【電氣設(shè)計自動化論文】駕駛座酒精濃度測試儀設(shè)計

【電氣設(shè)計自動化論文】駕駛座酒精濃度測試儀設(shè)計,電氣設(shè)計,自動化,論文,駕駛,酒精,濃度,測試儀,設(shè)計 P1.01 P1.12 P1.23P1.34 P1.45 P1.56P1.67 P1.78 REST9P3.0/RXD10 P3.1/TXD1 P3.2/INT012P3.3/INT113 P3.4/T014 P3.5/T115P3.6/WR16 P3.7/RD17 XTAL218XTAL119 GND20 P2.0 21P2.1 2P2.2 23P2.324P2.4 25P2.5 26P2.7 28SPEN 29ALE30EA 31P0.7 32P0.6 3P0.5 34P0.435P0.3 36P0.2 37P0.1 38P0.0 39VCC40P2.6 27STC89C52U1STC89C51/52A1 B2 FBUZERC130P C230P+C310uf123456789J110KY112MHZGNDR110KGND+5In31In53 In64 In75START6 EOC7 D38OE9 CLOCK10 Vcc1Vref+12 GND13 D114 D2 15Vref- 16D0 17D4 18D519D7 21ALE 2ADC 23ADB24ADA 25In0 26In1 27In42D6 20In2 28ADC0809ADC1ADC0809+5GNDD0D1 D2GNDD3D4D5D6D7ST STSTEOCEOCOE OECLK CLKD0D1D2D3D4D5D6D7INS1SW SPST S2SW SPST S3SW SPSTGNDk1 k2 k3Q5PNP+5GNDFR12.2kA1 F2 A3 B 4F 5B 6RL1MQ-3+5 GNDRA120ΩGNDIN+5k1k2k3abfcgdeVCC1234567abcdefg8 dp dp9DS1REDCAabfcgdeVCC1234567abcdefg8 dp dp9DS2REDCAabfcgdeVCC1234567abcdefg8 dp dp9DS3REDCAabfcgdeVCC1234567abcdefg8 dp dp9DS4REDCAD0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7Q1PNP Q2PNP Q3PNP Q4PNP+5R12.2k R22.2k R32.2k R42.2kJDQF+532 1P1POWER 112233445566S1+5GNDD1LEDRL22.2KRA25.1ΩFQ5PNP+5FR21kJDQ12345J1JDQ-DC5123CON3 GNDP1.01 P1.12 P1.23P1.34 P1.45 P1.56P1.67 P1.78 REST9P3.0/RXD10 P3.1/TXD1 P3.2/INT012P3.3/INT113 P3.4/T014 P3.5/T115P3.6/WR16 P3.7/RD17 XTAL218XTAL119 GND20 P2.0 21P2.1 2P2.2 23P2.324P2.4 25P2.5 26P2.7 28SPEN 29ALE30EA 31P0.7 32P0.6 3P0.5 34P0.435P0.3 36P0.2 37P0.1 38P0.0 39VCC40P2.6 27STC89C52U1STC89C51/52A1 B2 FBUZERC130P C230P+C310uf123456789J110KY112MHZGNDR110KGND+5In31In53 In64 In75START6 EOC7 D38OE9 CLOCK10 Vcc1Vref+12 GND13 D114 D2 15Vref- 16D0 17D4 18D519D7 21ALE 2ADC 23ADB24ADA 25In0 26In1 27In42D6 20In2 28ADC0809ADC1ADC0809+5GNDD0D1 D2GNDD3D4D5D6D7ST STSTEOCEOCOE OECLK CLKD0D1D2D3D4D5D6D7INS1SW SPST S2SW SPST S3SW SPSTGNDk1 k2 k3Q5PNP+5GNDFR12.2kA1 F2 A3 B 4F 5B 6RL1MQ-3+5 GNDRA120ΩGNDIN+5k1k2k3abfcgdeVCC1234567abcdefg8 dp dp9DS1REDCAabfcgdeVCC1234567abcdefg8 dp dp9DS2REDCAabfcgdeVCC1234567abcdefg8 dp dp9DS3REDCAabfcgdeVCC1234567abcdefg8 dp dp9DS4REDCAD0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7Q1PNP Q2PNP Q3PNP Q4PNP+5R12.2k R22.2k R32.2k R42.2kJDQF+532 1P1POWER 112233445566S1+5GNDD1LEDRL22.2KRA25.1ΩFQ5PNP+5FR21kJDQ12345J1JDQ-DC5123CON3 GND 本科畢業(yè)論文（設(shè)計）手冊( 2011 屆) 駕駛座酒精濃度測試儀學(xué) 院 電子信息工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程自動化 姓 名 指導(dǎo)教師 職 稱 副教授 等 級 博士 學(xué)號：2目 錄本科畢業(yè)論文(設(shè)計任務(wù)書…………………………………2本科畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告………………………………3本科畢業(yè)論文(設(shè)計)中期報告………………………………6本科畢業(yè)論文(設(shè)計)指導(dǎo)記錄………………………………7本科畢業(yè)論文(設(shè)計)答辯記錄………………………………8本科畢業(yè)論文(設(shè)計)成績評定表……………………………9本科畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書（指導(dǎo)教師、學(xué)生共同簽訂）3學(xué)號 姓名 指導(dǎo)教師題目駕駛座酒精濃度測試儀題目來源 社會調(diào)查 類別 設(shè)計性質(zhì) 應(yīng)用研究一、指導(dǎo)教師責(zé)任。（一）指導(dǎo)教師應(yīng)端正思想，把培養(yǎng)人才放在首位,注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實踐能力和創(chuàng)新能力。嚴(yán)格要求學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和實事求是的作風(fēng)。（二）指導(dǎo)教師應(yīng)當(dāng)對學(xué)生進行學(xué)術(shù)道德、學(xué)術(shù)規(guī)范教育，對畢業(yè)論文（設(shè)計）進行適當(dāng)指導(dǎo)（不少于 8 次），對畢業(yè)論文（設(shè)計）是否由其獨立完成進行審查。（三）指導(dǎo)教師在指導(dǎo)畢業(yè)論文（設(shè)計）期間請假應(yīng)事先布置學(xué)生任務(wù)，或委托他人代為指導(dǎo)。