酒精濃度檢測(cè)儀設(shè)計(jì)

1、 河南機(jī)電高等專科學(xué)校論文河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)題目：酒精濃度檢測(cè)儀設(shè)計(jì)系 部 電子通信工程系 專 業(yè) 應(yīng)用電子技術(shù) 班 級(jí) 應(yīng)電 103 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 2010年 12 月 12日目錄1 緒論11.1 呼吸氣體酒精濃度檢測(cè)報(bào)警儀開(kāi)發(fā)背景11.2呼吸氣體酒精濃度檢測(cè)報(bào)警儀的簡(jiǎn)介11.3呼吸氣體酒精濃度檢測(cè)報(bào)警儀課程設(shè)計(jì)基本要求與設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介22 單片機(jī)最小系統(tǒng)介紹32.1 STC89C52簡(jiǎn)介32.2 復(fù)位電路介紹52.3 晶振電路介紹63 信號(hào)采集和AD轉(zhuǎn)換過(guò)程的軟硬件設(shè)計(jì)73.1 MQ-3酒精濃度傳感器模塊簡(jiǎn)介73.2 AD轉(zhuǎn)換軟硬件件設(shè)計(jì)83.2.1 ADC

2、0804簡(jiǎn)介83.2.2 本設(shè)計(jì)中ADC0804外圍硬件連接103.2.3 本設(shè)計(jì)中AD轉(zhuǎn)換軟件實(shí)現(xiàn)114 顯示模塊軟硬件設(shè)計(jì)134.1 LCD1602簡(jiǎn)介134.2 本設(shè)計(jì)中LCD1602的硬件連接介紹144.3 本設(shè)計(jì)中LCD1602的軟件設(shè)計(jì)144.3.1 本設(shè)計(jì)的液晶寫命令子函數(shù)和寫數(shù)據(jù)子函數(shù)程序分析144.3.2 本設(shè)計(jì)中用到的液晶指令介紹164.3.3 本設(shè)計(jì)中的字符串顯示和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新的實(shí)現(xiàn)方法165. 其它外圍設(shè)備軟硬件設(shè)計(jì)195.1 報(bào)警電路軟硬設(shè)計(jì)195.1.1 硬件部分設(shè)計(jì)195.1.2 軟件部分設(shè)計(jì)195.2 待機(jī)指示燈軟硬件設(shè)計(jì)205.2.1 硬件部分設(shè)計(jì)205.2.

3、2 軟件部分設(shè)計(jì)205.3 按鍵軟硬件設(shè)計(jì)205.3.1 硬件部分設(shè)計(jì)215.3.2 軟件部分設(shè)計(jì)215.4 電源電路226系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)236.1 硬件總體框圖236.2 程序流程圖246.3 硬件調(diào)試256.4 軟件調(diào)試256.4.1 標(biāo)志數(shù)的應(yīng)用256.4.2 按鍵的消抖與松手檢測(cè)的程序?qū)崿F(xiàn)266.4.3 定時(shí)器與定時(shí)器中斷27結(jié)束語(yǔ)28致謝29參考文獻(xiàn)30附錄一 硬件設(shè)計(jì)原理圖31附錄二 實(shí)物照片32附錄三 程序33 1 緒論1.1 呼吸氣體酒精濃度檢測(cè)報(bào)警儀開(kāi)發(fā)背景我國(guó)經(jīng)濟(jì)、科技正在迅速騰飛，汽車早已進(jìn)入尋常百姓家。我國(guó)正在步入“汽車社會(huì)”，2011年我國(guó)汽車總數(shù)突破8000萬(wàn)輛,位居

4、世界第三，這也帶來(lái)了許多問(wèn)題，酒駕正是其中之一。酒精有使神經(jīng)系統(tǒng)鎮(zhèn)定松弛的作用，但也會(huì)成抑制力明顯減弱，可能造成酒后暴力行為。如果酒后駕車，由于神經(jīng)系統(tǒng)渙散和判斷力下降，有可能造成嚴(yán)重交通事故。據(jù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，飲酒后對(duì)交通燈的反應(yīng)慢，轉(zhuǎn)向急速駕車搖擺不定，違法轉(zhuǎn)彎和急速轉(zhuǎn)彎等行為發(fā)生概率大大增大。喝酒后開(kāi)車發(fā)生交通事故的概率是未喝酒時(shí)的16倍。2011年05月01日，我國(guó)正式將酒駕列為刑事犯罪。酒駕給了我們慘痛教訓(xùn)，為了避免悲劇的再次發(fā)生，檢測(cè)儀器便出現(xiàn)了，本課程設(shè)計(jì)所制作的基于單片機(jī)的呼吸氣體酒精濃度測(cè)試報(bào)警儀正是用于交警檢測(cè)和自我檢測(cè)的良好儀器，防止酒后駕車引發(fā)的交通事故。1.2呼吸氣體酒

5、精濃度檢測(cè)報(bào)警儀的簡(jiǎn)介燃料電池型、半導(dǎo)體型、氣體色譜分析型、比色型、紅外線型是呼吸氣體酒精濃度測(cè)報(bào)警儀的五種最基本類型。其中燃料電池型和半導(dǎo)體型是使用最為普遍的兩種類型。燃料電池型與其它類型相比具有抗干擾能力強(qiáng)，精度高，受環(huán)境因素影響小，穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。它是當(dāng)前全世界科學(xué)家都在廣泛研究的環(huán)保型應(yīng)用技術(shù)，它可以直接把可燃?xì)怏w轉(zhuǎn)變成電能，而不產(chǎn)生污染，其應(yīng)用前景之一就是作為無(wú)污染的清潔能源，酒精傳感器便是燃料電池的一個(gè)分支。燃料電池酒精傳感器采用白金作為電極，在燃燒室內(nèi)填充相應(yīng)特殊催化劑，使進(jìn)入燃燒室內(nèi)的酒精充分燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，也就是在兩個(gè)電極上產(chǎn)生電壓，電能消耗在外接負(fù)載上，此電壓與進(jìn)入燃燒室內(nèi)

