畢業(yè)論文-基于AT89C51單片機防酒后駕駛控制系統(tǒng)設計

1、畢業(yè)論文基于AT89C51單片機防酒后駕駛控制系統(tǒng)設計The Design Of Anti-drunk Driving Control System OnSingle ChipMicrocomputer2013年6月摘 要近年來，隨著我國汽車的普及，汽車的安全問題已經引起了我們的注意，根據最新的數據顯示，目前，酒后駕車成為車禍頻發(fā)的主要原因，我國因酒后駕車而導致的死亡人數平均每年以7.3%的速度增長，酒后駕車輕則害人害己，重則車毀人亡。為了防止酒后駕車，設計一種智能電路來檢測駕駛員體內的酒精含量并且能夠及時切斷汽車電源是非常有必要的。該設計由MQ-3酒精傳感器來測量飲酒后駕駛員體內的酒精濃度，

2、通過A/D0832轉換器轉換成數字信號傳入單片機，最后由單片機通過對數字信號的處理來顯示酒精濃度。在超過閾值時，發(fā)出聲光報警，并且通過控制繼電器來切斷汽車電源。軟件方面，各個子程序的功能相對獨立，便于調試和修改。當駕駛員體內酒精濃度超標時，該系統(tǒng)能夠自動切斷汽車啟動系統(tǒng)電源，同時發(fā)出聲光報警，并通過數碼管實時顯示酒精濃度。本系統(tǒng)選擇AT89C51單片機、A/D0832轉換器、MQ-3酒精傳感器、數碼管、LED、蜂鳴器、繼電器等元器件通過DXP來設計硬件系統(tǒng)電路圖，使用keil uvision4完成軟件系統(tǒng)的編程調試。關鍵詞： AT89C51單片機；A/D0832轉換器；MQ-3酒精傳感器；智能

3、電路；酒后駕車；ABSTRACTIn recent years, with the popularity of cars in China, safety problem of cars has caused our attention. According to the latest data, driving after drinking has become the main reason of the car accident, the death that cased by the car accident has been increased at the rate of 7.3%

4、. Driving after drinking is so dangerous that it cause death or hurt . To avoid the driving after drinking, it is necessary to design a intelligent circuit to check the alcohol concentration and cut off the power of the car in time. The design uses the MQ-3 alcohol sensor to measure the alcohol conc

5、entration of the drivers body and send those signals to SCM by A/D0832 converter. In the last, the SCM process the digital signal to display alcohol concentration.When the alcohol concentration beyond the mark of standard alcohol concentration, the system issues a sound light alarm and cuts off the

6、power of the car. In software aspect, every program is independent,so it is easy when debuging the program. When the drivers alcohol concentration exceeds the safety standard of the system, the design can automatically cut off the power of the car to stop its engine and send out alarm.At the meantim

7、e a digital tube real-time display the alcohol concentration.In this system, this paper chooses AT89C51 SCM, A/D0832 converter, MQ-3Alcohol sensor, Nixie tube, LED, buzzer and relay as it main parts, and through the DXP design the hardware part, use the Keil Uvision4 to complete the software part.Ke

8、y Words：AT89C51 SCM; A/D0832 converter; MQ-3 alcohol sensor; Intelligent circuit;drunk driving II目 錄1緒論11.1課題研究的目的11.2課題研究的意義12系統(tǒng)整體設計32.1系統(tǒng)整體設計思路32.2系統(tǒng)方案設計32.2.1酒精傳感器的選擇42.2.2單片機的選擇52.2.3 A/D轉換器的選擇73系統(tǒng)硬件設計83.1信號采集模塊83.2信號轉換模塊83.3復位電路103.4 晶振電路113.5 數碼管顯示電路123.6 聲光報警模塊123.7 繼電器驅動電路134系統(tǒng)軟件設計144.1系統(tǒng)軟件整

