基于單片機(jī)技術(shù)的酒精濃度檢測(cè)

1、 論文題目：基于單片機(jī)技術(shù)的酒精濃度檢測(cè)學(xué) 院：電子工程學(xué)院年 級(jí)：（黑體三號(hào)字）專 業(yè)：（黑體三號(hào)字）姓 名：（黑體三號(hào)字）學(xué) 號(hào)：（黑體三號(hào)字）指導(dǎo)教師：（黑體三號(hào)字） 年 月 日摘要本文以AT89C51單片機(jī)為控制核心，配合ADC0832轉(zhuǎn)換芯片，Arduino MQ-3酒精傳感器，LED和蜂鳴器組成了酒精濃度傳感系統(tǒng)。在硬件電路上完成了對(duì)AT89C51單片機(jī)的最小系統(tǒng)的搭建，其中包括電路的連接以及各個(gè)部位器件的選擇，完成了對(duì)ADC0832的電路設(shè)計(jì)使其能夠?qū)崿F(xiàn)模擬數(shù)字的轉(zhuǎn)換。實(shí)現(xiàn)了LCD1602液晶與單片機(jī)的通信電路，使LCD1602液晶能夠作為本套系統(tǒng)的實(shí)時(shí)顯示模塊順利顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)值

2、。在軟件上使用了Altium designer設(shè)計(jì)電路原理圖，Multisim 11實(shí)現(xiàn)模擬電路仿真，為電路制作提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。在模擬放大部分使用了S9013三極管，順利完成了使用數(shù)字信號(hào)控制模擬器件的功能。關(guān)鍵詞AT89C51；ADC0832；Arduino MQ-3酒精傳感器Abstract In this passage，we use AT89C51 MCU as the system controller core, combined with ADC0832 convert chip, Arduino MQ-3 alcohol sensor and LED , set up t

3、he platform to detect the dense of the alchol in an area.On the one hand, we accomplished the least system about 51 MCU and the design of ADC0832 convert circuit. Through the hardware, we can read the value from ADC0832 and display the value on LCD1602, which is the real-time display module to the s

4、ystem.On the other hand, we use Altium designer to draw up the picture about the whole circuit, and use to finish the get the value about the devices by reMultisim 11.Baed on the theory, wecan use S9013 transistor to amplify the current to drive the LED and BUZZER, thus, we can use the digital signa

5、l to control the analog circuitKey wordsAT89C51；ADC0832；Arduino MQ-3 alcohol sensor目錄摘要IAbstractII第一章 緒論31.1傳感器的發(fā)展31.2 單片機(jī)及微處理器31.3本論文研究的主要內(nèi)容及意義3第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)52.1 系統(tǒng)功能52.2 器件選擇52.2.1 傳感器探頭52.2.2顯示模塊62.2.3報(bào)警部分72.2.4 核心控制模塊8第三章 硬件設(shè)計(jì)113.1 51單片機(jī)最小系統(tǒng)113.2 AD轉(zhuǎn)換電路123.2.1 AD轉(zhuǎn)換原理123.2.2 電路連接133.3 報(bào)警電路143.3.1 LD驅(qū)動(dòng)

6、電路143.3.2 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路163.4 液晶顯示電路17第四章 軟件設(shè)計(jì)194.1 單片機(jī)C語(yǔ)言編程194.2 KEIL開(kāi)發(fā)環(huán)境204.3 系統(tǒng)流程21結(jié) 論23參考文獻(xiàn)24附錄一26附錄二32致謝33第一章 緒論1.1傳感器的發(fā)展隨著電子技術(shù)的日益進(jìn)步，傳感技術(shù)也在大跨步的前行?；诟魇礁鳂拥膫鞲性骷軌驕y(cè)定人們生活中幾乎所有的物理量1。光纖傳感器2，半導(dǎo)體傳感器3，化學(xué)物質(zhì)傳感器等等4，已經(jīng)成為人們感知世界5，感知自然，認(rèn)識(shí)世界，認(rèn)識(shí)自然所必須的設(shè)備。從簡(jiǎn)單的物理量來(lái)說(shuō)6，光纖傳感器所做的光極限測(cè)量能夠檢測(cè)到皮米甚至飛米數(shù)量級(jí)的微位移7，從較為復(fù)雜的物理量來(lái)看，半導(dǎo)體傳感器能夠測(cè)定

7、穩(wěn)定以及變化的磁場(chǎng)，這是人們能夠進(jìn)一步發(fā)展的標(biāo)志8。無(wú)論是各種各樣的傳感元件，還是形態(tài)各異的傳感器模型，都在不斷挑戰(zhàn)，不斷做更新，根據(jù)人們的需要，傳感器的世界會(huì)更加豐富多彩。1.2 單片機(jī)及微處理器隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，人們生活中各式各樣的自動(dòng)化設(shè)備層出不窮，無(wú)論是大到太空飛船，載人航天，還是小到手機(jī)，MP3等等電子設(shè)備都在朝著自動(dòng)化，方便化，簡(jiǎn)潔化的方向發(fā)展9。這一功勞無(wú)疑是單片機(jī)革命性的出現(xiàn)，是電子世界日益壯大與完善，從最早的 1位布爾型單片機(jī)，到現(xiàn)在大型的32位ARM嵌入式系統(tǒng)，都是單片機(jī)在歷史上留下的痕跡10。二十一世紀(jì)是數(shù)字化時(shí)代，幾乎人們感知的世界都存在各種各樣的數(shù)值，人們通過(guò)這

