酒精濃度測(cè)定儀

1、專業(yè)方向課程設(shè)計(jì)專業(yè)方向課程設(shè)計(jì) 課題：課題： 酒精濃度檢測(cè)儀 班班 級(jí)級(jí) 測(cè)控測(cè)控 11011101 學(xué)生姓名學(xué)生姓名 鄒士航鄒士航 學(xué)號(hào)學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 張青春張青春 紀(jì)劍祥紀(jì)劍祥 淮陰工學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院淮陰工學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 目錄目錄 一、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)一、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì).1 1.1 概述.1 1.2 系統(tǒng)方案框圖.1 1.3 工作原理.1 二、硬件設(shè)計(jì)二、硬件設(shè)計(jì).2 2.1 傳感器的選擇.2 2.2 A/D 轉(zhuǎn)換電路. .4 2.3 89C51 單片機(jī)系統(tǒng). .5 2.4 LCD 顯示電路. .8 2.5 鍵盤電路.8 2.6 報(bào)警電路.9 2.7 誤差分析與修正.9

2、三、軟件設(shè)計(jì)三、軟件設(shè)計(jì). .10 3.1 主程序框圖.10 3.2 數(shù)據(jù)采集子程序程序框圖.10 3.3 報(bào)警子程序程序框圖.11 四、系統(tǒng)安裝與調(diào)試四、系統(tǒng)安裝與調(diào)試. .13 4.1 安裝電路.13 4.2 調(diào)試結(jié)果.14 五、課程設(shè)計(jì)體會(huì)與總結(jié)五、課程設(shè)計(jì)體會(huì)與總結(jié). .16 附錄附錄 1.1.參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).16 2.整體電路圖整體電路圖.17 3.3.元器件表元器件表.18 4.4.部分參考程序部分參考程序.19 1.1.系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 1.11.1 概述概述 本論文研究的是一種以氣敏傳感器和單片機(jī)為主，監(jiān)測(cè)空氣酒精濃度，并 具有聲光報(bào)警功能的空氣酒精濃度監(jiān)測(cè)儀。其可監(jiān)

3、測(cè)出空氣環(huán)境中酒精濃度值， 并可根據(jù)不同的環(huán)境設(shè)定不同的閾值，對(duì)超過(guò)的閾值進(jìn)行聲光報(bào)警來(lái)提示危害。 本課題分為兩部分：硬件設(shè)計(jì)部分和軟件設(shè)計(jì)部分。硬件部分為利用氣敏 傳感器測(cè)量空氣中酒精濃度，并轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后傳給單片機(jī)系統(tǒng)， 由單片機(jī)及其外圍電路進(jìn)行信號(hào)的處理，顯示濃度值以及超閾值聲光報(bào)警。軟 件部分用匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程，程序采用模塊化設(shè)計(jì)思想。各個(gè)子程序的功能相 對(duì)獨(dú)立，便于調(diào)試和修改。而硬件電路又大體可分為單片機(jī)小系統(tǒng)電路、A/D 轉(zhuǎn)換電路、聲光報(bào)警電路、LED 顯示電路，各部分電路的設(shè)計(jì)及原理將會(huì)在硬 件電路設(shè)計(jì)部分詳細(xì)介紹；程序的設(shè)計(jì)使用匯編語(yǔ)言編程。 1.21.2 系

4、統(tǒng)方案框圖系統(tǒng)方案框圖 圖 1-1 系統(tǒng)方案總體框圖 總體方案設(shè)計(jì)時(shí)，考慮酒精濃度是由傳感器把非電量轉(zhuǎn)換為電量，傳感器 輸出的是 0-5 伏的電壓值并且電壓值穩(wěn)定，外部干擾小等。因此，可以直接把 傳感器輸出電壓值經(jīng)過(guò) ADC0832 采集數(shù)據(jù)送入單片機(jī)進(jìn)行處理。酒精濃度監(jiān)測(cè) 儀的硬件電路設(shè)計(jì)主要包括：傳感器測(cè)量電路、89C51 單片機(jī)系統(tǒng)、A/D 轉(zhuǎn)換電 路、聲光報(bào)警電路、LED 顯示電路。酒精濃度監(jiān)測(cè)儀總體設(shè)計(jì)電路框圖如圖 1- 1。 被測(cè) 環(huán)境 氣敏 傳感器 A/D 轉(zhuǎn)換 電路 單片機(jī) 聲光報(bào)警電路 LED 顯示 鍵盤 1.31.3 工作原理工作原理 對(duì)氣體傳感器 MQ-3 按檢測(cè)電路，接