9、體流程圖144.2編譯語言的選擇144.3A/D轉換模塊軟件流程154.4報警程序設計16結 論17參考文獻18致 謝191 緒論1.1 課題研究的目的當今，由于我國的經濟和科技正在飛速發(fā)展，人民的生活水平正在日趨小康，越來越多的人擁有了自己的汽車。隨著汽車的普及，交通事故已經引起了我們的注意，根據最新的數據顯示，目前，道路交通死亡已經成為人類第九大死亡原因，而在2020年，道路交通死亡率預計將再翻一倍，上升為繼癌癥、抑郁癥之后的第三大死亡原因。截至2011年，雖然國家采取了一些相應的措施來減少交通事故發(fā)生的頻率，但不遵守交通規(guī)則的人依然很多，交通事故數量仍然居高不下，以下就是2008年-20

10、11年我國交通事故與死亡人數統(tǒng)計（如表1-1所示）。表1-1：2008-2011年交通事故數與死亡人數年份（單位：年）交通事故數（單位：數）死亡人數（單位：人）200826556573484200923835167759201021952165225201121081262387根據調查，大約50%60%的交通事故與酒后駕駛有關，酒后駕駛已經被列為車禍致死的主要原因。據統(tǒng)計,從1994 年到2004 年,我國因酒后車而導致的死亡人數平均每年以7.3%的速度增長。針對酒后駕車這種害人害己的行為，防酒后駕車控制系統(tǒng)的設計是非常必要的，它能強制酒后的駕駛員無法啟動汽車，降低交通事故的發(fā)生概率。雖然我

11、國對酒后駕車的處罰越來越嚴重，但是還是有部分飲酒司機抱有僥幸心理，在沒有交警的地方，仍就不顧自己與他人的安全繼續(xù)駕車，發(fā)生事故后悔之晚矣，所以防酒后駕車控制系統(tǒng)的設計更增加了駕駛員的安全系數，能夠有效降低交通事故的發(fā)生，保障行人以及司機的安全。1.2 課題研究的意義本設計基于AT89C51單片機而設計的防酒后駕車控制系統(tǒng)，它可以檢測空氣中酒精的含量，最重要的用途是檢測司機的體內酒精的濃度。酒后駕車發(fā)生事故的機率高達27%。隨著攝入酒精量的增加，選擇反應錯誤率顯著增加，當血液中酒精濃度由0.5增至1，發(fā)生車禍的可能性便增加5倍，如果增至1.5，可能性再增加6倍。駕駛員喝完酒后駕車上路，出現(xiàn)交通事

12、故的幾率在一定程度上會大大增加, 這種行為不僅對道路交通安全產生了危害，而且也威脅著人民群眾的生命與財產的安全。駕駛員飲酒后, 酒精被駕駛員體內消化系統(tǒng)吸收, 通過血液的流動, 肺部呼出大約90%的酒精氣體, 因此想要判斷司機的飲酒程度，只需要通過酒精傳感器測量司機呼出的氣體中酒精濃度。駕駛員只要將嘴對著傳感頭使勁吹氣，儀器就能發(fā)上顯示出酒精濃度的高低，從而判斷該司機是否酒后駕車，避免事故的發(fā)生。當然，最好的辦法是在車內安裝這種測試儀，司機一進入車內檢測儀就檢測司機的酒精含量，如果超出允許值，系統(tǒng)控制引擎無法啟動，這樣就可從根本上解決酒后駕車問題。在我國道路交通事故中每死亡3個人中就有一個是因