8、些數(shù)值的大小來(lái)比較周圍環(huán)境11，感知所要提取的信息12。數(shù)字信息化也是單片機(jī)發(fā)展所造就的產(chǎn)物13?，F(xiàn)在的微處理器朝著小型化，高速化，多功能化不斷進(jìn)步，不斷提高，不斷發(fā)展，我們的生活也因?yàn)檫@些技術(shù)的進(jìn)步而得到較大的改善14。51單片機(jī)作為一款經(jīng)久不衰單片機(jī)內(nèi)核，因其過(guò)硬的系統(tǒng)穩(wěn)定性在航天，工業(yè)控制等重要場(chǎng)合扮演者重要的角色，又因其低廉的制作成本與簡(jiǎn)單的使用流程，是他在簡(jiǎn)單的儀器中占有一席之地15。所以未來(lái)無(wú)論嵌入式系統(tǒng)亦或單片機(jī)的發(fā)展如何，我們都要重視51單片的性能，充分發(fā)揮傳統(tǒng)單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)。1.3本論文研究的主要內(nèi)容及意義隨著我國(guó)的改革開(kāi)放政策實(shí)施，信息化全球化的步伐加快，我國(guó)的科技經(jīng)濟(jì)實(shí)力也

9、在日益壯大起來(lái)，人民的物質(zhì)文化生活水平逐漸體高，汽車幾乎成為了與多人的通用出勤工具16。說(shuō)到駕車我們就不得不謹(jǐn)慎小心，因?yàn)檫@不單單關(guān)系到個(gè)人的安危，也可能會(huì)對(duì)周圍的人造成傷害17。其中最嚴(yán)重的問(wèn)題就是酒后駕車，如何杜絕酒后駕車是當(dāng)今社會(huì)面臨的一個(gè)難題。目前來(lái)說(shuō)交警用的酒后駕車監(jiān)測(cè)裝置造價(jià)比較昂貴，大多是數(shù)千元甚至上萬(wàn)元，最主要的是操作復(fù)雜，很多平民百姓很難正常使用。這次我們開(kāi)發(fā)一套操作簡(jiǎn)單，便于大多數(shù)人使用的酒精濃度報(bào)警系統(tǒng)，能夠解決很多生活中的問(wèn)題。最主要的就拿酒后駕車來(lái)說(shuō)，這套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有體積小巧18，供電簡(jiǎn)單，操作方便，集成度高等特點(diǎn)，也就是說(shuō)這個(gè)小系統(tǒng)只需要3節(jié)5號(hào)電池就能安裝在任意

10、場(chǎng)所，比如說(shuō)出租車內(nèi)，酒店門口旁邊，當(dāng)系統(tǒng)處于待機(jī)監(jiān)測(cè)時(shí)就能夠檢測(cè)到周圍的酒精濃度值，如果超過(guò)閾值便發(fā)出強(qiáng)烈的聲光報(bào)警，這樣的話周圍的人就能夠知道那里酒精濃度比較高，不回去座酒精濃度高的司機(jī)開(kāi)的車。除了這點(diǎn)以外，這個(gè)系統(tǒng)能夠檢測(cè)到大氣中的酒精濃度，在易燃易爆以及存放干燥物品的倉(cāng)庫(kù)內(nèi)，我們需要實(shí)時(shí)對(duì)酒精濃度進(jìn)行監(jiān)控測(cè)量以保證周圍的大氣內(nèi)部不會(huì)因充滿酒精發(fā)生危險(xiǎn)。這套系統(tǒng)的另一大特色就是集成度高19，如果但從傳感探頭的大小來(lái)說(shuō)不超過(guò)5厘米見(jiàn)方，也就是說(shuō)這個(gè)器件完全可以集成到其他傳感報(bào)警門禁系統(tǒng)中，另一方面，其他的報(bào)警系統(tǒng)也可以直接與這個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成雙保險(xiǎn)開(kāi)關(guān)甚至是帶優(yōu)先級(jí)智能保險(xiǎn)開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)控制我們需要

11、知道的物理量20。酒精濃度報(bào)警系統(tǒng)這么看來(lái)有著廣泛的市場(chǎng)空間與發(fā)展前景。全文共分為四章，主要內(nèi)容如下：第一章：介紹了傳感器以及傳感元器件的發(fā)展歷史，發(fā)展現(xiàn)狀，單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。第二章：重點(diǎn)介紹系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，整體功能框圖，對(duì)實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能模塊的器件選型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，深入分析了各個(gè)模塊的作用。第三章： 主要介紹系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)，包括核心電路的連接，各個(gè)模塊驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)原理。 第四章：介紹了單片機(jī)編程平臺(tái)的搭建，如何進(jìn)行單片機(jī)開(kāi)發(fā)，如何使用C語(yǔ)言編寫(xiě)系統(tǒng)程序以及整體系統(tǒng)的流程圖，軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想。第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)功能51單片機(jī)酒精濃度報(bào)警系統(tǒng)如圖2-

12、1所示。本套系統(tǒng)的作用是完成對(duì)酒精濃度的檢測(cè)并將模擬的酒精濃度值做量化處理，設(shè)定閾值并完成報(bào)警提示功能。圖2-1系統(tǒng)框圖首先，系統(tǒng)經(jīng)電源模塊供電使各個(gè)模塊工作如圖2-1，進(jìn)入初始化狀態(tài)。系統(tǒng)初始化之后，傳感器探頭開(kāi)始以掃描方式檢測(cè)周圍酒精濃度并向核心控制CPU發(fā)出數(shù)據(jù)信號(hào)，CPU接到數(shù)據(jù)信號(hào)之后開(kāi)始做算法處理，將此時(shí)的傳感器數(shù)據(jù)量化，量化的數(shù)據(jù)需要與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)，換算成統(tǒng)一的酒精濃度標(biāo)準(zhǔn)。此時(shí)的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)邏輯判斷，與用戶設(shè)定的與之相比對(duì)，如果大于設(shè)定閾值就會(huì)將信號(hào)傳送給報(bào)警模塊。顯示模塊用于實(shí)時(shí)顯示CPU所接受的數(shù)據(jù)，方便工作人員實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。 2.2 器件選擇2.2.1 傳感器探頭傳感器探頭我們選

