基于STC89C52酒精濃度報(bào)警

1、電氣工程學(xué)院2013年“萌芽計(jì)劃”科創(chuàng)訓(xùn)練計(jì)劃報(bào)告題目名稱：基于 51 單片機(jī)的酒精濃度測(cè)量報(bào)警裝置作者姓名學(xué)號(hào)班級(jí)：王偉敏 20121843 電氣 2012-2 班周彤昕 20123699 電氣 2012-2 班劉少博20121762 電氣 2012-1 班指導(dǎo)老師： 二一四年四月電氣工程學(xué)院2013年“萌芽計(jì)劃”科創(chuàng)訓(xùn)練計(jì)劃報(bào)告目 錄目 錄.1 第 1 章 緒論.2 第2 章 設(shè)計(jì)方案.22.1 概述.22.1.1 實(shí)驗(yàn)任務(wù).22.1.2 測(cè)試儀特點(diǎn).22.2 確立方案.32.2.1 設(shè)計(jì)方案的比較 .32.2.2 設(shè)計(jì)方案的選擇.42.2.3 可行性分析 .42.3 硬件設(shè)計(jì).52.3.

2、1 微控制單元 STC89C52.52.3.22.3.32.3.4 MQ-3 酒精傳感器.7 AD0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換. 8 LCD1602 液晶顯示.92.4 軟件設(shè)計(jì).102.4.1 編譯語(yǔ)言的選擇.102.4.2 主程序模塊.102.4.3 A/D 轉(zhuǎn)換模塊. 112.4.4 按鍵輸入模塊.112.4.5 液晶顯示輸出模塊.12第 3 章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果.153.1 理論分析與計(jì)算.153.2 測(cè)試方法與儀器.153.3 測(cè)試數(shù)據(jù)及測(cè)試結(jié)果分析.163.4 心得體會(huì).16參考文獻(xiàn).17附錄.181電氣工程學(xué)院2013年“萌芽計(jì)劃”科創(chuàng)訓(xùn)練計(jì)劃報(bào)告第1章緒論隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)和社會(huì)的轉(zhuǎn)變，汽車(chē)成為

3、現(xiàn)代社會(huì)主要的交通工具，隨之帶來(lái)的酒后駕駛已成為形成交通事故最主要的因素。為了避免交通事故的發(fā)生，警察常常使用一種便攜式的酒精呼吸檢測(cè)儀檢查醉駕, 通過(guò)檢測(cè)駕駛者呼出的氣體判斷駕駛者是否飲酒。酒后駕駛已成為當(dāng)今社會(huì)不容忽視的問(wèn)題，其所惹起的交通事故比比皆是，本設(shè)計(jì)是“酒精超標(biāo)自動(dòng)報(bào)警器”，該裝置在使用時(shí)，對(duì)被測(cè)試者呼出氣體進(jìn)行檢測(cè)，一旦檢測(cè)到測(cè)試者有飲酒嫌疑，就會(huì)發(fā)出相應(yīng)提示，以避免酒后駕駛對(duì)社會(huì)和醉駕者形成的龐大損失。該系統(tǒng)的開(kāi)辟與利用造福了群體大眾，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的穩(wěn)定起著不容疏忽的作用。第2章設(shè)計(jì)方案2.1 概述2.1.1 實(shí)驗(yàn)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的酒精濃度檢測(cè)系統(tǒng)，檢測(cè)結(jié)果用 LE

4、D 或 LCD 顯示器顯示。 基于 STC89C52 單片機(jī)，MQ-3 酒精濃度傳感器，本設(shè)計(jì)是一種具有檢測(cè)及超限報(bào)警功能的酒精濃度測(cè)試系統(tǒng)。系統(tǒng)選用單片機(jī)為控制核心，對(duì)檢測(cè)到的氣體狀況進(jìn)行相應(yīng)的處理分析、處理和顯示，并通過(guò)報(bào)警進(jìn)行提示。2.1.2 測(cè)試儀特點(diǎn)設(shè)計(jì)的酒精濃度測(cè)試儀應(yīng)具有如下特點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，外圍電路帶有 LED 顯示以及鍵盤(pán)響應(yīng)電路，無(wú)需要其他計(jì)算機(jī)，用戶就可以與之進(jìn)行交互工作，完成數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、計(jì)算和分析等過(guò)程。（2）系統(tǒng)具有低功耗、小型化、高性能比等特點(diǎn)。（3）從便攜式的角度出發(fā)，系統(tǒng)成功使用了數(shù)碼管顯示器以及鍵盤(pán)。有單片機(jī)系統(tǒng)控制鍵盤(pán)和 LE