請假 2 周以上者，須經(jīng)院系批準(zhǔn)；請假超過 4 周者，應(yīng)及時向院（系）申請調(diào)整指導(dǎo)教師。（四）接受并并執(zhí)行院系指導(dǎo)教師遴選和評價具體辦法以及學(xué)校、院系相關(guān)考核。二、學(xué)生責(zé)任。（一）學(xué)生應(yīng)按照專業(yè)人才培養(yǎng)方案規(guī)定，參加畢業(yè)論文（設(shè)計）與綜合訓(xùn)練。（二）學(xué)生應(yīng)重視畢業(yè)論文（設(shè)計），嚴(yán)格遵守學(xué)校、院系相關(guān)制度；按照要求參加院系畢業(yè)論文（設(shè)計）集中指導(dǎo)；在校外撰寫畢業(yè)論文（設(shè)計）的，要遵守所在單位的有關(guān)規(guī)章制度。（三）學(xué)生應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，查閱文獻、搜集資料、實地調(diào)研，撰寫文獻綜述、開題報告、論文（設(shè)計說明書）等；經(jīng)常、主動向指導(dǎo)教師匯報論文（設(shè)計）進展情況，接受指導(dǎo)。畢業(yè)論文（設(shè)計）完成后，應(yīng)按規(guī)范要求提交材料，并按時參加答辯。（四）學(xué)生應(yīng)按時完成各階段任務(wù)，保證畢業(yè)論文（設(shè)計）質(zhì)量；應(yīng)恪守學(xué)術(shù)道德和學(xué)術(shù)規(guī)范，在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨立完成論文，不得抄襲；嚴(yán)禁弄虛作假、請人代替完成；否則，任何時候一經(jīng)發(fā)現(xiàn)均取消成績，并追究當(dāng)事人責(zé)任。教師簽名： 學(xué)生簽名： 2011 年 4 月 7 日指導(dǎo)小組(教研室)意見：組長簽名:院(系)意見：負責(zé)人簽名：4本 科 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計 ） 開 題 報 告（學(xué)生填寫）學(xué) 號 姓 名 指 導(dǎo) 教 師題目 駕駛座酒精濃度測試儀課題內(nèi)容：（研究現(xiàn)狀、目標(biāo)、意義等，空白不足可增加頁面）近年來，我國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發(fā)生。因此，我國因酒駕應(yīng)付刑事責(zé)任，所以需要設(shè)計一酒精濃度測試儀器來檢測駕駛員體內(nèi)酒精含量是否超標(biāo)。本課程設(shè)計研究的是一種以氣敏傳感器和單片機 A/D 轉(zhuǎn)換器為主，檢測駕駛員呼出氣體的酒精濃度，并具有聲光報警功能的空氣酒精濃度監(jiān)測儀。其可檢測出駕駛座空氣環(huán)境中酒精濃度值，，對超標(biāo)的駕駛員進行聲光報警來提示危害。5課題關(guān)鍵問題及難點：硬件設(shè)計部分和軟件設(shè)計部分。硬件部分為利用 MQ3 氣敏傳感器測量空氣中酒精濃度，并轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后傳給單片機系統(tǒng)，由單片機及其相應(yīng)外圍電路進行信號的處理，顯示酒精濃度值以及超閾值聲光報警。程序采用模塊化設(shè)計思想，各個子程序的功能相對獨立，便于調(diào)試和修改。而硬件電路又大體可分為單片機小系統(tǒng)電路、A/D 轉(zhuǎn)換電路、聲光報警電路、LED 顯示電路，按鍵電路。擬采取的方式、方法及計劃進程安排（主要技術(shù)路線）：硬件設(shè)計部分和軟件設(shè)計部分。硬件部分為利用 MQ3 氣敏傳感器測量空氣中酒精濃度，并轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后傳給單片機系統(tǒng)，由單片機及其相應(yīng)外圍電路進行信號的處理，顯示酒精濃度值以及超閾值聲光報警。程序采用模塊化設(shè)計思想，各個子程序的功能相對獨立，便于調(diào)試和修改。而硬件電路又大體可分為單片機小系統(tǒng)電路、A/D 轉(zhuǎn)換電路、聲光報警電路、LED 顯示電路，按鍵電路。6參考文獻：[1]陳權(quán)昌,李興富.單片機原理及應(yīng)用[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社 ,2007.8[2]李慶亮.C 語言程序設(shè)計實用教程[M].北京:機械工業(yè)出版社,2005.3[3]楊志忠.數(shù)字電子技術(shù)[M ].北京:高等教育出版社,2003.12.[4]及力.Protel 99 SE 原理圖與 PCB 設(shè)計教程[M].北京: 電子工業(yè)出版社,2007.8.[5]徐江海.單片機實用教程[M].北京:機械工業(yè)出版社,2006.12[6]胡宴如.模擬電子技術(shù)[M ].北京:高等教育出版社,2008.6[7] 劉寧.單片機多功能時鐘的設(shè)計[M].浙江:浙江海洋學(xué)院 ,2009. [8] 汪文，陳林.單片機原理及應(yīng)用[M].湖北:華中科技大學(xué)出版社 ,2007.[9] 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分[M].北京:高等教育出版社 ,2008.指導(dǎo)教師意見：教師簽名： 年 月 日指導(dǎo)小組(教研室)意見：組長簽名： 年 月 日7本 科 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計 ） 中 期 報 告學(xué) 號 姓 名 指 導(dǎo) 教 師題目 駕駛座酒精濃度測試儀（簡述開題以來工作進展和成效、存在的問題、下一步計劃與安排）工作進展：購買實物所需器材，進行焊接。存在的問題：焊接的時候盡量走錫，不要走太多的飛線，不然很容易出現(xiàn)問題，而且很難查找出來。正面圖以原理圖為依據(jù)，然后是越美觀越好，可以根據(jù) PCB 的突來擺設(shè)位置更加方便連線。下一步計劃與安排：做出實物，運行。指導(dǎo)教師意見：教師簽名：月 日指導(dǎo)小組(教研室)意見：組長簽名：月 日本科畢業(yè)論文（設(shè)計）指導(dǎo)記錄8學(xué) 號 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 申 遠題目 駕駛座酒精濃度測試儀第 1 次指導(dǎo) 時間： 2014.11.15 地點： 實驗樓 指導(dǎo)形式：通知畢設(shè)，選題，布置任務(wù)，開題，進度檢查，中期檢查學(xué)生簽名： 教師簽名： （指導(dǎo)記錄可連續(xù)填寫，每 2 次指導(dǎo)記錄之間空兩行，時間、地點、簽名、指導(dǎo)形式等格式相同）9本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯記錄學(xué)號 姓名 指導(dǎo)教師 申遠題目 駕駛座酒精濃度測試儀答辯組成員組長 職稱 職務(wù) 副教授成員 職稱 成員 職稱 碩士成員 職稱 成員 職稱成員 職稱 成員 職稱答 辯 秘 書 答辯時間 月 日 時陳述、提問及回答情況記錄：答辯秘書簽名： 答辯組長簽名： 年 月 日10本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）成績評定表學(xué)號 