13、為酒后駕車所致。我國現(xiàn)階段仍然在較大范圍內存在所謂“無酒不成席”的習俗，“喝酒不駕車，駕車不飲酒”的觀念尚未深入人心。當酒精的含量達到一定濃度時人對外界的反應能力及控制能力就會下降，處理緊急情況的能力也隨之下降。醫(yī)學研究證明,缺少乙醛脫氫酶的中國人, 在其飲酒后極易在體內聚集乙醇,使飲酒者感覺頭痛、心動過速、嗜睡、血管擴張。酒后駕車者往往認為自己的酒量很好，喝完酒后跟正常人一樣，過高的相信自己的駕駛技術，于是開著車，行駛在路上，不知危險已經存在，當造成事故時，輕者則后悔不已，重者則悔之晚矣，甚至失去了生命?？茖W表明，未飲酒的駕駛員行駛在道路上，在前方有危險時，從發(fā)現(xiàn)到踩下剎車的反應間隔為0.7

14、5秒，而飲酒后依然駕車的駕駛員在同樣的情況下反應的間隔要比沒有飲酒的要減慢2-3倍，在相同的速度下行駛如果需要制動，其距離也要延長，這樣大大增加了發(fā)生交通事故的概率。有資料表明，駕駛員在微醉的情況下行駛，其發(fā)生道路事故的概率為未飲酒的16倍。所以，酒后駕車，特別是在醉酒的狀態(tài)下行駛，嚴重的危害道路交通安全。為給交通管理部門提供科學的管理手段，控制酒后駕車的系統(tǒng)顯得格外的重要。該系統(tǒng)安裝在汽車上，不用交警和其他人員就能判斷司機是否酒后駕車，以確保了司機的安全，又減少了交警等人員的工作量。當司機體內酒精濃度超標時，該系統(tǒng)能夠自動切斷汽車啟動系統(tǒng)電源，同時發(fā)出聲光報警，并通過數碼管實時顯示酒精濃度。

15、172 系統(tǒng)整體設計2.1 系統(tǒng)整體設計思路本設計研究的是酒后駕車控制系統(tǒng)，采用MQ-3型酒精傳感器，通過該傳感器檢測駕駛員呼出氣體的酒精含量，判斷其是否超過安全駕駛標準，如果超標則通過LED以及蜂鳴器發(fā)出的聲光報警來提醒駕駛員體內酒精含量已經超標，并且通過數碼管來顯示駕駛員體內的酒精含量，使駕駛員能夠清晰的看到自己體內的酒精濃度起到警示的作用，為了防止駕駛員酒后啟動汽車，本設計中還缺少一個能夠自動切斷汽車引擎電源的裝置，本設計采用繼電器來實現(xiàn)這個功能，通過繼電器來控制汽車引擎電源。該智能系統(tǒng)能夠通過酒精傳感器來測量駕駛員體內酒精含量，并且將酒精傳感器輸出的模擬信號通過A/D傳感器轉換為數字信

16、號傳送給89C51單片機，當駕駛員體內濃度超標時，單片機通過對信號的處理來控制聲光報警，提醒駕駛員您酒精含量已經超標，同時繼電器切斷汽車引擎電源，停止啟動發(fā)動機。2.2 系統(tǒng)方案設計基于以上的構思，設計出基于單片機防酒后駕車控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖系統(tǒng)功能框圖如圖2-1所示：圖2-1 系統(tǒng)功能框圖以下是我對該系統(tǒng)簡單的介紹：本系統(tǒng)主要由電源模塊、酒精傳感器AT89C51單片機、A/D0832轉換器、數碼管顯示模塊、聲光報警模塊、繼電器驅動模塊等組成、其主要任務是采集酒精傳感器的輸出電壓信號，經過放大后傳入A/D0832模數轉換器將轉換后的數字信號傳入AT89C51單片機進行處理，當駕駛員酒精濃度超過

