基于单片机的酒精浓度测试仪设计毕业论文.doc

毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） 设计设计(论文论文)题目：题目： 基于单片机的酒精浓度测试仪设计 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： 二级学院：二级学院： 专专 业：业： 班班 级：级： 学学 号：号： 提交日期：提交日期： 答辩日期：答辩日期： 金陵科技学院学士学位论文 目录 I 目 录 摘 要 II Abstract .III 第一章 绪 论.1 1.1 酒精浓度检测仪的背景.1 1.2 酒精浓度检测仪的现状及发展趋势.1 1.3 本课题实现的的目标.2 第二章 系统方案设计.3 2.1 系统的工作原理及其原理图.3 2.2 单片机控制模块5 第三章 硬件设计.10 3.1 数据采集设计.10 3.2 A/D 转换电路.11 3.3 按键电路.12 3.4 LED 显示电路13 3.5 报警电路.15 3.6 电源电路设计.16 第四章 软件设计.17 4.1 主程序模块.17 4.2 数据采集模块.17 4.1 按键模块.17 4.2 报警模块.17 4.1 液晶显示输出模块.17 第五章 软件设计.17 5.1.调试工具.17 5.2 调试过程.17 第六章 结 论.19 参考文献.20 II 附录一.21 附录二.26 致 谢.28 金陵科技学院学士学位论文摘要 II 基于单片机的酒精浓度测试 摘 要 本文设计了一种公共场所用的测试和酒精浓度超限报警功能的智能酒精测试测试仪。该 设计方案基于 89C51 单片机， MQ3 酒精浓度传感器。由 A / D 转换器电路调节该系统的 传感器输出信号，通过单片机进行数据处理，最终由 LCD 所显示的最终酒精浓度值。文 中详细介绍了数据采集子系统、数据处理过程及报警电路和数据显示子系统的设计方法 和流程。系统对的采样地点超出规定的酒精浓度时二极管报警提醒。同时测试仪特定的 上限报警点可以由单片机编程进行设置。 大量的验证后，基于 51 单片机的酒精浓度检测仪比传统的酒精计或机械检测仪灵敏，高 监测精度，可靠性好，准确方便，扩展简单，灵敏度高，控制功能强大。超过阈值的声 光报警，直观和准确。因此，基于单片机的酒精浓度检测仪研究具有一定的价值。 关键词： 酒精浓度传感器 单片机 数模转换 硬件设计 数码管显示 关键词：智能电动小车；STC89C52；传感器 金陵科技学院学士学位论文Abstract III Abstract This paper studies has been designed for public inspection and overrun alarm function with the alcohol concentration intelligent tester. Its design scheme based on 89C51, MQ3 alcohol con centration sensor. System will sensor output signal through the A/D circuit recuperation, data pro cessing byMCU, finally by LCD display alcohol chroma value. This paper describes the data acquisition subsystem, data processing and data display subsystem and alarm circuit design methods and processes. System requirements for the sampling sites exceeding the alcohol concentration diode reminder alarm circuit monitors. Meanwhile, the operator specific alarm point for the upper limit set by MCU programming. Alcohol tester will bring a driving signal prior to a safe. After a great deal of verification, based on SCM alcohol concentration monitor