6、氣體的酒精濃度成正比。與半導(dǎo)體型相比，燃料電池型呼氣酒精測(cè)試儀具有穩(wěn)定性好，精度高，抗干擾性好的優(yōu)點(diǎn)。但是由于燃料電池酒精傳感器的結(jié)構(gòu)要求非常精密，制造難度相當(dāng)大，目前只有美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家能夠生產(chǎn)，加上材料成本高，因此價(jià)格相當(dāng)昂貴，是半導(dǎo)體酒精傳感器的幾十倍。本設(shè)計(jì)傳感器是采用半導(dǎo)體型。1.3呼吸氣體酒精濃度檢測(cè)報(bào)警儀課程設(shè)計(jì)基本要求與設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介本設(shè)計(jì)要求成品能對(duì)呼吸氣體中的酒精濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、轉(zhuǎn)換、分析、顯示、超值報(bào)警。成品硬件主要包括基于STC89C52單片機(jī)的微控制模塊、MQ-3傳感器采集模塊、基于ADC0804芯片的A/D轉(zhuǎn)換模塊、按鍵控制模塊、以1602為核心的顯示模塊

7、、報(bào)警電路模塊等。軟件部分包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)按鍵檢測(cè)程序設(shè)計(jì)、顯示程序設(shè)計(jì)、報(bào)警檢測(cè)和報(bào)警程序設(shè)計(jì)，考慮到MQ-3傳感器在使用前有一個(gè)預(yù)熱過(guò)程所以設(shè)計(jì)還加入了待機(jī)程序的設(shè)計(jì)。2 單片機(jī)最小系統(tǒng)介紹圖2-1 最小系統(tǒng)電路圖2.1 STC89C52簡(jiǎn)介本設(shè)計(jì)以STC89C52單片機(jī)為控制核心。單片機(jī)也就是MCU，即微控制單元，大學(xué)階段51型和52型是同學(xué)最常使用的，用于課程設(shè)計(jì)或畢業(yè)設(shè)計(jì)的為控制單元。52型是在51型的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，它兼容51指令系統(tǒng)，其功能更為強(qiáng)大，ROM和RAM存儲(chǔ)空間也比51型更大。STC89C52是52型中最普遍的一種。它除了具備一般52型的優(yōu)點(diǎn)以外，還

8、具有程序無(wú)法解密，價(jià)格低，功耗低,運(yùn)算高速，高可靠強(qiáng)性，抗靜電和抗干擾能力強(qiáng),功能強(qiáng)大等突出優(yōu)點(diǎn)。STC89C52有40個(gè)引腳，32 I/O口，它們分別是：P0口，1號(hào)到8號(hào)引角；P3口，10號(hào)到17號(hào)引角；P2口，21號(hào)到28腳；P0口，32號(hào)到39號(hào)引腳。STC89C52可以實(shí)現(xiàn)兩級(jí)中斷嵌套，內(nèi)含2個(gè)外部中斷入口，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)計(jì)時(shí)器或計(jì)數(shù)器中斷，還含有一個(gè)串口通信中斷。串口通信中可以使用2個(gè)全雙工串行通信口。2個(gè)讀寫口線，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路也給使用者帶來(lái)了極大方便。STC89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。STC_ISP_V479是本設(shè)計(jì)使用的程序下載軟件，它以冷啟動(dòng)

9、的方式，很方便地將hex文件載入單片機(jī)。相比以往的MCU，STC89C52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，可自由選擇兩種軟件節(jié)電工作模式也是其突出優(yōu)點(diǎn)?？臻e方式時(shí)，自動(dòng)停止CPU當(dāng)前工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)，繼續(xù)工作，即可以隨時(shí)相應(yīng)突發(fā)狀況，重新進(jìn)入工作模式，這樣可以節(jié)省電源。另外STC89C52的ROM采用電擦除電存儲(chǔ)方式，具有可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器，這給程序編寫者帶來(lái)了極大方便，可以反復(fù)擦寫下載十萬(wàn)余次，方便程序調(diào)試，同時(shí)大大節(jié)約了設(shè)計(jì)成本。圖2-2 STC89C52單片機(jī)各引腳圖2.2 復(fù)位電路介紹圖2-3 復(fù)位電路電路圖單片機(jī)工作過(guò)程中有一個(gè)程序指針，它

10、指向即將要執(zhí)行的程序。單片機(jī)上電時(shí)要執(zhí)行復(fù)位操作，使得程序指針指針指向程序的0000H地址處，即單片機(jī)將要執(zhí)行第一條語(yǔ)句，以后每執(zhí)行完一條語(yǔ)句程序指針都依次增加。這樣使得單片機(jī)每次執(zhí)行程序都處于確定狀態(tài)，如果沒(méi)有程序指針，就不知道程序一開(kāi)始應(yīng)該從哪里開(kāi)始執(zhí)行，也不知道工作時(shí)應(yīng)該執(zhí)行哪條語(yǔ)句。上電時(shí)的自動(dòng)復(fù)位，使得各端口的輸出輸入電平不會(huì)處于不確定狀態(tài)，不會(huì)使外圍設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)作；也能防止內(nèi)部一些控制寄存器的功能紊亂。另外，在單片機(jī)工作過(guò)程中，如前所述，ATC89C52單片機(jī)的就好引腳RST若輸入大于2個(gè)機(jī)器周期時(shí)間的高電平時(shí)，單片機(jī)就會(huì)執(zhí)行復(fù)位操作，即程序指針將由當(dāng)前指針跳回到程序的0000地址

