畢業(yè)論文酒精濃度檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)論文題 目 酒精濃度檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)學(xué) 生 馬曉江 指導(dǎo)教師 曹建生年 級(jí) 0901專 業(yè) 電子信息工程技術(shù)系 別 電子工程 摘 要3序言4酒精濃度監(jiān)測(cè)儀的硬件電路設(shè)計(jì)52.1 89C51單片機(jī)系統(tǒng)52.1.1 單片機(jī)片內(nèi)結(jié)構(gòu)62.1.2 89C51芯片介紹92.2 傳感器的選擇112.3 A/D轉(zhuǎn)換電路132.3.1 ADC0809的引腳及功能132.4 LED顯示電路152.4.1 LED顯示器的結(jié)構(gòu)162.4.2 LED顯示器的工作原理17酒精濃度監(jiān)測(cè)儀的軟件設(shè)計(jì)183.1 主程序1832數(shù)據(jù)采集子程序1933數(shù)據(jù)處理子程序2034報(bào)警子程序22結(jié)論24參考文獻(xiàn)：25致謝26 摘 要 目

2、前全世界絕大多數(shù)國(guó)家都采用呼氣酒精測(cè)試儀對(duì)駕駛?cè)藛T進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，以確定被測(cè)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。酒精濃度監(jiān)測(cè)儀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)測(cè)出空氣環(huán)境中酒精濃度值，并根據(jù)不同的環(huán)境設(shè)定不同的閾值，對(duì)超過的閾值進(jìn)行聲光報(bào)警來提示危害。此外，空氣酒精濃度監(jiān)測(cè)儀還能監(jiān)測(cè)某一特定環(huán)境的酒精濃度如酒精生產(chǎn)車間可避免發(fā)生起火、爆炸及工業(yè)場(chǎng)地酒精中毒等惡性事故，確保環(huán)境安全。 關(guān)鍵詞 單片機(jī) 酒精濃度監(jiān)測(cè)儀 A/D轉(zhuǎn)換 聲光報(bào)警 序言隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，越來越多的人有了自己的私家車，而酒后駕車造成的交通事故也頻繁

3、發(fā)生。為此，需要設(shè)計(jì)一智能儀器能夠檢測(cè)駕駛員體內(nèi)酒精含量。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)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)超過的閾值進(jìn)行聲光報(bào)警來提示危害。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MQ3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

4、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。 酒精濃度檢測(cè)儀的硬件電路設(shè)計(jì)硬件設(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ADC0809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)儀硬件設(shè)計(jì)電路框圖如圖2-1。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顯示鍵盤圖2-1硬件方案總

5、體框圖2.1 89C51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)。 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2-2所示。它把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容

6、都集成在一個(gè)尺寸有限的集成電路芯片上。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。PSEN88EOCXTAL1CPU（運(yùn)算器）（控制器）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAMP0P2程序存儲(chǔ)器ROM/EPROMP1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）P3ALEEAIN7.I0XTAL288RESET 圖2-2 51單片機(jī)片內(nèi)結(jié)構(gòu) 中斷系統(tǒng)。 特殊功能寄存器（SER）。上述功能部件都是通過片內(nèi)單一總線連

7、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。下面對(duì)框圖2-1中各功能部件作一簡(jiǎn)單介紹：1、中央處理器CPUCPU是單片機(jī)的核心部件，它通常由運(yùn)算器、控制器和中斷電路等器件組成。CPU進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯操作的字長(zhǎng)有4位、8位、16位和32位之分，字長(zhǎng)越長(zhǎng)運(yùn)算速度越快，數(shù)據(jù)處理能力也越強(qiáng)。2、存儲(chǔ)器在單片機(jī)內(nèi)部，ROM和RAM存儲(chǔ)器是分開制造的。通常，ROM存儲(chǔ)器容量較大，RAM存儲(chǔ)器的容量較小，這是單片機(jī)用于控制的一大特點(diǎn)。(1) ROM存儲(chǔ)器ROM存儲(chǔ)器一般為1-64K字節(jié)，用于存放應(yīng)用程序，故又稱為程序存儲(chǔ)器。(2