detector tha n traditional mechanical detector or alcohol plans, monitoring high precision, sensitivity, good de pendability, precise convenient extended simple, control powerful functions. Beyond the value o f acousto- optic alarm, intuitive accurate. So based on SCM alcohol concentration monitor research has cert ain value. . Keywords: Alcohol concentration sensor microcontroller digital-to-analog Hardware design Digital pipe display 金陵科技学院学士学位论文 第 1 章 绪论 1 第一章 绪 论 1.1 酒精浓度检测仪的背景酒精浓度检测仪的背景 根据世界卫生组织的数据，2003 年纯酒精的全球人均消费量是 6.2L，其中美州地区 人均为 8.7L，欧洲地区人均达到 11.9L。酒精消费量在俄罗斯以及附近各地东欧国家最 高，其次是其他欧洲国家。在人均国民生产总值（GDP ）少于$ 7000 低收入国家，酒精 消费量与人均 GDP 相关，GDP 越高酒精消费量越高。随着我国经济水平的迅速发展和近年 来居民生活水平的提高，酒精消费量呈直线上升趋势，随之而来的是因为饮酒而造成的 一系列社会问题。如引起醉酒驾驶引起的交通意外。 当酒精在血液达到一定浓度时，就会出现神经麻痹，导致大脑反应迟缓，身体不受 控制的症状。个人对外界的控制能力，反应能力就会下降，处理紧急情况的能力也有所 下降。酒后驾驶，其血液中的酒精含量越高，就越容易发生撞车事件。据世界卫生组织 的事故调查，约 50 -69 的交通事故与酒后驾驶有关，酒后驾车事故已被列为致死 的主要原因。在中国，每年由于醉驾造成的交通事故达数以万起，危害触目惊心，已成 为交通事故第一大“杀手” 。 酒后驾车造成了如此多的惨案，为了避免类似事故发生，酒精浓度检测仪随之的产 生。 1.2 酒精浓度检测仪现状及发展趋势酒精浓度检测仪现状及发展趋势 对气体中酒精含量检测装置的中有五种基本类型，即电化学型、燃料电池型、半导 体型、比色型型、红外线型、气体色谱分析型。然而，由于易用性以及价格等原因，目 前常用的只有燃料电池型、电化学型和半导体型这几种。 燃料电池是目前全世界广泛研究的环保型能源。可燃气体可以直接转换成电能，而 不会造成环境污染。酒精传感器只是燃料电池的一个分支，燃料电池酒精传感器使用铂 贵金属作为电极，采用特殊的催化剂填充燃烧室，使酒精充分燃烧转化为电能，也就是 在两个电极上产生电压。外接负载上消耗的电能与进入燃烧室内气体的酒精浓度成正比。 与半导体型相比，燃料电池型呼气式酒精测试仪，具有精度高、抗干扰、稳定性好 等优点。然而，由于燃料电池酒精传感器的结构要求非常精密，并且制造相当困难。目 前，只有美国，英国，德国等少数国家能够生产，加上材料成本高，所以价格相比于半 导体酒精传感器是相当昂贵的。 1.3 本本课题实现的目标课题实现的目标 1、酒精测试仪可以检测气体中的酒精/乙醇浓度； 金陵科技学院学士学位论文第 1 章 绪论 2 2、液晶实时显示酒精浓度数值和醉酒阈值； 3、当测量值醉酒阈值，报警并亮灯。 第二章 系统方案设计 2.1 系统的工作原理及其原理图系统的工作原理及其原理图 本系统以 STC89C52 单片机为核心，其芯片的内存空间充足，方便 ISP 线上编写以及 下载程序，适合本系统软件的要求。其芯片拥有两个计数器中断，足够完成本课题的设 计，该芯片对于时间的计算很精确，实时性很强，对于各个模块的控制更灵活。并且 STC89C52 是可扩展的，使用灵活方便，价格低。由于酒精浓度检测仪是把非电量转换为 电量，并且通过传感器输出的是基本不受外界干扰的稳定电压。因此，可以直接把传感 器输出的电压值经 A / D 转换器后所得到的数据送到单片机进行处理。此外，还需要外 接 4*4 键盘，LED 显示，报警电路。 其总体框图如图 2-1 所示 图2-1 总体设计框图 键 盘 声光报警电路 LED 显示STC89C52 被测环 境 A/D 转 换电路 气敏传感 器 金陵科技学院学士学位论文 第 1 章 绪论 3 2.2 单片机控制单片机控制模块模块 该模块核心处理器为 ST89C52 单片机。