5、D 顯示來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互操作，界面友好。2電氣工程學(xué)院2013年“萌芽計(jì)劃”科創(chuàng)訓(xùn)練計(jì)劃報(bào)告（4）軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易懂。設(shè)計(jì)時(shí)，考慮酒精濃度時(shí)由傳感器把非電量轉(zhuǎn)化為電量，傳感器輸出的是 0-5V 的電壓值且電壓值穩(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) A/D 轉(zhuǎn)換得到數(shù)據(jù)送入單片機(jī)進(jìn)行處理。此外，還需要報(bào)警電路等。2.2 確立方案2.2.1 設(shè)計(jì)方案的比較對(duì)酒后駕車(chē)控制，存在的可設(shè)計(jì)方案很多，并且能實(shí)現(xiàn)其他附加功能。但鑒于成本、可靠性、實(shí)用性等因素考慮，提出以下幾種方案。方案一：智能監(jiān)控器。駕駛員一旦飲酒，其呼出的乙醇?xì)怏w被捕捉到，監(jiān)控器立即作出反應(yīng)，其功能有:顯示被測(cè)對(duì)象的乙醇濃

6、度；振蕩式聲、光報(bào)警；累計(jì)記錄駕駛員酒后開(kāi)車(chē)的次數(shù)；由控制開(kāi)關(guān)強(qiáng)行切斷汽車(chē)點(diǎn)火裝置的驅(qū)動(dòng)電源。采用數(shù)碼管直接顯示當(dāng)前時(shí)刻駕駛員呼出的氣體中乙醇?xì)怏w的含量，因酒敏元件本身存在一定的非線性，監(jiān)控器采用軟件處理后，顯示較為準(zhǔn)確。但在實(shí)際中，有些駕駛員飲酒后仍會(huì)強(qiáng)行開(kāi)車(chē)，一旦駕駛員酒后強(qiáng)行開(kāi)車(chē)，監(jiān)控器則切斷點(diǎn)火裝置的電源，禁止汽車(chē)啟動(dòng)或運(yùn)行，此時(shí)汽車(chē)可能會(huì)停止在交通要道上，為避免交通堵塞，監(jiān)控器報(bào)警后延時(shí) 20s，再發(fā)控制信號(hào)，而待報(bào)警解除后 5s 內(nèi)控制信號(hào)即消失，汽車(chē)便可重新啟動(dòng)。該監(jiān)控器僅適用于有駕駛室的汽油車(chē)，不適用于摩托車(chē)，對(duì)于柴油車(chē)，僅有顯示、報(bào)警和記錄功能，沒(méi)有控制功能。方案二：汽車(chē)智能

7、控制。此設(shè)計(jì)將駕駛員和交管部門(mén)構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，交管部門(mén)紀(jì)錄 駕駛員詳細(xì)資料；之后將駕駛證轉(zhuǎn)變?yōu)榕c IC 卡類(lèi)似的電子駕照。卡內(nèi)存有駕駛員的姓名、身份證號(hào)碼、允許駕駛的車(chē)輛類(lèi)型、每年考核的情況、違章紀(jì)錄等內(nèi)容；最后在汽車(chē)上安裝無(wú)線通訊設(shè)備。汽車(chē)將和交通部門(mén)設(shè)置的管理系統(tǒng)形成一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。駕駛員開(kāi)車(chē)時(shí)，先要插入正確的電子駕照，卡內(nèi)的信息通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳到交通部門(mén)的管理系統(tǒng)。交通部門(mén)將檢查其信息是否正確、有沒(méi)有違章行為、酒后駕車(chē)的次數(shù)是否超過(guò)一定數(shù)目，如這些信息都達(dá)到安全行車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)才能啟動(dòng)。行駛時(shí)，安裝在汽車(chē)上的檢測(cè)空氣中酒精含量系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，開(kāi)始檢測(cè)。若發(fā)現(xiàn)駕駛員是酒后駕車(chē)，汽車(chē)會(huì)發(fā)聲，提醒駕駛員不

8、能開(kāi)車(chē)，汽車(chē)自動(dòng)熄滅。如果汽車(chē)再次啟動(dòng)，智能控制系統(tǒng)會(huì)再次作出提示，自動(dòng)熄滅。如果駕駛員連續(xù)三次啟動(dòng)，系統(tǒng)將會(huì)將其信息傳到交通管理系統(tǒng)，交通部門(mén)將會(huì)通知附近交警迅速趕到事發(fā)地，對(duì)酒后駕車(chē)者進(jìn)行相應(yīng)處理。如送到醫(yī)院等。除外，電子3電氣工程學(xué)院2013年“萌芽計(jì)劃”科創(chuàng)訓(xùn)練計(jì)劃報(bào)告駕照上還會(huì)增加酒后駕車(chē)的次數(shù)，當(dāng)次數(shù)超過(guò)一定規(guī)定將會(huì)在很長(zhǎng)一段時(shí)間不能駕車(chē)，接受管理部門(mén)教育。方案三：采用駕駛員主動(dòng)吹氣方法，進(jìn)行判斷駕駛員是否是酒后開(kāi)車(chē)。這個(gè)裝置放在駕駛室司機(jī)右手位置，當(dāng)司機(jī)發(fā)動(dòng)汽車(chē)時(shí)，報(bào)警裝置將會(huì)響起，提醒你使用酒精控制器。酒精控制器一般要加熱到 1 分鐘左右，該設(shè)備綠燈會(huì)亮，說(shuō)明可以吹氣。向酒精探