8、) RAM 存儲(chǔ)器通常，單片機(jī)片內(nèi)RAM存儲(chǔ)器容量為64-256字節(jié)，最多可達(dá)48K字節(jié)。RAM存儲(chǔ)器主要用來存放實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或作為通用寄存器、數(shù)據(jù)堆棧和數(shù)據(jù)緩沖器之用。3、中斷系統(tǒng) 具有5個(gè)中斷源，2級(jí)中斷優(yōu)先權(quán)。4、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 片內(nèi)有2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，具有4種工作方式。在應(yīng)用中，往往需要精確的定時(shí)，或?qū)ν獠渴录M(jìn)行計(jì)數(shù)，因而需在單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置定時(shí)器/計(jì)數(shù)器部件。 5、I/O接口和特殊功能部件I/O接口電路有串行和并行兩種。串行I/O用于串行通信，它可以把單片機(jī)內(nèi)部的并行8位數(shù)據(jù)(8位機(jī))變成串行數(shù)據(jù)向外傳送，也可以串行接收外部送來的數(shù)據(jù)并把它們變成并行數(shù)據(jù)送給CPU處理。并行I/

9、O口電路可以使單片機(jī)和存儲(chǔ)器或外設(shè)之間并行地傳送8位數(shù)據(jù)(8位機(jī))。通常，特殊功能部件包括：定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、A/D、 D/A、 DMA通道和系統(tǒng)時(shí)鐘等電路。定時(shí)器、計(jì)數(shù)器用于產(chǎn)生定時(shí)脈沖，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的定時(shí)控制；A/D和D/A轉(zhuǎn)換器用于模擬量和數(shù)字量之間的相互轉(zhuǎn)換，以完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和控制，DMA通道可以使單片機(jī)和外設(shè)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速傳送?？傊?，某一單片機(jī)內(nèi)部究竟包括哪些特殊功能部件以及特殊功能部件的數(shù)量是和它的型號(hào)有關(guān)的。單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，對(duì)系統(tǒng)起監(jiān)督、管理、控制作用，并進(jìn)行復(fù)雜的信號(hào)處理，產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)及控制整個(gè)檢測(cè)過程。所以在選擇單片機(jī)時(shí)，參考了以下標(biāo)準(zhǔn)。(1) 運(yùn)行速度。單片機(jī)

10、運(yùn)行速度一般和系統(tǒng)匹配即可。(2) 存儲(chǔ)空間。單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器容量，外部可以擴(kuò)展的存儲(chǔ)器(包括I/0 Fl)空間(3) 單片機(jī)內(nèi)部資源。單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)資源越多，系統(tǒng)外接的部件就越少，這可提高系統(tǒng)的許多技術(shù)指標(biāo)。(4) 可用性。指單片機(jī)是否能很容易地開發(fā)和利用，具體包括是否有合適的開發(fā)工具，是否適合于大批量生產(chǎn)、性能價(jià)格比，是否有充足的資源，是否有現(xiàn)成的技術(shù)資源等。(5) 特殊功能。一般指可靠性、功耗、掉電保護(hù)、故障監(jiān)視等。從硬件角度來看，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)?031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

11、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)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。2.1.2 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2-3所示。圖2-3 AT89C51芯片管腳圖40只引腳按其功能來分，可分為如下3類： 電源及時(shí)鐘引腳：Vcc、Vss、XTAL1、XTAL2。電源引

12、腳接入單片機(jī)的工作電源。Vcc接+5V電源，Vss接地。時(shí)鐘引腳XTAL1、XTAL2外接晶體與片內(nèi)的反相放大器構(gòu)成了1個(gè)晶體振蕩器，它為單片機(jī)提供了時(shí)鐘控制信號(hào)。2個(gè)時(shí)鐘引腳也可外接獨(dú)立的晶體振蕩器。XTAL1接外部的一個(gè)引腳。該引腳內(nèi)部是一個(gè)反相放大器的輸入端。這個(gè)反相放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。如果采用外接晶體振蕩器時(shí)，此引腳接地。XTAL2接外部晶體的另一端，在該引腳內(nèi)部接至內(nèi)部反相放大器的輸出端。若采用外部時(shí)鐘振蕩器時(shí)，該引腳接受時(shí)鐘振蕩器的信號(hào)，即把此信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)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(hào)，有的還具有復(fù)用功能。 RST/VP