姓名 指導(dǎo)教師 申遠題目 駕駛座酒精濃度測試儀內(nèi)容提要及指導(dǎo)教師意見評分：（百分制） 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日11評閱教師評閱意見評分：（百分制） 評閱教師簽名： 年 月 日答辯小組答辯意見評分：（百分制） 組長簽名： 年 月 日答辯委員會意見總評分?jǐn)?shù)：（百分制） 論文等級：（五級制） 評定人簽名： 負責(zé)人簽名： ﹡總評成績=指導(dǎo)教師評分*25%+評閱教師評分*25%+答辯小組評分*50%本科畢業(yè)論文（設(shè)計）(2011 屆)駕駛座酒精濃度測試儀學(xué) 院 電子信息工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程自動化 學(xué)科門類 理工科 學(xué) 號 1108441008 姓 名 指導(dǎo)教師 2015 年 5 月學(xué)號：I摘 要從工廠企業(yè)到居民家庭，酒精泄露的檢測、監(jiān)控以及對酒后駕車的監(jiān)測對居民的人身和財產(chǎn)安全都是十分重要且必不可少的。同時，隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，人民的生活水平迅速提高，越來越多的人有了自己的私家車，酒后駕車是導(dǎo)致交通事故的一個主要因素，資料顯示,我國近幾年發(fā)生的重大交通事故中,有將近三分之一是由酒后駕車引起的。由于人們安全意識增強，對環(huán)境安全性和生活舒適性要求的提高,為了防止機動車輛駕駛?cè)藛T酒后駕車，現(xiàn)場實時對人體呼氣中酒精含量的檢測已日益受到重視，酒精濃度測試儀逐漸得到廣泛應(yīng)用。此外，酒精測試儀也可應(yīng)用于食品加工、釀酒等需要監(jiān)控空氣中酒精濃度的場合。如今，氣體傳感器向低功耗、多功能、集成化方向的發(fā)展，因此，酒精濃度檢測儀具有十分廣闊的現(xiàn)實市場和潛在的市場要求。 綜觀現(xiàn)有的酒精檢測器,系統(tǒng)實現(xiàn)方案上大部分以單片機為基礎(chǔ),并借助相應(yīng)的外圍電路,將檢測結(jié)果通過LED、LCD 等顯示方式告知使用者。本設(shè)計用的 MQK2 酒精傳感器就是一種對氣體敏感的化學(xué)傳感器，它能隨著外部氣體的濃度或不同而改變敏感膜的電阻。系統(tǒng)選 AT89S52單片機為控制核心，對檢測到的氣體狀況進行相應(yīng)的處理分析、處理和顯示，并通過報警進行提示。關(guān)鍵詞：酒精傳感器 MQK2 AT89C51 單片機IIAbstractEnterprise from the factory to households, alcohol leak detection, monitoring and monitoring of drinking and driving for the personal and property safety of the residents is very important and necessary. At the same time, with the rapid development of China's economy, people's living standards increasing quickly, more and more people have their own private cars, drunk driving is a main factor which causes accidents, the data shows, major traffic accident happened in recent years in our country, nearly a third is caused by drunken driving. Because people safety consciousness enhancement, improvement of living comfort and safety to the environment, in order to prevent drunk driving motor vehicle driving personnel, on-site detection of alcohol content in real-time to the human body expiratory has been increasingly valued, alcohol tester is gradually widely used. In addition, alcohol tester can also be used in food processing, brewing, etc need to monitor the alcohol concentration in the air. Today, the gas sensor to the development of low power consumption, multi-function, integration direction, therefore, alcohol concentration detector has a very broad market reality and potential market demands. Throughout the existing alcohol detector, the system implementation scheme on most based on single chip microcomputer, and with the aid of corresponding periphery circuit, will test results to inform the user by way of LED, LCD display. This design with MQK2 alcohol sensor is a kind of chemical sensor is sensitive to the gas, it can be changed by external gas concentration or different sensitive membrane resistance. System AT89S52 single chip microcomputer as the control core, to detect the corresponding processing, after analyzing the situation of gas, processing and display, and through the alarm prompt.Keywords:Alcohol sensor .MQK2.AT89C51 single chip microcomputerIII目 錄摘 要 IABSTRACT.II目 錄 III一、前言 1二、酒精測試儀總體方案設(shè)計 12.1 酒精濃度檢測儀設(shè)計要求分析 12.2 酒精濃度檢測儀設(shè)計方案 1三、硬件設(shè)計 33.1 傳感器的選擇 33.2 A/D 轉(zhuǎn)換電路 .43.2.1 ADC0809 的引腳及功能 .53.2.2 ADC0809 的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)換原理 .73.3 89C52 單片機系統(tǒng) .8IV3.3.1 單片機片內(nèi)結(jié)構(gòu) 83.3.2 89C52 芯片介紹 103.3.3 晶振電路和復(fù)位電路 .121) 時鐘電路 13(2) 復(fù)位電路 .13（3）89C52 中斷技術(shù)概述 .143.4 LED 顯示電路 143.5 鍵盤電路 153.6 報警電路 163.6.1 聲音報警電路 17四、軟件設(shè)計 .174.1 主程序框圖 .174.2 數(shù)據(jù)采集子程序程序框圖 184.3 鍵盤掃描子程序 194.4 鍵盤閾值設(shè)定子程序 .194.5 顯示子程序 .194.6 報警子程序 .20五、測試結(jié)果及結(jié)論 .215.1 硬件調(diào)試 .215.2 結(jié)論 .23致謝 .24參考文獻： .25V附原理圖 .26附程序 .26附圖 PCB .292酒精濃度檢測儀的設(shè)計一、前言近年來，我國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發(fā)生。因此，我國因酒駕應(yīng)付刑事責(zé)任，所以需要設(shè)計一酒精濃度測試儀器來檢測駕駛員體內(nèi)酒精含量是否超標(biāo)。本課程設(shè)計研究的是一種以氣敏傳感器和單片機 A/D 轉(zhuǎn)換器為主，檢測駕駛員呼出氣體的酒精濃度，并具有聲光報警功能的空氣酒精濃度監(jiān)測儀。其可檢測出駕駛座空氣環(huán)境中酒精濃度值，，對超標(biāo)的駕駛員進行聲光報警來提示危害。本課題分為兩部分：硬件設(shè)計部分和軟件設(shè)計部分。硬件部分為利用MQ3 氣敏傳感器測量空氣中酒精濃度，并轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后傳給單片機系統(tǒng)，由單片機及其相應(yīng)外圍電路進行信號的處理，顯示酒精濃度值以及超閾值聲光報警。程序采用模塊化設(shè)計思想，各個子程序的功能相對獨立，便于調(diào)試和修改。而硬件電路又大體可分為單片機小系統(tǒng)電路、A/D 轉(zhuǎn)換電路、聲光報警電路、LED 顯示電路，按鍵電路。二、酒精測試儀總體方案設(shè)計2.1 酒精濃度檢測儀設(shè)計要求分析設(shè)計的酒精濃度測試儀應(yīng)具有如下特點：（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以單片機為控制核心，外圍電路帶有LED顯示以及鍵盤響應(yīng)電路，用戶就可以與之進行交互工作，完成數(shù)據(jù)的采集、存儲、計算、分析等過程。（2）系統(tǒng)具有低功耗、小型化、高性價比等特點。（3）從便攜式的角度出發(fā)，系統(tǒng)成功使用了數(shù)碼管顯示器以及小鍵盤。由單片機系統(tǒng)控制鍵盤和LED顯示來實現(xiàn)人機交互操作，界面友好。（4）軟件設(shè)計通俗易操作。2.2 酒精濃度檢測儀設(shè)計方案設(shè)計時，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A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換得到數(shù)據(jù)送入單片機進行處理。此外，還需接入LED數(shù)碼管顯示，鍵盤設(shè)定，報警電路等。3其總體框圖如圖2-1所示。被測環(huán)境氣敏傳感器A/D 轉(zhuǎn)換電路 單片機聲光報警電路LED 顯示鍵盤圖2-1 基本工作原理圖三、硬件設(shè)計3.1 傳感器的選擇本系統(tǒng)直接測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。因周圍環(huán)境的影響，所以傳感器只能對酒精氣體敏感，對其他氣體不敏感，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)的負載電阻RL上的有效電壓信號VRL輸出面獲得的。負載電阻RL可調(diào)為0．5-200K。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3-3所示。為了使測量的精度達到最高，誤差最小，需要找到合適的溫度，一般在測量前需將傳感器預(yù)熱5分鐘。4圖3-1 MQ3 結(jié)構(gòu)和外形RA1220ΩRA25.1ΩIN1 23 45 6MQ-3圖3-2 MQ3 結(jié)構(gòu)圖圖3-3 傳感器阻值變化率與酒精濃度、外界溫度之間的關(guān)系3.2 A/D轉(zhuǎn)換電路在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，被測量對象的有關(guān)變化量，須經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換成數(shù)字量后才能在單片機中用軟件進行處理。實現(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(zhuǎn)換器，精度、速度、5價格適中；三是∑-△A/D 轉(zhuǎn)換器。該設(shè)計中選用的是 ADC0809 屬第二類，是 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器。0809 具有 8路模擬信號輸入端口，地址線（23-25 腳）可決定那一路模擬信號進行 A/D轉(zhuǎn)換。22 腳為地址鎖存控制，當(dāng)輸入為高電平時，對地址信號進行鎖存。6腳為測試控制，當(dāng)輸入一個 2μs 的高電平脈沖時，就開始 A/D 轉(zhuǎn)換。7 引腳為 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，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，A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。10 腳為 0809的時鐘輸入端。3.2.1 ADC0809的引腳及功能逐次比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器在精度、速度、和價格上都適中，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 3-4 所示。圖 3-4 ADC0809 的引腳ADC0809 是一種逐次比較式 8 路模擬輸入、8 位數(shù)字量輸出的 A/D 轉(zhuǎn)換器。由圖可見，ADC0809 共有 28 個引腳，采用雙列直插式封裝。主要引腳功能如下：⑴ IN0-IN7 是 8 路模擬信號輸入端。⑵ D0-D7 是 8 位數(shù)字量輸入端。⑶ 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 位編碼對應(yīng) 8 個通道地址端口。ADC0809 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖所示。下面說明6各引腳功能。IN0～IN7：8 路模擬量輸入端。2-1～2-8：8 位數(shù)字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動（脈沖上升沿使 0809 復(fù)位，下降沿啟動 A/D 轉(zhuǎn)換）。