基于51單片機(jī)的酒精濃度測(cè)試系統(tǒng)方案

1、目錄第 1 章緒論 11.1 課題選題依據(jù)和制作意義 11.2 國(guó)外研究成果的概述 11.3 研究此課題的途徑 21.4 此設(shè)計(jì)的構(gòu)成和容 2第 2 章系統(tǒng)的工作原理與結(jié)構(gòu) 32.1 工作原理 32.2 結(jié)構(gòu)框圖 42.3 酒精濃度檢測(cè)儀的整體結(jié)構(gòu)組成 4第 3 章檢測(cè)儀的硬件設(shè)計(jì) 43.1 單片機(jī)的選擇 43.2 酒精濃度檢測(cè)的設(shè)計(jì) 63.2.1 MQ-3 氣敏傳感器的結(jié)構(gòu)和外形 73.2.2 MQ-3 靈敏度特性曲線(xiàn) 83.2.3 MQ-3 的標(biāo)準(zhǔn)工作條件和環(huán)境條件 83.2.4 酒精濃度信號(hào)的采集 93.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) 103.3.1 ADC0809 的特點(diǎn) 103.3.2 模數(shù)

2、轉(zhuǎn)換電路 103.4 按鍵設(shè)定閾值及閾值存儲(chǔ)電路的設(shè)計(jì) 113.5 液晶接口電路的設(shè)計(jì) 113.6 聲光報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 123.7 單片機(jī)與 PC機(jī)串口通訊 133.8 晶振電路的設(shè)計(jì) 133.9 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 143.10 附加功能電路的設(shè)計(jì) 14第 4 章檢測(cè)儀的整體原理圖和實(shí)物圖 15第 5 章檢測(cè)儀的軟件實(shí)現(xiàn) 165.1 A/D 轉(zhuǎn)換的軟件實(shí)現(xiàn) 165.2 閾值設(shè)定及顯示的軟件控制 175.3 整體軟件控制流程 18第 6 章檢測(cè)儀的軟件功能調(diào)試 206.1 按鍵修改酒精閾值程序 206.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換測(cè)試 206.3 液晶顯示程序設(shè)計(jì) 216.4 聲光報(bào)警測(cè)試 246.5 整體功能調(diào)

3、試程序 24 第 7 章結(jié)論 25 參考文獻(xiàn) 26致謝 27附錄 28附錄 A：全局變量頭文件和延時(shí)模塊 28 附錄 B：AD轉(zhuǎn)化模塊 30附錄 C：24c08 存儲(chǔ)模塊 31附錄 D：LCD顯示模塊 35附錄 E：主函數(shù) 41第 1 章緒論1.1 選題的依據(jù)和課題的意義 早在人類(lèi)文明曙光初露之時(shí)，各大文明古國(guó)的酒文化就已萌芽。數(shù)千年來(lái)，酒作為影響最廣 的一種飲品，與眾多歷史事件糾纏，也在各國(guó)各時(shí)期的文藝作品中經(jīng)常出現(xiàn)。過(guò)度飲酒已經(jīng) 造成了軀體或者精神的損害， 并會(huì)帶來(lái)不良的社會(huì)后果， 如果飲酒時(shí)間和量達(dá)到一定的程度， 飲酒者會(huì)無(wú)法控制自己的行為。適當(dāng)飲酒，可以使人心情愉悅、保持活力。如果過(guò)度

4、飲酒， 那則會(huì)毀壞自己的身體。現(xiàn)在人均擁有私家車(chē)的比例越來(lái)越高，汽車(chē)已經(jīng)成為現(xiàn)代人不可缺 少的交通工具。但是，伴隨而來(lái)的是各種各樣的交通事故，尤其是酒駕，給自己和別人的生 命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)了嚴(yán)重的威脅，也同樣給家人帶來(lái)了痛苦。所以說(shuō)在家中備一個(gè)酒精檢測(cè)儀，在 每次駕車(chē)之前測(cè)試一下，這是對(duì)家庭對(duì)社會(huì)對(duì)他人負(fù)責(zé)的體現(xiàn)。亦或者企業(yè)杜宇酒精泄露的 檢測(cè)、監(jiān)控。這對(duì)保護(hù)員工、居民的人生安全是必不可少的。所以，酒精濃度檢測(cè)儀擁有極 大的市場(chǎng)前景和需求1.2 國(guó)外研究概況在這個(gè)信息技術(shù)急速發(fā)展的 20 世紀(jì)，傳感技術(shù)漸漸完善， 并且在人們的生活中有著完美的體 現(xiàn)。正因?yàn)閭鞲衅髟诒姸囝I(lǐng)域中都有著不可或缺的作用，所以

5、，高準(zhǔn)確率，高穩(wěn)定性，小型 化，低能耗和智能數(shù)字化成了它轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)，警察經(jīng)常使用一種便于攜帶的酒精測(cè)試儀，它 通過(guò)駕駛員呼出的氣體從而來(lái)確定駕駛員是否飲酒，更甚者能依據(jù)體溫、呼吸頻率等眾多情 況，當(dāng)場(chǎng)作出駕駛員喝酒后身體里的酒精含量。因此可見(jiàn)，高準(zhǔn)確度、高穩(wěn)定性、小型化以 及低能耗的酒精濃度測(cè)試儀是今后發(fā)展的必然趨勢(shì)。迄今為止，共有五種類(lèi)型可以對(duì)氣體中 酒精含量進(jìn)行檢測(cè)，分別是燃料電池型、半導(dǎo)體型、紅外線(xiàn)型、氣體色譜分析型和比色型， 但是為了使用方便所以目前使用的只有燃料電池型和半導(dǎo)體型。當(dāng)今世界最為廣泛研究的環(huán)保型能源就是燃料電池，它可以把可燃?xì)怏w轉(zhuǎn)化為電能卻不產(chǎn)生 污染。燃料電池的一個(gè)分支

6、就是就是酒精傳感器。以白金為電極的燃料電池酒精傳感器，在 滿(mǎn)是特種催化劑的燃燒室，可以使進(jìn)入燃燒室的酒精充分燃燒使之成為電能，換句話(huà)說(shuō)就是 產(chǎn)生電壓在兩個(gè)電極上，在外接負(fù)載上消耗電能。這個(gè)電壓正比于計(jì)入燃燒室的氣體的酒精 濃度。相比于半導(dǎo)體，此種酒精測(cè)試儀具備了穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確率高、抗干擾能力好的優(yōu)點(diǎn)。 但是此種傳感器的結(jié)構(gòu)要求非常精確，因此制造難度比較大，此前只有美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)此 類(lèi)少數(shù)幾個(gè)國(guó)家能夠產(chǎn)出，再加上材料成本就高，結(jié)果此種測(cè)試儀價(jià)格非常昂貴。1.3 課題研究方法（ 1）文獻(xiàn)索引法： 利用學(xué)校圖書(shū)館資料和文獻(xiàn)及通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查詢(xún)相關(guān)資料對(duì)本課題有足夠深的 了解，為本設(shè)計(jì)的具體模塊電路做好理