13、用Arduino MQ-3酒精傳感器。這個(gè)傳感器機(jī)械強(qiáng)度高，便于各種地方安裝，電氣特性好，驅(qū)動(dòng)起來(lái)簡(jiǎn)單，通信協(xié)議符合TTL電平標(biāo)準(zhǔn)，適于和各種芯片進(jìn)行直接通信，探測(cè)特性好，測(cè)量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)。另外，該傳感器具有信號(hào)輸出指示燈指示功能，方面直接從探頭上確認(rèn)工作狀態(tài)。該傳感器支持雙路信號(hào)輸出，模擬量與數(shù)字量可切換，對(duì)乙醇蒸汽具有很高的靈敏度和良好的選擇性，具有長(zhǎng)期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性，快速的響應(yīng)恢復(fù)特性；等特點(diǎn)表2-1傳感器參數(shù)特性加熱電壓 5±0.2V（AC·DC）工作電流140mA回路電壓10V（最大DC 15V）負(fù)載電阻5K（可調(diào)）檢測(cè)濃度范圍10-1000ppm清潔空靈敏

14、度1.5V氣中電壓3%響應(yīng)時(shí)間1S（預(yù)熱3-5分鐘）2.2.2 顯示模塊顯示模塊部分我們選用LCD1602液晶顯示屏作為系統(tǒng)的顯示界面。這款液晶是一款通用型液晶顯示器，能夠顯示兩排各16個(gè)ASIC字符。這個(gè)液晶模塊主要由HD4470顯示控制芯片驅(qū)動(dòng)，這個(gè)芯片內(nèi)部集成了ASIC碼字符集與控制指令集，便于CPU控制芯片操作液晶顯示。圖2-2 LCD1602實(shí)物圖這款液晶具有顯示亮度高，背光可調(diào)，操作簡(jiǎn)單，操作時(shí)序速率要求低等優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)轵?qū)動(dòng)芯片HD4470為一款8位數(shù)據(jù)芯片，也就是說(shuō)他能夠很好地與8位單片機(jī)之間完成數(shù)據(jù)通信，并且相互之間電平兼容。這款液晶留給我們的同樣是2.54mm的DIP封裝接口，

15、我們同樣使用萬(wàn)用板進(jìn)行電路焊接并用杜邦線級(jí)聯(lián)就能是使系統(tǒng)正常工作。2.2.3 報(bào)警部分系統(tǒng)的報(bào)警部分我們選用聲光報(bào)警系統(tǒng)，這種雙保險(xiǎn)能夠保證如果有一路報(bào)警失靈的話另一路正常維持系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。另外聲光報(bào)警能夠相互彌補(bǔ)之間的不足，無(wú)論是在各種場(chǎng)合都能夠保證系統(tǒng)正常工作。聲光報(bào)警模塊的元器件我們采用蜂鳴器加上LED共同作用，從驅(qū)動(dòng)源上來(lái)看，這兩款器件都屬于電流驅(qū)動(dòng)型，電流驅(qū)動(dòng)性器件相比于電壓驅(qū)動(dòng)型器件有很多優(yōu)點(diǎn)，它能夠不改變負(fù)載的阻抗，減小了電源端的帶負(fù)載壓力。LED的內(nèi)在特征決定了它是最理想的光源去代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光源，它有著廣泛的用途。體積小，基本上是一塊很小的晶片被封裝在環(huán)氧樹(shù)脂里面，所以它非常的小，非

16、常的輕。LED耗電非常低，一般來(lái)說(shuō)LED的工作電壓是2-3.6V。工作電流是0.02-0.03A。這就是說(shuō)：它消耗的電不超過(guò)0.1W。 在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合?，LED的使用壽命可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)。 高亮度、低熱量、 環(huán)保LED是由無(wú)毒的材料作成，不像熒光燈含水銀會(huì)造成污染，同時(shí)LED也可以回收再利用。紅光LED含有大量的As（砷），劇毒。堅(jiān)固耐用LED是被完全的封裝在環(huán)氧樹(shù)脂里面，它比燈泡和熒光燈管都堅(jiān)固。燈體內(nèi)也沒(méi)有松動(dòng)的部分，這些特點(diǎn)使得LED可以說(shuō)是不易損壞的。 可控性強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)各種顏色的變化。蜂鳴器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)方便，只要是通過(guò)蜂鳴器的電流達(dá)到額定值蜂鳴器就能發(fā)出聲音，蜂鳴器發(fā)出聲音的特性

17、與流過(guò)蜂鳴器的電流特性相關(guān)，換句話說(shuō)如果我們想要改變蜂鳴器的聲音，使蜂鳴器有節(jié)奏性變化，甚至使用蜂鳴器奏出一段美妙的音樂(lè)都只需要改變電流，操作IO口信號(hào)來(lái)完成。2.2.4 核心控制模塊AT89S51是和AT89C51都是一款具有高性能低功耗的CMOS8位,其內(nèi)部由計(jì)數(shù)器/定時(shí)器、串行口、I/O、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、中央處理器等部分組成。封裝方式分為三種，分別是PDIP、TQFP、PLCC，基于這三種封裝形式基本上可以覆蓋大部分應(yīng)用。同時(shí)內(nèi)部還有2 個(gè)看門狗（WDT）電路，內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器。所謂振蕩電路簡(jiǎn)單的說(shuō)就是指一個(gè)頻率源，一般用在鎖相環(huán)中。具體地說(shuō)就是在外部沒(méi)有信號(hào)的情況下振蕩電路本身就

18、可以將直流電能轉(zhuǎn)化為交流電能的裝置。通常有正反饋和負(fù)反饋兩種型號(hào)，作用就是在電源穩(wěn)定的情況下產(chǎn)生高頻。時(shí)鐘振蕩電路和外部晶振電路配合使用就達(dá)到了為單片機(jī)提供時(shí)鐘的功能。單片機(jī)內(nèi)部組成如圖圖2-3 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖2-3所示為51單片機(jī)內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)，清晰地反映了51單片機(jī)內(nèi)部的豐富資源。我們這次系統(tǒng)設(shè)計(jì)是要實(shí)現(xiàn)對(duì)酒精濃度信號(hào)的采集，數(shù)字信號(hào)分析，以及控制1602液晶顯示，主要使用單片機(jī)的可編程IO口部件。本次設(shè)計(jì)選用的單片機(jī)具有兩個(gè)功能，分別是控制功能和運(yùn)算功能。中央處理器內(nèi)部有運(yùn)算器和控制器兩個(gè)部分。運(yùn)算器由算術(shù)邏輯運(yùn)算部件ALU、累加器、暫存器程序狀態(tài)字寄存器PSW、BCD碼運(yùn)算調(diào)整電路