17、規(guī)定的值時，單片機將酒精濃度傳給數碼管進行顯示，并且驅動聲光報警模塊和繼電器動作，提醒駕駛員其體內酒精濃度已經超標，并且及時切斷繼電器，保證駕駛員的安全。2.2.1 酒精傳感器的選擇酒精傳感器是本系統(tǒng)的核心，酒精傳感器將酒精的體積分數轉換為電信號，探測頭通過傳感器對空氣中的其他氣體進行過濾，除雜等。本設計采用MQ-3酒精傳感器，由于MQ-3傳感器對酒精氣體具有良好的靈敏度、長壽命、低成本，耐汽油、煙霧、水蒸氣。MQ-3氣體傳感器所使用的氣敏材料二氧化錫(SnO2)其是在空氣中電導率是較低的。當傳感器隨著所處環(huán)境中酒精蒸汽的增加，傳感器的電導率也隨著酒精氣體濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可將

18、電導率的變化轉換為與該氣體濃度相對應的輸出信號。該傳感器可檢測多種濃度酒精氣氛，是一款適合多種應用的低成本傳感器。傳感器有兩部分回路：一是傳感器加熱回路；二為傳感器信號輸出回路，它可以精確反映傳感器表面電阻的變化。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。二者之間的關系表述為：RS/RL=(VCVRL)/VRL，其中VC 為回路電壓10V。負載電阻RL 可調為0.5200K，加熱電壓Uh為5V。這些參數使得傳感器輸出電壓為05V。為了使測量更準確，使用時需要將傳感器提前加熱1-2分鐘。MQ-3傳感器外形圖如圖2-2所示：圖2-2傳感器外形MQ-3氣

19、敏元件將微型陶瓷管、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不銹鋼制成的腔體內，加熱器提供了必要的工作條件。封裝的氣敏元件6只管腳中4個管角用于信號取出，2個管角用于加熱電流的供給。呼出氣體中的酒精含量與血液中的酒精含量有如下關系：BAC（mg/mL）=BrAC（mg/mL）2200 公式（2-2）血液中酒精濃度的英文縮寫（BAC），呼出氣體中酒精濃度的縮寫(BrAC )，括號中的mgmL 表示單位。駕駛員的酒駕程度等于血液中跟肺部呼吸出的氣體中的酒精濃度的比值，我國規(guī)定當血液中酒精濃度大于或者等于20mg/100mL，小于80mg/100mL視為酒后駕駛。當血液中酒精濃度小

20、于20mg100mL時，汽車能夠正常啟動；當血液中酒精濃度達到20mg100mL以上時，繼電器斷開發(fā)動機電源，禁止啟動。2.2.2 單片機的選擇當今，隨著科學技術的飛速發(fā)展，越來越多的電子產品趨于智能化、微型化、低功耗。單片機是一種集成電路芯片，其采用超大規(guī)模集成電路技術把能夠處理數據的中央處理器CPU 隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I /O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等在一塊硅片上集成，構成一個微型但是相對完整的計算機系統(tǒng)。單片機又稱微控制集成電路芯片，微處理器(CPU)能夠對數據進行算術運算，邏輯運算，并且數據的傳送、中斷處理也通過CPU進行，隨機存儲數據的RAM，只讀存儲ROM

21、，輸入輸出設備接口(I/O口)，定時計數器，串行通信口(SCI)，顯示驅動電路(LCD或LED驅動電路)，脈寬調制電路(PWM)，模擬多路轉換器及A/D轉換器等電路在一塊單片芯片上進行集成，組成一個微型但是很完整的計算機系統(tǒng)。使用軟件可以控制這些電路準確、高效、迅速地完成程序源先前設定好的的任務。本設計采用AT89系列單片機，由于89系列單片機具有以下優(yōu)點：(1)內部含 Flash 存儲器：修改在處于開發(fā)過程中的系統(tǒng)的程序是非常容易的這就大大縮短了開發(fā)系統(tǒng)的時間。同時，能夠有效地進行對一些數據信息的存儲即便當外界電源受損保存的信息也不會受到影響。 (2)和80C51底角插座完全兼容：89系列單