7、論準(zhǔn)備。（2）調(diào)查法： 與身邊的同學(xué)和朋友進(jìn)行交流， 充分考慮本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能， 盡可能完善該設(shè) 計(jì)的功能。（ 3）對(duì)比分析法： 把此傳感器與市面上想通產(chǎn)品進(jìn)行一次比較，檢驗(yàn)此種酒精測(cè)試儀的不足之處以及可以加以?xún)?yōu)化的部分，加以改進(jìn)。1.4 設(shè)計(jì)構(gòu)成及研究容 本文設(shè)計(jì)的測(cè)試儀是用起敏傳感器的，屬于半導(dǎo)體，此傳感器在根本上是一個(gè)可起變電阻， 在兩端加上一個(gè)固定的電壓，在阻值進(jìn)行線(xiàn)性變化時(shí)說(shuō)明所處環(huán)境的酒精濃度升高，繼而可 以把酒精濃度變?yōu)殡妷?。此檢測(cè)儀以 C51 單片機(jī)和氣敏傳感器為核心，并且具有聲光報(bào)警以 及 LCD顯示功能。根據(jù)不同環(huán)境下檢測(cè)，可以改變不同的閾值，超過(guò)了而定閾值便可以聲光 報(bào)警

8、，提醒有危害。采用 C 語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)其軟件功能。本設(shè)計(jì)只要包括以下容：（1）主控芯片的選擇； 在此設(shè)計(jì)中選擇了 C51 系列單片機(jī)， 熟悉 C51系列芯片怎樣控制外圍 硬件電路。（ 2）酒精濃度檢測(cè)模塊的設(shè)計(jì)； 用酒精傳感器來(lái)檢測(cè)酒精濃度， 充分理解該傳感器器的工作 原理，制作數(shù)據(jù)采集模塊來(lái)協(xié)同完成數(shù)據(jù)的采集。（3）A/D 轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計(jì)；轉(zhuǎn)換器的選擇，把采集的酒精濃度的模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換之后發(fā)送 到單片機(jī)來(lái)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理。（4）鍵盤(pán)模塊的設(shè)計(jì)；使用鍵盤(pán)來(lái)設(shè)立酒精濃度的閾值在不同的環(huán)境里面。（5）聲光報(bào)警模塊的設(shè)計(jì)；超過(guò)設(shè)定的閾值直觀地給予警示。（6）液晶顯示模塊的設(shè)計(jì)；準(zhǔn)確顯示出檢測(cè)到的數(shù)據(jù)。（

9、 7）各個(gè)硬件模塊電路銜接。（8） PCB的布板、元件焊接及功能調(diào)試。第 2 章系統(tǒng)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1 工作原理 酒精濃度檢測(cè)儀可以測(cè)試在不同地方的酒精濃度，而且可以顯示出當(dāng)時(shí)檢測(cè)出來(lái)的結(jié)果。我 設(shè)計(jì)的這個(gè)檢測(cè)儀除了有這個(gè)功能之外，還可以隨意調(diào)整酒精濃度的閾值，用來(lái)區(qū)別不同條 件下酒精的安全限值，同時(shí)具有聲光報(bào)警功能。主要由酒精傳感器、單片機(jī)、 LCD 顯示、鍵 盤(pán)模塊以及聲光報(bào)警部分組成。酒精傳感器完成數(shù)據(jù)的采集， 把測(cè)試出來(lái)的酒精濃度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)， 之后傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換器， 經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后， 把得到的數(shù)字信號(hào)傳遞給單片機(jī)中， 大年紀(jì)對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)來(lái)進(jìn)行分析模擬， 然后把最終的結(jié)果用顯示器顯

10、示出來(lái)。并且同時(shí)和鍵盤(pán)設(shè)定的酒精閾值來(lái)對(duì)比，一旦所處地 方的酒精濃度超過(guò)界限，那么單片機(jī)會(huì)發(fā)出聲音或者LED閃爍來(lái)提示，以提示危害、2.2 結(jié)構(gòu)框圖硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下圖 2-1 所示圖 2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.3 智能酒精濃度檢測(cè)儀的整體結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 本文設(shè)計(jì)的智能酒精濃度檢測(cè)儀具有如下特點(diǎn)： （ 1）系統(tǒng)是基于控制核心為單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，外圍電路是以 LCD和鍵盤(pán)為基礎(chǔ)的顯示和響應(yīng)電路，無(wú)需任何其他輔助工具，使用者可以借助協(xié)同工作，完成數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、 計(jì)算、分析等過(guò)程。（2）系統(tǒng)具有低功耗、小型化、高性?xún)r(jià)比、靈敏度高等特點(diǎn)。（ 3）以使用者攜帶角度出發(fā)， 系統(tǒng)基于鍵盤(pán)來(lái)調(diào)控酒精濃度的閥

11、值， 配合單片機(jī)的控制， 從 而達(dá)到了人機(jī)相互操作、界面友好的成果。（4）軟件系統(tǒng)采用 C 語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)，在兼顧實(shí)時(shí)性處理的同時(shí)，也方便了對(duì)數(shù)據(jù)的處理。 第 3 章檢測(cè)儀的硬件設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)的選擇MCS-51單片機(jī)是美國(guó) Intel 公司于 1980 年推出的一款相當(dāng)成功的產(chǎn)品，該系列或其兼容的 單片機(jī)仍是應(yīng)用的主流產(chǎn)品之一， 該系列單片機(jī)主要包括 8031,8051,8751 和 89C51 等通用產(chǎn) 品。本次設(shè)計(jì)選用的是 STC89C52單片機(jī)， STC89C52是低功耗、 高性能的 CMOS8位微控制器， 具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。使用宏晶高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)

12、制造， 與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)上可編程，亦適于常規(guī)編器。 在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU和在系統(tǒng)可編程 Flash, 使得 STC89C52為眾多嵌入式控制 應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8 字節(jié)的 Flash ，256 字節(jié)的 RAM，32位的 I/O 口線(xiàn)，看門(mén)狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針， 3 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器， 1 個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片晶振及時(shí)鐘電路。除此，STC89C52可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模

13、式下， CPU停止工作，允許 RAM、定時(shí) 器/ 計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，容被保存，振蕩器被凍結(jié)?？刂坪诵臑?STC89C52單片機(jī)，用來(lái)提高 IO口的利用率， 憑借擴(kuò)展一片 8255芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)液晶 顯示的功能。單片機(jī)的 IO 口控制圖如下圖 3-1-1 所示圖 3-1-1 STC89C52 的接口控制圖P0 口用于接 收模 數(shù)轉(zhuǎn)換 的 輸出， P2.0 用于模數(shù) 轉(zhuǎn)換的時(shí)鐘控制 ,8255 的擴(kuò)展通過(guò) P2.1,P2.2,P2.5 口來(lái)控制 ,P2.3 用于作為模數(shù)轉(zhuǎn)換的使能控制， P2.6,P2.7 口用于模擬 I2C 連接外部存儲(chǔ)芯片 AT24C08，P3.3 口為外