19、組成?？刂破饔沙绦蛴?jì)數(shù)器PC、指令寄存器、指令譯碼器、定時(shí)控制與條件轉(zhuǎn)移邏輯電路等組成。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：本次設(shè)計(jì)選擇的單片機(jī)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擁有128bytes的存儲(chǔ)空間，這樣大小的存儲(chǔ)空間基本上可以滿足一般的設(shè)計(jì)需求。但是不能保證所有滿足所有的應(yīng)用場(chǎng)所，所以數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器還可以進(jìn)行擴(kuò)展，單片機(jī)的擴(kuò)展能力為可尋址64K，用戶可以根據(jù)自己的需求對(duì)空間進(jìn)行的擴(kuò)展。它的作用是可以作為處理問(wèn)題的數(shù)據(jù)緩沖器。程序存儲(chǔ)器：程序的正常運(yùn)行不僅和時(shí)鐘電路有關(guān)，同時(shí)還需要將調(diào)試過(guò)的程序放到單片機(jī)的存儲(chǔ)器中。傳送程序需要的是串行口與外部機(jī)器相連接進(jìn)行傳送，而存儲(chǔ)這些程序的就是單片機(jī)中的程序存儲(chǔ)器。本次設(shè)計(jì)選用的單片機(jī)擁有

20、4K的存儲(chǔ)空間，如果需要擴(kuò)展的話，最大的擴(kuò)展空間為64K。從單片機(jī)的訪問(wèn)來(lái)說(shuō)，程序存儲(chǔ)器可以分為內(nèi)部和外部。單片機(jī)通過(guò)控制引腳的高低電平區(qū)分訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器的內(nèi)部和外部。在其中還有5個(gè)部分具有特殊功能，因?yàn)楫?dāng)執(zhí)行復(fù)位電路之后，單片機(jī)的程序執(zhí)行必須從0000H開(kāi)始，這樣就需要在0000H單元存放一條用于跳轉(zhuǎn)的指令。串行口：上文已經(jīng)提到，各種指令和程序要傳送到單片機(jī)的個(gè)存儲(chǔ)單元需要串行口與電腦連接，同時(shí)單片機(jī)內(nèi)部程序要傳送到外部也是通過(guò)串行口于外部進(jìn)行連接。由于串行口的數(shù)量有限，51系列單片機(jī)的串口還具備擴(kuò)展功能。本次設(shè)計(jì)選用的單片機(jī)擁有2個(gè)雙全共串行口，采用異步通信方式。所謂的異步通信方式，就是單

21、片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)輸入和輸出同時(shí)進(jìn)行，是一種比較先進(jìn)的通信方式。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-4發(fā)送SBUF接受SBUF門發(fā)送控制器接受控制器輸出移位寄存器串行控制寄存器定時(shí)器T1圖2-4 串行口內(nèi)部結(jié)構(gòu)I/O口:本次設(shè)計(jì)選擇的單片機(jī)提供4個(gè)并行8位I/O，分別上P1口、P2口、P3口、P0口。內(nèi)部時(shí)鐘電路：時(shí)鐘電路可以分為內(nèi)部和外部?jī)煞N。構(gòu)成內(nèi)部振蕩器是一個(gè)高增益反放大器，用于和外部晶振電路連接過(guò)程時(shí)鐘電路。定時(shí)器計(jì)時(shí)器：這個(gè)部分有兩個(gè)工作模式，分別是計(jì)數(shù)工作模式和定時(shí)工作模式。計(jì)數(shù)工作模式的作用是針對(duì)外部的脈沖計(jì)數(shù)，在引腳中有T0（14腳）和T1（15腳），他們是計(jì)數(shù)器的輸入端，脈沖產(chǎn)生從正向負(fù)變化時(shí)，計(jì)數(shù)

22、器就開(kāi)始工作，計(jì)數(shù)器記1.定時(shí)器工作模式實(shí)在計(jì)數(shù)器工作模式的配合下使用，這是的計(jì)數(shù)器模塊應(yīng)用的是單片機(jī)內(nèi)部脈沖，脈沖的產(chǎn)生是由時(shí)鐘電路產(chǎn)生的，每經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)鐘周期，定時(shí)器模塊就工作計(jì)數(shù)1。定時(shí)器計(jì)時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-5CPU微處理器TH1TL1TH0TL0TCONTMODT1T0圖2-5定時(shí)器計(jì)時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)上文提到單片機(jī)具有低功耗和高性能的特點(diǎn)，之所以這么說(shuō)是因?yàn)閱纹瑱C(jī)在單機(jī)狀態(tài)下CPU可暫停工作，同時(shí)計(jì)數(shù)器、串行口等內(nèi)部系統(tǒng)課保持工作狀態(tài)，這樣就可以達(dá)到低功耗和高性能的特點(diǎn)第三章 硬件設(shè)計(jì)3.1 51單片機(jī)最小系統(tǒng)核心控制系統(tǒng)主要是使用51單片機(jī)控制AD芯片對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣量化處理，之后的

23、數(shù)字信號(hào)用于控制液晶屏幕顯示以及報(bào)警系統(tǒng)是否起作用，這里面的核心硬件部分就是51單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖3-1。圖3-1 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖51單片機(jī)最小系統(tǒng)的原理圖，這里面除了51單片機(jī)以外還包括幾個(gè)重要的部件，其中有晶振以及復(fù)位電路。51單片機(jī)因?yàn)槠鋬?nèi)部有脈沖整形電路，所以只需要外接一個(gè)1-24MHz的無(wú)源晶振就能夠產(chǎn)生程序運(yùn)行的數(shù)字時(shí)鐘信號(hào)，晶振兩端需要外接兩個(gè)22pF或者30pF的對(duì)地電容，首先保證信號(hào)能夠無(wú)衰減的進(jìn)入單單片機(jī)內(nèi)部，其次也是與內(nèi)部的電路構(gòu)成震蕩環(huán)構(gòu)成穩(wěn)點(diǎn)的脈沖時(shí)鐘回路。51單片機(jī)的31引腳決定了程序讀取的位置，當(dāng)這個(gè)引腳被拉高時(shí)表示是從內(nèi)部ROM區(qū)開(kāi)始讀取程序代碼，如果未被拉高