9、頭吹氣，必須發(fā)出聲音，這樣才能保證測(cè)試準(zhǔn)確。話筒作用判斷是否吹氣。當(dāng)吹氣確認(rèn)后，發(fā)送到單片機(jī)，開(kāi)始對(duì)氣體信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。酒精含量和電壓信號(hào)有一定關(guān)系含量越高，電壓越高；溫度越高，靈敏度越高。檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)了放大、檢波電路，進(jìn)行信號(hào)放大和對(duì)噪聲的過(guò)濾。之后，通過(guò) A/D 電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，由單片機(jī)對(duì)此信號(hào)進(jìn)行處理判斷，假設(shè)酒精含量沒(méi)有超標(biāo)，指示燈亮起，可以啟動(dòng)汽車(chē)，繼電器不起作用，酒精控制器停止工作。反之，超標(biāo)指示燈亮起，報(bào)警裝置同時(shí)響起，說(shuō)明不能行駛，若司機(jī)強(qiáng)行啟動(dòng)，單片機(jī)開(kāi)始控制繼電器，30 秒后繼電器開(kāi)關(guān)切斷點(diǎn)火裝置電源，汽車(chē)無(wú)法行駛，從而實(shí)現(xiàn)酒后控制駕車(chē)行駛的功能。2.2.2 設(shè)計(jì)方案的選

10、擇優(yōu)缺點(diǎn)比較：方案一優(yōu)缺點(diǎn)：智能化，自動(dòng)檢測(cè)到駕駛員呼氣體酒精含量。若駕駛員強(qiáng)行開(kāi)車(chē)，自動(dòng)切斷點(diǎn)火裝置電源使車(chē)無(wú)法啟動(dòng)或行駛。但由于車(chē)內(nèi)除了駕駛員還有乘客，乘客呼出的氣體對(duì)檢測(cè)裝置干擾。這種方法可靠性不強(qiáng)。方案二優(yōu)缺點(diǎn)：采用電子駕照而系統(tǒng)化。有利于對(duì)駕駛員進(jìn)行管理。此外每個(gè)人的電子駕照不同，發(fā)動(dòng)汽車(chē)時(shí)，必須插入，具用防盜功能。但是空氣中的干擾很多，檢測(cè)不準(zhǔn)確，并且建立這么大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)人力物力投入很大，實(shí)現(xiàn)困難。方案三優(yōu)缺點(diǎn)；設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，有效可靠實(shí)現(xiàn)酒后駕車(chē)控制。但司機(jī)需主動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)， 不夠智能化。根據(jù)以上方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較、設(shè)計(jì)的要求及實(shí)際情況，采用方案三為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.2.3 可行性分析采用

11、這種設(shè)計(jì)方法主要是從以下角度考慮：(1) 從零器件角度看：酒精探頭選用 QM-J3 氣敏元件，是以復(fù)合金屬氧化物為主體材料的 N 型半導(dǎo)體氣敏元件，當(dāng)元件接觸乙醇蒸汽時(shí)，其電導(dǎo)率隨氣體濃度4電氣工程學(xué)院2013年“萌芽計(jì)劃”科創(chuàng)訓(xùn)練計(jì)劃報(bào)告增加而迅速升高。其對(duì)汽油蒸汽又抗干擾能力，靈敏度高，響應(yīng)速度好，壽命長(zhǎng)，工作穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。發(fā)射設(shè)備選用 F04E 發(fā)射模塊，接收設(shè)備選用配套 J04H 接收模塊。它是一種性價(jià)比較好的設(shè)備，靈敏度高，發(fā)射距離 50 米以內(nèi)，低功耗。單片機(jī)選用 89C2051 芯片。低功耗，體積小，有兩個(gè)特殊引腳，可作電壓比較器直接使用。(2) 從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上看：使用元件少，實(shí)

12、現(xiàn)簡(jiǎn)單。(3) 從設(shè)計(jì)要求上看：它滿足設(shè)計(jì)要求，有效可靠檢測(cè)駕駛員是否酒后駕車(chē)。(4) 從功能角度上看：它除了起到控制酒后駕車(chē)功能外，在傳輸碼時(shí)，增加碼的個(gè)數(shù)。安裝在不同汽車(chē)上的設(shè)備，發(fā)送不同碼，這就要求發(fā)射設(shè)備與接收設(shè)備必須一一對(duì)應(yīng)，這輛車(chē)的發(fā)射器用在其他車(chē)上就無(wú)效，這樣控制器起到防盜鎖功能。 上述各個(gè)元件成本低、使用方便、安裝簡(jiǎn)單、易推廣。2.3 硬件設(shè)計(jì)由于本次設(shè)計(jì)需要用到單片機(jī)，來(lái)完成對(duì)酒精濃度的檢測(cè)，分析了網(wǎng)上的相似課題，有很多是用酒精濃度傳感器 MQ-3 來(lái)完成酒精濃度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。鑒于本次時(shí)間限制，本次設(shè)計(jì)中采用的是 STC89S52 單片機(jī)來(lái)控制整個(gè)電路，電路中采用的是 LC