14、部中斷控制口 , 它可以用來(lái)控制酒精閾值， 通過(guò)單片 機(jī)控制 8255 來(lái)實(shí)現(xiàn)液晶顯示模塊的功能。8255 芯片的引腳控制圖如圖 3-1-2 所示：圖 3-1-2 8255 的引腳控制圖8255芯片是一種典型的可編程通用并行接口芯片， 用來(lái)擴(kuò)展單片機(jī)的端口， 它具有 3個(gè) 8位 的并行口，有三位工作方式，可作為單片與各種外部設(shè)備連接的接口電路。CS:片選信號(hào)線(xiàn)，當(dāng)該引腳為低電平時(shí)， 8255 被選中，允許 8255 與 CPU通訊。 RESET:復(fù)位輸入線(xiàn)， 當(dāng)該引腳為高電平時(shí)， 部寄存器被清除， 所有 I/O 口均被置成輸入方式。 A0、A1：地址輸入線(xiàn)。當(dāng) A0A1=00 時(shí)， PA 口被

15、選中；當(dāng) A0A1=01 時(shí)， PB 口被選中；當(dāng) A0A1=10 時(shí)， PC口被選中；當(dāng) A0A1=11 時(shí)，控制寄存器被選中。3.2 酒精濃度檢測(cè)的設(shè)計(jì) 此設(shè)計(jì)的成功與否在于此設(shè)計(jì)酒精濃度檢測(cè)是否準(zhǔn)確，其中最重要的是酒精的檢測(cè)依靠去實(shí) 現(xiàn)信息的采集。 設(shè)計(jì)中選用靈敏度高、 穩(wěn)定性好的 MQ-3氣敏傳感器， 該傳感器對(duì)乙醇蒸汽有 很高的靈敏度和良好的選擇性，快速的響應(yīng)和恢復(fù)特性，長(zhǎng)期的壽命和可靠的穩(wěn)定性，以及 簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路。它的工作原理是在確定的環(huán)境條件下，環(huán)境中的酒精濃度變化將會(huì)引起電 阻值的變化，且這兩種變化存在著線(xiàn)性關(guān)系。3.2.1 MQ-3 氣敏傳感器的結(jié)構(gòu)和外形 MQ-3氣敏元件

16、的結(jié)構(gòu)和外形如圖 3-2-1 所示 圖 3-2-1 MQ3 氣敏元件結(jié)構(gòu)外形圖 在上圖中，由微型 AL2O3陶瓷管、 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 料或不銹鋼制成的腔管，加熱器為敏感元件提供必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有 6 只 針狀管腳，其中 4只用于信號(hào)提取， 2 只用于提供加熱電流。3.2.2 MQ-3 靈敏度特性曲線(xiàn)圖 3-2-2 MQ-3 氣敏元件的靈敏度特性曲線(xiàn)在圖 3-2-2 中給出了 MQ-3氣敏元件的靈敏度曲線(xiàn)，其中：溫度20；相對(duì)濕度： 65%；氧氣濃度： 21%； RL:200k . Rs：氣敏元件在不同氣體、不同濃度時(shí)的電阻值。R0：氣敏元

17、件在潔凈空氣中的電阻值。3.2.3 MQ-3 的標(biāo)準(zhǔn)工作條件和環(huán)境條件圖 3-2-3 MQ-3 氣敏傳感器阻值變化率與酒精濃度、外界溫度的關(guān)系 為了更好地使用酒精傳感器 MQ-3，現(xiàn)將 MQ-3 的標(biāo)準(zhǔn)工作條件和環(huán)境條件進(jìn)行介紹，分別如 表 3-2-1 和表 3-2-2 所示：表 3-2-1 工作條件 符號(hào)參數(shù)名稱(chēng)技術(shù)條件備注VC 回路電壓 15V AC or DCVH 加熱電壓 5.0V 0.2V AC or DCRL 負(fù)載電阻可調(diào)RH 加熱電阻 31 3室溫PH 加熱功耗 900mW表 3-2-2 環(huán)境條件 符號(hào)參數(shù)名稱(chēng)技術(shù)條件備注Tao 使用溫度 -10 50Tas 儲(chǔ)存溫度 -20 7

18、0RH 相對(duì)濕度 95%RHO2 氧氣濃度 21%（標(biāo)準(zhǔn)條件）氧氣濃度會(huì)影響靈敏度特性最小值大于2%3.2.4 酒精濃度信號(hào)的采集 詳細(xì)的酒精濃度采集電路見(jiàn)下圖 3-2-4 所示：圖 3-2-4 酒精濃度采集電路 在上圖中傳感器將環(huán)境中的酒精濃度轉(zhuǎn)化電壓信號(hào)，在第 4 引腳直接輸出電壓信號(hào)模擬量， 該模擬量將送到模數(shù)轉(zhuǎn)換，通過(guò)單片機(jī)控制最終得出環(huán)境中酒精的含量，同時(shí)可以通過(guò)對(duì)電 位器 WR1的調(diào)節(jié)來(lái)改變輸出的靈敏度。3.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)此設(shè)計(jì)用的是單一的電源 +5V，所以酒精濃度的電壓信號(hào)也在 05V 之間，而且轉(zhuǎn)換的速度應(yīng) 該要快一點(diǎn)，在此我們選用典型的8 位逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器

19、 ADC0809.3.3.1 ADC0809 的特點(diǎn) 該轉(zhuǎn)換器具有如下特點(diǎn)：（1）分辨率為 8 位；（ 2）轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100us;（ 3）很容易與微處理器連接；（4）無(wú)須零位或者滿(mǎn)量程調(diào)整；（5）帶有鎖存控制邏輯的 8 通道多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，便于選擇 8路中的任一路進(jìn)行轉(zhuǎn)換；（6）帶鎖存器的三態(tài)數(shù)據(jù)輸出。3.3.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 具體模數(shù)轉(zhuǎn)換電路見(jiàn)圖 3-2-1 所示圖 3-2-1 模數(shù)轉(zhuǎn)換 在該檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)中只用到兩路通道， 即通道 IN0 和 IN1. 分別為酒精濃度的電壓模擬信號(hào)和 電壓比較器 LM393 的基準(zhǔn)電壓信號(hào)， D0D7為由酒精濃度引起而產(chǎn)生的電壓數(shù)字量輸出，結(jié) 果將送至單片機(jī)

20、進(jìn)行分析和處理。3.4 按鍵設(shè)定閾值及閾值存儲(chǔ)電路的設(shè)計(jì) 為了在不用環(huán)境中完成酒精濃度的檢測(cè)和監(jiān)控，所以要調(diào)整儀器酒精濃度數(shù)值來(lái)符合工作需 求。并且為了節(jié)省消耗的硬件資源，于是在此通過(guò)外部中斷的按鍵操作來(lái)改變酒精濃度的不 同閥值，外部中斷電路見(jiàn)下圖 3-4-1 所示圖 3-4-1 外部中斷按鍵電路 添加了閾值存儲(chǔ)電路，既可以準(zhǔn)確的看出詳細(xì)設(shè)定的酒精濃度值，又能用來(lái)與剛檢查出的酒 精濃度做一個(gè)比較， 增強(qiáng)了直觀性。 于此選用了 AT24C08作為存儲(chǔ)器件， 用單片機(jī)的 P2.6,P2.7 口模擬 I2C 與之通信，從而完成數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)操作。相應(yīng)的電路如圖 3-4-2 所示圖 3-4-2 AT24C

