本科生畢業(yè)論文_酒精濃度測試儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)研究.doc

咔嚓大學(xué) 本科生畢業(yè)論文本科生畢業(yè)論文 酒精濃度測試儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)研究 Design and Implementation of the alcohol concentration tester 學(xué)生姓名呂露露 所在專業(yè)電子信息工程 所在班級(jí)電子 1091 申請(qǐng)學(xué)位學(xué)士學(xué)位 指導(dǎo)教師王繼雞職稱副教授 副指導(dǎo)教師職稱 答辯時(shí)間2013 年 6 月 1 日 目 錄 酒精濃度測試儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)研究 摘 要 I ABSTRACT II 1緒論 1 1 1研究背景及實(shí)現(xiàn)意義 1 1 2本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 設(shè)計(jì)方案及需要解決的關(guān)鍵問題 1 2整體方案及原理框圖 1 2 1研究設(shè)計(jì)框圖 1 2 1 1酒精濃度測試及調(diào)理電路 1 2 1 2 單片機(jī)電路 1 2 1 3 本設(shè)計(jì)的顯示電路 1 2 1 4 閥值儲(chǔ)存電路 1 2 1 5 供電和程序下載電路 1 2 2測試儀軟件編程 2 2 2 1 編程流程圖 3 第一層標(biāo)題 2 3 1 這是第二層標(biāo)題 2 3 1 1 這是第三層標(biāo)題 2 3 2 這是第二層標(biāo)題 2 鳴 謝 3 參考文獻(xiàn) 4 摘 要 I 摘 要 隨著社會(huì)的發(fā)展 人們生活水平的普遍提高 越來越多的人買得起機(jī)動(dòng)車 而喝 酒也是中國餐桌上的一種文化 所以酒后駕車也越來越成為普遍的社會(huì)問題 由于酒 駕醉駕造成的嚴(yán)重后果 我國近年來不斷修改和出臺(tái)法律法規(guī) 加大對(duì)酒駕醉駕的懲 罰力度 很多車主在喝酒之后并不知道自己的酒精含量是否超標(biāo) 所以有便捷式的酒 精濃度測試儀尤為重要 本文研究設(shè)計(jì)的酒精濃度測試儀的測試對(duì)象是空氣中酒精氣 體的濃度 所采用的傳感器是高精度 MQ 3 乙醇?xì)怏w傳感器 并且使用 STC12C5A16AD 單片機(jī)對(duì)檢測信號(hào)進(jìn)行 A D 轉(zhuǎn)換和處理 最后通過液晶屏對(duì)酒精濃度 數(shù)據(jù)顯示輸出 本研究設(shè)計(jì)的酒精濃度測試儀是一款實(shí)用性強(qiáng) 安全可靠的氣體乙醇 濃度檢測工具 而且具有醉酒閾值設(shè)定的功能 可以根據(jù)用戶的需要設(shè)定修改醉酒閾 值 并且進(jìn)行保存 關(guān)鍵詞 酒駕 MQ 3 乙醇?xì)怏w傳感器 STC12C5A16AD 閾值設(shè)定功能 ABSTRACT II ABSTRACT With the development of society the living standard of our people has been improving generally and more and more people can afford a motor vehicle However drunk driving is becoming a widespread social problem since drinking is one kind of Chinese culture on the table Due to serious consequences causing by drunk driving several relevant laws and regulations have been introduced and modified to intensify punishment for drunk driving in recent years Many drivers even don t know whether their alcohol content is excessive after drinking so it is particularly important to develop a portable alcohol concentration tester The test object of our alcohol concentration tester which is studied in this paper is the alcohol concentration in the air In the tester high