24、則默認(rèn)從外部的ROM區(qū)讀取程序，有的時(shí)候51單片機(jī)程序硬件電路都沒(méi)有問(wèn)題，就是現(xiàn)象不對(duì)，可能是這個(gè)引腳的電平值未被拉高導(dǎo)致系統(tǒng)從外部ROM讀取數(shù)據(jù)，而我們的系統(tǒng)沒(méi)有外部拓展ROM，所以說(shuō)系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。51單片機(jī)需要2個(gè)完整周期的高電平輸入到RESET引腳進(jìn)行復(fù)位，這個(gè)引腳通常處于被拉低狀態(tài)。3.2 AD轉(zhuǎn)換電路3.2.1 AD轉(zhuǎn)換原理在電子電路里有模擬量以及數(shù)字量之分，變化幅值隨著時(shí)間化而連續(xù)變化的量我們稱之為模擬量，相反的只有高低電平表示的數(shù)量值表示數(shù)值變化我們稱之為數(shù)字量，數(shù)字量里面一般用0,1表示信號(hào)值。圖3-2 AD轉(zhuǎn)換原理圖如圖所示為AD采集數(shù)據(jù)的基本原理首先電壓值經(jīng)過(guò)VIN輸入

25、到電壓比較器當(dāng)中，電壓比較器記錄此時(shí)的數(shù)據(jù)值為0或者1，代表此時(shí)的電壓高或者低，不同的控制信號(hào)用來(lái)驅(qū)動(dòng)后面的邏輯控制電路，邏輯控制電路在CP時(shí)鐘的頻率下開(kāi)始按照移位寄存的方式存入數(shù)據(jù)，也就是此時(shí)的模擬信號(hào)量化值，這個(gè)量化值分成兩路，一路作為外部信號(hào)輸出，傳送給后端的數(shù)字電路，另一路送給DA轉(zhuǎn)換器，DA轉(zhuǎn)換器將此時(shí)的數(shù)字量重新轉(zhuǎn)換為模擬電平值與輸入信號(hào)做比對(duì)，是真?zhèn)€AD轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的反饋量，如果輸入量大于反饋量AD通道輸出值為1，反之為邏輯0。3.2.2 電路連接市面上AD芯片比較多，我們出于對(duì)系統(tǒng)整體性能的考慮，選擇ADC0832這款通用性TTL電平AD轉(zhuǎn)換芯片。他是由美國(guó)AD公司生產(chǎn)的一種面向低

26、端產(chǎn)品的AD芯片，這款新片成本低，轉(zhuǎn)換速率適中，能夠適應(yīng)于大部分的模擬/數(shù)字器件。它主要是8 位分辨率、雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換，因其具有體積小，兼容性強(qiáng)的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，所以倍受廣大電子工程師認(rèn)識(shí)的追捧，普及率很高，而且對(duì)于高校學(xué)生來(lái)說(shuō)，理解認(rèn)識(shí)AD轉(zhuǎn)換的功能有著重要的意義。ADC0832 具有以下特點(diǎn)： 1.分辨本領(lǐng)比較高支持256個(gè)數(shù)字等級(jí)；2.擁有兩路 A/D 轉(zhuǎn)換通道；3.輸入輸出電平與 TTL/CMOS 相兼容；4.5V 電源供電時(shí)輸入電壓在 05V 之間；5.工作頻率為 250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32S；6.一般功耗僅為 15mW；7.DIP（雙列直插）、PICC 多種封裝；8.商用級(jí)芯片

27、溫寬為0 to +70，工業(yè)級(jí)芯片溫寬為40 to +85； ADC0832有DIP和SOIC；兩種封裝，DIP封裝的ADC0832引腳排列如下圖所示：圖3-2 ADC0832的引腳封裝圖芯片接口說(shuō)明： 1.CS_ 片選使能，低電平芯片使能。2. CH0 模擬輸入通道 0，或作為 IN+/-使用。3. CH1 模擬輸入通道 1，或作為 IN+/-使用。4. GND 芯片參考 0 電位（地）。5. DI 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。6. DO 數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。7. CLK 芯片時(shí)鐘輸入。8. Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。對(duì)于51單片機(jī)來(lái)說(shuō)，ADC0832支持TTL

28、電平通信，所以我們需要做的就是了解0832的操作時(shí)序，這里面用于通信的有四根數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、 DO、DI，這里有一個(gè)值得說(shuō)的技巧就是ADC0832的5、6引腳，也就是對(duì)應(yīng)著通信過(guò)程中的DO、與DI端口是一組雙向的數(shù)據(jù)端口，也就是說(shuō)我們完全可以將這兩根線變連到一起，然后接到單片機(jī)的IO口引腳上去，這樣在軟件編程的過(guò)程中及減少了不必要的操作時(shí)序語(yǔ)句，同樣也能節(jié)省單片機(jī)的IO口資源，便于預(yù)留出來(lái)接口拓展其他的外部設(shè)備。CS引腳一般為芯片的片選或者是數(shù)據(jù)所存引腳，當(dāng)數(shù)據(jù)總線上有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，如果我們要再次是讀取數(shù)據(jù)或者要在此時(shí)寫(xiě)入數(shù)據(jù)，就要把CS引腳拉低或者拉高，當(dāng)下一個(gè)時(shí)鐘沿過(guò)來(lái)時(shí)，邏輯門