13、D引腳：RESET（RST）是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行時(shí)，在此引腳加上持續(xù)時(shí)間大于2個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期）的高電平時(shí)，就可以完成復(fù)位操作。在單片機(jī)工作時(shí)，此引腳應(yīng)為0.5V低電平。VPD為本引腳的第二功能，即備用電源的輸入。當(dāng)主電源發(fā)生故障，降低到某一規(guī)定值的低電平時(shí)，將+5V電源自動(dòng)接入RST端，為內(nèi)部RAM提供備用電源，以保證片內(nèi)RAM的信息不丟失，從而使單片機(jī)在復(fù)位后能正常進(jìn)行。 ALE/ 引腳：ALE引腳輸出為地址鎖存允許信號(hào)，當(dāng)單片機(jī)上電正常工作后ALE引腳不斷輸出正脈沖信號(hào)。當(dāng)單片機(jī)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE輸出信號(hào)的負(fù)跳沿用于單片機(jī)發(fā)出的低8位地址經(jīng)外部鎖存器

14、鎖存的鎖存控制信號(hào)。即使不訪問外部鎖存器，ALE端仍有正脈沖信號(hào)輸出，此頻率為時(shí)鐘振蕩器頻率的1/6。 為該引腳的第二功能。在對(duì)片內(nèi)EPROM型單片機(jī)編程寫入時(shí)，此引腳作為編程脈沖輸入端。 引腳：程序存儲(chǔ)器允許輸出控制端。在單片機(jī)訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此引腳輸出脈沖負(fù)跳沿作為讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。此引腳接外部程序存儲(chǔ)器的OE（輸出允許端）。 /VPP引腳：功能為片內(nèi)程序存儲(chǔ)器選擇控制端。當(dāng)引腳為高電平時(shí)，單片機(jī)訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，但在PC值超過0FFFH時(shí)，即超出片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的4KB地址范圍時(shí)將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。當(dāng)引腳為低時(shí)，單片機(jī)只訪問外部程序存儲(chǔ)器，不論是否有內(nèi)部

15、程序存儲(chǔ)器。 I/O口引腳：P0、P1、P2、P3，為四個(gè)8位I/O口的外部引腳。P0口、P1口、P2口、P3口是3個(gè)8位準(zhǔn)雙向的I/O口，各口線在片內(nèi)均有固定的上拉電阻。當(dāng)這3個(gè)準(zhǔn)雙向I/O口作輸入口使用時(shí)，要向該口先寫1，另外準(zhǔn)雙向口I/O口無(wú)高阻的“浮空”狀態(tài)。由于單片機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、耗電少等突出特點(diǎn)，所以本系統(tǒng)采用89C51單片機(jī)，硬件設(shè)計(jì)電路圖如圖1所示。89C51內(nèi)部有4KB的EPROM，128字節(jié)的RAM，所以一般都要根據(jù)所需存儲(chǔ)容量的大小來擴(kuò)展ROM和RAM。本電路接高電平，沒有擴(kuò)展片外ROM和RAM。2.2 傳感器的選擇由于本系統(tǒng)直接測(cè)量的是呼氣中的酒精濃度，

16、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。二者

17、之間的關(guān)系表述為：RSRL=(VC-VRL)VRL，其中VC為回路電壓為10V。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、外界溫度的關(guān)系圖如圖2-4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2-4 傳感器電路、結(jié)構(gòu)及關(guān)系圖MQ3實(shí)物圖2.3 A/D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)換成數(shù)字量

18、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；二是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，精度、速度、價(jià)格適中；三是并行A/D轉(zhuǎn)換器，速度快，價(jià)格也昂貴。該設(shè)計(jì)中選用的是ADC0809屬第二類，是8位A/D轉(zhuǎn)換器。每采集一次需100s。0809具有8路模擬信號(hào)輸入端口，地址線（23-25腳）可決定那一路模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。22腳為地址鎖存控制，當(dāng)輸入為高電平時(shí)，對(duì)地址信號(hào)進(jìn)行鎖存。6腳為測(cè)試控制，當(dāng)輸入一個(gè)2s的高電平脈沖時(shí)，就開始A/D轉(zhuǎn)換。7引腳為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志

19、，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，7腳輸出高電平。9腳為A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許端，當(dāng)OE腳為高電平時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。10腳為0809的時(shí)鐘輸入端。 2.3.1 ADC0809的引腳及功能根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換原理可將A/D轉(zhuǎn)換器分為兩大類。一類是直接型A/D轉(zhuǎn)換器，另一類是間接型A/D轉(zhuǎn)換器。該設(shè)計(jì)中的ADC0809屬于直接A/D轉(zhuǎn)換器中的逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器。逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器在精度、速度、和價(jià)格上都適中，是最常用的A/D轉(zhuǎn)換器件。芯片采用的是ADC0809，以下介紹ADC0809的引腳及功能。芯片如圖2-4所示。 圖2-4 ADC0809的引腳ADC0809是一種逐次比較式8路模擬輸入、8