precision MQ 3 ethanol gas sensor is used and STC12C5A16AD SCM is used for A D conversion and procession of detective signal then LCD screen is used for displaying output of the alcohol concentration The alcohol concentration tester designed in this research is a practical foolproof as well as reliable instrument for gaseous ethanol detection Also it has the function of drunk threshold setting which means drunk threshold can be set and modified as well as saved according to the needs of users KEYWORDS Drunk driving MQ 3 ethanol gas sensor STC12C5A16AD Threshold setting 咔嚓大學(xué) 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 酒精濃度測試儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)研究 電子信息工程 200911611119 呂露露 指導(dǎo)教師 王繼雞 1緒論 酒精濃度檢測儀主要是用來檢測酒精濃度的 本研究設(shè)計(jì)的酒精濃度測試儀主要 是由酒精傳感器 單片機(jī) 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 LCD 顯示 鍵盤以及聲音報(bào)警構(gòu)成 本研究設(shè)計(jì)所選擇的傳感器是 MQ 3 型酒精傳感器 MQ 3 型氣敏傳感器靈敏度高 響應(yīng)速度快 并且利用單片機(jī) STC12C5A16AD 對(duì)檢測信號(hào)進(jìn)行 A D 轉(zhuǎn)換和處理 最后通 過液晶屏對(duì)酒精濃度數(shù)據(jù)顯示輸出 它還具有醉酒閾值設(shè)定功能 可以根據(jù)用戶需要 設(shè)定修改醉酒閾值 并進(jìn)行保存 本研究的儀器硬件電路設(shè)計(jì)簡單 軟件功能完善 靈敏度高 工作性能好 而且具有尺寸小 方便攜帶的優(yōu)點(diǎn) 1 1研究背景及實(shí)現(xiàn)意義 醉酒駕駛 自 刑法修正案 八 和修改后的 道路交通安全法 實(shí)施后 正式入刑 不僅交警部門 而且很多車主都期盼能夠有便攜儀器方便地測量氣體酒精 濃度 為安全駕駛提供保障 有效減少重大交通事故的發(fā)生 酒后駕車是導(dǎo)致交通事故的一個(gè)主要因素 為了防止機(jī)動(dòng)車輛駕駛?cè)藛T酒后駕車 現(xiàn)場實(shí)時(shí)對(duì)人體呼氣中酒精含量的檢測已日益受到重視 酒精濃度測試儀逐漸得到廣 泛應(yīng)用 當(dāng)酒精在人體血液內(nèi)達(dá)到一定濃度時(shí) 麻痹神經(jīng) 造成大腦反應(yīng)遲緩 肢體不受 控制等癥狀 人對(duì)外界的反應(yīng)能力及控制能力就會(huì)下降 處理緊急情況的能力也隨之 下降 對(duì)于酒后駕車者而言 其血液中酒精含量越高 發(fā)生撞車的幾率越大 而根據(jù) 咔嚓大學(xué) 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 世界衛(wèi)組織的事故調(diào)查 大約 50 69 的交通事故與酒后駕駛有關(guān) 酒后駕駛已經(jīng)被 列為車禍致死的主要原因 在中國 每年由于酒后駕車引發(fā)的交通事故達(dá)數(shù)萬起 其 危害觸目驚心 已成為交通事故的第一大 殺手 從工廠企業(yè)到居民家庭 酒精泄 露的檢測 監(jiān)控以及對(duì)酒后駕車的監(jiān)測對(duì)居民的人身和財(cái)產(chǎn)安全都是十分重要且必不 可少的 現(xiàn)如今 由于人們安全意識(shí)增強(qiáng) 對(duì)環(huán)境安全性和生活舒適性要求的提高 再加上氣體傳感器向低功耗 多功能 集成化方向的發(fā)展 因此 酒精濃度檢測儀具 有十分廣闊的現(xiàn)實(shí)市場和潛在的市場要求 為了實(shí)現(xiàn)對(duì)人權(quán)的尊重 對(duì)生命的關(guān)愛 使更多人的生命權(quán) 健康權(quán)及幸福美滿 的家庭能得到更好的保護(hù) 需要設(shè)計(jì)一智能儀器能夠檢測駕駛員體內(nèi)酒精含量 目前 