21、08 存儲(chǔ)電路3.5 液晶接口電路的設(shè)計(jì)酒精濃度的顯示采用 1602 液晶，LCD1602可顯示兩行英文字符， 且?guī)?ASCII 字符庫(kù)。 LCD1602模塊部可完成顯示掃描，單片機(jī)只要向LCD1602發(fā)送命令和顯示容的 ASCII 碼。具體的接口電路見(jiàn)圖 3-5 所示圖 3-5 液晶接口電路圖控制信號(hào) RS、R/W和 E分別由單片機(jī)控制 8255的 PA4,PA5,PA6口實(shí)現(xiàn)，要顯示的信息通過(guò)調(diào) 用數(shù)據(jù)處理程序傳到 8255 的 PB 口。3.6 聲光報(bào)警電路的設(shè)計(jì)當(dāng)酒精濃度超過(guò)所設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)， 通過(guò)控制單片機(jī)的 P3.3 口的電平來(lái)實(shí)現(xiàn)警報(bào)功能。 其電路見(jiàn) 圖 3-6 所示圖 3-6 聲光

22、報(bào)警電路如上圖所示， 酒精濃度超過(guò)設(shè)定的閥值時(shí)， 給單片機(jī)的 P3.3 口低電平， 則三極管導(dǎo)通， 同時(shí) 蜂鳴器工作，發(fā)光二極管也亮。否則，單片機(jī)的 P3.3 口維持在高電平，三極管截止，蜂鳴器 不工作，二極管也不發(fā)光。3.7 單片機(jī)與 PC機(jī)串口通訊 串行通信” 是系統(tǒng)之間用一根數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn)， 數(shù)據(jù)在這根數(shù)據(jù)線(xiàn)上一位一位地進(jìn)行傳輸， 每一 位數(shù)據(jù)都占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度。 目前個(gè)人的 PC機(jī)上都有這種接口 （ COM，1COM）2，即 RS-232 口。電腦的 RS-232口共 9根線(xiàn)，在簡(jiǎn)單的應(yīng)用中， 需要三根線(xiàn)即可完成通信， 分別是第 2腳 RXD, 第 3 腳 TXD,第 5 腳 GND

23、.串行通信與單片機(jī)之間的接口： 由于串行通信的電平邏輯定義是 +15V （高電平 1），-15V（低電平 0），而單片機(jī)中分別用 5V， 0V來(lái)表示高電平 1，低電平 0. 它們 之間必須通過(guò)電平轉(zhuǎn)換才能完成通信。最常用的是MAX32電路，該連接圖見(jiàn)圖 3-7 所示圖 3-7 串口通信電路單片機(jī)串口通信原理： 51 系列單片機(jī)部集成了兩個(gè)同名不同地址的串口緩沖區(qū) SBUF，一個(gè)是 發(fā)送緩沖區(qū)，一個(gè)是接收緩沖區(qū)。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)MCU將數(shù)據(jù)寫(xiě)到發(fā)送 SBUF，接收到的數(shù)據(jù)自動(dòng)放到接收 SBUF，無(wú)需程序指定。串口發(fā)送和接收事件發(fā)生時(shí)，由硬件標(biāo)志來(lái)通知處理器， RI 為接收事件發(fā)生標(biāo)志， TI 為發(fā)送完

24、成標(biāo)志， 1 ”為事件發(fā)生。在串口中斷打開(kāi)的條件下，兩 者任意一種情況發(fā)生都會(huì)引起中斷，單片機(jī)程序可以根據(jù) RI=1 和 TI=1 進(jìn)行相應(yīng)的處理。 本檢測(cè)儀需要用串口線(xiàn)將程序下載到單片機(jī)中，以對(duì)之進(jìn)行初始化過(guò)程。3.8 晶振電路的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用的是 12MHZ的晶振，其電路圖如圖 3-8 所示：圖 3-8 晶振電路圖XTAL1:振蕩器反相放大器和部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。3.9 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)的復(fù)位電路如圖 3-9 示：圖 3-9 復(fù)位電路圖RST:復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)， RST腳持續(xù) 2 個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位?？撮T(mén)狗計(jì)時(shí) 完成后， RST

25、腳輸出 96 個(gè)晶振周期的高電平。 特殊寄存器 AUXR上的 DISRT0 位可以使此功能 無(wú)效。 DISRT0 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。3.10 附加功能電路的設(shè)計(jì) 由于酒精濃度的檢測(cè)在很大程度上受到溫度的影響，為了更直觀地測(cè)出不同環(huán)境中酒精的含 量，這里增加一個(gè)溫度傳感器，以對(duì)應(yīng)不同溫度下酒精傳感器所對(duì)應(yīng)的線(xiàn)性關(guān)系。DS18B02數(shù)字溫度計(jì) DALLAS公司生產(chǎn)的單總線(xiàn)器件，具有線(xiàn)路簡(jiǎn)單、體積小的特點(diǎn)。實(shí)際應(yīng) 用中不需要外部任何器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫，測(cè)量溫度圍在-5+125 。C之間，數(shù)字溫度計(jì)的分辨 率可以從 9位到12位選擇，且部有上、下限告警設(shè)置， 使用非常方便。 數(shù)字溫度計(jì)接口的電

26、 路圖如 3-10 所示圖 3-10 DS18B02 電路P17為數(shù)字信號(hào)輸入 / 輸出端，將程序下載至單片機(jī)，開(kāi)機(jī)運(yùn)行，用手觸摸DS18B02溫度傳感器，液晶上將會(huì)顯示當(dāng)時(shí)所處環(huán)境的溫度值。第 4 章檢測(cè)儀的整體原理圖和實(shí)物圖智能酒精檢測(cè)儀的整體原理圖見(jiàn) 4-1 所示圖 4-1 整體原理圖酒精檢測(cè)模塊實(shí)物圖如圖 4-2 所示圖 4-2 酒精檢測(cè)模塊實(shí)物圖智能酒精檢測(cè)儀的實(shí)物圖見(jiàn) 4-3 所示圖 4-3 酒精檢測(cè)儀的實(shí)物圖第 5 章檢測(cè)儀的軟件實(shí)現(xiàn)5.1 A/D 轉(zhuǎn)換的軟件實(shí)現(xiàn)A/D 轉(zhuǎn)換的軟件控制流程如圖 5-1 所示圖 5-1 AD 轉(zhuǎn)換流程控制A/D轉(zhuǎn)換的啟動(dòng)必須依靠下降沿觸發(fā) ,在ST