5、上一定阻值的負(fù)載電阻，檢測(cè)它的技術(shù) 參數(shù)，確定 MQ-3 所接負(fù)載電阻的大小，完成信號(hào)采樣電路的設(shè)計(jì)；采樣到 的模擬電壓電信號(hào)通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換，得到可供單片機(jī)處理的數(shù)字信號(hào)，再由單片 機(jī)作相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理；發(fā)光二極管報(bào)警顯示和 4 個(gè)單位 8 段共陰數(shù)碼管濃度值 顯示。 2.2.硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì) 2.12.1 傳感器的選擇傳感器的選擇 本系統(tǒng)直接測(cè)量的是呼氣中的酒精濃度，再轉(zhuǎn)換為血液中的酒精含量濃度， 故采用氣敏傳感器。考慮到周圍空氣中的氣體成分可能影響傳感器測(cè)量的準(zhǔn)確 性，所以傳感器只能對(duì)酒精氣體敏感，對(duì)其他氣體不敏感，故選用 MQ3 型氣敏 傳感器。其有很高的靈敏度、良好的選擇性、長(zhǎng)期的使

6、用壽命和可靠的穩(wěn)定性。 MQ3 型氣敏傳感器由微型 Al2O3，陶瓷管和 SnO2 敏感層、測(cè)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)，加熱器為氣敏元件的工作提供了 必要的工作條件。傳感器的標(biāo)準(zhǔn)回路有兩部分組成。其一為加熱回路，其二為 信號(hào)輸出回路，它可以準(zhǔn)確反映傳感器表面電阻值的變化。傳感器的表面電阻 RS 的變化，是通過(guò)與其串聯(lián)的負(fù)載電阻 RL 上的有效電壓信號(hào) VRL 輸出面獲得 的。負(fù)載電阻 RL 可調(diào)為 05-200K。加熱電壓 Uh 為 5v。上述這些參數(shù)使得傳 感器輸出電壓為 0-5V。MQ3 型氣敏傳感器的結(jié)構(gòu)和外形、標(biāo)準(zhǔn)回路、傳感器阻 值變化率與酒精濃度、外界

7、溫度的關(guān)系圖如圖 2-3 所示。為了使測(cè)量的精度達(dá) 到最高，誤差最小，需要找到合適的溫度，一般在測(cè)量前需將傳感器預(yù)熱 5 分 鐘。 圖2-1 MQ3 結(jié)構(gòu)和外形 圖2-2 MQ3 結(jié)構(gòu)圖 圖2-2 MQ3 結(jié)構(gòu)圖 圖2-3 傳感器阻值變化率與酒精濃度、外界溫度之間的關(guān)系 檢測(cè)電路如圖 2-4 所示，當(dāng)電源開關(guān) S 斷開時(shí)，傳感器加熱電流為零，實(shí) 測(cè) A，B 之間電阻大于 20M。S 接通，則 f，f 之間電流由開始時(shí) 155mA 降至 153mA 而穩(wěn)定。加熱開始幾秒鐘后 A，B 之間電阻迅速下降至 10K 以下，然后 又逐漸上升至 120K 以上后并保持著。此時(shí)如果將酒精溶液樣品靠近 MQ-

8、3 傳 感器，我們立即可以看到數(shù)字萬(wàn)用表顯示值馬上由原來(lái)大于 120K 降至 10K 以下。移開小瓶過(guò) 1 分鐘左右后，A，B 之間電阻恢復(fù)至大于 120K。這種反應(yīng) 可以重復(fù)試驗(yàn)，但要注意使空氣恢復(fù)到潔凈狀態(tài)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)的反復(fù)檢測(cè)，MQ-3 傳 感器可以正常工作使用，對(duì)不同濃度的酒精溶液有不同的變化，響應(yīng)時(shí)間和恢 復(fù)時(shí)間都正常，可以開始作信號(hào)采樣模塊電路的設(shè)計(jì)。 圖 2-4 MQ-3 檢測(cè)電路 2.22.2 A/DA/D 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，被測(cè)量對(duì)象的有關(guān)變化量，如溫度、壓力、流量、 速度等非電物理量，須經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的模擬電信號(hào)（電壓或電流）， 這些模擬電信號(hào)必須轉(zhuǎn)