13、D1602 來(lái)顯示實(shí)驗(yàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。A/D 芯片的選擇中，用到的是 AD0832，主要是這塊芯片的性能優(yōu)良，時(shí)序操作簡(jiǎn)單，能很好的解決本次設(shè)計(jì)中對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的要求。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 1 所示：圖 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.3.1 微控制單元STC89C525電氣工程學(xué)院2013年“萌芽計(jì)劃”科創(chuàng)訓(xùn)練計(jì)劃報(bào)告基于本系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容的需要，綜合考慮后，我們選擇 STC89C52 單片機(jī)為控制核心。主要基于考慮 STC89C52 是低功耗,超低價(jià),高速，高可靠,強(qiáng)抗靜電，強(qiáng)抗干擾,功能強(qiáng)大的單片機(jī)。STC89C52 有 40 個(gè)引腳，32 個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口，3 個(gè)16

14、 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2 個(gè)全雙工串行通信口，2 個(gè)讀寫(xiě)口線，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí) STC89C52 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。其將通用的微處理器和 Flash 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)本。STC 單片機(jī)有 PDIP、PQFP/TQFP 及PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。STC89C52 單片機(jī)引腳如圖 2：

15、圖 2Vcc：電源電壓GND：地P0 口：P0 口是一組 8 位漏極開(kāi)路型雙向 I/O 口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。STC89C52 引腳圖6電氣工程學(xué)院2013年“萌芽計(jì)劃”科創(chuàng)訓(xùn)練計(jì)劃報(bào)告P1 口：P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門(mén)電路。P2 口：P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門(mén)電路。P3 口：P3 口時(shí)一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門(mén)電路。RST

16、：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE ：當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE(地址鎖存允許)輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下，ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。 PSEN ：程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)89C5X單片機(jī)由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在次期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次 信號(hào)。 EA /VPP ：外部訪問(wèn)允許。欲使 CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000

17、H-FFFH）， 端必須保持低電平（接地）。XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端2.3.2 MQ-3 酒精傳感器酒精傳感器的選型目前，市面上的酒精傳感器有很多種，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?？紤]到周?chē)諝庵械臍怏w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 MQ-3 型氣敏傳感器。MQ-3 型氣敏傳感器的傳感器阻值變化率與酒精濃度、外界溫度的關(guān)系圖如圖 2.4.1 所示。7電氣工程學(xué)院2013年“萌芽計(jì)劃”科創(chuàng)訓(xùn)練計(jì)劃報(bào)告圖 2.4.1 傳感器

18、阻值變化率與酒精濃度、外界溫度之間的關(guān)系可以看到，MQ-3 酒精傳感器對(duì)乙醇蒸氣有很高的靈敏度，并且響應(yīng)和恢復(fù)快速。另外，MQ-3 酒精傳感器簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)回路和可靠的穩(wěn)定性是相比較于其他型號(hào)傳感器的優(yōu)點(diǎn)。MQ-3 酒精傳感器可用于機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛?cè)藛T及其他嚴(yán)禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，也可用于其他場(chǎng)所乙醇蒸氣的檢測(cè)。MQ-3 酒精傳感器有 6 只針狀管腳，其中 4 個(gè)管腳（兩個(gè) A 和兩個(gè) B）用于信號(hào)讀取，兩個(gè) H 腳用于提供加熱電流。電路圖如下圖 3：R3H QM-N10AB25 4 VCC LED +5V DOUT AOUT GND P1 Rp U1A C1R1: 圖 3 MQ-3 傳感器電路原理

19、圖: 2.3.3 AD0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換8電氣工程學(xué)院2013年“萌芽計(jì)劃”科創(chuàng)訓(xùn)練計(jì)劃報(bào)告AD0832 是位逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可支持兩個(gè)單端輸入通道和一個(gè)差分輸入通道。是位逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可支持兩個(gè)單端輸入通道和一個(gè)差分輸入通道。CS_ 片選使能，低電平芯片使能。· CH0 模擬輸入通道 0，或作為 IN+/-使用。· CH1 模擬輸入通道 1，或作為 IN+/-使用。· GND 芯片參考 0 電位（地）。· DI 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制?！静杉瘍?nèi)部數(shù)據(jù)-CH0（1、0）和外部數(shù)據(jù)- CH 1（1、1）、還有差分輸出的兩種方式】·