11、處。以上所說(shuō)的上電復(fù)位，和RST按鍵復(fù)位正是單片機(jī)復(fù)位操作的兩種基本形式。上電復(fù)位的實(shí)現(xiàn)方法是，在接通電源時(shí)，RST引腳獲得瞬間高電平，因?yàn)殡娙蓦妷翰荒芡蛔?，隨著圖3中的電容C2的充電，RST引腳所獲得的高電平逐漸下降，但能保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間，單片機(jī)復(fù)位。RST按鍵復(fù)位的方法是，在圖3所示的復(fù)位電路中，當(dāng)輕觸開(kāi)關(guān)S1被按下，RST與VCC相連，也能獲得瞬間高電平，因?yàn)殡娙蓦妷翰荒芡蛔?，隨著圖3中的電容C2的充電，RST引腳所獲得的高電平逐漸下降，但能保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間，單片機(jī)復(fù)位。在復(fù)位電路的設(shè)計(jì)中，要選擇合適的元器件參數(shù)，電阻的阻值不宜過(guò)大或者過(guò)小，過(guò)大使得RST不可能獲得高

12、電平，過(guò)小也不能起到限流作用。另外電容容值也應(yīng)該合適，要保證放電時(shí)，RST引腳上的高電平也能保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平。本設(shè)計(jì)使用的電解電容容值和各電阻阻值在圖3中都有標(biāo)注。2.3 晶振電路介紹 圖2-4 晶振電路電路圖單片機(jī)必須有時(shí)鐘信號(hào)控制，才能使得工作時(shí)各指令在操作上有嚴(yán)格的時(shí)間次序，可以通過(guò)兩種方法提供時(shí)鐘信號(hào)，一種是外部時(shí)鐘方式，另一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式。外部時(shí)鐘方式是在XTAL1端引入外部已有的時(shí)鐘信號(hào)，而XTAL2端懸空，外部時(shí)鐘信號(hào)一般是頻率小于12MHZ的方波。外部時(shí)鐘方式一般是用于多臺(tái)單片機(jī)協(xié)同工作時(shí)，如單片機(jī)之間的通信，這樣要使單片機(jī)有統(tǒng)一的工作節(jié)奏。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式

13、，其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功率消耗低。本系統(tǒng)中為了盡量降低功耗的原則，采用了內(nèi)部時(shí)鐘方式。晶振全稱為晶體振蕩器（英文Crystal Oscillators），其作用在于產(chǎn)生原始的時(shí)鐘頻率。內(nèi)部時(shí)鐘方式的電路實(shí)現(xiàn)方法是在XTAL1和XTAL2引腳外接石英晶體，與單片機(jī)片內(nèi)震蕩電路形成震蕩回路，圖中電容C3和C4的容值為22pF，它們的作用是加快起振和穩(wěn)定頻率。3 信號(hào)采集和AD轉(zhuǎn)換過(guò)程的軟硬件設(shè)計(jì)3.1 MQ-3酒精濃度傳感器模塊簡(jiǎn)介圖3-1 MQ-3酒精濃度傳感器模塊引腳示意圖MQ-3酒精濃度傳感器模塊由傳感器探頭和調(diào)理電路組成。MQ-3酒精濃度傳感器探頭輸出的微弱電流送入調(diào)理電路，使信號(hào)放大并濾去雜

14、波。MQ-3酒精濃度傳感器模塊引腳示意圖如上圖，除VCC和GND以外，模塊還有兩個(gè)輸出端口，TTL電平輸出端口和模擬信號(hào)輸出端口。在檢測(cè)的酒精濃度值大于傳感器內(nèi)預(yù)設(shè)值時(shí)，TTL電平輸出端口將輸出高電平，起報(bào)警信號(hào)作用，若小于預(yù)設(shè)值則輸出低電平。由于傳感器模塊內(nèi)部預(yù)設(shè)值不方便通過(guò)程序改變，所欲在本設(shè)計(jì)中TTL電平輸出端口懸空，而報(bào)警值則在程序中設(shè)定，報(bào)警由單片機(jī)程序控制，這要便于修改。模擬信號(hào)輸出端口能輸出0到+VCC 的模擬信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)的酒精濃度越大時(shí)輸出電壓越高。此端口接入ADC0804的6號(hào)引腳，實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換。 表3-1 MQ-3傳感器參數(shù)表名稱MQ3傳感器 A.標(biāo)準(zhǔn)工作條件符號(hào) 

15、;參數(shù)名稱 技術(shù)條件 備注  Vc 回路電壓 15V AC or DC VH 加熱電壓 5.0V±0.2V AC or DC RL 負(fù)載電阻 可調(diào)  RH 加熱電阻 31±3 室溫  PH 加熱功耗 900mW B.環(huán)境條件符號(hào) 參數(shù)名稱 技術(shù)條件 備注  Tao 使用溫度  -10-50  Tas 儲(chǔ)存溫度  -20-70  RH 相對(duì)濕度  小于 95%

16、 RH  O2 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 C.靈敏特性 符號(hào)  參數(shù)名稱  技術(shù)參數(shù)  備注  Rs 敏感體電阻  1M- 8 M  (200ppm alcohol ) 適用范圍：  10-1000ppm Alcohol   （200/100）alcohol  濃度斜率  0.6 標(biāo)準(zhǔn)工作條件  溫度： 20±2 Vc:5.0V±0.1V 相對(duì)濕度： 65%±5%

17、 Vh: 5.0V±0.1V 預(yù)熱時(shí)間  不少于24小時(shí) 3.2 AD轉(zhuǎn)換軟硬件件設(shè)計(jì)3.2.1 ADC0804簡(jiǎn)介圖3-2 ADC0804引腳示意圖ADC0804是屬于連續(xù)漸進(jìn)式的A/D轉(zhuǎn)換器，這類型的A/D轉(zhuǎn)換器除了轉(zhuǎn)換速度快（幾十至幾百us）、分辨率高外，還有價(jià)錢便宜的優(yōu)點(diǎn)，普遍被應(yīng)用于微電腦的接口設(shè)計(jì)上。 芯片參數(shù)： 工作電壓：+5V，即VCC=+5V。 模擬輸入電壓范圍：0+5V，即0Vin+5V。 分辨率：8位，即分辨率為1/2=1/256，轉(zhuǎn)換值介于0255之間。 轉(zhuǎn)換時(shí)間：100us（fCK=640KHz時(shí)）。 轉(zhuǎn)換誤差：±1LSB。 參