9、換成數(shù)字量后才能在單片機(jī)中用軟件進(jìn)行處理。實(shí)現(xiàn)模 擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件稱為 A/D 轉(zhuǎn)換器（ADC）。 A/D 轉(zhuǎn)換器大致分有三類：一是雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器，優(yōu)點(diǎn)是精度高，抗干 擾性好，價(jià)格便宜，但速度慢；二是逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器，精度、速度、價(jià) 格適中；三是- -A/D 轉(zhuǎn)換器。 本文采用第二類逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0832。ADC0832 為 8 位分辨率 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá) 256 級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其 內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在 05V 之間。芯片 轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為 32S，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少

10、數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn) 換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)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。通過(guò) DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。 2.2.1 ADC0832 的引腳及功能 芯片具有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn) 定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件連接和處理器控制變得更加方便。 通過(guò)DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。其主要特點(diǎn)如下： 8 位分辨率，逐次逼近型，基準(zhǔn)電壓為 5V； 5V 單電源供電； 輸入模擬信號(hào)電壓范圍為 05V； 輸入和輸出電平與 TTL 和 CMOS 兼容； 在 250KHZ 時(shí)鐘頻率時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32us；

11、 具有兩個(gè)可供選擇的模擬輸入通道； 功耗低，15mW。 2.外部引腳及其說(shuō)明 ADC0832 有 DIP 和 SOIC 兩種封裝，DIP 封裝的 ADC0832 引腳排列如圖 6.21 所示。 各引腳說(shuō)明如下： CS片選端，低電平有效。 CH0，CH1兩路模擬信號(hào)輸入端。 DI兩路模擬輸入選擇輸入端。 DO模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果串行輸出端。 CLK串行時(shí)鐘輸入端。 Vcc/REF正電源端和基準(zhǔn)電壓輸入端。 GND電源地。 2.2.2 ADC0832 的轉(zhuǎn)換原理 ADC0832 與單片機(jī)的接口應(yīng)為 4 條數(shù)據(jù)線，分別是 CS、CLK、DO、DI。但 由于 DO 端與 DI 端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)

12、的接口是雙向的，所以電 路設(shè)計(jì)時(shí)可以將 DO 和 DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng) ADC0832 未工作時(shí)其 CS 輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用，CLK 和 DO/DI 的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將 CS 使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。 此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端 CLK 輸入時(shí)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(hào)。在第 1 個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉 之前 DI 端必須是高電平，表示啟始信號(hào)。 2.32.3 89C5189C51 單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng) 單片機(jī)是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能

13、力(如算 術(shù)運(yùn)算，邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理)的微處理器(CPU)，隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器(RAM)，只讀程序存儲(chǔ)器(ROM)，輸入輸出電路(I/O 口)，可能還包括定時(shí) 計(jì)數(shù)器，串行通信口(SCI)，顯示驅(qū)動(dòng)電路(LCD 或 LED 驅(qū)動(dòng)電路)，脈寬調(diào)制電 ADC0832 引腳圖 路(PWM)，模擬多路轉(zhuǎn)換器及 A/D 轉(zhuǎn)換器等電路集成到一塊單塊芯片上，構(gòu)成一 個(gè)雖小然而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效 地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。 2.3.1 單片機(jī)片內(nèi)結(jié)構(gòu) 51 單片機(jī)的片內(nèi)結(jié)構(gòu)如圖 2-6 所示。它把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本 內(nèi)容都集成在一個(gè)尺寸有限的