20、DO 數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。· CLK 芯片時(shí)鐘輸入。· Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。芯片的用途：AD 芯片不僅可以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓、電流、還可以將模擬信號(hào)通過(guò)采集的電壓變化來(lái)轉(zhuǎn)換顯示其他的物理量如：溫度、質(zhì)量等等。AD0832 時(shí)序圖9電氣工程學(xué)院2013年“萌芽計(jì)劃”科創(chuàng)訓(xùn)練計(jì)劃報(bào)告誤差的調(diào)校：通過(guò)多次測(cè)量 ad 芯片的基準(zhǔn)電壓，來(lái)校準(zhǔn)芯片的轉(zhuǎn)換精度，以此來(lái)減小它的誤差。程序設(shè)計(jì)概要在 AD 模數(shù)轉(zhuǎn)換中，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量至關(guān)重要，首先，連接好 AD 芯片，連通之后用萬(wàn)用表測(cè)量芯片的基準(zhǔn)電壓（REF）,再根據(jù)芯片的位數(shù)，即可知道芯片的精度

21、如：ADC0832 是雙通道、分辨率為 256 的一塊常用 ad 芯片。例如：一個(gè) 8 位 AD，通過(guò)測(cè)量知道基準(zhǔn)電壓為 5V，則其芯片的轉(zhuǎn)換精度為5/28=19.53mV。2.3.4 LCD1602 液晶顯示LCD1602 字符型液晶顯示模塊是一種專門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式 LCD，目前常用 16×1，16×2，20×2 和 40×2 行等的液晶顯示模塊，模塊組件內(nèi)部主要由 LCD 顯示屏、控制器、列驅(qū)動(dòng)器和偏壓產(chǎn)生電路構(gòu)成。2.4 軟件設(shè)計(jì)2.4.1 編譯語(yǔ)言的選擇對(duì)于單片機(jī)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用中，逐漸引入了高級(jí)語(yǔ)言，C 語(yǔ)言就是其中的一種。匯編語(yǔ)言

22、的可控性較高級(jí)語(yǔ)言來(lái)說(shuō)更具優(yōu)越性。程序編寫(xiě)語(yǔ)言比較常見(jiàn)的有 C 語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言的機(jī)器代碼生成效率高，控制性好，但就是移植性不高。C 語(yǔ)言編寫(xiě)的程序比用匯編編寫(xiě)的程序更符合人們的思考習(xí)慣。還有很多處理器都支持 C 編譯器，這樣意味著處理器也能很快上手。且具有良好的模塊化、容易閱讀、維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，且編寫(xiě)的模塊程序易于移植?；?C 語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言的優(yōu)缺點(diǎn)，本系統(tǒng)采用C 語(yǔ)言編寫(xiě)方法。軟件編寫(xiě)的主體思路是將系統(tǒng)按功能模塊化劃分，然后根據(jù)模塊要實(shí)現(xiàn)的功能寫(xiě)各10電氣工程學(xué)院2013年“萌芽計(jì)劃”科創(chuàng)訓(xùn)練計(jì)劃報(bào)告?zhèn)€子程序。整個(gè)軟件程序的編寫(xiě)采用查詢式方式編寫(xiě)的。2.4.2 主程序模塊主程序?qū)崿F(xiàn)的

23、功能：與硬件相結(jié)合實(shí)現(xiàn)酒精濃度檢測(cè)系統(tǒng)的各個(gè)功能。主要是檢測(cè) 與顯示，門(mén)限調(diào)整與顯示，檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示功能子函數(shù)的調(diào)用。見(jiàn)圖 5圖 5 系統(tǒng)整體流程圖（主程序流程圖）2.4.3 A/D 轉(zhuǎn)換模塊(1)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的主要功能就是將經(jīng)放大器放大的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為 MCU 能夠處理的數(shù)字信號(hào)，并傳送給 MCU。(2)TLC549 轉(zhuǎn)換的流程圖見(jiàn)下圖 611電氣工程學(xué)院2013年“萌芽計(jì)劃”科創(chuàng)訓(xùn)練計(jì)劃報(bào)告當(dāng)CS變?yōu)榈碗娖胶?，TLC549 芯片被選中，同時(shí)前次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高有效位 MSB （A7）自 DATA OUT 端輸出，接著要求自 I/O CLOCK 端輸入 8 個(gè)外部時(shí)鐘信號(hào)，前 7 個(gè)I/O

24、CLOCK 信號(hào)的作用，是配合 TLC549 輸出前次轉(zhuǎn)換結(jié)果的 A6-A0 位，并為本次轉(zhuǎn)換做準(zhǔn)備：在第 4 個(gè)I/O CLOCK 信號(hào)由高至低的跳變之后，片內(nèi)采樣/保持電路對(duì)輸入模擬量采樣開(kāi)始，第 8 個(gè)I/O CLOCK 信號(hào)的下降沿使片內(nèi)采樣/保持電路進(jìn)入保持狀態(tài)并啟動(dòng) A/D 開(kāi)始轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換時(shí)間為 36 個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期，最大為 17us。直到 A/D轉(zhuǎn)換完成前的這段時(shí)間內(nèi)，TLC549 的控制邏輯要求：或者CS保持高電平，或者 I/O CLOCK 時(shí)鐘端保持36 個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期的低電平。由此可見(jiàn)，在自 TLC549 的 I/O CLOCK 端輸入 8 個(gè)外部時(shí)鐘信號(hào)期間需要完成以下工