EOC： A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于 640KHZ。REF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓。Vcc：電源，單一+5V。GND：地。首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。START 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動 A/D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。直到A/D 轉(zhuǎn)換完成，EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當(dāng) OE 輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 A/D 轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時傳送給單片機進行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認 A/D 轉(zhuǎn)換的完成，因為只有確認完成后，才能進行傳送。為此可采用下述三種方式。（1）定時傳送方式對于一種 A/D 轉(zhuǎn)換器來說，轉(zhuǎn)換時間作為一項技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如 ADC0809 轉(zhuǎn)換時間為 128μs，相當(dāng)于 6MHz 的 MCS-51 單片機共 64個機器周期?？蓳?jù)此設(shè)計一個延時子程序，A/D 轉(zhuǎn)換啟動后即調(diào)用此子程序，延遲時間一到，轉(zhuǎn)換肯定已 經(jīng)完成了，接著就可進行數(shù)據(jù)傳送。（2）查詢方式A/D 轉(zhuǎn)換芯片有表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號，例如 ADC0809 的 EOC 端。因此可以用查詢方式，測試 EOC 的狀態(tài)，即可確認轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進行7數(shù)據(jù)傳送。（3）中斷方式把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號（EOC）作為中斷請求信號，以中斷方式進行數(shù)據(jù)傳送。不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號有效時，OE 信號即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機接受。需要注意的是：ADC0809 雖然有 8 路模擬通道可以同時輸入 8 路模擬信號，但每個瞬間只能換 1 路，共用一個 A/D 轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換，各路之間的切換由軟件改變 C、A、B 引腳上的代碼來實現(xiàn)。地址鎖存與譯碼電路完成對 A、B、C 3 個地址位進行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇，其轉(zhuǎn)換結(jié)果通過三態(tài)輸出鎖存器存放、輸出，因此可以直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連，圖3-5 為通道選擇表。圖 3-5 通道選擇表⑷ OE、START、CLK 為控制信號端，OE 為輸出允許端，START 為啟動信號輸入端，CLK 為時鐘信號輸入端。⑸ VR(+)和 VR(-)為參考電壓輸入端。3.2.2 ADC0809的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)換原理ADC0809 的結(jié)構(gòu)框圖如圖 3-6。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 100μs 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 0-5V 的模擬信號進行轉(zhuǎn)換。8START 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 3-6 ADC0809 的結(jié)構(gòu)框圖3.3 89C52單片機系統(tǒng)單片機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)運算，邏輯運算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理)的微處理器(CPU)，隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，只讀程序存儲器(ROM)，輸入輸出電路(I/O 口)，可能還包括定時計數(shù)器，串行通信口(SCI)，顯示驅(qū)動電路(LCD 或 LED 驅(qū)動電路)，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)成一個雖小然而完善的計算機系統(tǒng)。3.3.1 單片機片內(nèi)結(jié)構(gòu)9P1.01 P1.12P1.23 P1.34P1.45 P1.56P1.67 P1.78REST9 P3.0/RXD10P3.1/TXD11 P3.2/INT012P3.3/INT113 P3.4/T014P3.5/T115 P3.6/WR16P3.7/RD17 XTAL218XTAL119 GND20 P2.0 21P2.1 22P2.223P2.3 24P2.4 25P2.526P2.7 28SPEN29ALE 30EA 31P0.732P0.6 33P0.5 34P0.435P0.3 36P0.2 37P0.138P0.0 39VCC 40P2.6 27STC89C52U1STC89C51/52+5D0D1D2D3D4D5D6D752 單片機的片內(nèi)結(jié)構(gòu)如圖 3-8 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：⑴ 微處理器（CPU）。⑵ 數(shù)據(jù)存儲器(RAM)。 ⑶ 程序存儲器（ROM/EPROM）。⑷ 4 個 8 位并行 I/O 口（P0 口、P1 口、P2 口、P3 口）。⑸ 一個串行口。⑹ 2 個 16 位定時器、計數(shù)器。⑹ 2 個 16 位定時器、計數(shù)器。⑺ 中斷系統(tǒng)。⑻ 特殊功能寄存器（SFR）。10PSEN88EOCXTAL1CPU（運算器）（控制器）數(shù)據(jù)存儲器RAMP0 P2 程序存儲器ROM/EPROMP1串行口定時器/計數(shù)器中斷系 統(tǒng)特殊功能寄存器（SFR）P3ALE EAIN7….I0XTAL28 8RESET圖 3-8 52 單片機片內(nèi)結(jié)構(gòu)上述功能部件都是通過片內(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。