14、集成電路芯片上。按功能劃分，它有如下功能部 件組成： 微處理器（CPU） 。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)。 程序存儲(chǔ)器（ROM/EPROM） 。 4 個(gè) 8 位并行 I/O 口（P0 口、P1 口、P2 口、P3 口） 。 一個(gè)串行口。 2 個(gè) 16 位定時(shí)器、計(jì)數(shù)器。 2 個(gè) 16 位定時(shí)器、計(jì)數(shù)器。 中斷系統(tǒng)。 特殊功能寄存器（SFR） 。 PSEN 88 E O C X T A L 1 CPU （運(yùn)算器） （控制器） 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM P0P2程序存儲(chǔ)器 ROM/EPROM P1 串 行 口 定時(shí) 器/計(jì) 數(shù)器 中斷 系 統(tǒng) 特殊功能 寄存器 （SFR） P3 ALEEA IN7 . I 0

15、 X T A L 2 8 8 RESET 圖 2-6 51 單片機(jī)片內(nèi)結(jié)構(gòu) 上述功能部件都是通過(guò)片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是 CPU 加 上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。但 CPU 對(duì)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。 從硬件角度來(lái)看，與 MCS-51 指令完全兼容的新一代 AT89CXX 系列機(jī)，比在片外 加 EPROM 才能相當(dāng)?shù)?8031 單片機(jī)抗干擾性能強(qiáng)，與 87C51 單片機(jī)技能相當(dāng)，但 功耗小。程序修改直接用+5V 或+12V 電源擦除，更顯方便、而且其工作電壓放 寬至 2.7V-6V，因而受電壓波動(dòng)的影響更小，而且 4K 的程序存儲(chǔ)器完全能滿足 單片機(jī)

16、系統(tǒng)的軟件要求，故 AT89C51 單片機(jī)是構(gòu)造本檢測(cè)系統(tǒng)的更理想的選擇。 2.3.2 89C51 芯片介紹 掌握 MCS-51 單片機(jī)，應(yīng)首先了解 MCS-51 的引腳，熟悉并牢記各引腳的功 能，MCS-51 系列中各種型號(hào)芯片的引腳是互相兼容的。制作工藝為 HMOS 的 MCS-51 的單片機(jī)都采用 40 只引腳的雙列直插封裝方式，如圖 2-7 所示。 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST (TXD) P3.1 (INT0) P3.2 (INT1) P3.3 T0 P3.4 T1 P3.5 (WR) P3.6 (RD) P3.7 XTAL1

17、 XTAL2 GND Vcc P0.0 (AD0) P0.1 (AD1) P0.2 (AD2) P0.3 (AD3) P0.4 (AD4) P0.5 (AD5) P0.6 (AD6) P0.7 (AD7) EA/VPP PSEN P2.7 (A15) P2.6 (A14) P2.5 (A13) P2.4 (A12) P2.3 (A11) P2.2 (A10) P2.1 (A9) P2.0 (A8) PDIP (RXD) P3.0 ALE/PROG 圖 2-7 AT89C51 芯片管腳圖 2.3.3 晶振電路和復(fù)位電路 電路圖如圖 2-8 圖 2-8 晶振與復(fù)位電路 2.42.4 LEDLED

18、顯示電路顯示電路 LED 顯示有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種顯示方式。本設(shè)計(jì)使用并行輸入硬件 譯碼靜態(tài)顯示電路，靜態(tài)顯示電路中，各位可獨(dú)立顯示，只要在該位的段碼線 上保持段碼電平，該位就能保持相應(yīng)的顯示字符。電路中采用了鎖存譯碼器 MC14495 將 P1 口低 4 位輸出的 BCD 碼譯成七段字型碼，利用 P1 口高四位做為 各鎖存譯碼器的所存信號(hào)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定顯示。LED 使用的是共陰極 7 段數(shù)碼管。 數(shù)碼管顯示電路如圖 2-9 圖 2-9 數(shù)碼管顯示電路 2.52.5 鍵盤電路鍵盤電路 鍵盤有兩種工作方式：編碼式鍵盤和非編碼式鍵盤。處理方式有掃描法和 線反轉(zhuǎn)法。本設(shè)計(jì)采用的是非編碼鍵盤，并利用掃