20、位數(shù)字量輸出的A/D轉(zhuǎn)換器。由圖可見，ADC0809共有28個(gè)引腳，采用雙列直插式封裝。主要引腳功能如下： IN0-IN7是8路模擬信號(hào)輸入端。 D0-D7是8位數(shù)字量輸入端。 A、B、C與ALE控制8路模擬通道的切換，A、B、C分別與3根地址線或數(shù)據(jù)線相連，3位編碼對(duì)應(yīng)8個(gè)通道地址端口。C、A、B = 000-111分別對(duì)應(yīng)IN0-IN7通道的地址。需要注意的是：ADC0809雖然有8路模擬通道可以同時(shí)輸入8路模擬信號(hào)，但每個(gè)瞬間只能換1路，各路之間的切換由軟件改變C、A、B引腳上的代碼來實(shí)現(xiàn)。 OE、START、CLK為控制信號(hào)端，OE為輸出允許端，START為啟動(dòng)信號(hào)輸入端，CLK為時(shí)鐘

21、信號(hào)輸入端。 VR(+)和VR(-)為參考電壓輸入端。2.3.2 ADC0809的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)換原理ADC0809的結(jié)構(gòu)框圖如圖2-5。ADC0809采用逐次比較的方法完成A/D轉(zhuǎn)換的，由單一的+5V電源供電。片內(nèi)有鎖存功能的8路選1的模擬開關(guān)，由C、B、A引腳的功能來決定所選的通道。0809完成一次轉(zhuǎn)換需100s左右，輸出具有TTL三態(tài)鎖存緩沖器，可直接連接到MCS-51的數(shù)據(jù)總線上。通過適當(dāng)?shù)耐饨与娐罚?809可對(duì)0-5V的模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。ADC0809實(shí)物圖2.4 LED顯示電路89C51的P3.0-P3.3端口作為四位LED數(shù)碼管顯示控制。P3.5端口用作單路顯示/循環(huán)顯示轉(zhuǎn)換按鈕，P3

22、.6端口用作單路顯示時(shí)選擇通道。P0端口作0809的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)讀入用，P2端口用作0809的A/D轉(zhuǎn)換控制。START CLKOEVR(+) VR()VCCGNDEOCD0.D7三態(tài)輸出鎖存器8位A/D轉(zhuǎn)換器地址鎖存與密碼CBAALE8 路模擬量開 關(guān)IN7.IN0圖2-5 ADC0809的結(jié)構(gòu)框圖 LED顯示器的結(jié)構(gòu)LED顯示器是由發(fā)光二極管構(gòu)成的，常用的LED顯示器為8段（或7段，8段比7段多了1個(gè)小數(shù)點(diǎn)“dp”段），每一個(gè)段對(duì)應(yīng)1個(gè)發(fā)光二極管。為了使LED顯示器顯示不同的符號(hào)或數(shù)字，就要把不同段的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，這樣就要為L(zhǎng)ED顯示器提供代碼，因?yàn)檫@些代碼可使LED相應(yīng)的段發(fā)光，從而

23、顯示不同字型，因此該代碼稱之為段碼（或稱之為字型碼）。7段發(fā)光二極管，再加上1個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)8段。因此提供給LED顯示器的段碼正好是1B。表2-1 各段與字節(jié)中各位對(duì)應(yīng)個(gè)關(guān)系代碼位D7D6D5D4D3D2D1D0顯示段dpgfedcba由N個(gè)LED顯示塊可拼成N位的LED顯示器。圖2-6是4位的LED顯示器的結(jié)構(gòu)原理圖。位選線dp g b adp g b adp g b adp g b a段碼線圖2-6 4位LED顯示器的構(gòu)成N個(gè)LED顯示塊由N位位選線和8N根段碼線。段碼線控制顯示字符的字型，而位選線為各個(gè)LED顯示塊中各段的公共端，它控制該LED顯示位的亮或暗。數(shù)碼管實(shí)物圖 LED顯示器

24、的工作原理LED顯示器有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示2種顯示方式。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。由于各位分別由1個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出口控制段碼線，故在同一時(shí)間里，每一位顯示的字符可以不相同。這種顯示方式雖然接口編程容易，但付出的代價(jià)是占用口線較多。若用I/O口線接口，則要占用4個(gè)8位I/O口，若用鎖存器接口，則要用4片74L373芯片。如果顯示的位數(shù)增多，則需要增加鎖存器。因此在顯示位較多的情況下，一般都采用動(dòng)態(tài)顯示方式。該設(shè)計(jì)中采用的就是LED動(dòng)態(tài)顯示方式，原理如下。在多位LED顯示時(shí)，為簡(jiǎn)化硬件電路，通常將所有位的段碼線相應(yīng)段并聯(lián)在一起，由