22、片機擁有與80C51相同的引腳，所以，當用89系列單片機被80C5替代1 時能夠直接被代換 這時無論采用40引腳或是44 引腳的東西，只要89系列單片機能夠完全替代80C51單片機的引腳就可以。 (3)靜態(tài)時鐘模式：89系列單片機擁有靜態(tài)時鐘方式 能夠有效的節(jié)省電耗， 這對于需要降低功耗的便攜式產片是非常重要的。 (4)錯誤編程亦無廢品產生 ：一般的 OTP 產品 如果編程錯誤就意味著成了廢品而 89 系列單片機帶有Flash存儲器。所以，當輸入錯誤編程后可以重新修改繼續(xù)編程一直到程序無問題為止， 所以它沒有使用報廢問題。 (5)可對系統(tǒng)進行反復的試驗 ：基于89 系列單片機的系統(tǒng)設計，其可以

23、對系統(tǒng)進行反復的試驗，編寫不同的程序進行多次試驗，這樣能夠使用戶設計出來的系統(tǒng)達到最完美，而且，隨著用戶的增加和需要，對不滿意的地方可以修改，使系統(tǒng)不斷能追隨用戶的最新要求。AT89 C51引腳按功能可分為三類：1 電源及時鐘引腳：Vcc、Vss、XTAL1、XTAL2。電源引腳接入單片機的工作電源。Vcc接+5V電源，Vss接地。時鐘引腳XTAL1、XTAL2外接晶體與片內的反相放大器構成了1個晶體振蕩器，它為單片機提供了時鐘控制信號。2個時鐘引腳也可以接獨立的外部晶體振蕩器。XTAL1接外部的一個引腳。該引腳內部是一個反相放大器的輸入端。這個反相放大器構成了片內振蕩器。如果使用外接晶體振蕩

24、器時，此引腳接地。XTAL2接外部晶體的另一端，在該引腳內部接至內部反相放大器的輸出端。使用外部時鐘振蕩器時，該引腳接收時鐘振蕩器的信號，該信號直接連接到內部時鐘發(fā)生器的輸入端。 控制引腳：、ALE、RESET（RST）。此類引腳提供控制信號，有的還具有復用功能。RST/VPD引腳：RESET（RST）是復位信號輸入端，當其輸入高電平時有效。當單片機運行時，在此引腳加上持的續(xù)時間大于2個機器周期（24個振蕩周期）的高電平時，就可以完成復位。ALE/ 引腳：ALE引腳輸出為地址鎖存允許信號，當單片機上電正常工作后ALE引腳不斷輸出正脈沖信號。引腳：程序存儲器允許輸出控制端。在單片機訪問外部程序存

25、儲器時，此引腳輸出脈沖負跳沿作為讀外部程序存儲器的選通信號。/VPP引腳：功能為片內程序存儲器選擇控制端。當引腳為高電平時，單片機訪問片內程序存儲器，但在PC值超過0FFFH時，此時超出片內程序存儲器的4KB地址范圍，將自動執(zhí)行外部程序存儲器中存儲的程序。當引腳為低時，單片機只訪問外部程序存儲器，而不管是否有內部程序存儲器。（3）I/O口P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P0口的管腳第一次寫1時，此時P0口的全部引腳浮空，可用作高阻輸入。P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P2口：P2口為一個內部

26、上拉電阻的8位準雙向I/O端口口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，此時可以作為輸入。P3口：P3口是一個帶內部上接電阻的8位準雙向I/O端口，P3口的每一位能驅動4個LS型TTL負載。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。所以，本次設計采用AT89C51單片機來進行對系統(tǒng)的整體進行控制， AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微機處理器，它提供了一個更靈活，更廉價的解決方案為許多嵌入式控制系統(tǒng)。

27、由于其能夠進行位傳送、置位、清0、測試、邏輯運算等功能，并且有4 個I /O端口，每個端口都是8 位雙向口，共占32根引腳。每個端口都包括一個鎖存器( 即專用寄存器P0 P3)、一個輸出驅動器和輸入緩沖器。4個端口通常P0 P3。在無片外擴展存儲器的系統(tǒng)中，這4 個端口都可以用作雙向通用I /O 端口。在具有片外擴展存儲器的系統(tǒng)中，P2 口作為高8位地址線，P0口分時作為低8 位地址線和雙向數據總線。2.2.3A/D轉換器的選擇在單片機應用系統(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字量后才