18、考電壓：2.5V，即Vref=2.5V。3.2.2 本設(shè)計(jì)中ADC0804外圍硬件連接圖3-3 ADC0804外圍電路連接20號(hào)引腳角和10號(hào)引腳分別接VCC和GND，為芯片提供工作電壓。在精確測(cè)量時(shí)，8號(hào)引腳模擬地和10號(hào)引腳數(shù)字地應(yīng)該分開(kāi)接，為芯片提供基準(zhǔn)電壓，此處把它們接在一起，同時(shí)接地。1號(hào)引腳，片選信號(hào)接入P1.5，當(dāng)P1.5輸出低電平時(shí)，芯片被選中處于工作狀態(tài)。引腳二為外部讀數(shù)據(jù)允許位，它接到P1.6,當(dāng)P1.6輸出低電平時(shí)，芯片處于外部許狀態(tài)，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)被送入DB0到DB7引腳，DB0到DB7引腳為數(shù)據(jù)輸出端口，它與單片機(jī)P3口依次相連，此時(shí)單片機(jī)可以從P3口取走。引腳三為外部

19、寫數(shù)據(jù)允許位，它與單片機(jī)P1.7口相連，當(dāng)P1.7輸?shù)碗娖綍r(shí)，芯片處于外部寫允許狀態(tài)，此時(shí)芯片從6號(hào)和7號(hào)引腳獲取電壓差值，當(dāng)此引腳再次拉高時(shí)，芯片便開(kāi)始AD轉(zhuǎn)換。6號(hào)引腳Vin(+)接傳感器模塊的模擬信號(hào)輸出端口，其間接入的10K電阻并不影響輸入電壓，但可以起到限流作用，防止瞬間高電流將芯片燒壞。7號(hào)引腳Vin（-）接地，轉(zhuǎn)換的原始模擬電壓就是6號(hào)引腳和7號(hào)引腳的電壓差值。5號(hào)引腳在轉(zhuǎn)換時(shí)輸出高電平信號(hào)，結(jié)束時(shí)輸出低脈沖。它如果與單片機(jī)的外部中斷端口（P3.2或P3.3）相連，在轉(zhuǎn)換結(jié)束后給單片機(jī)一個(gè)中斷，讓單片機(jī)讀走數(shù)據(jù)?？紤]到ADC0804的轉(zhuǎn)換時(shí)間還是非常快的，本設(shè)計(jì)中此引腳懸空，沒(méi)有

20、和單片機(jī)外部中斷入口相連。在程序中可以用軟件延時(shí)的方式等待它轉(zhuǎn)換完畢，或者用定時(shí)器中斷方式每隔一定時(shí)間采樣，讓芯片有充分轉(zhuǎn)換時(shí)間。在本設(shè)計(jì)中采用了第一種做法模擬信號(hào)輸出端口，具體方法在下一小節(jié)中介紹。19號(hào)引腳跨接一個(gè)10K電阻與4號(hào)引腳相連，4號(hào)引腳在與56PF的電容相接，電容另一端接地。這樣電阻和電容便于芯片內(nèi)部電路形成了RC震蕩電路，它產(chǎn)生周期信號(hào)，為芯片提供時(shí)序，芯片正是在此時(shí)序的控制下有條不紊的工作。9號(hào)引腳應(yīng)接入二分之一的VCC為電路提供參考基準(zhǔn)電壓，具體做法是，將兩個(gè)10K電阻串聯(lián)接在VCC和GND上分壓，接號(hào)引腳并接在他們中間，獲取參考電壓。3.2.3 本設(shè)計(jì)中AD轉(zhuǎn)換軟件實(shí)現(xiàn)

21、圖3-4 ADC0804控制時(shí)序圖 參考上圖，CS端在初始化函數(shù)void init（）中便將他拉低使芯片一直處于工作狀態(tài)，在主函數(shù)中先判斷是否處于檢測(cè)狀態(tài)，若是檢測(cè)狀態(tài)，不斷調(diào)用檢測(cè)命令和顯示命令，使單片機(jī)可以實(shí)時(shí)檢測(cè)。當(dāng)測(cè)試值超標(biāo)，則使報(bào)警電路報(bào)警，顯示模塊和報(bào)警電路的軟硬件設(shè)計(jì)將在后面詳細(xì)介紹。下面具體講述轉(zhuǎn)換過(guò)程，上電后由于RD和WR都和I/O相連，即輸出默認(rèn)電平，無(wú)需初始化。在轉(zhuǎn)換時(shí)先將WR拉低，調(diào)用帶形參子函數(shù)void delay（），用delay（1）；語(yǔ)句延時(shí)約一毫秒，讓ADC0804有足夠時(shí)間讀走6、7號(hào)引腳上的電壓差值。RD拉高后，芯片開(kāi)始轉(zhuǎn)換，此時(shí)程序用delay（5）；語(yǔ)

22、句軟件延時(shí)約五毫秒，讓芯片轉(zhuǎn)換完成。再讓RD端拉低，同樣軟件延時(shí)一毫秒，讓單片機(jī)讀走數(shù)據(jù)。下面介紹轉(zhuǎn)換原則，ACD0804有八位數(shù)據(jù)輸出口，即轉(zhuǎn)換精度為256，它將最高值（此處為1000ppm），分為255份，當(dāng)?shù)玫揭粋€(gè)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)時(shí)，用最大值除以255，再乘以該數(shù)據(jù)值便是最終轉(zhuǎn)換值。AD轉(zhuǎn)換子函數(shù)分析：void ad()wr=0; /將WR拉低，讓芯片開(kāi)始讀6、7號(hào)引腳電壓值delay(1); /延時(shí)約一毫秒，讓芯片忙完wr=1; /將WR拉高，上升沿到來(lái)時(shí)，AD轉(zhuǎn)換開(kāi)始delay(5); /軟件延時(shí)約五毫秒，等待AD轉(zhuǎn)換完成P3=0xff; /將P3口全部拉高，等待測(cè)試數(shù)據(jù)delay(1);