单片机控制系统一般由最小系统和外接信号 I/O 口组成，其中最小系统包括 CPU 时序电路，复位电路以及电源。 2.2.1 STC89C52 的介绍 STC89C52 是一款功耗低、处理速度快、抗干扰能力强的单片机，其指令代码与传统 的 8051 单片机完全兼容，拥有（12 时钟/机器周期）和（6 时钟/机器周期）两种选择。 2.2.2 STC89C52 的引脚功能说明图 2.2.1 STC89C52引脚图 VCC（40 引脚）：电源电压 VSS（20 引脚）：接地 P0（P0.0P0.7，3932）：P0 口是一个漏极开路的 8 位双向 I/0 口。作为输出端 口，每个引脚能驱动 8 个 TTL 负载，对端口 P0 写入“1”时，可以作为高阻抗输入。在 访问外部程序和数据存储器时，P0 口也可以提供低 8 位地址和 8 位数据的复用总线。此 时，P0 口内部上拉电阻有效。在 Flash ROM 编程时，P0 端口接收指令字节；而在校验程 序时，则输出指令字节。验证时，要求外接上拉电阻。 金陵科技学院学士学位论文第 1 章 绪论 4 P1 端口（P1.0P1.7，18 引脚）：P1 口是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。 P1 的输出缓冲器可驱动（吸收或者输出电流方式）4 个 TTL 输入。对端口写入 1 时，通 过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。P1 口作输入口使用时，因为 有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流（TLL） 。 P2 端口（P2.0P2.7，2128 引脚）：P2 口是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。P2 的输出缓冲器可以驱动（吸收或输出电流方式）4 个 TTL 输入。对端口写入 1 时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，这时可用作输入口。P2 作为输入口使用时， 因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（TLL） 。 P3 端口（P3.0P3.7，1017 引脚）：P3 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端 口。P3 的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4 个 TTL 输入。对端口写入 1 时， 通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。P3 做输入口使用时，因为 有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输入一个电流（TLL ） 。 RST（9 引脚）：复位输入。当输入连续两个机器周期以上高电平时为有效，用来完 成单片机单片机的复位初始化操作。看门狗计时完成后，RST 引脚输出 96 个晶振周期的 高电平。特殊寄存器 AUXR（地址 8EH）上的 DISRTO 位可以使此功能无效。DISRTO 默认状 态下，复位高电平有效。 ALE/PROG（30 引脚）：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低 8 位地址的输出脉冲。在 Flash 编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。 PROG（29 引脚）：外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。 当 AT89C51RC 从外部程序存储器执行外部代码时， （PSEN ） 。在每个机器周期被激活两次， 而访问外部数据存储器时， （PSEN ）将不被激活。 EA/VPP（31 引脚）：访问外部程序存储器控制信号。为使能从 0000H 到 FFFFH 的外 部程序存储器读取指令，EA 必须接 GND。注意加密方式 1 时，EA 将内部锁定位 RESET。 为了执行内部程序指令，EA 应该接 VCC。在 Flash 编程期间，EA 也接收 12 伏 VPP 电压。 