28、能在單片機中用軟件進行處理。實現(xiàn)模擬量轉換成數字量的器件稱為A/D轉換器（ADC）。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；二是逐次逼近型A/D轉換器，精度、速度、價格適中；三是-A/D轉換器。本設計中采用的是A/D0832模數轉換器，它是一種8位分辨率、雙通道A/D轉換芯片、工作頻率為250KHZ，轉換時間為 32S、輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容、5V電源供電時輸入電壓在 05V 之間；由于它體積小，兼容性強，性價比高而被廣泛使用。3 系統(tǒng)硬件設計3.1 信號采集模塊MQ-3的加熱電阻兩端連接+5V直流穩(wěn)壓電源，用于電阻絲對敏感

29、體電阻的加熱。電路將MQ-3的阻值變化轉換成輸出電壓的變化，從而通過A/D0832轉換器轉換為相應的數字信號供單片機處理。在檢測的酒精濃度值大于傳感器預設值時，傳感器將會報警。但是由于傳感器模塊內部預設值不方便通過程序改變，所欲在本設計中報警值在程序中設定，報警由單片機程序控制，這要便于修改。模擬信號輸出端口能輸出0到+5 的模擬信號，當檢測的酒精濃度越大時輸出電壓越高。此端口接入AD0832轉換器的2號引腳，實現(xiàn)AD轉換。信號采集模塊電路圖如圖3-1所示：圖3-1 信號采集模塊電路圖3.2 信號轉換模塊信號轉換模塊電路圖如圖3-3所示。酒精傳感器將電壓通過CH0輸入A/D0832轉換器，A/

30、D0832轉換器將輸入的模擬信號轉換為對應的數字信號通過D0與DI口傳入單片機。ADC0832 為 8 位分辨率 A/D 轉換芯片，其最高分辨可達256級，可以適應一般的模擬量轉換要求。其內部電源輸入與參考電壓的復用，使得芯片的模擬電壓輸入在 05V 之間。芯片轉換時間僅為 32S，據有雙數據輸出可作為數據校驗，以減少數據誤差，轉換速度快且穩(wěn)定性能強。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過 DI 數據輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇。A/D0832芯片如圖3-2所示圖3-2 ADC0832芯片管腳圖芯片接口說明：CS_片選使能，低電平芯片使能。CH0 模擬輸入通道

31、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數據信號輸入，選擇通道控制。DO數據信號輸出，轉換數據輸出。CLK芯片時鐘輸入。正常情況下ADC0832 與單片機的接口應為4條數據線，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時并未同時有效并與單片機的接口是雙向的，所以電路設計時可以將DO和DI并聯(lián)在一根數據線上使用。當ADC0832未工作時其CS輸入端應為高電平，此時芯片禁用，CLK和DO/DI的電平可任意。當要進行A/D轉換時，須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉換完全結束。此時芯片開始轉換工作，同

32、時由處理器向芯片時鐘輸入端CLK輸入時鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數據信號。在第1 個時鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平，表示啟始信號。在第2、3個脈沖下沉之前DI端應輸入2 位數據用于選擇通道功能。當此2 位數據為“1”、“0”時，只對CH0 進行單通道轉換。當2位數據為“1”、“1”時，只對CH1 進行單通道轉換。當2位數據為“0”、“0”時，將CH0作為正輸入端IN+，CH1作為負輸入端IN-進行輸入。當2 位數據為“0”、“1”時，將CH0作為負輸入端IN-，CH1 作為正輸入端IN+進行輸入。第3個脈沖的下沉之后DI端的輸入電平就失去輸入作用，此后 DO/DI