23、/延時(shí)一會(huì)，避免紊亂rd=0; /將RD拉低，芯片送出數(shù)據(jù)delay(1); /延時(shí)約一毫秒，讓P3口temp=P3; /將數(shù)據(jù)存入temprd=1; /將RD拉高4 顯示模塊軟硬件設(shè)計(jì)4.1 LCD1602簡(jiǎn)介L(zhǎng)CD1602每行可以輸出16個(gè)字符，可以顯示兩行，故稱1602，它不帶中文字庫(kù)，故只能顯示數(shù)字、字母和普通字符。在本設(shè)計(jì)中不檢測(cè)液晶的忙與閑，用前面對(duì)待ADC0804的方法，用軟件延時(shí)來(lái)等待液晶的忙操作時(shí)間。液晶顯示輸出D0到D7口接P0.0到 P0.7，單獨(dú)使用一個(gè)口，另外還要接上10K上拉電阻來(lái)提高P0口帶負(fù)載能力。當(dāng)處于讀狀態(tài)時(shí)，RS處于低脈沖，R/W為高脈沖，E為高脈沖 ，D

24、0D7=狀態(tài)字當(dāng)處于讀數(shù)據(jù)時(shí)，RS為高脈沖，R/W為高脈沖，E為高脈沖，D0D7=數(shù)據(jù)。當(dāng)處于寫指令時(shí)，RS為低脈沖，R/W為低脈沖，D0D7=指令碼，E=高脈沖。當(dāng)處于寫數(shù)據(jù)時(shí)，RS為高脈沖，R/W為低脈沖，E為高脈沖，D0D7=數(shù)據(jù)。4.2 本設(shè)計(jì)中LCD1602的硬件連接介紹圖4-1 LCD1602硬件連接圖1號(hào)引腳VSS接地2號(hào)引腳VDD接電源正，為液晶提供合適電壓。15號(hào)和16號(hào)引腳也分別接電源正和地，點(diǎn)亮液晶背光燈，15號(hào)叫也可以串接一個(gè)5歐姆電阻，適當(dāng)減小背光亮度，本設(shè)計(jì)中并未接。3號(hào)角接到10K可調(diào)電阻M103的可調(diào)端，M103另外兩端接電源正和地。用于調(diào)整液晶對(duì)比度。RS、R

25、/W、E分別與I/O口P2.5、P2.6、P2.7相連。數(shù)據(jù)口與P0口連接，外接10歐姆上拉電阻。4.3 本設(shè)計(jì)中LCD1602的軟件設(shè)計(jì)4.3.1 本設(shè)計(jì)的液晶寫命令子函數(shù)和寫數(shù)據(jù)子函數(shù)程序分析圖4-2 LCD1602寫操作時(shí)序注意前提，在初始化函數(shù)void init（）中，已將R/W拉低（對(duì)應(yīng)lcden=0；語(yǔ)句），即只對(duì)液晶進(jìn)行寫操作，不讀液晶狀態(tài)。之前有位定義sbit lcdrs=P25;sbit lcdrw=P26;sbit lcden=P27;寫命令函數(shù)各語(yǔ)句分析：void write_com(uchar com)lcdrs=0; /將RS拉低，說(shuō)明對(duì)指令操作, 上電時(shí)是默認(rèn)高電平

26、P0=com; /對(duì)P0賦值，該值是對(duì)應(yīng)命令碼 ，com為形參delay(5); /延時(shí)約五毫秒lcden=1; /E拉高，讓液晶讀P0口，寫入對(duì)應(yīng)命令碼delay(5); /延時(shí)約五毫秒，讓液晶忙完再對(duì)其操作，防止數(shù)據(jù)丟失lcden=0; /將E拉低寫數(shù)據(jù)函數(shù)各語(yǔ)句分析：void write_com(uchar da)lcdrs=1; /將RS拉低高，說(shuō)明對(duì)數(shù)據(jù)操作P0=da; /對(duì)P0賦值，該值是要寫入的數(shù)據(jù) ，da為形參delay(5); /延時(shí)約五毫秒lcden=1; /E拉高，讓液晶讀P0口，寫入數(shù)據(jù)delay(5); /延時(shí)約五毫秒，讓液晶忙完再對(duì)其操作，防止數(shù)據(jù)丟失lcden=0

27、; /將E拉低結(jié)合圖10，將對(duì)以上分析更加清楚。值得注意的是，在寫數(shù)據(jù)的操作中，寫入的都是字符ASCII碼，例如想寫1，讓液晶在某處顯1，可寫write_data（1）；或者write_data（0x30+1）；4.3.2 本設(shè)計(jì)中用到的液晶指令介紹分析本設(shè)計(jì)程序，你會(huì)看到這些寫指令命令：write_com(0x38);write_com(0x0c);write_com(0x06);write_com(1);write_com(0x80+); 下面對(duì)它們中的指令碼做介紹：0x38：液晶初始化指令，讓液晶按每行顯示16個(gè)字符，顯示兩行，并且每個(gè)字符顯示處的點(diǎn)陣為5X7；0x0C：不顯示光標(biāo)，光標(biāo)

28、不閃爍；0x06：在寫入一個(gè)數(shù)據(jù)后地址自動(dòng)加一，顯示不移動(dòng)；1即0x01：清屏指令，即將液晶內(nèi)部存儲(chǔ)數(shù)據(jù)清楚，地址指針指向零；0x80+：設(shè)置寫入數(shù)據(jù)的地址，所加的就是對(duì)應(yīng)地址。4.3.3 本設(shè)計(jì)中的字符串顯示和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新的實(shí)現(xiàn)方法 寫字符串子程序：void write_str(uchar *p)while(*p)write_data(*p+);這里靈巧的應(yīng)用了數(shù)組指針，比傳統(tǒng)的for嵌套循環(huán)寫入方便很多。用while(*p)自動(dòng)檢測(cè)是否寫完，當(dāng)寫完后指針變?yōu)榱?，跳出循環(huán)。如想寫入"AC value:",只需先定義數(shù)組uchar code str="AC val