XTAL1（19 引脚）：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2（18 引脚）：振荡器反相放大器的输入端。 2.2.3 最小系统的设计及其原理图 一个典型的单片机最小系统一般由时钟电路、复位电路、晶振、片外 RAM、片外 ROM、按键、数码管、液晶显示器、外部扩展接口等部分组成。由于本设计的要求没有 选用数码管和液晶显示器。 (1)时钟源电路 单片机内部具有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。通常在引脚 XTALl 和 XTAL2 跨接石英晶体和两个补偿电容构成自激振荡器，可以根据情况选择 6MHz、12MHz 或 24MHz 等频率的石英晶体，补偿电容通常选择 30pF 左右的瓷片电容。 (2)复位电路 金陵科技学院学士学位论文第 1 章 绪论 5 单片机的置位和复位都是为了把电路初始化到一个确定的状态，一般来说单片机复 位电路作用是把一个例如状态机初始化到空状态，而在单片机内部，复位的时候单片机 是把一些寄存器及存储设备装入厂商预设的一个值。 单片机复位电路原理实在单片机的复位引脚 RST 上外接电阻和电容，实现上电复位。 当复位电平持续两个机器周期以上时复位有效。复位电平的持续时间必须大于单片机的 两个机器周期。具体参数值可以由 RC 电路计算出时间常数。 复位电路由按键复位和上电复位两部分组成。 a.上电复位：STC89 系列单片机为高电平复位，通常在复位引脚 RET 上连接一个电容 到 VCC，再连接一个电阻到 GND，由此形成一个 RC 充放电回路保证单片机在上电时 RST 脚上有足够时间的高电平进行复位，随后回归到低电平进入正常工作状态，这个电阻和 电容的典型值 10K 和 10uF。 b.按键复位：按键复位就是在复位电容上并联一个开关，当开关按下时电容被放电， RST 也被拉到高电平，而且由于电容的充电，会保持一段时间的高电平来使单片机复位。 (3) 振荡电路 单片机系统里面都有晶振，在单片系统里晶振的作用非常大，全程叫做晶体振荡器， 他结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率，单片机晶振提供的时钟频率越高， 那么单片机运行速度就越快，单片机的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时 钟频率。 在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达到百万分之五十。高级的精度更 高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器（VCO） 。晶振 用一种能把电能和机械能相互转化在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。 STC89C52 使用 11.0592MHz 的晶体振荡器作为振荡源，由于单片机内部带有振荡电路， 所以外部只要连接一个晶振和两个电容即可，电容容量一般在 15pF 至 50pF 之间。 (4) 外部扩展接口（串行通信） RS232 串口电路使用 MAX232 作为电平转换芯片，可以通过串口电缆连接到计算机背 的 COM 口，用于单片机与上位机通信以及和其他串口设备的数据交互。 MAX 芯片是 MAXIM 公司生产的、包含两路接收器和驱动器的芯片，他的内部有一个电 源电压变换器，可以把输入+5V 的电压转换成 RS-232 输出电平所需的+10V。 电路板参数： 工作电压：5V 输入电压：5.5-15V 电路板尺寸：87mm*43mm 此单片机最小系具有： LCD1602 液晶屏； 金陵科技学院学士学位论文第 1 章 绪论 6 按键 2 只； 显示 LED 2 只； 蜂鸣器 1 只； P1 口所有的引脚都设计有 5V 电源，方便接传感器。 本单片机最小系统板设计使用 STC 公司增强型的 51 单片机，电路板设计了 MAX232 的电平转换，可以方便采用电脑的串口对 STC 的单片机下载及与电脑或者单片机之间的 相互通信。 2.1.3最小系统原理图 金陵科技学院学士学位论文第 3 章 系统方案 7 第三章 硬件设计 3.13.1 数据采集设计数据采集设计 3.1.1 传感器的选择 气体传感器是气体检测系统的核心部分，一般安置在接收器的内侧。事实上其本质 是将气体的体积分数转换成相应的电信号的转换器。气体样品通过接收器过滤掉干扰气 体以及杂质，并且对气体进行冷却、干燥、提取以及化学处理，以便使传感器的测量更 精确快速。