33、端則開始利用數據輸出 DO 進行轉換數據的讀取。從第4個脈沖下沉開始由 DO端輸出轉換數據最高位DATA7，隨后每一個脈沖下沉 DO端輸出下一位數據。直到第 11 個脈沖時發(fā)出最低位數據 DATA0，一個字節(jié)的數據輸出完成。也正是從此位開始輸出下一個相反字節(jié)的數據，即從第 11 個字節(jié)的下沉輸出 DATD0。隨后輸出8位數據，到第19個脈沖時數據輸出完成，也標志著一次 A/D 轉換的結束。最后將CS置高電平禁用芯片，直接將轉換后的數據進行處理就可以了。圖3-3 信號轉換模塊3.3 復位電路單片機工作過程中有一個程序指針，它指向即將要執(zhí)行的程序。單片機上電時要執(zhí)行復位操作，使得程序指針指針指向程

34、序的0000H地址處，即單片機將要執(zhí)行第一條語句，以后每執(zhí)行完一條語句程序指針都依次增加。這樣使得單片機每次執(zhí)行程序都處于確定狀態(tài)，如果沒有程序指針，就不知道程序一開始應該從哪里開始執(zhí)行，也不知道工作時應該執(zhí)行哪條語句。上電時的自動復位，使得各端口的輸出輸入電平不會處于不確定狀態(tài)，不會使外圍設備產生誤動作；也能防止內部一些控制寄存器的功能紊亂。上電復位的實現(xiàn)方法是，在接通電源時，RST引腳獲得瞬間高電平，因為電容電壓不能突變，隨著圖3-4中的電容C1的充電，RST引腳所獲得的高電平逐漸下降，但能保持兩個機器周期以上的時間，單片機復位。在復位電路的設計中，要選擇合適的元器件參數，電阻的阻值不宜過

35、大或者過小，過大使得RST不可能獲得高電平，過小也不能起到限流作用。另外電容容值也應該合適，要保證放電時，RST引腳上的高電平也能保持兩個機器周期以上的高電平。圖3-4 復位電路3.4晶振電路單片機必須有時鐘信號控制，才能使得工作時各指令在操作上有嚴格的時間次序，可以通過兩種方法提供時鐘信號，一種是外部時鐘方式，另一種是內部時鐘方式。外部時鐘方式是在XTAL1端引入外部已有的時鐘信號，而XTAL2端懸空，外部時鐘信號一般是頻率小于12MHZ的方波。外部時鐘方式一般是用于多臺單片機協(xié)同工作時，如單片機之間的通信，這樣要使單片機有統(tǒng)一的工作節(jié)奏。本設計采用內部時鐘方式，其電路結構簡單，功率消耗低。

36、本系統(tǒng)中為了盡量降低功耗的原則，采用了內部時鐘方式。晶振全稱為晶體振蕩器，其作用在于產生原始的時鐘頻率。內部時鐘方式的電路實現(xiàn)方法是在XTAL1和XTAL2引腳外接石英晶體，與單片機片內震蕩電路形成震蕩回路，圖3-5中電容C3和C4的容值為22pF，它們的作用是加快起振和穩(wěn)定頻率。圖3-5 晶振電路3.5數碼管顯示電路本設計采用共陰極四位一體數碼管,單片機通過程序將A/D轉換器輸入的數字信號轉換為酒精的濃度實時顯示在數碼管上其電路如圖3-6所示圖3-6 數碼管顯示模塊3.6聲光報警模塊A/D0832轉換器通過P1.1口將數字信號輸入單片機，單片機對信號進行分析判斷駕駛員體內酒精濃度是否超過閾值