29、電路就會(huì)檢測(cè)CS引腳上的控制電平是寫(xiě)入還是讀取，同時(shí)鎖存住數(shù)據(jù)總線的邏輯值，等待器件將數(shù)據(jù)值讀走或者寫(xiě)入。3.3 報(bào)警電路3.3.1 LD驅(qū)動(dòng)電路需要注意的是，因?yàn)槊恳慌す馄鞯某鰪S參數(shù)都稍有不同，在使用前須經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，同時(shí)這對(duì)于激光器驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)也是至關(guān)重要的。測(cè)試時(shí)需要用到光功率計(jì)與恒流源，注意測(cè)試的時(shí)候需要將電流緩慢增加以保證激光器的安全，測(cè)試結(jié)果為開(kāi)啟電流10.5mA，工作電流為15.5mA此時(shí)的光功率為0.7mW。換言之，所需的驅(qū)動(dòng)電路工作電流值應(yīng)為15.5mA。圖3-3 Multisim驅(qū)動(dòng)激光器仿真結(jié)果驅(qū)動(dòng)電路如圖3-3所示，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，要實(shí)現(xiàn)對(duì)激光器的載波調(diào)制，要求電路能

30、產(chǎn)生峰峰值在0-5V左右的電壓以及10mA左右的電流信號(hào)，圖中紅線為驅(qū)動(dòng)信號(hào)，藍(lán)線為驅(qū)動(dòng)裝置輸出信號(hào)，其開(kāi)關(guān)速度超過(guò)800MB/S。所以電路開(kāi)關(guān)元件選擇BFW16射頻三極管。這款三極管的開(kāi)關(guān)速度很高能適應(yīng)通信系統(tǒng)的要求。值得注意的是，射頻三極管在使用的時(shí)候要在集電極與基極之間并聯(lián)LC網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)快速退飽和，才能進(jìn)行高速信號(hào)處理，否則射頻三極管不能正常工作。電路的設(shè)計(jì)三極管在驅(qū)動(dòng)裝置中啟開(kāi)關(guān)作用，輸入信號(hào)由51單片機(jī)產(chǎn)生，當(dāng)信號(hào)幅值低于0.7V時(shí)，三極管處于關(guān)斷狀態(tài)，激光器兩端沒(méi)有電壓，不能形成電流。當(dāng)三極管輸出大于0.7V的電壓時(shí)，三極管開(kāi)啟，集電極到發(fā)射極導(dǎo)通，而且電流信號(hào)經(jīng)放大輸出，可以驅(qū)動(dòng)

31、激光器工作。這里，可以通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算來(lái)說(shuō)明。設(shè)三極管開(kāi)啟電壓為0.7V，激光管的壓降為2V，F(xiàn)PGA引腳的輸出電平是5V，則流過(guò)電阻R的電流大小為 U = Uout0.72 (3-1) I = U/R (3-2)取 R = 200，則電流I = 0.6 mA，三極管放大系數(shù)25，則發(fā)射極電流為15.5mA，這時(shí)激光管工作在線性區(qū)，Multisim仿真效果良好(見(jiàn)圖3-3)。3.3.2 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路圖3-4 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路如圖3-4所示，為蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)電路，這里我們要種地那介紹一下蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)方法，首先要明確一點(diǎn)就是蜂鳴器的電流型器件，也就是說(shuō)蜂鳴器的工作狀態(tài)只跟通過(guò)蜂鳴器的電流大小有關(guān)，

32、所以我們不能把蜂鳴器直接接到單片機(jī)的IO口上面，而且對(duì)于51單片機(jī)來(lái)說(shuō)，IO口的拉電流能力不足，難以驅(qū)動(dòng)大功率尤其是大電流的器件，所以我們必須使用三極管將信號(hào)放大才能讓三機(jī)關(guān)正常工作。當(dāng)單片機(jī)的P1.0口輸出為低電平時(shí)三極管的集電極反偏，發(fā)射極不偏，三極管工作在截止區(qū)，也就是說(shuō)此時(shí)的發(fā)射極與集電極沒(méi)有電流通過(guò)，所以蜂鳴器不發(fā)出生意，沒(méi)有報(bào)警。當(dāng)P1.0口輸出為高電平時(shí)，由于1k電阻與三極管發(fā)射極壓降以及內(nèi)阻的作用，三極管基極電壓介于5V到1V之間，滿足了發(fā)射極正偏，集電極反片的條件，三級(jí)光的集電極電流大約為基極電流的幾十倍，此時(shí)蜂鳴器正常工作，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。3.4 液晶顯示電路圖3-5 LCD

33、1602液晶接口電路如圖3-5所示為1602液晶顯示電路，1602液晶一共有11個(gè)TTL電平數(shù)據(jù)引腳可以直接與51單片機(jī)進(jìn)行通信左右兩對(duì)VCC與GND分別控制1602液晶的背光開(kāi)啟與關(guān)閉，顯示開(kāi)啟與關(guān)閉，其中第3引腳的滑動(dòng)變阻器用來(lái)調(diào)節(jié)顯示字符的背光大小，如果阻值偏高可能導(dǎo)致液晶顯示顏色比較淡，如果阻值偏小可能導(dǎo)致液晶的背光直接被黑色方塊填充滿導(dǎo)致我們無(wú)法分辨出字符的字塊模型，一般選擇在100歐姆左右為最佳?，F(xiàn)在我們要著重講解一下LCD1602的操作時(shí)序。圖3-6 LCD1602液晶操作時(shí)序如圖3-6所示，為1602液晶的操作時(shí)序圖。首先需要確認(rèn)的就是1602屬于低速顯示器件，他的操作時(shí)間間隔