19、描法處理按鍵，消抖由軟件 實(shí)現(xiàn)。 鍵盤掃描電路如圖 2-10 圖 2-10 按鍵電路 2.62.6 報(bào)警電路報(bào)警電路 報(bào)警電路如圖 2-11 圖 2-11 報(bào)警電路 2.72.7 誤差分析與修正誤差分析與修正 誤差產(chǎn)生的原因主要有三個(gè)方面的因素：一是外界環(huán)境流動(dòng)空氣對(duì)傳感器 的影響和對(duì)氣體樣品的稀釋，二是樣品的穩(wěn)定性對(duì)測(cè)量帶來(lái)的誤差，三是水蒸 氣對(duì)測(cè)量的影響。 針對(duì)這三個(gè)主要問(wèn)題提出以下解決方案和驗(yàn)證方法。 測(cè)量樣品時(shí)，將探頭盡量放入塑料瓶?jī)?nèi)，可以在一定程度上消除流動(dòng)空氣 的影響，同時(shí)應(yīng)選擇空氣流動(dòng)較小的室內(nèi)環(huán)境來(lái)測(cè)量。水蒸氣對(duì) MQ-3 的影響很 小，這一點(diǎn)可以通過(guò)對(duì)只裝有純凈水的塑料瓶的多

20、次測(cè)量來(lái)驗(yàn)證。用相同容量 的塑料瓶配制好不同濃度的酒精溶液后，將它密封并放置一段時(shí)間，待其穩(wěn)定 后再測(cè)量。再通過(guò)反復(fù)多次測(cè)量多組數(shù)據(jù)，求其平均值的方法來(lái)縮小測(cè)量誤差。 3.3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 3.13.1 主程序框圖主程序框圖 主程序流程圖如下圖 3-1 所示。 圖 3-1 主程序框圖 初始化 LCD 顯示子程序 數(shù)據(jù)處理子程序 鍵盤掃描子程序 序 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 序 大于閾值？ 聲光報(bào)警 N 開始 Y 3.23.2 數(shù)據(jù)采集子程序程序框圖數(shù)據(jù)采集子程序程序框圖 A/D 轉(zhuǎn)換子程序流程圖如下圖 3-2 所示。ADC0809 初始化后，把 0 通道輸 入的 0-5V 的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換

21、為對(duì)應(yīng)的數(shù)字量 OOH-FFH，然后將對(duì)應(yīng)數(shù)值存儲(chǔ)到內(nèi) 存單元。程序框圖如圖 3-2。 圖 3-2 數(shù)據(jù)采集子程序框圖 3.33.3 報(bào)警子程序程序框圖報(bào)警子程序程序框圖 系統(tǒng)設(shè)定閾值并保存在以 50H 開始的 3 個(gè)單元，為了便于比較和顯示，閾 值的千位放入 50H 中，百位和十位放入 5lH，個(gè)位放人 52H 中。報(bào)警電路分為 蜂鳴器報(bào)警電路和 LED 發(fā)光報(bào)警電路組成。當(dāng)輸入端 P3.5 為低電平時(shí)，有電流 通過(guò)蜂鳴器，蜂鳴器發(fā)出聲音報(bào)警。而當(dāng)輸入端為高電平時(shí)不報(bào)警。 開始 啟動(dòng) ADC0809 通道，并延時(shí) 100s 轉(zhuǎn)換完？ 讀出 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果 結(jié)果存入內(nèi)存單元 返回 Y N 報(bào)

22、警子程序執(zhí)行之前，將報(bào)警閾值轉(zhuǎn)換為壓縮的 BCD 碼并存放在兩個(gè)存儲(chǔ)單元 中。傳感器輸入值 A/D 轉(zhuǎn)換后，調(diào)用比較程序，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理后顯示的測(cè)量值 與閾值比較，小于閾值則繼續(xù)執(zhí)行顯示程序。若大于閾值則將單片機(jī)的 P3.5 口 清零進(jìn)行聲光報(bào)警。40H、4lH、42H 單元存放 A/D 轉(zhuǎn)換后，并進(jìn)行十進(jìn)制轉(zhuǎn)換 后的結(jié)果。40H 和 50H 分別存放的是處理后的測(cè)量值與閾值的千位的壓縮 BCD 碼，41H 和 51H 分別存放的是處理后的測(cè)量值與閾值的百位、十位壓縮的 BCD 碼，42H 和 52H 分別存放的是處理后的測(cè)量值與閾值的個(gè)位的壓縮 BCD 碼。程 序首先對(duì) 40H、50H 中的值