传感器的选择需要考虑其灵敏度，稳定性和抗腐蚀性，因此该设计选用 MQ3 型酒精传感器。 3.1.2 测量电路 测量电路由 MQ3 酒精浓度传感器和 TLC549 组成。MQ3 酒精传感器经 TLC549 与 STC89C52 单片机相连，经处理转换后在 LED 显示器上显示出酒精气体的浓度值，当超过 设定阀值时报警。 3.1.3 模块原理图 3.1.3采集电路原理图 金陵科技学院学士学位论文第 3 章 系统方案 8 3.23.2 A/DA/D 转换电路转换电路 3.2.1 TLC549 工作原理 TLC549 有片内系统时钟，该时钟与 I/O CLOCK 是独立工作的，无需特殊待遇的速度 或相应匹配。器工作时序入 2 所示。 当 CS 为高时，数据输出(DATA OUT）端处于高阻状态，此时 I/O CLOCK 不起作用。 这种 CS 控制作用允许在同时使用多片 TLC549 时，共用 I/O CLOCK，以减少多路（片） A/D 并用时的 I/O 控制端口。 一般通常的控制时序为； 将 CS 置低。内部电路在测得 CS 下降沿后，在等待两个内部时钟上升沿和一个下降 沿后，然后确认这一变化，最后自动将前一次转换结果的最高位（D7）位输出到 DATA OUT 端上。 前四个 I/O CLOCK 周期的下降沿依次移出第 2、3、4 和第 5 个位（D6、D5、D4、D3） ， 片上采样保持电路在第 4 个 I/O CLOCK 下降沿开始采样模拟输入。 接下来的 3 个 I/O CLOCK 周期的下降沿移出第 6、7、8(D2、D1、D0)个转换位。保持 功能将持续 4 个内部时钟周期，然后开始进行 32 个内部时钟周期的 A/D 转换。第 8 个 I/O CLOCK 后，CS 必须为高，或 I/O CLOCK 保持低电平，这种状态需要维持 36 个内部系 统时钟周期以等待保持和转换工作的完成。如果 CS 为低 I/O CLOCK 上出现一个有效干扰 脉冲，则微处理器/控制器将于器件的 I/OS 时序失去同步；若 CS 为高时出现一次有效低 电平，则将使引脚重新初始化，从而脱离原转换过程。 在 36 个内部系统时钟周期借宿之前，实施步骤 1-4，可重新启动一次新的 A/D 转换， 与此同时，正在进行的转换终止，此时的输出是前一次的转换结果而不是正在进行的转 换结果。 若要在特定的时刻采样模拟信号，应使第 8 个 I/O CLOCK 时钟的下降沿与该时刻对 应，因为虽在第 4 个 I/O CLOCK 时钟下降沿开始采样，却在第 8 个 I/O CLOCK 的下降沿 开始保存。 3.2.2 TLC549 的原理图 3.2.3 TLC549 原理图 金陵科技学院学士学位论文第 3 章 系统方案 9 3.33.3 按键电路按键电路 3.3.1 模块分析 本系统应用有人机对话功能，该功能即能随时发出各种控制命令和数据输入以及和 LCD 连接显示运行状态和运行结果。键盘分为：独立式和矩阵式两类，每一类按其编码方 法又可以分为编码和非编码两种。由于本系统只有 UP、DOWN 、OK 、CANCEL 4 个控制命 令，所需按键较少，所以本系统选择独立式按键。 独立式按键是直接用 I/O 口线构成的单个按键电路。每个独立式按键占有一根 I/O 口线。各根 I/O 口线之间不会相互影响。在此电路中，按键输入部采用低电平有效，上 拉电阻保证了按键断开时，I/O 口线有确定的高电平， （STC89C52 .P1 口内部接有上拉电 阻）所以就不需要再外接上拉电阻。 键盘抖动的消除：抖动的消除大致可以分为硬件削抖和软件削抖。 硬件削抖是采用硬件电路的方法对键盘的按下抖动及释放抖动进行削抖，经过削抖 电路后使按键的电平信号只有两种稳定状态。 软件削抖的基本原理是当检测出键盘闭合时，先执行一个延时子程序产生数毫秒的 延时，待接通时的前沿抖动消失后再判别是否有健按下。当按键释放时，也要经过数毫 秒延时，待后沿抖动消失后再判别键是否释放。 由于应用硬件削抖还需要外加器件，成本相对较高，所以本系统选择软件延时削抖 的方法。 3.3.2 键盘电路图 3.43.4 LEDLED 显示电路显示电路 3.4.1 LCD1602 的介绍 LCD1602 液晶显示模块与计算机的接口电路有两种方式。它与单片机的接口方法分为 直接访问方式和间接控制方式。 金陵科技学院学士学位论文第 3 章 系统方案 10 直接访问方式是把液晶模块作为存储器或 I/O 设备直接接在单片机的总线上，单片 机以访问存储器或 I/O 设备的方式操作液晶显示模块的工作。