25、1個(gè)8位I/O口控制，形成段碼線的多路復(fù)用,而各位的共陽(yáng)極或共陰極分別由相應(yīng)的I/O線控制，形成各位的分時(shí)選通。由于各位的段碼線并聯(lián)，8位I/O口輸出的段碼對(duì)各個(gè)顯示位來說是相同的。因此，在同一時(shí)刻，如果各位位選線都處于選通狀態(tài)的話，4位LED將顯示相同的字符。若要各位LED能夠同時(shí)顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符，就必須采用動(dòng)態(tài)顯示方式，即在某一時(shí)刻，只讓某一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)，段碼線上輸出相應(yīng)位要顯示的字符的段碼。這樣，在同一時(shí)刻4位LED中只有選通的那一位顯示出字符，而其他3位則是熄滅的。同樣，在下一時(shí)刻，只讓下一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其他各位的位

26、選線處于關(guān)閉狀態(tài)，在段碼線上輸出將要顯示字符的段碼，則同一時(shí)刻，只有選通位顯示出相應(yīng)的字符，而其他各位則是熄滅的。如此循環(huán)下去，就可以使各位顯示出將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同時(shí)刻出現(xiàn)的，而在同一時(shí)刻，只有一位顯示，其他各位熄滅，但由于LED顯示器的余輝和人眼的視覺暫留作用，只要每位顯示間隔足夠短，則可以造成多為同時(shí)亮的假象，達(dá)到同時(shí)顯示的效果。4位8 段LED動(dòng)態(tài)顯示電路如圖2-7所示。 8888a-dpa-dp段碼線8位I/O位選線4位I/O（a-dp圖2-7 4位8 段LED動(dòng)態(tài)顯示電該設(shè)計(jì)中采用了4位LED顯示，如圖2-1數(shù)字電壓表硬件設(shè)計(jì)電路圖所示，第一個(gè)顯示通道位，第二個(gè)顯示

27、所測(cè)電壓的個(gè)位數(shù)值，第二和第三個(gè)顯示小數(shù)位數(shù)值，精確度為0.01V。酒精濃度監(jiān)測(cè)儀的軟件設(shè)計(jì)3.1 主程序主程序流程圖如下圖3-1所示。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圖3-1 主程序流程圖32數(shù)據(jù)采集子程序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3FH內(nèi)存單元。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圖3-2 數(shù)據(jù)采集子程序33數(shù)據(jù)處理子程序數(shù)據(jù)處理子程序主要是系數(shù)

28、調(diào)整和數(shù)制轉(zhuǎn)換，將ADC0809采集的模擬電壓值轉(zhuǎn)換為8位二進(jìn)制數(shù)。系數(shù)是酒精濃度的最大測(cè)量值1500/255=5.88確定。(89C51為8位處理器，當(dāng)0809輸入電壓為5.00V時(shí)輸入數(shù)據(jù)為255（FFH）。)系數(shù)調(diào)整是為了使十六進(jìn)制與十進(jìn)制轉(zhuǎn)換方便，將轉(zhuǎn)換系數(shù)5.88放大10倍取整后為59即3BH作為轉(zhuǎn)換系數(shù)開始采集數(shù)據(jù)存寄存器數(shù)據(jù)乘3BH二進(jìn)制數(shù)存儲(chǔ)BCD數(shù)*2+進(jìn)位二進(jìn)制數(shù)右移十進(jìn)制調(diào)整字?jǐn)?shù)到？位數(shù)到？返回存儲(chǔ)NNYY圖3-3 數(shù)據(jù)處理子程序流程圖34報(bào)警子程序系統(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

29、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P1.0為低電平時(shí)，有電流通過蜂鳴器，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。當(dāng)輸人端P1.1為低電平時(shí)，LED點(diǎn)亮報(bào)警，反之輸入端P1.1為高電平則不報(bào)警。報(bào)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(chǔ)/D轉(zhuǎn)換后，調(diào)用比較程序，經(jīng)過數(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P1.0、P1.1兩端口清零進(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