25、作：讀入前次 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果；對(duì)本次轉(zhuǎn)換的輸入模擬信號(hào)采樣并保持；啟動(dòng)本次 A/D 轉(zhuǎn)換開(kāi)始。 圖 6 數(shù)轉(zhuǎn)換流程圖2.4.4 按鍵輸入模塊(1)按鍵時(shí)顯現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的一個(gè)控制按鈕，通過(guò)按鍵的操作，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)送操作指令，后經(jīng)與 MCU 串行通信，然后在液晶上顯示。(2)按鍵查詢式的流程圖見(jiàn)下圖 7:12電氣工程學(xué)院2013年“萌芽計(jì)劃”科創(chuàng)訓(xùn)練計(jì)劃報(bào)告圖7 按鍵查詢式的流程圖 按鍵的四個(gè)鍵分別接 P1.0,P1.1,P1.2,P1.3,由于 P1 口具有上拉電阻，所以不再需要加上拉電阻進(jìn)行電壓的放大。2.4.5 液晶顯示輸出模塊LCD1602 模塊在本系統(tǒng)中主要起著開(kāi)界面數(shù)字顯示，以及各控制

26、效果的顯示。采用直接訪問(wèn)方式。液晶顯示的操作流程圖見(jiàn)下圖 8：圖 8 液晶顯示的操作流程圖13電氣工程學(xué)院2013年“萌芽計(jì)劃”科創(chuàng)訓(xùn)練計(jì)劃報(bào)告液晶顯示 D0 到 D7 口接P0.0 到 P0.7，單獨(dú)使用一個(gè)口，為了避免數(shù)據(jù)的干擾，口沒(méi)有上拉電阻，所以需要一個(gè)排阻進(jìn)行電壓的擴(kuò)大.14 由于 P0電氣工程學(xué)院2013年“萌芽計(jì)劃”科創(chuàng)訓(xùn)練計(jì)劃報(bào)告第3章實(shí)驗(yàn)結(jié)果3.1 理論分析與計(jì)算本次設(shè)計(jì)的酒精濃度檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)計(jì)相關(guān)的硬件電路及進(jìn)行相應(yīng)的軟件調(diào)試，最后實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)檢測(cè)酒精濃度，并的在 LCD1602 上顯示的目的。設(shè)計(jì)出的電路，完全符合本次實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要求，通過(guò)按鍵可以實(shí)現(xiàn)調(diào)整門(mén)限值，對(duì)于檢測(cè)

27、到的酒精濃度高于設(shè)定門(mén)限值時(shí)，會(huì)顯示實(shí)時(shí)酒精濃度值，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)燈光報(bào)警功能。3.2 測(cè)試方法與儀器1，接上一個(gè) 5V 的 USB-B 接口進(jìn)行整個(gè)電路電路的導(dǎo)電并已綠色的 LED 燈發(fā)亮為導(dǎo)通，檢查電路中的零件是否正常工作。2，確保各零件儀器處于正常工作狀態(tài)下時(shí)，安上已燒入程序的 STC89C52 并查看各個(gè)引腳是否正常插入。3，要測(cè)試的酒精濃度時(shí)，按上，下兩鍵設(shè)置一個(gè)值，當(dāng)所測(cè)到的酒精濃度大于所設(shè)置的值時(shí)，蜂鳴器開(kāi)始鳴叫，并伴隨著紅色的 LED 燈亮。4，當(dāng)要設(shè)定另一個(gè)值時(shí)按置零鍵之后，并重新進(jìn)行設(shè)置硬件成品圖 硬件上電開(kāi)機(jī)界面15電氣工程學(xué)院2013年“萌芽計(jì)劃”科創(chuàng)訓(xùn)練計(jì)劃報(bào)告酒精濃

28、度低，蜂鳴器不響酒精濃度高，蜂鳴器鳴叫3.3 測(cè)試數(shù)據(jù)及測(cè)試結(jié)果分析根據(jù)酒精濃度引起 MQ-5 內(nèi)阻的變化造成電壓差，產(chǎn)生模擬信號(hào)通過(guò) AD0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，單片機(jī)通過(guò)對(duì)數(shù)字信號(hào)的分析從而產(chǎn)生指令，對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行控制。當(dāng)所測(cè)得的酒精濃度比自己預(yù)先所設(shè)定的值還要小時(shí)，蜂鳴器不響。當(dāng)所側(cè)得的酒精濃度比自己預(yù)先所設(shè)頂?shù)闹狄髸r(shí)，蜂鳴器立即響起，并伴隨著紅色 LED 燈亮。3.4 心得體會(huì)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我提高了對(duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)，比原來(lái)又加深了對(duì)軟件的設(shè)計(jì)和單片機(jī)的學(xué)習(xí)，在設(shè)計(jì)電路過(guò)程中又有了新的感受，激發(fā)了我努力鉆研的興趣。在做板的過(guò)程中要非常小心。硬件調(diào)試過(guò)程是相對(duì)繁鎖的，要特別