29、ue:"，再寫語(yǔ)句write_str(str);寫完后指針變?yōu)榱?，自?dòng)結(jié)束。數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新的實(shí)現(xiàn)方法,檢測(cè)時(shí)不斷調(diào)用顯示子函數(shù)，display();顯示函數(shù)如下：void display()uint value; /定義局部變量valueuchar a,b,c; /定義局部變量a、b、cvalue=3.92*temp; /獲得value值，它是以ppm為單位a=value/100; /a為value的百位b=value%100/10; /b為value的十位c=value%10; /c為value的個(gè)位write_com(0x80+0x40+4); /將數(shù)據(jù)寫在第二行，第五個(gè)字符處wr

30、ite_data(0x30+a); /在第二行，第五個(gè)字符處寫入value百位write_com(0x80+0x40+5); /將數(shù)據(jù)寫在第二行，第六個(gè)字符處write_data(0x30+b); /在第二行，第六個(gè)字符處寫入value十位write_com(0x80+0x40+6); /將數(shù)據(jù)寫在第二行，第七個(gè)字符處write_data(0x30+c); /在第二行，第七個(gè)字符處寫入value個(gè)位在循環(huán)語(yǔ)句中不斷調(diào)用AD轉(zhuǎn)換程序， ad();，又不斷調(diào)用顯示函數(shù)，數(shù)據(jù)就能實(shí)時(shí)檢測(cè)更新。在待機(jī)時(shí)，循環(huán)程序中不斷執(zhí)行語(yǔ)句：write_com(0x80+6); /將數(shù)據(jù)寫在第一行，第七個(gè)字符處wr

31、ite_data(tablea); /在第一行，第七個(gè)字符處寫入時(shí)鐘的分鐘write_com(0x80+7); /將數(shù)據(jù)寫在第一行，第八個(gè)字符處write_data(tableb); /在第一行，第八個(gè)字符處寫入閃爍的冒號(hào)write_com(0x80+8); /將數(shù)據(jù)寫在第一行，第九個(gè)字符處write_data(tablec); /在第一行，第九個(gè)字符處寫入時(shí)鐘的秒鐘十位write_com(0x80+9); /將數(shù)據(jù)寫在第一行，第十個(gè)字符處write_data(tabled); /在第一行，第十個(gè)字符處寫入時(shí)鐘的秒鐘個(gè)位由于是在不斷循環(huán)調(diào)用，即不斷數(shù)據(jù)刷新，而a、b、c、d的改變是通過(guò)定時(shí)器零

32、實(shí)現(xiàn)的。這在后面的程序調(diào)試中詳細(xì)說(shuō)明。5. 其它外圍設(shè)備軟硬件設(shè)計(jì)5.1 報(bào)警電路軟硬設(shè)計(jì)5.1.1 硬件部分設(shè)計(jì)圖5-1 報(bào)警電路將蜂鳴器的正端接電源正，負(fù)端接P1.0。低電平有效，蜂鳴器響起。發(fā)光二極管D1為報(bào)警燈，它的正端接電源正，負(fù)端與470K電阻相連再接上P1.1。低電平有效，D1點(diǎn)亮。電阻限流電阻。5.1.2 軟件部分設(shè)計(jì) 位定義語(yǔ)句：sbit beep=P10; /定義蜂鳴器sbit d1=P11; /定義報(bào)警燈 用程序讓蜂鳴器響： beep=0; /低電平輸出時(shí)，蜂鳴器打開(kāi) 用程序讓蜂鳴器關(guān)閉： beep=1; /高電平輸出時(shí)，蜂鳴器關(guān)閉 用程序?qū)1點(diǎn)亮： d1=0; /低電

33、平輸出時(shí)，D1點(diǎn)亮 用程序?qū)1熄滅： d1=1; /高電平輸出時(shí)，D1熄滅5.2 待機(jī)指示燈軟硬件設(shè)計(jì)5.2.1 硬件部分設(shè)計(jì)圖5-2 待機(jī)指示燈電路發(fā)光二極管D2為待機(jī)指示燈，它的正端接電源正，負(fù)端與470K電阻相連再接上P1.3。低電平有效，D2點(diǎn)亮。電阻限流電阻。5.2.2 軟件部分設(shè)計(jì) 位定義語(yǔ)句：sbit d2=P11; /待機(jī)指示燈警燈 用程序?qū)2點(diǎn)亮： d2=0; /低電平輸出時(shí)，D2點(diǎn)亮 用程序?qū)2熄滅： d2=1; /高電平輸出時(shí)，D2熄滅5.3 按鍵軟硬件設(shè)計(jì)5.3.1 硬件部分設(shè)計(jì)圖5-3 按鍵電路S2和S3分別和P2.1和P2.0，再與GND相接。S2為待機(jī)控制按

34、鍵。S3為檢測(cè)控制按鍵。R18和R19與VCC相連再并接在開(kāi)關(guān)前，是為了在松手時(shí)，使I/O獲得穩(wěn)定的高電平。5.3.2 軟件部分設(shè)計(jì) 位定義語(yǔ)句：sbit k1=P20; /S3位定義sbit k2=P21; /S2位定義S2按鍵檢測(cè)： if(k1=0) /檢測(cè)按鍵是否按下delay(5); /消抖if(k1=0) /再檢測(cè)按鍵是否按下flag=0; /寫入要進(jìn)行的操作，這里是將標(biāo)志數(shù)flag置零while(!k1); /松手檢測(cè)S3按鍵檢測(cè)： if(k2=0) /檢測(cè)按鍵是否按下delay(5); /消抖if(k2=0) /再檢測(cè)按鍵是否按下flag=1; /寫入要進(jìn)行的操作，這里是將標(biāo)志數(shù)