從硬件角度來看，與 MCS-52 指令完全兼容的新一代 AT89CXX 系列機，比在片外加 EPROM 才能相當(dāng)?shù)?8031 單片機抗干擾性能強，與 87C51 單片機技能相當(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，因而受電壓波動的影響更小，而且 4K 的程序存儲器完全能滿足單片機系統(tǒng)的軟件要求，故 AT89C52 單片機是構(gòu)造本檢測系統(tǒng)的更理想的選擇。3.3.2 89C52芯片介紹掌握 MCS-52 單片機，應(yīng)首先了解 MCS-52 的引腳，熟悉并牢記各引腳的功能，MCS-52 系列中各種型號芯片的引腳是互相兼容的。制作工藝為 HMOS的 MCS-52 的單片機都采用 40 只引腳的雙列直插封裝方式，如圖 3-9 所示。11P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7R S T( T X D ) P 3 . 1( I N T 0 ) P 3 . 2( I N T 1 ) P 3 . 3T 0 P 3 . 4T 1 P 3 . 5( W R ) P 3 . 6( R D ) P 3 . 7X T A L 1X T A L 2G N DV c cP 0 . 0 ( A D 0 )P 0 . 1 ( A D 1 )P 0 . 2 ( A D 2 )P 0 . 3 ( A D 3 )P 0 . 4 ( A D 4 )P 0 . 5 ( A D 5 )P 0 . 6 ( A D 6 )P 0 . 7 ( A D 7 )E A / V P PP S E NP 2 . 7 ( A 1 5 )P 2 . 6 ( A 1 4 )P 2 . 5 ( A 1 3 )P 2 . 4 ( A 1 2 )P 2 . 3 ( A 1 1 )P 2 . 2 ( A 1 0 )P 2 . 1 ( A 9 )P 2 . 0 ( A 8 )P D I P( R X D ) P 3 . 0A L E / P R O G圖 3-9 AT89C52 芯片管腳圖40 只引腳按其功能來分，可分為如下 3 類：⑴ 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(nèi)的反相放大器構(gòu)成了 1 個晶體振蕩器，它為單片機提供了時鐘控制信號。2 個時鐘引腳也可外接獨立的晶體振蕩器。XTAL1 接外部的一個引腳。該引腳內(nèi)部是一個反相放大器的輸入端。這個反相放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。如果采用外接晶體振蕩器時，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。若采用外部時鐘振蕩器時，該引腳接受時鐘振蕩器的信號，即把此信號直接接到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。⑵ 控制引腳： 、ALE、 、RESET（RST ）。此類引腳提供控制信號，PSENA有的還具有復(fù)用功能。① RST/VPD 引腳：RESET（RST）是復(fù)位信號輸入端，高電平有效。當(dāng)單片機運行時，在此引腳加上持續(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(fù)位操作。在單片機工作時，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12低到某一規(guī)定值的低電平時，將+5V 電源自動接入 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，從而使單片機在復(fù)位后能正常進行。② ALE/ 引腳：ALE 引腳輸出為地址鎖存允許信號，當(dāng)單片機上電PROG正常工作后 ALE 引腳不斷輸出正脈沖信號。當(dāng)單片機訪問外部存儲器時，ALE 輸出信號的負跳沿用于單片機發(fā)出的低 8 位地址經(jīng)外部鎖存器鎖存的鎖存控制信號。即使不訪問外部鎖存器，ALE 端仍有正脈沖信號輸出，此頻率為時鐘振蕩器頻率的 1/6。 為該引腳的第二功能。在對片內(nèi) EPROM 型單PROG片機編程寫入時，此引腳作為編程脈沖輸入端。③ 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儲PSEN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。此引腳接外部程序存儲器的 OE（輸出允許端）。 ④ /VPP 引腳： 功能為片內(nèi)程序存儲器選擇控制端。當(dāng) 引腳為高AE EA電平時，單片機訪問片內(nèi)程序存儲器，但在 PC 值超過 0FFFH 時，即超出片內(nèi)程序存儲器的 4KB 地址范圍時將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。當(dāng) 引腳為低時，單片機只訪問外部程序存儲器，不論是否有內(nèi)部程序存儲E器。⑶ I/O 口引腳：P0、P1、P2、P3，為四個 8 位 I/O 口的外部引腳。P0口、P1 口、P2 口、P3 口是 3 個 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 個準(zhǔn)雙向 I/O 口作輸入口使用時，要向該口先寫 1，另外準(zhǔn)雙向口 I/O 口無高阻的“浮空”狀態(tài)。由于單片機具有體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、耗電少等突出特點，所以本系統(tǒng)采用 89C51 單片機，硬件設(shè)計電路圖如圖 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)所需存儲容量的大小來擴展ROM 和 RAM。本電路 接高電平，沒有擴展片外 ROM 和 RAM。 EA3.3.3 晶振電路和復(fù)位電路最小系統(tǒng)包括單片機及其所需的必要的電源、時鐘、復(fù)位等部件，能使單片機始終處于正常的運行狀態(tài)。電源、時鐘等電路是使單片機能運行的必備條件，通過對其進行存儲器擴展、A/D 擴展等，使單片機完成較復(fù)雜的功能。89C52 是片內(nèi)有 ROM/EPROM 的單片機，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)13簡單﹑可靠。用 89C52 單片機構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時，只要將單片機接上時鐘電路和復(fù)位電路即可，結(jié)構(gòu)如圖 3-10 所示，由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。時鐘電路復(fù)位電路STC89C5 單片機I/O口圖 3-10 單片機最小系統(tǒng)原理框圖1) 時鐘電路89C52 單片機的時鐘信號通常有兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部時鐘方式，二是外部時鐘方式。內(nèi)部時鐘方式如圖 3-11 所示。