37、，通過P2.0口點亮二極管同時蜂鳴器發(fā)出聲音報警，其電路圖如圖3-7所示:圖3-7 聲光報警電路3.7繼電器驅動電路當駕駛員體內酒精濃度超標，如果駕駛員想要啟動汽車，那么單片機的P2.1口將會控制繼電器，切斷汽車電源，使汽車無法啟動，有效的防止酒后駕車。本設計中繼電器采用單刀雙擲小功率電磁繼電器，額定電壓5V28V。繼電器驅動電路如圖3-8所示圖3-8 繼電器驅動電路4 系統(tǒng)軟件設計4.1 系統(tǒng)軟件整體流程圖系統(tǒng)程序主要完成A/D轉換、數碼管顯示、聲光報警等功能。軟件通過酒精傳感器的測量結果進行A/D轉換，將轉換后的數值與標準值比較判斷駕駛員的飲酒程度，對不同的酒精濃度進行顯示以及報警。酒精濃

38、度采集，當傳感器檢測到有酒精的時候，傳感器兩腳之間的電阻減小，對應與氣體傳感器負載的電阻分壓變大，將這一變化的數值送入模數轉換模塊中，之后通過軟件編寫對數據進行處理，再將這一變化值成功的通過驅動數碼管顯示。判定濃度是否超標，一旦被測濃度超過了這一數值，啟動蜂鳴器發(fā)出警示音。系統(tǒng)軟件整體流程圖如圖4-1所示：圖4-1 系統(tǒng)軟件整體流程圖4.2 編譯語言的選擇對于單片機的編程來說，C語言是比較常見的一種高級語言。匯編語言的可控性較高級語言來說更具優(yōu)越性。程序編寫語言比較常見的有C語言、匯編語言。匯編語言的機器代碼生成效率高，控制性好，但就是移植性不高。C語言編寫的程序比用匯編編寫的程序更符合人們的

39、思考習慣。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、維護等優(yōu)點，且編寫的模塊程序易于移植?；贑語言和匯編語言的優(yōu)缺點，本系統(tǒng)采用C語言編寫方法。軟件編寫的主體思路是將系統(tǒng)按功能模塊化劃分，然后根據模塊要實現(xiàn)的功能寫各個子程序。4.3 A/D轉換模塊軟件流程ADC0832的數據寬度為8位，數據最快轉換時間為32S，其頻率為250KHZ。ADC0832轉換器將CHO口輸入的模擬信號轉換為對應的數字量00H-FFH，然后將對應數值存儲到內存單元。程序框圖如圖4-2所示圖4-2 A/D轉換模塊流程4.4 報警程序設計報警電路分為蜂鳴器報警電路和LED發(fā)

40、光報警電路組成。當輸入端P2.0為低電平時，有電流通過蜂鳴器，蜂鳴器發(fā)出聲音報警。而當輸入端為高電平時不報警。其程序圖如圖4-3所示圖4-3 報警模塊流程圖結 論本文設計了基于單片機的酒精濃度檢測儀，設計過程包括了硬件電路設計和軟件程序的編寫兩部分。硬件電路部分結構簡單、使用方便、適合大眾化使用。軟件部分采用模塊化設計思想，各個子程序的功能相對獨立，便于調試和修改。通過軟、硬件聯(lián)合調試，實驗結果滿足設計基本要求，達到設計目標。依據方案設計思想，設計了基于 AT89C51單片機的硬件系統(tǒng)，實現(xiàn)了語音報警模塊、數碼管顯示和繼電器驅動等的控制電路功能。報警模塊功能為當檢測到酒精濃度超標時，能夠經蜂鳴器發(fā)出警告提示；數碼管顯示模塊能夠顯示呼出氣體中酒精含量值；繼電器能夠在檢測到酒精濃度超標時，及時切斷汽車引擎，禁止啟動汽車； 使用 keil uvision4編譯器基礎上編寫了整個軟件系統(tǒng)，主要包括酒精傳感器模擬電壓輸出采集處理子程序、轉換程序、報警及繼電器驅動等子程序； 通過軟硬件的系統(tǒng)設計和整個系統(tǒng)的實驗檢驗表明：采用酒精傳感器能夠準確測得