全世界絕大多數(shù)國家都采用呼氣酒精測試儀對(duì)駕駛?cè)藛T進(jìn)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(cái)產(chǎn)安全 酒精檢測儀的設(shè)計(jì)與使用有 著不可替代的作用 也有著相當(dāng)?shù)那熬昂鸵饬x 1 2 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 設(shè)計(jì)方案及需要解決的關(guān)鍵問題 本次設(shè)計(jì)需要研究解決的問題是 1 使用 LCD 顯示器來顯示酒精濃度和輸入的 相關(guān)信息器 2 傳感器電路的設(shè)計(jì) 首先設(shè)計(jì)一個(gè)基準(zhǔn)電壓 2 5V 采用差動(dòng)輸入使得 V 輸出 V 酒精濃度 2 5V 從而使得傳感器的輸出范圍符合 STC12C5A16AD 的范圍 發(fā) 光二極管點(diǎn)越亮 酒精濃度越高燃燒產(chǎn)生的電壓值越大 超過設(shè)定值 電路報(bào)警 酒精傳感器將檢測到的酒精濃度轉(zhuǎn)化為電信號(hào) 然后將電信號(hào)傳送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器 經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后 把轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字信號(hào)傳給單片機(jī) 單片機(jī)對(duì)所輸入的數(shù) 字信號(hào)進(jìn)行分析處理 最后將分析處理的結(jié)果通過顯示器顯示出來 由于不同的環(huán)境 對(duì)酒精濃度的要求也不一樣 所以 可以通過鍵盤來設(shè)定不同環(huán)境中酒精濃度的不同 閥值 如果所檢測到的空氣中的酒精濃度超過了所設(shè)定的閥值 那么單片機(jī)將會(huì)控制 電路中的紅燈使其工作 用來提示危害 2 整體方案及原理框圖 咔嚓大學(xué) 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 2 1研究設(shè)計(jì)框圖 本研究所設(shè)計(jì)的酒精濃度測試儀的整體框圖如下圖所示 MQ 3 乙醇?xì)怏w傳感器所 輸出的信號(hào)經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路處理 轉(zhuǎn)換為隨乙醇濃度變化的電壓信號(hào) 其電壓信號(hào) 輸入到單片機(jī)系統(tǒng)中 經(jīng)過 AD 轉(zhuǎn)換 與設(shè)定的醉酒閾值進(jìn)行比較 最后顯示或報(bào)警 MQ 3氣體傳感器 信號(hào)調(diào)理電路 MQ 3傳感器模塊 模 數(shù)轉(zhuǎn)換 電壓 酒精濃度 轉(zhuǎn)換 閾值比較外部EEPROM 醉酒閾值 模擬電壓信號(hào) 酒精濃度顯示過閾報(bào)警 STC12C5A16AD單片機(jī) 酒精濃度測試儀方框圖 2 1 1 酒精濃度檢測及調(diào)理電路 ZYMQ 3 乙醇?xì)怏w傳感器廣泛用于乙醇?xì)怏w檢測的各個(gè)應(yīng)用當(dāng)中 本設(shè)計(jì)利用其對(duì) 乙醇蒸汽有很高的靈敏度和良好的選擇性 能快速的響應(yīng)恢復(fù) 并且具有長期的壽命 和可靠的穩(wěn)定性 其驅(qū)動(dòng)回路也較為簡單 其靈敏度曲線如下圖所示 它的傳感原理 咔嚓大學(xué) 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 為氣敏電阻的輸出阻值隨乙醇?xì)怏w等濃度變化而變化 傳感器靈敏度曲線 ZYMQ 3 傳感器的溫濕特性 本研究的傳感器模塊具有方便與單片機(jī)系統(tǒng)接口組成檢測儀器 能夠進(jìn)行信號(hào)輸 出指示 并且能雙路信號(hào)輸出 模擬量輸出及 TTL 電平輸出 TTL 輸出有效信號(hào)為低 電平 當(dāng)輸出低電平時(shí)信號(hào)燈亮 可直接接單片機(jī) 模擬量輸出 0 5V 電壓 濃度越高 電壓越高等特點(diǎn) 其外形圖如下圖所示 咔嚓大學(xué) 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 MQ 3 傳感器模塊外觀 此次研究的 MQ 3 乙醇?xì)怏w傳感器和調(diào)理電路原理如下圖所示 經(jīng)過電路調(diào)理 檢 測信號(hào)由電阻值轉(zhuǎn)變成電壓值 以便于后續(xù)電路進(jìn)行 A D 轉(zhuǎn)換和處理 AB H 1 3 6 4 5 2 QM N10 VCCVCCVCC R3 LED C1 VCC 2 3 4 1 8 U1A R1 1 2 3 4 P1 Rp 