29、注意以下幾點(diǎn)。其一，通電之后看 STC89C52 晶振是否起振，晶振起振后是否是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波；其二，硬件電路的設(shè)計(jì)既要追求實(shí)際功能的實(shí)現(xiàn)，也要考慮元器件的購(gòu)買(mǎi)方便。在本次課設(shè)中學(xué)到的知識(shí)，我將它們發(fā)揮到其他的學(xué)習(xí)中去，也將在今后的學(xué)習(xí)中不斷的提高和完善；而在此期間發(fā)現(xiàn)的不足，我將努力改善，通過(guò)學(xué)習(xí)實(shí)踐等方式不斷提高，克服那些知識(shí)障礙，以求在今后的學(xué)習(xí)過(guò)程中獲得更大的進(jìn)步！參考文獻(xiàn)1康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第四版），背景：高等教育出版社.19982康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分，背景：高等教育出版社.199816電氣工程學(xué)院2013年“萌芽計(jì)劃”科創(chuàng)訓(xùn)練計(jì)劃報(bào)告3何立民.單片機(jī)高級(jí)教程.第一

30、版.北京：北京航空航天大學(xué)出版社.20014趙繼文.傳感器與應(yīng)用電路設(shè)計(jì)M.北京：科學(xué)出版社.20025微機(jī)原理及應(yīng)用 黃冰等編著 重慶：重慶大學(xué)出版社 ，2003 6基于 Proteus 的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 周潤(rùn)景等編著 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20067單片機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)例先鋒工作室編著 北京：清華大學(xué)出版社，20038單片機(jī) C 語(yǔ)言編程與實(shí)例趙亮，侯國(guó)銳編著 北京：人民郵電出版社，20039夏路易等.電路原理圖與電路板設(shè)計(jì)教程.北京：北京希望電子出版社.200217電氣工程學(xué)院2013年“萌芽計(jì)劃”科創(chuàng)訓(xùn)練計(jì)劃報(bào)告附錄附錄1，硬件電路原理圖附錄2硬件protues仿真圖1

31、8電氣工程學(xué)院2013年“萌芽計(jì)劃”科創(chuàng)訓(xùn)練計(jì)劃報(bào)告附錄3，硬件電路 PCB 圖附錄4，程序清單#include<reg52.h> /包含頭文件，一般情況不需要改動(dòng)，頭文件包含特殊功能寄存器的 定義#include<intrins.h>#include<string.h>/* 宏定義*/#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define LCDPORT P0#define RS_CLR RS=0#define RS_SET RS=1#define RW_CLR RW=0#define RW_

32、SET RW=1#define EN_CLR EN=0#define EN_SET EN=119電氣工程學(xué)院2013年“萌芽計(jì)劃”科創(chuàng)訓(xùn)練計(jì)劃報(bào)告#define DataPort P0/寫(xiě)數(shù)據(jù)地址#define AddRd 0x91 /讀數(shù)據(jù)地址sbit RS = P25; /定義端口 sbit RW= P26; sbit EN = P27; /sbit DU =P20; /sbit WE = P21; sbit k0 =P10; /start the system sbit k1 =P11; /setup the stand_valuesbit k2 =P12; /the stand_val

33、ue up sbit k3 =P13; /the stand_value down sbitalarm = P20; /the alarm port/* AD 時(shí)鐘信號(hào)*/sbit CS = P16; /* AD 片選信號(hào) */sbit DI = P17;/定義 ADC 各口數(shù)據(jù); sbit D0= P17; ucharadc_result = 0; /* AD 計(jì)算結(jié)果 */*變量及字符串的定義*/ ucharLCD_Char="0123456789ABCDEF-." uchar LCD_string0="welcome to guet" uchar

34、LCD_string1="102021226" sbit CLK = P34; #define AddWr 0x90uchar M_Time="2014-4-12"/ show/檢測(cè) time uchar M_Detect="Detect:"uchar M_Detect1="Alcohol:" ucharM_Detect2="set_val:"uintset_value=1; /is mean 20.0mg/ml ; the big_value is 800.0 mg/mlmean alcoho

35、l; alcohol drive is 20.0 mg/100ml=0.2mg/mluchardata_char=0;/uchar M_time1="Time" /時(shí)間/memory /uchar M_Storage="Storage"uint data_temp=0; uintflag=0;uchar code dsptab='0','1','2','3','4','5','6','7','8','9&