35、flag置一while(!k2); /松手檢測(cè)5.4 電源電路圖5-4 電源電路如上圖為本設(shè)計(jì)的電源電路。接入220V交流電后從變壓器輸出12V交變電壓，再經(jīng)過(guò)橋式整流電路整流，輸出直流電。穩(wěn)壓芯片7805使電壓穩(wěn)定在5V，電解電容C5和C6濾除雜波。S4為緊鎖開(kāi)關(guān)，也是電源總開(kāi)關(guān)。D4與R17串聯(lián)，跨接在VCC與GND之間，作為電源指示燈。6系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)6.1 硬件總體框圖MQ-3傳感器模塊LCD顯示模塊MCU控制中心報(bào)警電路與待機(jī)指示燈電路A/D轉(zhuǎn)換模塊按鍵圖6-1 硬件總體框圖6.2 程序流程圖執(zhí)行酒精濃度的實(shí)時(shí)檢測(cè)，顯示和報(bào)警執(zhí)行待機(jī)程序，液晶顯示簡(jiǎn)易計(jì)時(shí)，不檢測(cè)和不顯示酒精濃度k2按

36、下標(biāo)志數(shù)flag置一k1按下標(biāo)志數(shù)flag置零k1與k2未按下標(biāo)志數(shù)flag為初始值1檢測(cè)按鍵k1與k2是否按下開(kāi)始圖6-2 程序流程圖6.3 硬件調(diào)試 在制作實(shí)物時(shí)有忘記連接、虛焊、飛線以及連接錯(cuò)誤等情況，好在都成功檢查了出來(lái)并改善了。目前硬件工作正常。制作過(guò)程中最嚴(yán)重的問(wèn)題是將液晶的數(shù)據(jù)口與P0口連接錯(cuò)誤，完全倒置連接。考慮到P0口與液晶數(shù)據(jù)口連接處布線密集，飛線難度大，最后既定，將8根數(shù)據(jù)線剪斷，再焊上兩排排針，用杜邦線連接，最后效果很好。 硬件的連接已經(jīng)在前面各節(jié)中詳細(xì)介紹，此處不再贅述。電路原理圖和實(shí)物照片參見(jiàn)附錄一和附錄二。6.4 軟件調(diào)試 本設(shè)計(jì)所用編譯軟件時(shí)keil。各模塊的軟

37、件設(shè)計(jì)已經(jīng)在前面各節(jié)中介紹，這里主要介紹下標(biāo)志數(shù)的應(yīng)用，按鍵消抖和松手檢測(cè)，定時(shí)器和定時(shí)器中斷，主要談及它們的原理以及軟件實(shí)現(xiàn)過(guò)程。6.4.1 標(biāo)志數(shù)的應(yīng)用（主函數(shù)運(yùn)行待機(jī)程序還是檢測(cè)程序的判斷）為了能讓主函數(shù)分清是執(zhí)行執(zhí)行待機(jī)程序還是檢測(cè)程序報(bào)警程序，引進(jìn)標(biāo)志數(shù)flag。 當(dāng)flag為1時(shí)執(zhí)行待機(jī)程序： while（flag=1） 待機(jī)程序當(dāng)flag為0時(shí)執(zhí)行檢測(cè)報(bào)警程序：while（flag=0） 檢測(cè)報(bào)警程序在初始化函數(shù)中先將flag置一：flag=1；上電后則進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。按鍵k1后使flag置零，執(zhí)行檢測(cè)報(bào)警程序。按鍵k2后使flag置零，又執(zhí)行待機(jī)程序。值得注意的是要在執(zhí)行待機(jī)程序

38、或檢測(cè)報(bào)警程序前，執(zhí)行待機(jī)程序的程序尾部，以及執(zhí)行檢測(cè)報(bào)警程序的程序尾部多加入按鍵檢測(cè)程序:if(k1=0) /按鍵檢測(cè)delay(5); /消抖if(k1=0)flag=0;while(!k1); /松手檢測(cè)if(k2=0) /按鍵檢測(cè)delay(5); /消抖if(k2=0)flag=1;while(!k2); /松手檢測(cè) 這樣就可以重新設(shè)置flag，再執(zhí)行完待機(jī)程序或檢測(cè)報(bào)警程序后，判斷接下來(lái)要執(zhí)行什么程序。6.4.2 按鍵的消抖與松手檢測(cè)的程序?qū)崿F(xiàn)為什么要消抖？主要在手剛剛按下輕觸開(kāi)關(guān)時(shí)，會(huì)有抖動(dòng)，有抖動(dòng)時(shí)，程序會(huì)快速跑走，這樣有可能等同于按了兩下或多下按鍵的效果。消抖原理：在檢測(cè)到按

39、鍵后，立刻延時(shí)約五毫秒，即延時(shí)消抖，這樣就過(guò)了抖動(dòng)時(shí)間，之后手的按鍵力度是非常穩(wěn)定的。注意延時(shí)結(jié)束后立馬在檢測(cè)下按鍵是否還按下，以免因其它抖動(dòng)誤判。程序如下。k1消抖：if(k1=0) /按鍵檢測(cè)delay(5); /延時(shí)消抖if(k1=0) /再次按鍵檢測(cè) k2消抖：if(k2=0) /按鍵檢測(cè)delay(5); /延時(shí)消抖if(k2=0) /再次按鍵檢測(cè) 其實(shí)用了連個(gè)開(kāi)關(guān)k1和k2來(lái)分別將標(biāo)志數(shù)flag置一或置零，此時(shí)消抖不是很重要，不消抖也不會(huì)讓程序誤判。松手檢測(cè)，用while語(yǔ)句，如下。k1松手檢測(cè)語(yǔ)句：while（！k1）；k2松手檢測(cè)語(yǔ)句：while（！k2）；當(dāng)還按著鍵時(shí)，一直執(zhí)