27、ART置低后延時(shí)一段時(shí)間 (約 10ms)轉(zhuǎn)換才正式開(kāi)始 轉(zhuǎn)換過(guò)程中的所需輸入時(shí)鐘允許圍為10KHZ1280KHZ,在本次設(shè)計(jì)中選用 500KHZ,通過(guò)定時(shí)器產(chǎn)生, 轉(zhuǎn)換完成后得到的數(shù)字量即為由酒精傳感器檢測(cè)到環(huán)境中的酒精含量而產(chǎn)生的電壓值 , 調(diào)用數(shù)據(jù)處理程序從而可得到酒精濃度的真實(shí)值 .5.2 閾值設(shè)定及顯示的軟件控制 酒精濃度的閾值設(shè)定及顯示的具體軟件控制流程如圖 5-2 所示 圖 5-2 酒精濃度的閾值設(shè)定及 LCD顯示的軟件控制流程 當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行完初始化后 ,該檢測(cè)儀在將檢測(cè)到的酒精濃度進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換的同時(shí) , 還在時(shí)刻檢測(cè) 有無(wú)外部中斷的響應(yīng) , 一旦有按鍵按下 , 將會(huì)根據(jù)按鍵按

28、下的次數(shù)選擇酒精濃度表中的酒精濃 度值,而且這個(gè)值將會(huì)立刻被保存于外部存儲(chǔ)單元 (AT24C08), 以便與監(jiān)測(cè)到的環(huán)境中的酒精 濃度進(jìn)行比較 , 完成接下來(lái)的聲光報(bào)警功能 .5.3 整體軟件控制流程本酒精檢測(cè)儀的軟件流程圖見(jiàn)圖 5-3 所示圖 5-3 軟件方案總體流程圖該儀器軟件程序主要使用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)，采用了模塊化結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)方法，包括主程序、中斷 程序等。系統(tǒng)在開(kāi)機(jī)或者復(fù)位后，首先進(jìn)行初始化、自檢，然后進(jìn)入中斷等待 ,A/D 轉(zhuǎn)換, 液 晶顯示三個(gè)狀態(tài) , 最終根據(jù)所得結(jié)果判斷是否執(zhí)行聲光報(bào)警。 中斷子程序包括預(yù)設(shè)閥值、 數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)、信息顯示等操作，在進(jìn)行閥值判斷時(shí)用到了LM393電壓

29、比較器，程序的絕大部分時(shí)間處在數(shù)據(jù)處理上， 而 STC89C52單片機(jī)在一次處理數(shù)據(jù)的時(shí)間約為 6us ，故總體的平均功耗低。第 6 章檢測(cè)儀的軟件功能調(diào)試 本檢測(cè)儀的軟件功能通過(guò)方便靈活、移植性好的C 語(yǔ)言編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，采用分模塊化程序設(shè)計(jì)思想，對(duì)不同模塊分別進(jìn)行調(diào)試后，最后再進(jìn)行整合調(diào)試。總體說(shuō)來(lái)包括 6 個(gè)模塊，即：按 鍵設(shè)置閥值模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、液晶顯示模塊、聲光報(bào)警模塊、存儲(chǔ)模塊、延時(shí)模塊。6.1 按鍵修改酒精閾值程序下面這段程序是用來(lái)設(shè)置酒精濃度的閾值的， 檢測(cè)儀只要處在工作狀態(tài)中， 不停地掃描按鍵， 一旦檢測(cè)有按鍵按下，通過(guò)檢測(cè)按下的次數(shù)調(diào)用酒精濃度值數(shù)組就可知道酒精濃度設(shè)在哪個(gè)

30、 閾值。那么只要閾值在沒(méi)修改前，檢測(cè)儀實(shí)時(shí)檢測(cè)的酒精濃度值就會(huì)跟該值進(jìn)行比對(duì)，超過(guò) 界限蜂鳴器將會(huì)就會(huì)發(fā)出響聲，同時(shí)蜂鳴器旁邊的燈會(huì)亮。經(jīng)測(cè)試，雖然整個(gè)反應(yīng)過(guò)程慢了 點(diǎn)，但是效果還是符合預(yù)定的思路。程序 6-1:Static unsigned char set_Value=6;void INTER0(void) interrupt 0set_Value+;I2c_Write_Char(DEV_24c08ID,0x00,set_Value);if(set_Value20) set_Value=0;6.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換測(cè)試 酒精濃度模擬量的輸入端選擇為 0 通道，先得對(duì) ADC0809的初始化，初始化

31、完后，進(jìn)行酒精 濃度的監(jiān)測(cè)、 分析、運(yùn)算和處理， 最終結(jié)果通過(guò)單片機(jī)控制 8255 輸至液晶上顯示出來(lái)， 同時(shí) 這個(gè)值還將與所設(shè)定的閾值進(jìn)行比對(duì)以判斷是否超標(biāo)。 下面是關(guān)于 A/D 轉(zhuǎn)化的模塊化程序 ( 程 序 6-2).程序 6-2:uchar AD_Convert(void)Start=LOW;delay(2);Start=HIGH;delay(2);Start=LOW; while(!EOC);OE=HIGH;temp=P0;return temp;6.3 液晶顯示程序設(shè)計(jì) 這里所使用的是 LCD1602液晶，可顯示兩行字符， 每行 16 個(gè)字符。以下是對(duì)其的初始化程序， 為了達(dá)到實(shí)時(shí)正

32、確顯示所需要的信息，我們將對(duì)檢測(cè)儀的液晶顯示模塊進(jìn)行單獨(dú)的測(cè)試。要 想 1602 液晶正常顯示， 得對(duì)其進(jìn)行寫(xiě)命令操作和寫(xiě)數(shù)據(jù)操作， 以下的程序可以在液晶的第一 行顯示 My college! ” .程序 6-3:#include#include #include ABSACC.H#define a8255_PA XBYTE0xD1FF /*PA 口地址 */#define a8255_PB XBYTE0xD2FF /*PB 口地址 */#define a8255_PC XBYTE0xD5FF /*PC 口地址 */#define a8255_CON XBYTE0xD7FF /* 控制字地址

33、*/#define uchar unsigned char#define uint unsigned int uchar code table=My collge！ ;void delay(int ms) int i; while(ms-)for(i = 0; i 250; i+)_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();/* 遇忙等待函數(shù) */ void WaitForEnable(void) _nop_(); _nop_(); while(a8255_PA&0x40); /1 忙 a8255_PA=0xbf; /10111111 /* 寫(xiě)命令 */ void writ

34、e_(uchar ) a8255_CON=0x80;WaitForEnable( ); a8255_PA=0x8f; /10001111 a8255_PB=;delay(2);a8255_PA=0xcf; /11001111delay(2);a8255_PA=0x8f; /10001111/*寫(xiě)數(shù)據(jù)函數(shù) */void write_data(uchar dat)a8255_CON=0x80;WaitForEnable();a8255_PA=0x9f; /10011111 a8255_PB=dat;delay(2);a8255_PA=0xdf; /11011111delay(2);a8255_PA