產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn) 產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn) 產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn) R2 5V DOUT AOUT GND 咔嚓大學(xué) 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 2 1 2 單片機(jī)電路 此次設(shè)計(jì)所用的單片機(jī)為 STC12C5A16AD 它相對(duì)于其他 51 單片機(jī)具有 A D 轉(zhuǎn)換的 功能 該芯片為是 52 內(nèi)核 8 位單片機(jī) 內(nèi)部集成了 10 位多路 A D 轉(zhuǎn)換模塊 通常應(yīng) 用于常用電路檢測 STC12C5A6AD 系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘 機(jī)器周期 1T 的 單片機(jī) 是高速 低功耗 超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī) 指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 但速度快 8 12 倍 內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路 2 路 PWM 8 路高速 10 位 A D 轉(zhuǎn)換 250K S 針對(duì)電機(jī)控制 強(qiáng)干擾場合 其主要特性有 1 增強(qiáng)型 8051 CPU 1T 單時(shí)鐘 機(jī)器周期 指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 2 工作電壓 STC12C5A6AD 系列工作電壓 5 5V 3 3V 5V 單片機(jī) STC12LE5A6AD 系列工作電壓 3 6V 2 2V 3V 單片機(jī) 3 工作頻率范圍 0 35MHz 相當(dāng)于普通 8051 的 0 420MHz 4 用戶應(yīng)用程序空間 8K 16K 20K 32K 40K 48K 52K 60K 62K 字 節(jié) 5 片上集成 1280 字節(jié) RAM 6 通用 I O 口 36 40 44 個(gè) 復(fù)位后為 準(zhǔn)雙向口 弱上拉 普通 8051 傳統(tǒng) I O 口 可設(shè)置成四種模式 準(zhǔn)雙向口 弱上拉 推挽 強(qiáng)上拉 僅為輸入 高阻 開 漏 每個(gè) I O 口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到 20mA 但整個(gè)芯片最大不要超過 55mA 7 ISP 在系統(tǒng)可編程 IAP 在應(yīng)用可編程 無需專用編程器 無需專用仿真 器 可通過串口 P3 0 P3 1 直接下載用戶程序 數(shù)秒即可完成一片 8 看門狗 9 內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路 外部晶體 12M 以下時(shí) 復(fù)位腳可直接 1K 電阻 到地 10 外部掉電檢測電路 在 P4 6 口有一個(gè)低壓門檻比較器 5V 單片機(jī)為 1 32V 誤 差 5 3 3V 單片機(jī)為 1 30V 誤差為 3 11 時(shí)鐘源 外部高精度晶體 時(shí)鐘 內(nèi)部 R C 振蕩器 溫漂為 5 到 10 以內(nèi) 1 用戶在下載用戶程序時(shí) 可選擇是使用內(nèi)部 R C 振蕩器還是外部晶體 時(shí)鐘 常溫 下內(nèi)部 R C 振蕩器頻率為 5 0V 單片機(jī)為 11MHz 15 5MHz 3 3V 單片機(jī)為 8MHz 12MHz 精度要求不高時(shí) 可選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘 但因?yàn)橛兄圃煺`差和 溫漂 以實(shí)際測試為準(zhǔn) 12 共 4 個(gè) 16 位定時(shí)器 兩個(gè)與傳統(tǒng) 8051 兼容的定時(shí)器 計(jì)數(shù)器 16 位定時(shí)器 T0 和 T1 沒有定時(shí)器 2 但有獨(dú)立波特率發(fā)生器 做串行通訊的波特率發(fā)生器 再加 上 2 路 PCA 模塊可再實(shí)現(xiàn) 2 個(gè) 16 位定時(shí)器 13 2 個(gè)時(shí)鐘輸出口 可由 T0 的溢出在 P3 4 T0 輸出時(shí)鐘 可由 T1 的溢出在 P3 5 T1 輸出時(shí)鐘 14 外部中斷 I O 口 7 路 傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷 并新增支持上升沿 中斷的 PCA 模塊 Power Down 模式可由外部中斷喚醒 INT0 P3 2 INT1 P3 3 T0 P3 4 T1 P3 5 RxD P3 0 CCP0 P1 3 也可通過寄存器設(shè)置到 P4 2 CCP1 P1 4 也可通過寄存器設(shè)置到 P4 3 15 PWM 2 路 PCA 可編程計(jì)數(shù)器陣列 2 路 也可用來當(dāng) 2 路 D A 使用 也可用來再實(shí)現(xiàn) 2 個(gè)定時(shí)器 也可用來再實(shí)現(xiàn) 2 個(gè)外部中斷 上升沿中斷 下降沿中斷均可分別或同時(shí)支持 咔嚓大學(xué) 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 16 A D 轉(zhuǎn)換 10 位精度 ADC 共 8 路 轉(zhuǎn)換速度可達(dá) 250K S 每秒鐘 25 萬次 18 通用全雙工異步串行口 UART 由于 STC12 系列是高速的 8051 可再用定時(shí)器或 PCA 軟件實(shí)現(xiàn)多串口 17 STC12C5A60S2 系列有雙串口 后綴有 S2 標(biāo)志的才有雙串口 RxD2 P1 2 可 通過寄存器設(shè)置到 P4 2 TxD2 P1 3 可通過寄存器設(shè)置到 P4 3 18 工作溫度范圍 40 85 工業(yè)級(jí) 0 75 商業(yè)級(jí) 21 封裝 PDIP 40 LQFP 44 LQFP 48 I O 口不夠時(shí) 可用 2 到 3 根普通 I O 口線外接 74HC164 165 595 均可級(jí)聯(lián) 來擴(kuò)展 I O 口 還可用 A D 做按鍵掃描來節(jié)省 I O 口 或用雙 CPU 三線通信 還多了串口 其管腳如下圖所示 PDIP40 STC12C5A16AD STC12C2052AD 單片機(jī)管腳圖 由 STC12C5A16AD 組成的單片機(jī)系統(tǒng)原理圖下圖所示 圖中 AOUT 為 MQ 3 傳感器模 塊輸出的檢測電壓信號(hào) 送入 ADC7 端口進(jìn)行處理 DOUT 為傳感器模塊輸出的數(shù)字電平 信號(hào) 該信號(hào)可以根據(jù)乙醇?xì)怏w濃度直接輸出報(bào)警信號(hào) 報(bào)警閾值通過模塊上的電位 器進(jìn)行調(diào)節(jié) 按鍵 K2 和 K3 為醉酒閾值調(diào)整鍵 其中 K2 為 增加 K3 為 減小 按 咔嚓大學(xué) 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 鍵 L2 和 L3 為報(bào)警指示燈 分別可以進(jìn)行酒后和醉酒兩級(jí)報(bào)警 單片機(jī)系統(tǒng)原理圖 2 1 3 本設(shè)計(jì)的顯示電路 此次設(shè)計(jì)的顯示部分采用 SMC 1602 液晶屏進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示 接口信號(hào)說明如下表所示 咔嚓大學(xué) 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 其主要技術(shù)參數(shù)如下表所示 外觀尺寸如下 液晶顯示屏與單片機(jī)接口電路如下圖所示 其中 R10 和 R9 電阻用于調(diào)節(jié)背光亮度 J2 的 3 腳為背光引腳 J2 的 4 5 6 引腳分別接液晶的 RS E W 和 E 控制引腳 J2 的 7 14 引腳為數(shù)據(jù)引腳 咔嚓大學(xué) 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 LCD 與單片機(jī)接口電路 2 1 4 閥值儲(chǔ)存電路 本設(shè)計(jì)的醉酒閾值存儲(chǔ)在 EEPROM 芯片 AT24C04 中 并且可以通過 增加 減少 按鍵調(diào)節(jié)和保存 AT24C04 是 IIC 接口的 EEPROM 芯片 可以用于掉電不易失 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) 其電路下圖所示 圖中 A0 A1 和 A2 為芯片的地址引腳 接地即可 SCL 和 SDA 為 AT24C04 和單片機(jī) IIC 通信的時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線 EEPROM 存儲(chǔ)電路 咔嚓大學(xué) 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 13 2 1 5 供電和程序下載電路 本設(shè)計(jì)采用的是 USB 接口供電 電源電壓為 