34、要求通常比較長(zhǎng)，一般來(lái)說(shuō)單片機(jī)的每條語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)間都要小于1602液晶的響應(yīng)時(shí)間，也就是說(shuō)我們?cè)趩纹瑱C(jī)里不必做刻意做時(shí)間計(jì)算來(lái)操作液晶，我們直接按照時(shí)序圖的狀態(tài)寫(xiě)程序即可完成對(duì)1602的操作。這是一個(gè)典型的讀數(shù)據(jù)操作。我們需要確認(rèn)的是默認(rèn)總線狀態(tài)，當(dāng)不進(jìn)行操作時(shí)RS引腳狀態(tài)為高，RW引腳狀態(tài)為低，E引腳狀態(tài)為低，數(shù)據(jù)引腳狀態(tài)不定。發(fā)起一個(gè)讀操作時(shí)，首先將RS引腳切換至高或者低選擇是讀數(shù)據(jù)或者讀命令，首先將RW引腳拉高，告訴1602的控制芯片此時(shí)單片機(jī)要開(kāi)始發(fā)起讀的操作，緊接著把使能E引腳拉高，之后在數(shù)據(jù)總線上放上要讀取的內(nèi)容，當(dāng)E使能引腳再次被拉低時(shí)8根數(shù)據(jù)總線上的內(nèi)容被對(duì)應(yīng)的器件讀走，之后需要

35、把RS,RW至于閑置總線狀態(tài)，方便下一次發(fā)起讀寫(xiě)操作。第四章 軟件設(shè)計(jì)4.1 單片機(jī)C語(yǔ)言編程隨著單片機(jī)技術(shù)日益精進(jìn)，單片機(jī)結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜，單片機(jī)功能也在逐步完善，這也必然會(huì)導(dǎo)致單片機(jī)內(nèi)部的寄存器資源數(shù)量成倍的增長(zhǎng)，也就是說(shuō)，對(duì)于普通人來(lái)說(shuō)很難像以前那樣記住單片機(jī)的每一個(gè)寄存器名稱和地址然后采用尋址的方法來(lái)訪問(wèn)單片機(jī)的內(nèi)部資源，并對(duì)單片機(jī)進(jìn)行邏輯操作。越來(lái)越多的人開(kāi)始使用C語(yǔ)言對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程，因?yàn)镃語(yǔ)言結(jié)構(gòu)趨近與人類邏輯思維，這樣我們?cè)倬幊虝r(shí)，就不用擔(dān)心所使用的變量，函數(shù)等等問(wèn)題是否在單片機(jī)中能夠執(zhí)行，只需要通過(guò)開(kāi)發(fā)商提供的編譯工具將C語(yǔ)言編譯成機(jī)器可執(zhí)行的二進(jìn)制代碼就可以，這幾大量節(jié)省了開(kāi)

36、發(fā)時(shí)間，而且縮短了開(kāi)發(fā)周期，降低了開(kāi)發(fā)難度，為單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域拓寬了新的道路。單片機(jī)編程時(shí)，使用C語(yǔ)言相比于以往的匯編語(yǔ)言有明顯的優(yōu)勢(shì)1.我們可以完全不懂的單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)，就能編寫(xiě)出具備專業(yè)水平的高質(zhì)量程序。2.在使用不同種類的單片機(jī)時(shí)，無(wú)需每一款單片機(jī)的 指令集都要熟悉，用C語(yǔ)言編寫(xiě)的單片機(jī)程序具有較強(qiáng)的可移植性，任意一款單片都可以執(zhí)行。3.對(duì)于有限的單片機(jī)空間RAM地址能夠有效的利用，因?yàn)樗麑?duì)不同的函數(shù)定位不同的地址。4.對(duì)于51系列單片機(jī)來(lái)說(shuō)，C語(yǔ)言中的auto、static、const等存儲(chǔ)類型能夠直接匹配51單片機(jī)中的data idata、pdata、xdata、code等存儲(chǔ)類型

37、，自動(dòng)為變量合理地分配地址；5.C語(yǔ)言程序運(yùn)行相比于其他的編程語(yǔ)言有更高的穩(wěn)定性，更高的執(zhí)行效率，尤其在使用指針編程時(shí)，能夠更有效地為單片機(jī)寄存器賦值。6.C語(yǔ)言里面嵌入了許多標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫(kù)，比如說(shuō)數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)，復(fù)雜的數(shù)學(xué)關(guān)系可以直接利用函數(shù)算出。4.2 KEIL開(kāi)發(fā)環(huán)境圖4-1 KEIL建立工程界面如圖所示，KEIL2 為一款單片機(jī)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，里面包含了多種單片機(jī)的編譯器與仿真綜合器，支持C語(yǔ)言編程，支持J-TAG等調(diào)試電路的在線仿真，并且界面友好，操作簡(jiǎn)單。圖4-2 KEIL選擇芯片內(nèi)核界面如圖所示為使用KEIL建立工程的基本操作步驟。1.我們首先需要建立一個(gè)項(xiàng)目工程，然后確定一個(gè)需要保存的文

38、件目錄，當(dāng)我們生成KEIL的工程文件之后，這個(gè)文件目錄下面會(huì)生成相關(guān)的編譯文件，包括相關(guān)的調(diào)試信息，編譯信息，以及最后下載到單片機(jī)里面的hex文件等等。我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被

39、查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被

40、查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被

41、查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被

42、查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查重我不想被查圖4-3 KEIL添加文件界面2.建立好工程文件之后，我們就可以選擇使用單片機(jī)的型號(hào)，這個(gè)軟件提供給我們大量的常用單片機(jī)內(nèi)核，只要我們選擇好確定的內(nèi)核之后，KEIL軟件就會(huì)調(diào)用相

43、關(guān)的編譯器編譯鏈接把C語(yǔ)言程序生成相關(guān)的單片機(jī)可執(zhí)行文件。3.下一步需要為工程文件添加C語(yǔ)言文件，我們新建一個(gè).C文件然后添加到工程里面。4.編寫(xiě)好C語(yǔ)言程序之后進(jìn)行編譯就能生成我們需要的單片機(jī)可執(zhí)行程序。5.如果我們手里有J-TAG的話可以選擇進(jìn)行模擬程序的軟件仿真，這個(gè)方法可以減少單片機(jī)ROM的擦寫(xiě)次數(shù)，同時(shí)也能夠提高單片機(jī)編程效率，這在高級(jí)芯片的編程中應(yīng)用比較廣泛。4.3 系統(tǒng)流程如圖4-4 1602初始化編程如圖4-4所示為1602初始化的編程流程圖，首先在1602上電之后需要對(duì)1602送入一些初始化指令，先將光標(biāo)定位在1602左上角，對(duì)于指令集為代碼為0X80H，然后設(shè)置光標(biāo)為單步移