35、=0x9f;初始化 */*LCD1602void lcdinit (void) a8255_PA=0xff;a8255_CON=0x80; a8255_PA=0x9f;開(kāi)顯示，開(kāi)光標(biāo)，不閃爍指針加 1write_(0x38); write_(0x0f); /00001111write_(0x06); /00000111 write_(0x01); /清屏write_(0x80);/write_(0x80);void main( ) int num;lcdinit(); for(num=0;num=set_Value)Beep=0;delay_ms(200);Beep=1;delay_ms(20

36、);Keil6.5 整體功能調(diào)試程序 本設(shè)計(jì)采用模塊化程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，方便調(diào)試，易于查錯(cuò)，可移植性強(qiáng)。詳細(xì)的模塊程序請(qǐng)查 看相應(yīng)的附錄，該檢測(cè)儀的整體功能實(shí)現(xiàn)即由每個(gè)模塊的分工協(xié)作來(lái)實(shí)現(xiàn)。將程序在 編譯器中編譯成功后，生成 HEX文件，然后將程序燒錄到單片機(jī)中，上電即可進(jìn)行工作了。 上電后該酒精檢測(cè)儀將按照初始化的程序進(jìn)行工作，酒精濃度閾值為當(dāng)初設(shè)定的，超過(guò)閾值 則會(huì)產(chǎn)生報(bào)警。一旦有設(shè)定酒精濃度閾值的按鍵按下，并且檢測(cè)按鍵按下的次數(shù)，則酒精濃 度的閾值即被重新設(shè)定，在沒(méi)被下一次設(shè)定前，實(shí)時(shí)檢測(cè)的酒精濃度將與它進(jìn)行比較，超過(guò) 該界限值即報(bào)警，同時(shí)酒精濃度值一直將會(huì)顯示出來(lái)。第 7 章結(jié)論經(jīng)過(guò)近半年

37、時(shí)間的不斷查找資料、設(shè)計(jì)原理圖、布板、焊接以及軟、硬件調(diào)試，該檢測(cè)儀基 本實(shí)現(xiàn)了既定的功能?？梢赃M(jìn)行酒精濃度閾值設(shè)定、聲光報(bào)警、以及酒精濃度的顯示，不過(guò) 整個(gè)檢測(cè)儀的反應(yīng)速率相對(duì)較慢，經(jīng)分析可能與單片機(jī)的處理的位數(shù)、環(huán)境的溫度有關(guān)，因 為環(huán)境的溫度會(huì)對(duì)酒精傳感器的靈敏度造成很大的影響，但酒精傳感器良好的穩(wěn)定性和選擇 性使得檢測(cè)儀抗干擾性很強(qiáng)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)相信會(huì)使它具有很好的市 場(chǎng)前景?？傊m然在這過(guò)程當(dāng)中遇到過(guò)很多阻礙，比如原理圖中有些元件設(shè)置不對(duì)導(dǎo)致沒(méi) 有導(dǎo)入 PCB工程中，還有部分因?yàn)榉庋b問(wèn)題導(dǎo)致生成的PCB出現(xiàn)錯(cuò)誤，不過(guò)有了這些錯(cuò)誤同時(shí)讓自己對(duì)知識(shí)有了更深一層的了解

38、，培養(yǎng)了自己獨(dú)立思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。摘要這個(gè)時(shí)代路上的車(chē)輛越來(lái)越多，交通問(wèn)題日漸嚴(yán)重，其中酒駕屢見(jiàn)不鮮，這 是對(duì)自己的不負(fù)責(zé)也是對(duì)家人的不負(fù)責(zé)更是對(duì)社會(huì)的不負(fù)責(zé)。所以我此次設(shè)計(jì)為 酒精濃度測(cè)試系統(tǒng)，該設(shè)計(jì)穩(wěn)定性高，便于攜帶，精確度高。酒精濃度測(cè)試儀是 在單片機(jī) AT89C51作為核心的基礎(chǔ)上，再用氣敏傳感器，使用氣敏電阻來(lái)測(cè)試酒 精濃度數(shù)值?？梢栽O(shè)置閾值，一旦酒精濃度超過(guò)此閾值，便會(huì)發(fā)出聲光告警，最 后在 LCD上面顯示出酒精濃度數(shù)值。系統(tǒng)完成了對(duì)于酒精濃度的及時(shí)檢測(cè)與顯示 功能，還有按時(shí)測(cè)量和報(bào)警提示等一系列功能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)功能正常， 測(cè)試時(shí)間短，靈敏度高，便于攜帶測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確

39、，實(shí)現(xiàn)了此設(shè)計(jì)的功能。關(guān)鍵詞： 酒精濃度；單片機(jī) AT89C52；氣敏傳感器AbstractAge more and more vehicles on the road, the traffic problem is inc reasingly serious, the drunken driving, this is for your own is not re sponsible for the family is not responsible for it is not responsible to society. So I design for the alcohol concen

40、tration measurement syst em, the design of high stability, easy to carry, high precision. Alcoh ol tester is based on single chip microcomputer AT89C51 as the core, g as sensor, gas sensor resistance were used to test alcohol concentrati on value. Can set threshold, once the alcohol concentration ex

41、ceeds th e threshold, will send out sound and light alarm, the final show alcoh ol concentration value on the LCD. System is completed for concentrati on of timely detection and display, and on time measurement and a seri es of functions such as alarm prompt. Experimental results for registr ation,

42、the system function is normal, short test time, high sensitivit y, easy to carry the test results are accurate, realized the function of this design.Keywords: alcohol concentration; Single chip microcomputer AT89C52; G as sensor.第 1 章 緒論1.1 選題的依據(jù)和課題的意義在人類(lèi)文明伊始之時(shí) , 各個(gè)古代文明大國(guó)的飲酒文化已經(jīng)呈現(xiàn)出萌芽階段。 經(jīng)過(guò)幾千年的演變，酒成為

43、了擁有最突出影響的飲品， 和各個(gè)歷史事件都有穿插， 并且在很多文藝作品中都有所體現(xiàn)。過(guò)度飲酒已經(jīng)造成了軀體或者精神的損害， 并會(huì)帶來(lái)不良的社會(huì)后果， 一旦飲酒者過(guò)度飲酒， 那么此時(shí)飲酒者將會(huì)無(wú)法控制 自己的行為。適當(dāng)飲酒，可以使人心情愉悅、保持活力。如果過(guò)度飲酒，那則會(huì) 毀壞自己的身體。 現(xiàn)在人均擁有私家車(chē)的比例越來(lái)越高， 汽車(chē)已經(jīng)成為現(xiàn)代人不 可缺少的交通工具。 但是，伴隨而來(lái)的是各種各樣的交通事故， 其中更甚者時(shí)酒 駕，給彼此之間的生命財(cái)產(chǎn)造成了不可磨滅的威脅，也同樣給家人帶來(lái)了痛苦。 所以說(shuō)在家中備一個(gè)酒精檢測(cè)儀， 在每次駕車(chē)之前測(cè)試一下， 這是對(duì)家庭對(duì)社會(huì) 對(duì)他人負(fù)責(zé)的體現(xiàn)。亦或者企業(yè)