5V 并且 USB 接口通過內(nèi)含 PL2303 芯片的轉(zhuǎn)換電路對(duì)單片機(jī)進(jìn)行程序編寫 其電路原理如下圖所示 供電及程序下載電路圖 2 2 測試儀軟件編程 2 2 1 編程流程圖 本程序設(shè)計(jì) 主要是觸發(fā) A D 轉(zhuǎn)換時(shí)其酒精的燃燒值轉(zhuǎn)換成酒精濃度顯示 并且通過 對(duì)閥值進(jìn)行比較 從而進(jìn)行是否報(bào)警流程 最后顯示其酒精濃度值 有了程序的整體思路 便可畫出其程序主要流程圖 如下 數(shù)據(jù)初始化 A D轉(zhuǎn)換初始化 定時(shí)器初始化 顯示初始化 進(jìn)入后臺(tái)while循環(huán) 觸發(fā)A D轉(zhuǎn)換 換算酒精濃度 酒精濃度顯示 超過閾值嗎 有鍵按下嗎 按鍵處理 酒精濃度顯示 報(bào)警 是 是 否 否 咔嚓大學(xué) 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 2 2 2 主程序 下面介紹其主程序 main c 的編寫 1 頭文件和一些宏定義 include STC12c5A h include 1602 h include 2402 h define uchar unsigned char define uint unsigned int 2 常量 變量定義和函數(shù)聲明 聲明常量 define ALCH 80 醉駕標(biāo)準(zhǔn) 80mg L K MG MV 和 K ZERO 為傳感器校準(zhǔn)系數(shù) 要根據(jù)每個(gè) MQ 3 模塊校準(zhǔn) define K MG MV 160 60 傳感器靈敏度系數(shù) 可以自行校準(zhǔn) define K ZERO 0 傳感器零點(diǎn)漂移 定義按鍵 sbit Key Up P3 6 sbit Key Down P3 7 定義 LED 報(bào)警燈 sbit Led Warn1 P3 4 sbit Led Warn2 P3 5 定義乙醇傳感器 TTL 電平輸出引腳 sbit DOUT P1 4 定義標(biāo)識(shí) volatile bit FlagStartAL 0 開始轉(zhuǎn)換標(biāo)志 volatile bit FlagKeyPress 0 有鍵彈起標(biāo)志 全局變量定義 uchar Threshold 酒精濃度上限報(bào)警值 uint ALCounter 酒精轉(zhuǎn)換計(jì)時(shí)器 int ALValue 酒精測量值 float ALtemp 計(jì)算臨時(shí)變量 uint keyvalue keyUp keyDown 鍵值 char pSave EEPROM 存盤用指針 函數(shù)聲明 void Data Init 咔嚓大學(xué) 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 15 void Timer0 Init void Port Init void ADC Init uchar GetADVal void KeyProcess uint 3 各子程序 數(shù)據(jù)初始化 void Data Init ALCounter 0 ALValue 0 Led Warn1 1 Led Warn2 2 keyvalue 0 keyUp 1 keyDown 1 定時(shí)器 0 初始化 中斷時(shí)間約 2 毫秒 計(jì)算 晶振 11 0592MHz 定時(shí)器時(shí)鐘 11059200 12 921600 每毫秒 922 個(gè)脈沖 16 位定時(shí)器初值 65536 1844 63692 0 xf8cc void Timer0 Init ET0 1 允許定時(shí)器 0 中斷 TMOD 1 定時(shí)器工作方式選擇 TL0 0 xcc TH0 0 xf8 定時(shí)器賦予初值 大約為 2 毫秒中斷 1 次 TR0 1 啟動(dòng)定時(shí)器 定時(shí)器 0 中斷 void Timer0 ISR void interrupt 1 using 0 TL0 0 xcc TH0 0 xf8 定時(shí)器賦予初值 每 1 秒鐘啟動(dòng)一次 AD 轉(zhuǎn)換 ALCounter if ALCounter 500 FlagStartAL 1 ALCounter 0 咔嚓大學(xué) 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 16 端口初始化 void Port Init P1M0 0 x80 10000000 P1 7 作為 AD 輸入 P1M1 0 x80 ADC 初始化 void ADC Init uint i P1ASF 0 x80 設(shè) P1 7 為 AD 輸入 ADC RES 0 清先前的結(jié)果 