间接控制方式则不使用单 片机的数据系统，而是利用它的 I0 口来实现与显示模块的联系。即将液晶显示模块的 数据线与单片机的 P0 口连接作为数据总线，另外三根时序控制信号线通常利用单片机的 P2 口中未被使用的 IO 口来控制。这种访问方式不占用存储器空间，它的接口电路与时 序无关，其时序完全靠软件编程实现。本系统采用间接控制方式。 在单片机系统中应用液晶显示器作为输出器件有以下几个优点： 显示质量高：由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度， 恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新新亮点。因此，液晶显示 器画质高且不会闪烁。 数字式接口：液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作 更加方便。 体积小、重量轻：液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的 目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻的多。 功耗低：相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动 IC 上，因而 耗电量比其他显示器要少的多。 在主电路图中接在 P0 口处有一个排阻 RP1 ，由于 P0 口没有内接上拉电阻，为了为 P0 口外接线路有确定的高电平，所以要接上排阻 RP1，使用的是 10K 的排阻，以确保有 P0 口有稳定的电平。电路连接图见图 4.9: LCD 按其显示方式通常可以分为断式、点字符式、点阵式等。还有黑白、多灰度、彩 色显示等。液晶显示原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有 电就显示黑色，这样就可以显示出图形。针对于本系统要显示汉字，字母，数字等，以 及其在一个界面同时要显示的字数，本系统要以图形的形式显示各运行结果，我们最 终选择 LCD1602 型号的 LCD。 字符显示：字符显示比较复杂，一个字符由 16x8 点阵 组成，即要找到和显示屏是某几个位置对应的 RAM 区的字节，再使不同的位置为1其 他的为0 ；为1的点亮，为0的不亮，这样就显示出一个字符。 3.4.2 LCD 的原理图 金陵科技学院学士学位论文第 3 章 系统方案 11 3.4.2 LCD 的原理图 3.53.5 报警电路报警电路 在单片机应用系统中，操作人员一般通过 LED 显示器或指示灯来掌握系统的工作状 况。但在某些特殊情况下，例如系统检测到错误状态等，为了引起操作人员的注意，以 便及时采取措施，通常还需要一些更容易引起警惕的报警信号。此报警信号通常有三种 类型：一是闪光报警，闪烁的灯光容易引起注意;其次，蜂鸣报警，发出特定的声音，更 容易提醒操作人员;最后，语音报警，报警不但能够引起警惕，而且能够直接给出危害信 息。其中，闪光报警和蜂鸣报警与语音报警相比结构简单，编程容易，成本低廉。因此 本设计采用闪光报警和蜂鸣器报警，当测得值高于阀值，则发出警报。 3.63.6 电源电源电路设计电路设计 电源部分，在本次设计中，需要一个比较大的电压源给一个 5V 的单片机供电源 金陵科技学院学士学位论文 第 4 章 实物调试 12 第四章 软件设计 4.14.1 主程序模块主程序模块 主程序实现的功能：与硬件相结合实现便携式酒精浓度检测仪的各个功能。主要是 检测与显示，时间调整与显示，数据存储。功能子函数的调用。 4.1 主程序流程图 4.2.4.2.数据采集模块数据采集模块 模数转换模块的主要功能就是将经放大器放大的模拟电压信号转化为 MCU 能够处 理的数字信号，并传送给 MCU。 A/D 芯片的数据 CS 口，连接 51 单片机的 P3.1 口，CLK 接 P3.2，D1 和 D0 接 P3.3 口。 工作时序如下所示： ADC0832 有 8 只引脚，CH0 和 CH1 为模拟输入端，CS 为片选引 脚，只有 CS 置低才能对 ADC0832 进行配置和启动转换。CLK 为 ADC0832 的时钟输入端。 CS 在整个转换过程中都必须为低，当 CS 为低时，在数据输入端 DI（数据输入端）加一 个高电平，接着在 CLK 上加一个时钟，DI 上的逻辑 1 就会使 ADC0832 的 DI 脱离高阻态， 然后通道配置数据伴随着时钟通过 DI 端移入多路器，当最后一位数据移入多路器时， ，DI 变为高阻态，在这以前 DO（数据输出端）都为高阻态。