44、對(duì)于酒精泄露的檢測(cè)、監(jiān)控。這對(duì)保護(hù)員工、居 民的人生安全是必不可少的。 所以，酒精濃度檢測(cè)儀擁有極大的市場(chǎng)前景和需求1.2 國(guó)外研究概況在這個(gè)信息技術(shù)急速發(fā)展的 20 世紀(jì)，傳感技術(shù)漸漸完善，并且在人們的生 活中有著完美的體現(xiàn)。 正因?yàn)閭鞲衅髟诒姸囝I(lǐng)域中都有著不可或缺的作用， 所以， 高準(zhǔn)確率，高穩(wěn)定性，小型化，低能耗和智能數(shù)字化成了它轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)，警察經(jīng) 常利用一種便攜式酒精測(cè)試儀， 此測(cè)試儀可以通過(guò)呼出的氣體判斷是否飲酒， 更 甚者能依據(jù)體溫、 呼吸頻率等眾多情況， 當(dāng)場(chǎng)作出駕駛員喝酒后身體里的酒精含 量。因此可見(jiàn)，高準(zhǔn)確度、高穩(wěn)定性、小型化以及低能耗的酒精濃度測(cè)試儀是今 后發(fā)展的必然趨勢(shì)。

45、迄今為止，共有五種類(lèi)型可以對(duì)氣體中酒精含量進(jìn)行檢測(cè)， 分別是燃料電池型、半導(dǎo)體型、紅外線(xiàn)型、氣體色譜分析型和比色型，但是為了 使用方便所以目前使用的只有燃料電池型和半導(dǎo)體型。當(dāng)今世界最為廣泛研究的環(huán)保型能源就是燃料電池， 它可以把可燃?xì)怏w轉(zhuǎn)化 為電能卻不產(chǎn)生污染。 燃料電池的一個(gè)分支就是就是酒精傳感器。 以白金為電極 的燃料電池酒精傳感器， 在滿(mǎn)是特種催化劑的燃燒室， 可以使進(jìn)入燃燒室的酒精 充分燃燒使之成為電能， 換句話(huà)說(shuō)就是產(chǎn)生電壓在兩個(gè)電極上， 在外接負(fù)載上消 耗電能。 這個(gè)電壓正比于計(jì)入燃燒室的氣體的酒精濃度。 相比于半導(dǎo)體， 此種酒 精測(cè)試儀具備了穩(wěn)定性好、 準(zhǔn)確率高、 抗干擾能力好

46、的優(yōu)點(diǎn)。 但是此種傳感器的 結(jié)構(gòu)要求非常精確，因此制造難度比較大，此前只有美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)此類(lèi)少數(shù) 幾個(gè)國(guó)家能夠產(chǎn)出，再加上材料成本就高，結(jié)果此種測(cè)試儀價(jià)格非常昂貴。1.3 課題研究方法（1）文獻(xiàn)索引法：利用學(xué)校圖書(shū)館資料和文獻(xiàn)及通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查詢(xún)相關(guān)資料對(duì) 本課題有足夠深的了解，為本設(shè)計(jì)的具體模塊電路做好理論準(zhǔn)備。（2）調(diào)查法：與身邊的同學(xué)和朋友進(jìn)行交流， 充分考慮本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能， 盡可能完善該設(shè)計(jì)的功能。（3）對(duì)比分析法：把此傳感器與市面上想通產(chǎn)品進(jìn)行一次比較，檢驗(yàn)此種 酒精測(cè)試儀的不足之處以及可以加以?xún)?yōu)化的部分，加以改進(jìn)。1.4 設(shè)計(jì)構(gòu)成及研究容本文設(shè)計(jì)的測(cè)試儀是用氣敏傳感器的， 此傳感器屬

47、于半導(dǎo)體， 這個(gè)傳感器歸 根究底是一個(gè)可起變電阻， 然后加兩個(gè)固定不變的電壓載兩端， 在阻值進(jìn)行線(xiàn)性 變化時(shí)說(shuō)明所處環(huán)境的酒精濃度升高， 繼而可以把酒精濃度變?yōu)殡妷骸?這個(gè)測(cè)試 儀的主要核心是 51單片機(jī)和氣敏地電阻， 并且伴隨聲光告警，還包括 LCD顯示。 在不同的條件下檢測(cè)， 通過(guò)改變不同的閾值， 可以使得超過(guò)已定閾值便可進(jìn)行聲 光報(bào)警，提醒酒精濃度過(guò)高。為了實(shí)現(xiàn)本軟件的功能， 我們選擇使用 C語(yǔ)言程序。 本設(shè)計(jì)只需要包括以下容：（1）主控芯片的選擇；在這個(gè)設(shè)計(jì)中選擇了 C52系列單片機(jī)，熟悉 C52系 列芯片怎樣控制外圍硬件電路。（2）酒精濃度數(shù)據(jù)測(cè)試模板的設(shè)計(jì)；利用酒精傳感器來(lái)測(cè)試酒精

48、濃度，在 充分理解此傳感器的工作原理的基礎(chǔ)上， 在來(lái)制作數(shù)據(jù)采集模塊并且相互協(xié)同完 成數(shù)據(jù)的采集。（3）A/D轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計(jì)；選擇適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換器，把收集到的酒精濃度數(shù)值 轉(zhuǎn)換完成之后再單片機(jī)中進(jìn)行存儲(chǔ)并且處理。（4）關(guān)于鍵盤(pán)模塊的設(shè)計(jì)；使用鍵盤(pán)來(lái)設(shè)立酒精濃度的閾值在不同的環(huán)境 里面。（5）聲光報(bào)警模塊的設(shè)計(jì)；直接的在超過(guò)預(yù)定閾值是發(fā)出告警。（6）液晶顯示模塊的設(shè)計(jì)；精確的顯示出檢測(cè)到的數(shù)值。（7）各個(gè)硬件模塊之間的電路銜接。（8）PCB板的布板、元件焊接以及最終的功能調(diào)試。第 2 章系統(tǒng)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1 工作原理酒精濃度檢測(cè)儀可以測(cè)試在不同地方的酒精濃度， 而且可以顯示出當(dāng)時(shí)檢測(cè) 出來(lái)的結(jié)

49、果。 我設(shè)計(jì)的這個(gè)檢測(cè)儀除了有這個(gè)功能之外， 還可以隨意調(diào)整酒精濃 度的閾值，用來(lái)區(qū)別不同情況下酒精濃度的安全限額，并且伴有聲光告警功能。 一般由酒精傳感器、單片機(jī)、 LCD顯示、鍵盤(pán)模塊以及聲光報(bào)警部分組成器。酒 精傳感器在完成數(shù)據(jù)采集的同時(shí)把測(cè)試出來(lái)的數(shù)值轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后， 把得到的數(shù)字信號(hào)傳送給單片機(jī)， 對(duì)于輸入信號(hào)來(lái)進(jìn)行分析模擬， 接下來(lái)吧最終 的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)顯示器顯示出來(lái)。 而且同一時(shí)間和鍵盤(pán)設(shè)定的酒精閾值來(lái)對(duì)比， 一旦 所處地方的酒精濃度超過(guò)界限， 那么單片機(jī)會(huì)發(fā)出聲音或者 LED閃爍來(lái)提示， 以 提示危害 .2.2 結(jié)構(gòu)框圖硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下圖 2.1 所示圖 2.1 系統(tǒng)