23、進(jìn)行比較大小，如果 40H 中的值大于 50H 中的值，則 進(jìn)行報(bào)警。依此類推，比較 41H 和 51H，42H 和 52H。程序框圖如 3-3 所示。 開始 40H 中的 BCD 碼大？ 與閾值相等？ 41H 中的 BCD 碼大？ 42H 中的 BCD 碼大？ 返回 Y Y Y 報(bào)警 N Y N N Y N Y N Y Y Y 與閾值相等？ 圖 3-3 報(bào)警子程序流程框圖 4.4.系統(tǒng)安裝與調(diào)試系統(tǒng)安裝與調(diào)試 4.1 安裝電路 圖 4-1 安裝電路 4.24.2 調(diào)試結(jié)果調(diào)試結(jié)果 本次課程設(shè)計(jì)由于無(wú)法實(shí)際的使用傳感器來(lái)采集信號(hào)，所以我使用阻值范 圍為 0-10K 的滑動(dòng)電阻來(lái)代替采集信號(hào)的變

24、化，通過(guò)負(fù)載電阻的變化，完成信 號(hào)采樣；采樣到的模擬電壓信號(hào)通過(guò) ADC0832 轉(zhuǎn)換器 A/D 轉(zhuǎn)換，得到可供單片 機(jī)處理的數(shù)字信號(hào)，再由單片機(jī)作相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理；發(fā)光二極管報(bào)警顯示和 4 個(gè)單位 8 段共陰數(shù)碼管濃度值顯示。 本次課程設(shè)計(jì)是對(duì)環(huán)境酒精濃度的測(cè)量，所以我設(shè)定酒精濃度小于 20%為 正常范圍，此時(shí)發(fā)光二極管綠燈亮，報(bào)警電路不工作，如圖 1 所示。 圖 1 酒精濃度小于 20%時(shí) 當(dāng)濃度大于 20%時(shí)，發(fā)光二極管紅燈亮，同時(shí)報(bào)警電路工作，如圖 2。 圖 2 酒精濃度大于 20%時(shí) 5.5.課程設(shè)計(jì)體會(huì)與總結(jié)課程設(shè)計(jì)體會(huì)與總結(jié) 經(jīng)過(guò)前后十天的努力，終于完成了此次課程設(shè)計(jì)。由于老師只給

25、出了課程 設(shè)計(jì)的大致要求，所以課題是基于單片機(jī)還是虛擬儀器來(lái)實(shí)現(xiàn)，該怎樣選擇器 件確定設(shè)計(jì)方案，這對(duì)于我來(lái)說(shuō)是很有挑戰(zhàn)性的。 首先我確定了使用 89C51 單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)酒精濃度檢測(cè)功能，因?yàn)閱纹瑱C(jī)是 我們?cè)?jīng)學(xué)過(guò)的課程，而 89C51 單片機(jī)更是單片機(jī)這門課中重點(diǎn)講解的部分， 所以對(duì)我來(lái)說(shuō)選擇 51 單片機(jī)比虛擬儀器更容易上手一些。但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中， 我發(fā)現(xiàn)單片機(jī)雖然我們不陌生，但是用起來(lái)還有很多的問(wèn)題。硬件方面還好解 決，弄明白就可以了，但軟件方面就非常困難了，雖然以前也做過(guò)這方面的實(shí) 驗(yàn)，但那都是些簡(jiǎn)單應(yīng)用，而單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)就在于軟件算法的設(shè)計(jì)， 需要有很巧妙的程序算法，有好多的東西