在 89C52 單片機內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機的 XTAL1(18)和 XTAL2(19)引腳外接石英晶體(簡稱晶振)，就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機內(nèi)部產(chǎn)生時鐘脈沖信號。圖中電容C1 和 C2 的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在 5~30pF，典型值為 30pF。晶振 CYS 的振蕩頻率范圍在 1.2~12MHz 間選擇，典型值為 12MHz 和 6MHz。Y111.0592MHzC230pFC330pF1819圖 3-11 89C52 內(nèi)部時鐘電路(2) 復(fù)位電路當(dāng)在 89C52 單片機的 RST 引腳引入高電平并保持 2 個機器周期時，單片機內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作(若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài))。最簡單的上電自動復(fù)位電路中上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充放電來實現(xiàn)的。只要 Vcc 的上升時間不超過 1ms,就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位。14除了上電復(fù)位外，有時還需要按鍵手動復(fù)位。本設(shè)計就是用的按鍵手動復(fù)位。按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過 RST(9)端與電源 Vcc 接通而實現(xiàn)的R110kC110uFS4VCC9圖 3-12 89C52 復(fù)位電路（3）89C52 中斷技術(shù)概述中斷技術(shù)主要用于實時監(jiān)測與控制，要求單片機能及時地響應(yīng)中斷請求源提出的服務(wù)請求，并作出快速響應(yīng)、及時處理。這是由片內(nèi)的中斷系統(tǒng)來實現(xiàn)的。當(dāng)中斷請求源發(fā)出中斷請求時，如果中斷請求被允許，單片機暫時中止當(dāng)前正在執(zhí)行的主程序，轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)處理程序處理中斷服務(wù)請求。中斷服務(wù)處理程序處理完中斷服務(wù)請求后，再回到原來被中止的程序之處（斷點），繼續(xù)執(zhí)行被中斷的主程序。圖 3-13 為整個中斷響應(yīng)和處理過程。圖 3-13 中斷響應(yīng)和處理過程3.4 LED顯示電路LED 數(shù)碼管（LED Segment Displays）是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。數(shù)碼管分為動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示驅(qū)動兩種，靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的 I/O 端口進行驅(qū)動，或者使用如 BCD 碼二-十進制譯碼器譯碼進行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用 I/O 端口多，實際應(yīng)用時必須增加譯碼驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8 個顯示筆劃“a,b,c,d,e,f,g,dp“的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極15COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。本設(shè)計利用三極管驅(qū)動數(shù)碼管，用 4.7k 電阻起到限流作用，使得數(shù)碼管亮度適中。數(shù)碼管顯示電路如下abfcgdeVCC1234567abcdefg8 dp dp9DS1REDCAabfcgdeVCC1234567abcdefg8 dp dp9DS2REDCAabfcgdeVCC1234567abcdefg8 dp dp9DS3REDCAabfcgdeVCC1234567abcdefg8 dp dp9DS4REDCAD0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7Q1PNP Q2PNP Q3PNP Q4PNP+5R14.7k R24.7k R34.7k R44.7k圖 3-14 數(shù)碼管顯示電路3.5鍵盤電路本設(shè)計采用按鍵接低的方式來讀取按鍵，單片機初始時，因為為高電平，當(dāng)按鍵按下的時候，會給單片機一個低電平，單片機對信號進行處理單片機鍵盤有獨立鍵盤和矩陣式鍵盤兩種：獨立鍵盤每一個 I/O 口上只接一個按鍵，按鍵的另一端接電源或接地（一般接地），這種接法程序比較簡單且系統(tǒng)更加穩(wěn)定；而矩陣式鍵盤式接法程序比較復(fù)雜，但是占用的 I/O16少。根據(jù)本設(shè)計的需要這里選用了獨立式鍵盤接法。獨立式鍵盤的實現(xiàn)方法是利用單片機 I/O 口讀取口的電平高低來判斷是否有鍵按下。將常開按鍵的一端接地，另一端接一個 I/O 口，程序開始時將此 I/O 口置于高電平，平時無鍵按下時 I/O 口保護高電平。當(dāng)有鍵按下時，此 I/O 口與地短路迫使 I/O 口為低電平。按鍵釋放后，單片機內(nèi)部的上拉電阻使 I/O 口仍然保持高電平。在用單片機對鍵盤處理的時候涉及到了一個重要的過程，那就是鍵盤的去抖動。這里說的抖動是機械的抖動，是當(dāng)鍵盤在未按到按下的臨界區(qū)產(chǎn)生的電平不穩(wěn)定正常現(xiàn)象，并不是我們在按鍵時通過注意可以避免的。這種抖動一般 10~200 毫秒之間，這種不穩(wěn)定電平的抖動時間對于人來說太快了，而對于時鐘是微秒的單片機而言則是慢長的。硬件去抖動就是用部分電路對抖動部分加之處理，軟件去抖動不是去掉抖動，而是避抖動部分的時間，等鍵盤穩(wěn)定了再對其處理。所以這里選擇了軟件去抖動，實現(xiàn)法是先查尋按鍵當(dāng)有低電平出現(xiàn)時立即延時 10~200 毫秒以避開抖動（經(jīng)典值為 20 毫秒），延時結(jié)束后再讀一次 I/O 口的值，這一次的值如果為 1 表示低電平的時間不到 10~200 毫秒，視為干擾信號。當(dāng)讀出的值是 0 時則表示有按鍵按下，調(diào)用相應(yīng)的處理程序。硬件電路如圖 3-15 所示：S1SW SPSTS2SW SPSTS3SW SPSTk1 k2 k3圖 3-15 按鍵電路3.6報警電路3.6.1 燈光提示電路17GNDD2LEDD1LEDRL12.2KRL22.2K圖 3-16 燈光提示電路LED 發(fā)光二極管，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。據(jù)分析，LED 的特點非常明顯，壽命長、光效高、輻射低與功耗低。作為目前全球最受矚目的新一代光源，LED 因其高亮度、低熱量、長壽命、無毒、可回收再利用等優(yōu)點。本設(shè)計利用 LED 指示煙霧報警。