值 開始 返回 某按鍵按下？ 某按鍵按下？ N Y 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 25 頁 共 39 頁 圖 閾值讀取流程圖 閾值保存的流程圖如圖 所示。因為 STC12C5A60S2 內(nèi)部 EEPROM 只能完成送‘ 1’到‘ 0’的編程，不能反向編程。同樣的，在主循環(huán)里循環(huán)執(zhí)行此程序，不斷保存閾值防止丟失數(shù)據(jù)。當(dāng)檢測到的濃度值大于酒后閾值時，一個指示燈亮；當(dāng)濃度值大于醉酒閾值時，兩個指示燈同時亮，同時蜂鳴器鳴響報警。聲光報警子程序流程圖如圖 所示。 4． 8 上位機程序 的設(shè)計 本系統(tǒng)中，接收端的無線模塊收到數(shù)據(jù)包后，中斷提示接收端的單片機把數(shù)據(jù)包讀出，然后單片機將數(shù)據(jù)包通過串口發(fā)送到上位機。上位機程序選用 Visual C++ 的 MFC（微軟基礎(chǔ)類庫）設(shè)計。 ? Microsoft Communications Control 控件。它提供了標(biāo)準(zhǔn)通訊命令的接口。有了此控件，開發(fā)串口通信程序的復(fù)雜程度就被大大簡化了。 ? TeeChart5 控件。它不僅能用來繪制多達(dá)上百種二維和三維圖形風(fēng)格的圖表，還包括了四十種數(shù)學(xué)和統(tǒng)計功能，再加上幾十種調(diào)色板組件，可謂最厲害 的圖表控件。但是 VC 中沒有自帶此控件，Y N 點亮酒后指示燈 點亮醉酒指示燈，蜂鳴器響 開始 返回 濃度大于醉酒閾值？ 濃度大于酒后閾值？ N Y 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 27 頁 共 39 頁 需要另外下載并在系統(tǒng)中注冊即可使用。 圖 上位機軟件流程圖 上位機軟件中，首先設(shè)計軟件界面。當(dāng)串口有數(shù)據(jù)到來時，控件讀出消息，經(jīng)過運算處理后在 TeeChart控件上把相應(yīng)的點繪制出來，同時曲線右移一個點。這里繪制了兩條曲線，一條是酒精濃度值的曲線，一條是報警閾值的曲線。 Y 初始化 TeeChart 控件 讀出數(shù)據(jù) 開始 在曲線上繪制一個點 串口有數(shù)據(jù)接收到？ N 初始化 MSComm 控件 等待 曲線左移一個點 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 28 頁 共 39 頁 圖 上位機軟件界面圖 5 實驗結(jié)果及分析 5． 1 電路焊接及酒精測試 打樣 好的 PCB 板如圖 所示。 將 Keil 編譯好程序后生成的 HEX 文件下載到單片機里，再將電池連接上，按下開關(guān)加電上機。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 29 頁 共 39 頁 圖 開機界面 正常時的工作界面如圖 所示。 圖 正常工作界面圖 當(dāng)檢測到的酒精濃度值超過酒后閾值時，紅燈就會被點亮。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 30 頁 共 39 頁 圖 酒后報警工作界面圖 當(dāng)檢測到的酒精濃度值超過醉酒閾值時，黃燈同時也被點亮，同時蜂鳴器報警。 圖 醉酒報警工作界面圖 按鍵可以調(diào)整醉酒閾值，如圖 所示，醉酒閾值被調(diào)整到了 85mg/100ml。 5． 2 上位機監(jiān)控測試 打開上位機軟件前首先設(shè)置好串口號。紅色線條為醉酒報警閾值曲線，藍(lán)色線條為檢測到的酒精濃度曲線。 圖 上位機監(jiān)控工作界面圖 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 32 頁 共 39 頁 圖中檢測到的酒精濃度峰值處為 84mg/100ml，并且超過了作為醉酒閾值的紅色曲線。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 33 頁 共 39 頁 結(jié) 論 本文設(shè)計了一款基于酒精氣敏傳感器 MQ可以實現(xiàn)酒精濃度監(jiān)控功能的酒精濃度檢測儀。設(shè)計過程主要分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。上位機軟件采用 Visual C++ 設(shè)計，調(diào)試方便，易于使用。還實現(xiàn)了上位機無線實時監(jiān)控繪制酒精濃度曲線的功能。本裝置結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、體積小、成本低，靈敏度、精度滿足基本應(yīng)用，有一定的推廣使用的