36、#39;/字符代表碼;20電氣工程學(xué)院2013年“萌芽計(jì)劃”科創(chuàng)訓(xùn)練計(jì)劃報(bào)告/void cmg88()/關(guān)數(shù)碼管，點(diǎn)陣函數(shù)/DU=1;/P0=0X00;/DU=0;/*-uS延時(shí)函數(shù)，含有輸入?yún)?shù) unsigned char t，無(wú)返回值 unsigned char 是定義無(wú)符號(hào)字符變量，其值的范圍是 0255 這里使用晶振 12M，精確延時(shí)請(qǐng)使用匯編,大致延時(shí)長(zhǎng)度如下 T=tx2+5 uS- */void delayUs2x(unsigned char t)while(-t);/*-延時(shí)子程序- */ void delay(uint a) uint b; for(b=0;b<a;b+)

37、; void delay400ms(void)/400ms 延時(shí) uchar a = 5 ;uint b;while(a-) b=7269;while(b-);/*-21電氣工程學(xué)院2013年“萌芽計(jì)劃”科創(chuàng)訓(xùn)練計(jì)劃報(bào)告mS延時(shí)函數(shù)，含有輸入?yún)?shù) unsigned char t，無(wú)返回值 unsigned char 是定義無(wú)符號(hào)字符變量，其值的范圍是 0255 這里使用晶振 12M，精確延時(shí)請(qǐng)使用匯編 - */voiddelayMs(unsigned char t)while(t-)/大致延時(shí) 1 mSdelayUs2x(245);delayUs2x(245);/*-判忙函數(shù)- */bit L

38、CD_Check_Busy(void)DataPort= 0 xFF;RS_CLR;RW_SET;EN_CLR;_nop_(); EN_SET;return (bit)(DataPort& 0 x80);/*-寫(xiě)入命令函數(shù) - */voidLCD_Write_Com(unsigned char com)while(LCD_Check_Busy(); /忙則等待RS_CLR;RW_CLR;22電氣工程學(xué)院2013年“萌芽計(jì)劃”科創(chuàng)訓(xùn)練計(jì)劃報(bào)告EN_SET;DataPort= com;_nop_();EN_CLR;/*-寫(xiě)入數(shù)據(jù)函數(shù)- */voidLCD_Write_Data(unsign

39、ed char Data)while(LCD_Check_Busy(); /忙則等待RS_SET;RW_CLR;EN_SET;DataPort= Data;_nop_();EN_CLR;/*-清屏函數(shù)- */void LCD_Clear(void)LCD_Write_Com(0x01); delayMs(5);/*-寫(xiě)入字符串函數(shù)- */voidLCD_Write_String(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *s) if (y = 0)23電氣工程學(xué)院2013年“萌芽計(jì)劃”科創(chuàng)訓(xùn)練計(jì)劃報(bào)告LCD_Write_Com(0x80 + x

40、);elseLCD_Write_Com(0xC0 + x);while( *s ) LCD_Write_Data( *s);s + ; /*-寫(xiě)入字符函數(shù)- */voidLCD_Write_Char(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char Data) if (y =0)LCD_Write_Com(0x80 + x);elseLCD_Write_Com(0xC0 + x);LCD_Write_Data( Data);/*-表示行和列- */voidDisplay_One_Char( ucharx,uchary,uchardat) switch(

41、x) case 0:LCD_Write_Com(0x80+y); break; /表示第二行 /表示第一行24電氣工程學(xué)院2013年“萌芽計(jì)劃”科創(chuàng)訓(xùn)練計(jì)劃報(bào)告case 1:LCD_Write_Com(0xc0+y); break;LCD_Write_Data(dat);/*-初始化函數(shù) - */void LCD_Init(void)LCD_Write_Com(0x38);delayMs(5);LCD_Write_Com(0x38);delayMs(5);LCD_Write_Com(0x38);delayMs(5);LCD_Write_Com(0x38);LCD_Write_Com(0x08)

42、;LCD_Write_Com(0x01);LCD_Write_Com(0x06);delayMs(5);LCD_Write_Com(0x0C); /*顯示關(guān)閉*/ /*顯示清屏*/ /*顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置*/ /*顯示開(kāi)及光標(biāo)設(shè)置*/ /*顯示模式設(shè)置*/*-顯示一個(gè)數(shù)字 - */void xs_int(unsigned intshuju,bit t) /顯示一個(gè)數(shù)字 unsigned inthuancun6=0; unsigned char biaozhi=0,i;if (shuju< 10) biaozhi = 1 ; elseif(shuju< 100) biaozhi = 2

43、 ; elseif(shuju< 1000) biaozhi = 3 ; elseif(shuju< 10000) biaozhi = 4 ; else25電氣工程學(xué)院2013年“萌芽計(jì)劃”科創(chuàng)訓(xùn)練計(jì)劃報(bào)告if(shuju<=65535) biaozhi = 5 ;switch(biaozhi)case 5:huancun0 = shuju/10000; case4:huancun5 = shuju%10000/1000;case 3:huancun4 = shuju%1000/100;case 2:huancun3 = shuju%100/10;case 1:huancun1 = shuju%10;break;default:break;