50、結(jié)構(gòu)框圖2.3 智能酒精濃度檢測(cè)儀的整結(jié)構(gòu)特點(diǎn)本文設(shè)計(jì)的智能酒精濃度檢測(cè)儀具有如下特點(diǎn)：（1）系統(tǒng)是基于控制核心為單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，外圍電路是以LCD和鍵盤(pán)為基礎(chǔ)的顯示和響應(yīng)電路， 無(wú)需任何其他輔助工具， 使用者可以借助協(xié)同工 作，用來(lái)完成數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、計(jì)算、分析等一系列過(guò)程。（2）系統(tǒng)具有功耗低、微型化、性?xún)r(jià)比高、精確度高等特點(diǎn)。3）以使用者攜帶角度出發(fā)，系統(tǒng)基于鍵盤(pán)來(lái)調(diào)控酒精濃度的閥值，配合單片機(jī)的控制，從而達(dá)到了人機(jī)互動(dòng)、界面友好的實(shí)踐成果。（4）軟件系統(tǒng)基于 C 語(yǔ)言程序，在照顧到實(shí)時(shí)處理性的同時(shí)，同時(shí)也便捷 了對(duì)數(shù)據(jù)的處理。第 3 章 檢測(cè)儀的硬件設(shè)計(jì)ADAM-5000TC工P

51、業(yè)以太網(wǎng)控制器及智能模塊 ADAM-5000TC工P 業(yè)以太網(wǎng)控制 器及智能模塊 ADAM-5000TCP工業(yè)以太網(wǎng)控制器及智能模塊。3.1 單片機(jī)的選擇MCS-51單片機(jī)是美國(guó) Intel 公司于 1980 年推出的一款相當(dāng)成功的產(chǎn)品， 該 系列或其兼容的單片機(jī)仍是應(yīng)用的主流產(chǎn)品之一，該系列單片機(jī)主要包括 8031,8051,8751 和 89C51等通用產(chǎn)品。本次設(shè)計(jì)選用的是 STC89C52單片機(jī)， STC89C52是低功耗、高性能的 CMOS位8 微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。使用宏晶高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造， 與工業(yè) 80C51產(chǎn)品指令和引 腳完全兼容。

52、片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)上可編程， 亦適于常規(guī)編器。 在 單芯片上，擁有靈巧的 8位CPU和在系統(tǒng)可編程 Flash, 使得 STC89C52為眾多嵌 入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功 能：8字節(jié)的 Flash ，256字節(jié)的 RAM，32位的 I/O 口線(xiàn)，看門(mén)狗定時(shí)器， 2個(gè)數(shù) 據(jù)指針， 3個(gè) 16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，1個(gè) 6向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片晶振及時(shí)鐘電路。除此， STC89C52可降至 0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件 可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU停止工作，允許 RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、

53、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，容被保存，振蕩器被凍結(jié)?？刂坪诵臑?STC89C52單片機(jī)，用來(lái)提高 IO 口的利用率， 憑借擴(kuò)展一片 8255 芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)液晶顯示的功能。單片機(jī)的 IO 口控制圖如下圖 3.1 所示。圖 3.1 STC89C52 的接口控制圖P0 口用于接收模數(shù)轉(zhuǎn)換的輸出， P2.0 用于模數(shù)轉(zhuǎn)換的時(shí)鐘控制 ,8255 的擴(kuò)展 通過(guò) P2.1,P2.2,P2.5 口來(lái)控制 ,P2.3 用于作為模數(shù)轉(zhuǎn)換的使能控制， P2.6,P2.7 口用于模擬 I2C 連接外部存儲(chǔ)芯片 AT24C08，P3.3 口為外部中斷控制口 , 它可以 用來(lái)控制酒精閾值，通過(guò)單片機(jī)控制 8255 來(lái)實(shí)現(xiàn)

54、液晶顯示模塊的功能。8255 芯片的引腳控制圖如圖 3.2 所示：圖 3.2 8255 的引腳控制圖8255 芯片這種芯片是一種常見(jiàn)的邊城通用并行接口的一種芯片， 可以用它來(lái) 擴(kuò)展該單片機(jī)的端口， 此芯片具有 3 個(gè)相同位數(shù)的并行口， 并且具有三種不同的 工作方式，一般當(dāng)作各種外部設(shè)備連接的接口電路。CS:片選信號(hào)線(xiàn)，當(dāng)該引腳為低電平時(shí)， 8255被選中，允許 8255與CPU通訊。RESET復(fù): 位輸入線(xiàn)，引腳電平是高點(diǎn)平時(shí)，清理北部寄存器，所有的I/O 口都會(huì)被設(shè)置成輸入方式。A0、A1：地址輸入線(xiàn)。當(dāng) A0A1=00時(shí)， PA口被選中；當(dāng) A0A1=01時(shí)， PB口被選中；當(dāng) A0A1=

55、10時(shí)， PC口被選中；當(dāng) A0A1=11時(shí)，控制寄存器被選中。3.2 酒精濃度檢測(cè)的設(shè)計(jì)3.2.1 MQ-3 氣敏傳感器的結(jié)構(gòu)和外形MQ-3氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形如圖 3.3 所示圖 3.3 MQ3 氣敏元件結(jié)構(gòu)外形圖在上圖中，由微型 AL2O3陶瓷管、 SnO2敏感層，敏感元件必須在塑料或者 不銹鋼的罐子里， 工作條件由加熱器來(lái)作提供。 封裝好的氣敏元件有 6 只針狀管 腳，其中 4 只用于信號(hào)提取， 2只用于提供加熱電流。3.4 MQ-3 靈敏度特性曲線(xiàn)圖 3.4 MQ-3 氣敏元件的靈敏度特性曲線(xiàn)在圖 3.4 中給出了 MQ-3氣敏元件的靈敏度曲線(xiàn)，其中：溫度 20；相對(duì)濕 度： 65%；氧氣濃度： 21%； RL:200k . Rs：氣敏元件在不同氣體、不同濃度時(shí) 的電阻值。 R0：氣敏元件在潔凈空氣中的電阻值。3.5 MQ-3 的標(biāo)準(zhǔn)工作條件和環(huán)境條件圖 3.5 MQ-3 傳感器變化和酒精濃度以及外界溫度的關(guān)系 以便于更便捷的使用酒精傳感器 MQ-3，我們?cè)诖私榻B一下酒精傳感器的使用條 件，分別如表 3.3 和表 3.4 所示：表 3-2-1 工作條件符號(hào)參數(shù)名稱(chēng)技術(shù)條件備注V