44、動(dòng)，每次一個(gè)字符，使用之前一定清屏三次，然后進(jìn)行單片機(jī)與1602之間的判忙相應(yīng)，得到響應(yīng)值確定1602可以正常工作。圖4-5軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖4-5所示為系統(tǒng)的的軟件設(shè)計(jì)流程圖。首先系統(tǒng)需要上電，上電復(fù)位單片機(jī)后程序開(kāi)始初始化。初始化程序里面單片機(jī)主要對(duì)1602寫(xiě)入了初始化命令，其中包括對(duì)光標(biāo)的設(shè)置，對(duì)比度等選項(xiàng)，參照1602的命令表里面包括清屏，選取光標(biāo)為首行首列，選取光標(biāo)移動(dòng)模式為自動(dòng)加一等等。當(dāng)傳感器在上電之后會(huì)自己采集一定的環(huán)境酒精濃度值作為前幾個(gè)數(shù)據(jù)標(biāo)定，這時(shí)候AD轉(zhuǎn)換芯片需要8個(gè)時(shí)鐘脈沖周期來(lái)采集一字節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)好好的一字節(jié)數(shù)據(jù)送給單片機(jī)。這時(shí)候單片機(jī)會(huì)通過(guò)內(nèi)部的算法計(jì)算出

45、來(lái)此時(shí)的酒精濃度值，并將這組數(shù)據(jù)換算成ASCI碼，送入1602液晶進(jìn)行顯示，同時(shí)進(jìn)行判斷是否超過(guò)設(shè)定閾值，是否要進(jìn)行聲光報(bào)警。結(jié) 論本文以AT89C51單片機(jī)為核心控制芯片，配合Arduino MQ-3酒精傳感器以及LED和蜂鳴器，ADC0832芯片構(gòu)成了酒精濃度報(bào)警系統(tǒng)。這套系統(tǒng)無(wú)論是在日常生活還是科學(xué)研究方面都有很好到價(jià)值以及廣闊的發(fā)展前景。本套系統(tǒng)在軟件設(shè)計(jì)方面主要使用C語(yǔ)言編寫(xiě)程序，KEIL編譯器生成51單片機(jī)的執(zhí)行代碼，使用Altium designer軟件完成了對(duì)路板原理圖的繪制，為自己手工焊接PCB電路板提供了完整的電路原理圖，使用Multisim 11進(jìn)行了激光器驅(qū)動(dòng)電路的仿真

46、設(shè)計(jì)，蜂鳴器電路仿真設(shè)計(jì)，通過(guò)這兩個(gè)仿真電路確定了硬件電路在設(shè)計(jì)時(shí)需要選用哪款三極管的具體型號(hào)，LED以及蜂鳴器的開(kāi)啟電流，IO口以及三極管的限流電阻大小，不至于直接燒毀器件。本套系統(tǒng)最終試驗(yàn)成果：1.通過(guò)酒精濃度傳感器順利感應(yīng)到了周圍酒精濃度的變化，通過(guò)ADC0832將周圍的濃度模擬量數(shù)字化送給單片機(jī)，即完成了傳感器與ADC0832之間的數(shù)據(jù)通信交換，ADC0832與51單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。2.使用LCD1602液晶顯示器顯示量化好之后的酒精濃度值，讓人們能夠直觀讀取此時(shí)的酒精濃度，即在電器上完成了LCD與單片機(jī)之間的通信。3.實(shí)現(xiàn)了酒精濃度值偏高報(bào)警，51單片機(jī)最終將才回來(lái)的數(shù)據(jù)值經(jīng)過(guò)內(nèi)

47、部算法處理判定閾值條件，并作為報(bào)警信號(hào)的門控信號(hào)發(fā)出命令，在軟件上實(shí)現(xiàn)了十進(jìn)制數(shù)值與ASIC碼型的轉(zhuǎn)化，比較大小。4.用三極管驅(qū)動(dòng)LED液晶與蜂鳴器，通過(guò)計(jì)算出這兩個(gè)器件工作時(shí)的最佳電流與電壓，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字電路對(duì)模擬器件的控制。這套系統(tǒng)仍然有許多不足的地方，首先是由于傳感元器件的物理特性不一致，每一個(gè)傳感器檢測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)值可能有所偏差，還有就是模擬電路噪聲部分的的影響，也會(huì)導(dǎo)致AD采樣的誤差，引起不準(zhǔn)確的測(cè)量值。再有就是軟件設(shè)定上，如果可能的話應(yīng)該外加一個(gè)或者幾個(gè)摁鍵同時(shí)設(shè)定酒精濃度閾值，就不需要通過(guò)編程來(lái)設(shè)定閾值，最后就是在報(bào)警裝置上，可以考慮外加一個(gè)GSM模塊，如果有酒駕等問(wèn)題發(fā)生直接撥打1

48、10電話告知相關(guān)部門。參考文獻(xiàn)1 謝醫(yī)華.氣體傳感器發(fā)技術(shù)研究D.廣州:暨南大學(xué),2004:1-26.2 徐沙林.基于Modbu協(xié)議的醫(yī)用氣體壓力集散監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)D.南京:南京理工大學(xué),2010:1-4.3 朱艷萍,潘虹,孫艷陽(yáng)等.乙醇傳感器在人工氣道氣囊壓力監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用J.中華護(hù)理雜志,2012,47(12):1123-1124.4 中華醫(yī)學(xué)會(huì)重癥醫(yī)學(xué)分會(huì). 機(jī)械通氣臨床應(yīng)用指南（2006）J.中國(guó)危重病急救醫(yī)學(xué),2007,19(2):65-72.5 夏海波,張來(lái)斌,王朝輝.國(guó)內(nèi)外油氣管道泄漏檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀J.油氣儲(chǔ)運(yùn),2001,20(1):1-3.6 Xiaowei Liu,Xuebi

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