ADC CONTR 0 x80 POWER 1 打開 ADC 電源 for i 5000 i 0 i 延時(shí) ADC CONTR ADC CONTR 1110 0000 清 ADC FLAG ADC START 和低 3 位 ADC CONTR ADC CONTR 設(shè)置當(dāng)前通道號(hào)為 P1 7 for i 2500 i 0 i 延時(shí) 進(jìn)行 AD 轉(zhuǎn)換 得到當(dāng)前酒精值 uchar GetADVal uint i ADC CONTR for i 250 i 0 i 待輸入電壓穩(wěn)定后開始轉(zhuǎn)換 ADC RES 0 ADC CONTR 0 x08 ADC Start 1 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 while ADC CONTR 等待轉(zhuǎn)換結(jié)束 ADC FLAG 1 ADC CONTR 清 ADC FLAG 和 ADC START 位 停止轉(zhuǎn)換 return ADC RES 存入設(shè)定值 void Save Setting pSave char 地址低位對(duì)應(yīng)低 8 位 高位對(duì)應(yīng)高 8 位 wrteeprom 0 pSave 存醉酒閾值低 8 位 DELAY 300 pSave wrteeprom 1 pSave 存醉酒閾值高 8 位 咔嚓大學(xué) 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 17 DELAY 300 載入設(shè)定值 void Load Setting pSave char pSave rdeeprom 0 pSave rdeeprom 1 if Threshold 255 Threshold 0 Threshold 80 按鍵處理程序 參數(shù)為鍵值 1 為 Up 鍵 2 為 Down 鍵 void KeyProcess uint num switch num case 1 if Threshold1 Threshold break default break L1602 int 2 9 Threshold Save Setting void main uint i j EA 0 Data Init 數(shù)據(jù)初始化 Timer0 Init 定時(shí)器 0 初始化 Port Init 端口初始化 ADC Init ADC 初始化 EA 1 L1602 init L1602 string 1 1 Welcome to ALCT L1602 string 2 1 Designed by AAA 延時(shí) 咔嚓大學(xué) 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 18 for i 0 i 1000 i for j 0 j 1000 j 清屏 L1602 string 1 1 L1602 string 2 1 L1602 string 1 1 Alcohol mg L L1602 string 2 1 Thresho mg L 載入設(shè)定值 Load Setting L1602 int 2 9 Threshold while 1 如果 FlagStartAL 標(biāo)志置位 則進(jìn)行 AD 轉(zhuǎn)換 if FlagStartAL 1 酒精濃度換算 50mg L 62 5ppm 傳感器靈敏度應(yīng)事先校準(zhǔn) ALValue 500 GetADVal 256 8 位 ADC 首先得到電壓值 單位 10 毫伏 ALValue ALValue K ZERO 首先減去零點(diǎn)漂移 一般是 130mV if ALValue Threshold Led Warn1 0 超過閾值 則 Led Warn1 燈報(bào)警 else Led Warn1 1 FlagStartAL 0 查詢乙醇傳感器 TTL 電平 該指示燈為傳感器模塊報(bào)警 if DOUT 0 Led Warn2 0 else Led Warn2 1 鍵盤查詢 在彈起時(shí)響應(yīng) if Key Up keyvalue 1 else if Key Down keyvalue 2 if FlagKeyPress 1 KeyProcess keyvalue FlagKeyPress 0 if Key Up keyUp 0 else keyUp 1 if Key Down keyDown 0 else keyDown 1 咔嚓大學(xué) 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 19 3 0 酒精濃度測試儀硬件制作與調(diào)試 3 1 測試儀的硬件制作 在實(shí)物的制作過程中 經(jīng)歷了電路原理的研究 部分電路圖的仿真 元器件的購 買 PROTEL 原理圖的制作 