3.6.1 聲音報警電路Q 18 5 5 0器 器 器V C CR 41 kP 3 4圖 3-17 聲音報警電路四、軟件設(shè)計184.1 主程序框圖19圖 4-1 主程序框圖4.2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 4-4 所示。ADC0809 初始化后，把 0 通道輸入的 0-5V的模擬信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字量，然后將對應(yīng)數(shù)值存儲到內(nèi)存單元。開始初始化讀取 AD 轉(zhuǎn)換酒精值判斷當(dāng)前酒精范圍判斷按鍵是否按下執(zhí)行相應(yīng)的指示控制設(shè)置相應(yīng)參數(shù)顯示設(shè)置數(shù)值結(jié)束NY20開始啟動 ADC0809 通道，并延時 100μs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YN圖 4-2 數(shù)據(jù)采集子程序框圖回重新設(shè)定閾值。鍵盤輸入的數(shù)字鍵即為閾值，將其保存在 50H 開始的 3 個單元，為了便于比較和顯示，閾值的千位 50H 中，百位和十位放入 5lH，個位放人 52H 中。4.3鍵盤掃描子程序 鍵盤掃描子程序為通過掃描判斷是否有鍵按下，如有鍵按下則讀出各個按鍵值。并根據(jù)鍵值判斷是進人提示界面還是完成閾值設(shè)定的輸入，或返回。4.4鍵盤閾值設(shè)定子程序鍵盤閾值設(shè)定子程序 鍵盤閾值設(shè)定子程序首先判斷是否有鍵按下，若有鍵按下，判斷是“0-9“鍵，還是“F“鍵。如果是“0-9“這些數(shù)字鍵。則進行數(shù)字鍵處理，是“F“鍵則返回重新設(shè)定閾值。鍵盤輸入的數(shù)字鍵即為閾值，將其保存在 50H 開始的 3 個單元，為了便于比較和顯示，閾值的千位 50H 中，百位和十位放入 5lH，個位放人 52H 中。214.5 顯示子程序本課題顯示為 LCD 顯示。顯示子程序分為開機界面顯示程序，提示界面顯示程序，閾值設(shè)定界面顯示程序，測量界面結(jié)果顯示程序。 顯示部分用4 個數(shù)碼管顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)，數(shù)碼管分別用 2 個 74HC573 鎖存器控制段選和位選，鎖存器與單片機 I/O 口連接，位鎖存器輸出端分別與數(shù)碼管片選連接，段鎖存器輸出端接數(shù)碼管段輸入端連接。鎖存器片選輸入端為高電平時，I/O 口數(shù)據(jù)輸入鎖存器，當(dāng)輸入為低電平時，鎖存器關(guān)閉并將數(shù)據(jù)保持住。4.6 報警子程序系統(tǒng)設(shè)定閾值并存在以 50H 開始的 3 個單元，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，個位放人 52H 中。報警電路分為蜂鳴器報警電路和 LCD 發(fā)光報警電路組成。當(dāng)輸入端 P1.0 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(dāng)輸入端為高電平時不報警。當(dāng)輸人端 P1.1 為低電平時，LCD 點亮報警，反之輸入端 P1.1 為高電平則不報警。報警子程序執(zhí)行之前，將報警閾值轉(zhuǎn)換為壓縮的 BCD 碼并存放在兩個存儲單元中。傳感器輸入值 A/D 轉(zhuǎn)換后，調(diào)用比較程序，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后顯示的測量值與閾值比較，小于閾值則繼續(xù)執(zhí)行顯示程序。若大于閾值則片機的 P1.0、P1.1 兩端口清零進行聲光報警。40H、4lH、42H 單元存放 A/D 轉(zhuǎn)換后，并進行十進制轉(zhuǎn)換后的結(jié)果。40H 和 50H 分別存放的是處理后的測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量值與閾值的個位的壓縮 BCD 碼。程序首先對 40H、50H 中的值進行比較大小，如果 40H 中的值大于 50H 中的值，則進行報警。依此類推，比較 41H 和51H，42H 和 52H。22五、測試結(jié)果及結(jié)論5.1硬件調(diào)試我們利用三個按鍵來實現(xiàn)整個系統(tǒng)的運行，數(shù)碼顯示管會顯示報警的峰值，大于峰值進行報警，運行顯示如圖 3.19 所示。23圖 3-18 正面圖24圖 3-19 運行圖焊接的時候盡量走錫，不要走太多的飛線，不然很容易出現(xiàn)問題，而且很難查找出來。正面圖以原理圖為依據(jù)，然后是越美觀越好，可以根據(jù) PCB 的突來擺設(shè)位置更加方便連線。如圖 3.18 所示。5.2 結(jié)論經(jīng)過一周的努力，終于完成了酒精濃度測試儀的課程設(shè)計。這是我第一次基于單片機獨立設(shè)計一個東西，并且老師只給出了大致要求。這對于我來說是很有挑戰(zhàn)性的。首先這是一個基于單片機的課程設(shè)計，單片機是這學(xué)期學(xué)習(xí)的課程，雖然不陌生，但是用起來還發(fā)現(xiàn)很多的問題。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，雖然以前還做過這方面的實驗，但那都是是些簡單應(yīng)用。這次設(shè)計真的讓我長進了很多，單片機課程設(shè)計重點就在于軟件算法的設(shè)計，需要有很巧妙的程序算法，有好多的東西，只有我們?nèi)ピ囍隽?，才能真正的掌握，只學(xué)習(xí)理論有些東西是很難理解的，更談不上掌握。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)過的元件，但真正用起來才發(fā)現(xiàn)自己還差的很多，所以我又重新對所用到的器件仔仔細細，認認真真的研究了一遍從引腳，到時序，再到最后的電路整體構(gòu)成，下了非常大的功夫才最后弄出來?；仡櫰鸫舜螁纹瑱C課程設(shè)計，我仍感慨頗多。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。這讓我學(xué)到了很多課本上沒有的東西，擴展了自己的視野，增強了自己的動手能力，清醒的認識到自25己的不足，培養(yǎng)了小心謹(jǐn)慎的作風(fēng)，使自己對課題設(shè)計了解進一步加深?？傊舜蔚恼n程設(shè)計使我收獲頗豐，也是我上大學(xué)來難忘的一次經(jīng)歷。致謝這次畢業(yè)設(shè)計得到了很多人的幫助，其中申遠老師對我的關(guān)心和支持尤為重要，每次遇到難題，我首先想到的就是向金老師尋求幫助。另外，他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)使我的論文即使在謹(jǐn)小細微處也給予了糾正，讓我的論文無論是結(jié)構(gòu)還是內(nèi)容變得更加公整、緊湊，感謝申老師對我的悉心指導(dǎo)。感謝校方給予我這樣一次機會，能夠獨立地完成這樣一個設(shè)計，作為檢驗這些年來學(xué)習(xí)的成果,在這個過程當(dāng)中，學(xué)校給予我們各種方便，使我們在即將離校的最后一段時間里，能夠更多學(xué)習(xí)一些實踐應(yīng)用知識，增強了我們實踐操作和動手應(yīng)用能力，提高了獨立思考的能力。再一次對我的母校表示感謝。