在经过一个时钟，DO 脱离高 阻态，从而启动转换。接着从处理器接收时钟信号，每经过一个时钟，转换后的数据就 初始化时钟初始化时钟 初初 始始 化化 LCD 屏屏 显示开机画面显示开机画面 显示时间显示时间 显示主菜单显示主菜单 初始化初始化 CPU 开始开始 读键读键 金陵科技学院学士学位论文第 3 章 系统方案 13 开开始始 使使能能芯芯片片 输输入入通通道道控控制制字字 产产生生时时钟钟信信号号 读读取取2字字节节数数据据 字字节节数数据据校校验验 送送入入指指定定寄寄存存器器 结结束束 按按键键程程序序入入口口 按按键键按按下下？ 调调用用延延时时程程序序 按按键键释释放放？ 键键值值传传送送 Y N N Y 会从高位到低位依次从 DO 移出，经过 8 个时钟后，数据又以从低位到高位的形式从 DO 移出（也是每个时钟移一位） 。当最后一位数据移出时转换完成。当 CS 从低变为高时， ADC0832 内部所有寄存器清零。如想要进行下一次转换，CS 必须做一个从高到低的跳变， 后跟着地此配置数据重复上面的过程。 图 4.2.1（b）运行图 4.3.4.3.按键模块按键模块 按键时显现人机对话的一个控制按钮，通过按键的操作，对系统进行发送操作指 令，后经与 MCU 串行通信，然后在液晶上显示。 按键的四个键分别接 P1.0,P1.1,P1.2,P1.3,由于 P1 口具有上拉电阻，所以不在需要 加上拉电阻进行电压的放大。 金陵科技学院学士学位论文第 3 章 系统方案 14 忙? 入口 读状态字 写指令代码/显示数据 读显示数据 否 是 4.4.4.4.报警模块报警模块 系统设定阀值并保存在以 50H 开始的 3 个单元，为了便于比较和显示，阀值的千位 放入 50H 中，百位和十位放入 51H，个位放入 52H 中。报警电路分为蜂鸣器报警电路和 LED 发光报警电路组成。当输入端为低电平时，有电流通过蜂鸣器，蜂鸣器发出声音报警， 而当输入端为高电平时不报警。 报警子程序执行之前，将报警阀值转换为压缩的 BCD 码并存放在两个存储单元中， 传感器输入值 A/D 转换后，调用比较程序，经过数据处理后显示的测量值与阀值比较， 小于阀值则继续执行显示程序，若大于阀值则将单片机的输入端清零进行声光报警。 40H、41H、42H 单元存放 A/D 转换后，并进行十进制转换后的结果。40H 和 50H 分别存放 的是处理后的测量值与阀值的千位的压缩 BCD 码，41H 和 51H 分别存放的是处理后的测量 值与阀值的百位、十位压缩的 BCD 码，42H 和 51H 分别存放的是处理后的测量值与阀值的 个位的压缩 BCD 码。程序首先对 40H、50H 中的值进行比较大小，如果 40H 中的值大于 50H 中的值，则进行报警。依次类推，比较 41H 和 51H，42H 和 52H。 4.6.4.6.液晶显示输出模块液晶显示输出模块 LCD 模块在本系统中主要起着开界面汉字显示，以及各控制效果的显示。采用直接访 问方式。 . 金陵科技学院学士学位论文附录一 15 第五章 系统调试仿真与实物焊接 5.1.5.1.调试工具调试工具 仪器名称用途 电脑下载调试程序 五粮液一瓶作为测试物 移动电源供电 USB 转串口数据线下载程序以及通电 5.2.5.2.焊接调试过程焊接调试过程 焊接前应对整个电路板进行检查。首先，使用万用表检查电路板线路是否有断路情 况，若是没有问题，则可以对元器件进行焊接。焊接前对元器件要进行测量、筛选，选 择与电路中参数值相对应的电阻、电容。芯片的选择，则要注意其规格、型号和安装是 否与设计要求一致。在焊接时，应仔细对照原理图，核查各元器件引脚的焊接是否正确。 焊接完成之后，需要逐一检查每个部件的引脚，检查信号线是否短路、引脚有没有 虚焊以及再检查引脚功能，查看设计是否正确。检查焊接没有问题后，就可以进行加电 测试。加电测试是调试重要部分。根据模块化设计的思想，应该先测试电源部分，系统 加电时，检测每个端口以及各个器件的电源部分有没有正常工作以及是否过热，如若是 的话，可能是电路短路或元器件损坏，需要经过进行仔细检查之后再加电。反之，可以 检测其功能。 由于系统是比较复杂的硬件，硬件电路组装，焊接完成后，可能无法正常运作。为 了调试的简便，使用模块调试法。加电之前，首先要检查电源电压的大小和极性，否则 可能损毁芯片。检查各引脚的电压， VCC 和 GND 间的电压在 5V 5.5V 之间是正常的。 在完成硬件调试之后，软件调试是非常重要的。