30、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YYY報(bào)警NNNNNYY與閾值相等？圖3-4 報(bào)警子程序流程框圖結(jié)論本設(shè)計(jì)過程包括了硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序的編寫兩部分。硬件電路部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，適合大眾化使用。軟件部分采用模塊化設(shè)計(jì)思想，各個(gè)子程序的功能相對(duì)獨(dú)立，便于

31、調(diào)試和修改。由于時(shí)間和條件的限制，該系統(tǒng)還可以進(jìn)一步完善，實(shí)現(xiàn)更多功能。通過這次的設(shè)計(jì)使我認(rèn)識(shí)到本人對(duì)單片機(jī)方面的知識(shí)知道的太少了，對(duì)于書本上的很多知識(shí)還不能靈活運(yùn)用，尤其是對(duì)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)句的理解和運(yùn)用，不能夠充分理解每個(gè)語(yǔ)句的具體含義總的來說，本次的設(shè)計(jì)使我從中學(xué)到了最重要的東西，那就是如何從理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)化，怎樣將我所學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到我以后的工作中去。在大學(xué)的課堂的學(xué)習(xí)只是在給我們灌輸專業(yè)知識(shí)，而我們應(yīng)把所學(xué)的用到我們現(xiàn)實(shí)的生活中去，此次的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)給我奠定了一個(gè)實(shí)踐基礎(chǔ)，我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)、生活中磨練自己，使自己適應(yīng)于以后的競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)在查找資料的過程中我也學(xué)到了許多新的知識(shí)，在和同學(xué)協(xié)作過

32、程中增進(jìn)同學(xué)間的友誼，使我對(duì)團(tuán)隊(duì)精神的積極性和重要性有了更加充分的理解。掌握單片機(jī)程序設(shè)計(jì)和微機(jī)接口應(yīng)用的基本方法，并能綜合運(yùn)用單片機(jī)的軟、硬件技術(shù)分析實(shí)際問題，為工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)設(shè)備等領(lǐng)域的單片機(jī)應(yīng)用和開發(fā)打下良好的基礎(chǔ)，也是進(jìn)一步學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)原理和有關(guān)接口知識(shí)重要環(huán)節(jié)。作為廣泛應(yīng)用于工程中的智能儀器將有更大的運(yùn)用空間。空氣酒精濃度監(jiān)測(cè)儀將越來越深入的運(yùn)用到普通人民的生活中。參考文獻(xiàn)：1 張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用 M.高等教育出版社2 黃惠媛.單片機(jī)原理與接口技術(shù) M.海洋出版社3 徐新民.單片機(jī)原理與應(yīng)用 M.浙江大學(xué)出版社4 何道清.傳感器與傳感器技術(shù) M.科學(xué)出版社5 電子制作.

33、2007年第6期 J.北京:電子制作編輯部,42436 電子制作.2007年第12期 J.北京:電子制作編輯部,627 A.S.K Kasalkin. Electrical Engineering M. Mir Publishers Moscow,2004:2702758王幸之.AT89 系列單片機(jī)原理與接口技術(shù)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.9鄭學(xué)堅(jiān)，周斌.微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用M.北京：清華大學(xué)出版社，2006.10紀(jì)宗南.單片機(jī)外圍器件使用手冊(cè)輸入通道器件分冊(cè)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.11鄭義,陳俊.用AT89C52 和TLC1543 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)J.電子

34、世界,2004，(12):24-25.12盧麗君.基于TLC1543 的單片機(jī)多路采樣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J.儀器儀表與分析監(jiān)測(cè)，2007,(04):5-7.13何希才.傳感器技術(shù)與應(yīng)用M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2005.致謝時(shí)光飛逝，三年的大學(xué)學(xué)習(xí)生活轉(zhuǎn)眼就要結(jié)束，值此論文完成之際，我要向兩年來支持、幫助、關(guān)心過我的老師、同學(xué)和親友表示衷心感謝。這幾周的畢業(yè)設(shè)計(jì)使我受益匪淺，學(xué)習(xí)到了如何把基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中來。我覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備一定要充分，不要急于得到結(jié)果，重要的是做設(shè)計(jì)過程中的思考與實(shí)踐，另外，要多查找相關(guān)的知識(shí),互聯(lián)網(wǎng)和圖書館里面都有大量與課題相關(guān)的資料。解決問題固然重要，但是發(fā)現(xiàn)問題和提出問題更為重要。如此才能提高解決問題的能力。這段日子是我人生中難忘的一段經(jīng)歷。雖然在設(shè)計(jì)中遇到了許多問題與困難，但是在他人的指導(dǎo)下，通過自己的努力以及同學(xué)的幫助，最終這些