26、需要我們用心去做。 其次，就是使用到的各種元器件。這次我使用的基本上都是已經(jīng)學(xué)過(guò)的元 件，但真正用起來(lái)才發(fā)現(xiàn)自己還差的很多，通過(guò)用 Proteus 軟件繪圖，我又重 新對(duì)所用到的器件認(rèn)真的學(xué)了一遍包括請(qǐng)教老師和同學(xué)、上網(wǎng)查找元器件總線 的繪制等。 本次課程設(shè)計(jì)，讓我學(xué)到了很多感悟也很多。我懂得了只有理論知識(shí)是遠(yuǎn) 遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，才能真正提高自己的實(shí) 際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。這讓我學(xué)到了很多課本上沒有的東西，擴(kuò)展了 自己的視野，增強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力，清醒的認(rèn)識(shí)到自己的不足，培養(yǎng)了小心 謹(jǐn)慎的作風(fēng)，使自己對(duì)課題設(shè)計(jì)了解進(jìn)一步加深。 附錄：附錄： 1.1.參考文獻(xiàn)

27、參考文獻(xiàn) （1）.程德福,王君.傳感器原理及應(yīng)用. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007 （2）.趙廣林. protel99 電路設(shè)計(jì)與制版.北京：電子工業(yè)出版社，2005 （3）.王艷秋.單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社.2010 （4）.陳杰，黃鴻傳感器與檢測(cè)技術(shù)M北京：高等教育出版社，2003 （5） 余家春Protel 99 SE 電路設(shè)計(jì)實(shí)用教程M中國(guó)鐵道出版社，2004 （6） 樓然苗，李光飛51 系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例M北京航空航天大學(xué)出版 社，2003 （7） 司士輝生物傳感器M化學(xué)工業(yè)出版社，2003 2.2.系統(tǒng)電路圖系統(tǒng)電路圖 3.3.元器件表元器件表 序號(hào)名 稱型號(hào)規(guī)格

28、數(shù)量 1單片機(jī)89C511 只 2A/D 轉(zhuǎn)換器ADC08321 只 3芯片RESPACK1G 個(gè) 4LED 燈 LED-RED LED-GREEN 2 個(gè) 5電阻若干 6蜂鳴器若干 7數(shù)碼管1 個(gè) 8傳感器若干 9導(dǎo)線若干 10開關(guān)1 個(gè) 11電容若干 12電源1 只 13滑動(dòng)電阻RV11 4.4.部分參考程序部分參考程序 #include #include /#include cry1602.h #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit WE1=P20; sbit WE2=P21; sbit WE3=P22; sb

29、it WE4=P23; /sbit WE5=P10; /sbit WE6=P11; sbit dan=P25; sbit sp=P24; sbit safe=P26; sbit CS = P35; /T1 sbit Clk = P33; /INT1 sbit DATI = P34; /T0 sbit DATO = P34; /*定義全局變量*/ uint m=2364; uchar Code=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90,0 x88,0 x83,0 xc6,0 xa1,0 x86,0 x8e; unsig

30、ned char dat = 0 x00; /AD 值 unsigned char count = 0 x00; /定時(shí)器計(jì)數(shù) unsigned char CH; /通道變量 unsigned char dis = 0 x00, 0 x00, 0 x00; /顯示數(shù)值 /*函數(shù)聲明*/ void Delay_ms(uint m); void show(uint z); uchar adc0832(uchar CH); /*主函數(shù)*/ void main() /* /P2=0 xff; /端口初始化 /P0=0 xff; /delay(); CH = 0 x00; /在這里選擇通道 0 x00

31、或 0 x01 TMOD = 0 x01; /設(shè)置中斷 TH0=(65536-50000)/256;/定時(shí)器 1 初值定時(shí) 50ms TL0=(65536-50000)%256; IE = 0 x82; TR0 = 1; sp=0; while(1) dat = adc0832(CH); /dat=dat*1.5; /convdata(dat); if(dat20) sp=1; dan=1; safe=0; else sp=0; dan=0; safe=1; show(dat); /*顯示模塊*/ void show(uint z) /* P0=Codez/; WE1=1; Delay_ms(5); WE1=0; P0=Codez%/1000; WE2=1; Delay_ms(5); WE2=0;*/ P0=Codez%10000/1000; WE1=1; Delay_ms(5); WE1=0; P0=Codez%1000/100; WE2=1; Delay_ms(5); WE2=0; P0=Codez%100/10; WE3=1; Delay_ms(5); WE3=0; P0=Codez%10; WE4=1; Delay_ms(5); WE4=0; /*MS 延時(shí)函數(shù)*/ void Delay_ms(uint m) uint i,j; for(