PCB 圖的制作 元器件的焊接和硬件的調(diào)試等過程 在整 個(gè)過程中遇到很多問題 通過翻找書籍 并且上網(wǎng)查閱大量的資料 向老師與同學(xué)的 請(qǐng)教 以及不斷思考與努力 成功地制作出 MQ 3 傳感器模塊 測試儀閥值調(diào)節(jié)模塊以 及顯示模塊 在這些過程中 讓我重溫之前學(xué)過的電路分析 數(shù)電 單片機(jī)和 C 語言 等理論知識(shí) 也大大提高了自身的動(dòng)手能力 清晰了硬件實(shí)物調(diào)試的思路和方法 在畫 PCB 板的過程中 對(duì)于排線以及線路大小的問題 由于大多是手工操作 所 以在畫 PCB 板過程中盡量使用較粗線條 還要安全規(guī)范的布局 要考慮到元件的封裝 布線規(guī)則的設(shè)置和元件的擺放等問題 減小干擾問題 下圖為最終的 PCB 板圖 在印刷電路板的過程中 因?yàn)闀r(shí)間不與實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間交集 所以在宿舍自己使 用氯化三鐵溶液進(jìn)行腐蝕 雖然沒有實(shí)驗(yàn)室那么方面 但最終還是做出了樣板 在焊接過程中 要經(jīng)常用松香清洗烙鐵尖端 因?yàn)殡娎予F必須時(shí)刻保持光亮 這 咔嚓大學(xué) 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20 樣才能保證烙鐵能迅速熔解焊錫并將元件焊接上去 而且焊接動(dòng)作要快速而準(zhǔn)確 焊 接時(shí)間過長 容易使元件燒壞 焊接的時(shí)候要注意有極性元件的正負(fù)方向 連接芯片 的地方最好用 IC 座 方便調(diào)試也防止多次焊接造成芯片引腳的損壞 在調(diào)試過程中 要用到萬能表測試對(duì)電路板進(jìn)行供電檢測 再測試電源電壓是否 正常 由于以前的調(diào)試有過燒毀電路板的經(jīng)歷 所以在此時(shí)測試調(diào)試中就顯得更加小 心 最后調(diào)試成功 3 2 軟件下載調(diào)試 1 程序在 uVision 環(huán)境下編寫完成 并編譯生成 hex 文件后 就可以下載并進(jìn)行調(diào) 試了 2 USB 轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)安裝 打開 USB 驅(qū)動(dòng)文件夾下的 PL2303 Prolific DriverInstaller v130 exe 安裝文件 按 提示安裝 USB 轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)程序 安裝完成后 插入 USB 下載線后 在 開始 控制面 板 打印機(jī)和其他硬件 設(shè)備管理器 在 端口 分支下有 Prolific USB to Serial Comm Port COMX X 表示串口號(hào) 如果沒有說明 USB 轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)沒有安裝 須重新 安裝 記住括號(hào)里的 COM 口號(hào) 成功安裝 USB 轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)示意圖 咔嚓大學(xué) 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 21 3 打開 STC 單片機(jī)下載軟件文件夾 點(diǎn)擊運(yùn)行 STC ISP V481 exe 程序 出現(xiàn)如下界 面 下載軟件圖 正確選擇 MCU 類型 COM 口 與剛才安裝的 COM 號(hào)一致 最高波特率和最低波特 率都選 2400bps 或者 1200bps 下載線內(nèi) PL2303 芯片所限 沒辦法 并打開正確 的 hex 數(shù)據(jù)文件 點(diǎn)擊 Download 下載 按紐 窗口出現(xiàn)提示 Chinese 正在嘗試與 MCU 單片機(jī) 握手連接 Connection is failure You can try 1 Give your MCU Power On Reset 2 Stop operation then re select COM Port 3 Because PLCC DIP PQFP DIP Socket trace too long 4 Update the STC ISP exe version 5 If still error your MCU Firmware is error or null Chinese 連接失敗 請(qǐng)嘗試以下操作 1 在單片機(jī)停電狀態(tài)下 點(diǎn)下載按鈕 再給單片機(jī)上電 2 停止下載 重新選擇 RS 232 串口 接好電纜 3 可能需要先將 P1 0 P1 1 短