根据模块调试法，系统软件调试也 要进行模块划分，从而使调试过程有条不紊地进行，而不会出现混乱。 首先，检查 LCD1602 液晶显示器。对 LCD1602 进行加电后，查看其是否可以显示， 如果可以，则按按钮调整标准阀值。 然后，调试 MCU 和模数转换模块，LCD 模块的调试成功后，对模数转换模块进行调试， 测试一个设置电压，如果 LCD1602 可以正常显示数据，则调试成功。 最后对传感器模块进行调试，根据该传感器的标准，输入 8V 的高电压和 5V 的标准 电压，如果传感器能通过 AD 转换，最后在 LCD1602 上显示正常，则调试成功，完成以上 步骤之后，就开始进行程序的运算，从而使显示器实现酒精浓度值的显示。 金陵科技学院学士学位论文第 5 章 结论 16 第五章 结 论 如今,随着人民生活水平的不断提高,私家车的数量在不断增加,这也导致了交通事故的逐年增长,其中酒 驾占了很大一部分。因此,便携式酒精浓度检测仪的设计和开发的引起了人们的注意。为了满足这种需 求,便携式酒精浓度检测器应运而生。针对市场的需求,该设计必须符合轻便易携带，性价比高的原则。 该酒精浓度检测议的设计包括硬件和软件两方面的设计。针对之前的设计的要求,我使用 STC89C52 单片机为主体芯片。 采用 C 语言编写软件,c 语言具有模块化、可控性好和可移植性。软件的编写以模块化为核心,根据 功能的不同划分不同的模块,每个模块单独设计。该系统模块包括传感检测模块、A/D 转换模块、液晶 显示模块和报警模块 由于所学知识的限制，本系统实现的功能不是很健全 ，但在设计该系统的过程中， 让我学会了系统设计的方法，和养成了系统思考的思维方式。 首先要了解系统所要实现的功能；其次根据功能去选择相应的硬件资源；再次将一 个大的系统进行模块化划分，然后逐一去攻破。最后把所有模块进行优化整合，便得到 了一个完整的系统。基于这样的思路，完成了便携式酒精浓度检测仪的基本设计。 同时由于本设计是采用在 proteus 上进行仿真，在 keil 软件上进行编程，最后二者 联调，实现设计任务，但在仿真是无法实现酒精浓度的测试，因此本设计采用滑动变阻 器模拟传感器检测酒精浓度时输出的模拟信号，经转换输入单片机，从而从液晶显示上 显示出来。通过对本次毕业设计，我学习了很多在大学遗漏的知识，让我在以后的工作 中，更加的得心应手。这不仅仅是一次简单的毕业考察，而是对我们四年大学所学得知 识的总结。 金陵科技学院学士学位论文第 5 章 结论 17 参考文献 1 何立民.单片机高级教程应用与设计M.北京:北京航空航天大学出版,2007. 2 郑义,陈俊.用 AT89C52 和 TLC1543 实现数据采集系统J.北京：电子世界杂志编辑 部,2004. 3 郑学坚.微型计算机原理及应用.北京：清华大学出版社,2006. 4 李维提.郭强液晶显示应用技术.北京：电子工业出版社，2000 5 王幸之.AT89 系列单片机原理与接口技术.北京：北京航空大学出版社,2004. 6 何希才.传感器及其应用.北京：国防工业出版社,2001. 7 单成祥.传感器的理论与设计基础及其应用M.北京：国防工业出版社,1999. 8 王幸之.AT89 系列单片机原理与接口技术M.北京：北京航空航天大学出版社, 2004. 9 华成英.童诗白.模拟电子技术基础第三版. 北京: 高等教育出版社, 2004. 10 孙传友.温控系统原理与设计. 北京：北京航空航天大学出版社,2002. 11 林德杰.电气测试技术.北京：机械工业出版社,1993. 12 纪宗南.单片机外围器件使用手册输入通道器件分册M.北京：北京航空航天大 学出版社,2005. 13 贾伯年.传感器技术.南京：东南大学出版社,2000. 14 郑学坚.周斌.微型计算机原理及应用M.北京：清华大学出版社，2006. 15 徐爱钧.彭爱华.单片机高级语言 C51 应用程序设计M.北京：北京工业出版 社， 1999. 16 马忠梅.单片机的 C 语言应用程序设计M.北京:北京航空航天大学出版社, 1997. 金陵科技学院学士学位论文第 5 章 结论 18 附录一 1.系统原理图 2.实物图 金陵科技学院学士学位论文附录一 19 3.检测源程序 * 文件名 ： 液晶 1602 显示.c * 描述 : 该程序实现了对液晶 1602 的控制。 */ #include “1602.h“ #include “math.h“ /* * 名称 : delay() * 功能 : 延时,延时时间大概为 140US。 * 输入 : 无 * 输出 : 无