40、行while循環(huán)語(yǔ)句，等待放手，放手后跳出循環(huán)，執(zhí)行下面語(yǔ)句。6.4.3 定時(shí)器與定時(shí)器中斷本設(shè)計(jì)在待機(jī)時(shí)，執(zhí)行一個(gè)簡(jiǎn)易的十分鐘以內(nèi)的計(jì)時(shí)程序。這時(shí)用定時(shí)器零產(chǎn)生中斷，讓其計(jì)時(shí)。定時(shí)器是獨(dú)立與cpu的單獨(dú)部件，與軟件延時(shí)比起來(lái)，它不占用程序時(shí)間，定時(shí)很精確。當(dāng)時(shí)間到了時(shí)，它就產(chǎn)生定時(shí)中斷，讓主程序讓執(zhí)行定時(shí)器中斷函數(shù)。設(shè)置TMOD=0x01；使定時(shí)器零工作在方式一，工作方式一是十六位不能自動(dòng)重裝初值的方式，所以在進(jìn)入定時(shí)器中斷函數(shù)后要重新裝初值。結(jié)束語(yǔ) 從理論上說(shuō)，要判斷是否是酒后駕駛，最簡(jiǎn)單可行的方法是現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)駕駛?cè)藛T呼氣中的酒精含量。大量的統(tǒng)計(jì)研究結(jié)果表明，如果被測(cè)者深吸氣后以中等力度呼氣

41、達(dá)三秒鐘以上，這時(shí)呼出的氣就是從肺部深處出來(lái)的氣體，呼氣中的酒精含量與血液中的酒精含量。 根據(jù)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫局發(fā)布的車輛駕駛?cè)藛T血液、呼氣酒精含量閾值與檢驗(yàn)(GB195222004)中規(guī)定，該規(guī)定指出，飲酒駕車是指車輛駕駛?cè)藛T血液中的酒精含量大于或者等于20mg/100ml，小于80mg/100ml的駕駛行為。醉酒駕車是指車輛駕駛?cè)藛T血液中的酒精含量大于或者等于80mg/100ml的駕駛行為本設(shè)計(jì)編程采用c語(yǔ)言，體現(xiàn)了其很好的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言優(yōu)勢(shì)。本人非常認(rèn)真地且獨(dú)立地完成了本畢業(yè)設(shè)計(jì)地全部工作，有電路圖的設(shè)計(jì)，原理圖的繪制，實(shí)物的制作，程序的編寫與調(diào)試、論文的撰寫。在設(shè)計(jì)中查過(guò)許多資料，請(qǐng)教

42、過(guò)老師和同學(xué)，但無(wú)剽竊等原則性錯(cuò)誤。致謝本設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師顧學(xué)俊老師的悉心指導(dǎo)下，還有許多同學(xué)的幫助下完成的。顧老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，優(yōu)秀的學(xué)術(shù)底蘊(yùn)，孜孜不悔的教學(xué)精神，平易近人的人格魅力，對(duì)我影響深遠(yuǎn)。在此向顧老師表示深深地感謝！也對(duì)所有幫助過(guò)我畢業(yè)設(shè)計(jì)的人在此一并表示感謝！參考文獻(xiàn)1 徐瑋.51單片機(jī)綜合學(xué)習(xí)系統(tǒng)1602字符型液晶顯示篇J.電子制作,2008,2(1):1-32 蘇成富.多功能音樂(lè)門鈴J.電機(jī)電器技術(shù)·日用電器,2000,(3)：68-69 3 郇玉龍,趙寧.用單片價(jià)設(shè)計(jì)電子音樂(lè)門鈴J.電子制作·用單片機(jī)制作, 2007,(5)：24-264 夏方林.基于

43、AT89C2051的單戶可視對(duì)講門鈴室內(nèi)分機(jī)的設(shè)計(jì)J.微計(jì)算機(jī)信息,2004,5(10):96-975 胡俐蕊,朱彪. 多功能電子門鈴的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J.電子元器件應(yīng)用,2006.10,(8):35-38.6 馮育長(zhǎng)等.單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)育實(shí)例分析M，西安電子科技大學(xué)出版社，2007.7 李念強(qiáng)等.單片機(jī)原理及應(yīng)用M，機(jī)械工業(yè)出版社，2007.8 吳金戌等.8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用M，清華大學(xué)出版社，2002. 11 沈紅衛(wèi). 單片機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例與分析M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社.9 謝魁.一種新型的語(yǔ)音門鈴 電子與自動(dòng)化J，2000（3）：46-47.10 孟利民, 張明珊. 無(wú)線可視對(duì)講

44、門鈴系統(tǒng)中語(yǔ)音通信的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J.浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005.2(1)：24-27.附錄一 硬件設(shè)計(jì)原理圖附錄二 實(shí)物照片附錄三 程序/*定義包含reg52頭文件*/#include<reg52.h>/*/*宏定義*/define uint unsigned int#define uchar unsigned char/*/*位定義*/sbit beep=P10;sbit d1=P11;sbit d2=P13;sbit k1=P20;sbit k2=P21;sbit lcdrs=P25;sbit lcdrw=P26;sbit lcden=P27;sbit cs=P15;sbit r

45、d=P16;sbit wr=P17;/*/*定義字符數(shù)組*/uchar code str="AC value:"uchar code str0="ppm"uchar code table="0123456789: "/*/*定義無(wú)符號(hào)字符型全局變量*/uchar flag,temp,a,b,c,d,tt;/*/*子函數(shù)聲明*/void init(); /初始化函數(shù)void delay(uint); /有無(wú)符號(hào)整型形參的延時(shí)函數(shù)void write_str(uchar *); /向液晶寫入字符串的函數(shù)void write_com(uch

46、ar); /液晶寫命令函數(shù)void write_data(uchar); /液晶寫數(shù)據(jù)函數(shù)void ad(); /AD轉(zhuǎn)換函數(shù)void display(); /酒精濃度顯示函數(shù)/*/*主函數(shù)部分*/void main()init(); /調(diào)用初始化函數(shù)while(1)if(k1=0) /按鍵檢測(cè)delay(5); /消抖if(k1=0)flag=0;while(!k1); /松手檢測(cè)if(k2=0) /按鍵檢測(cè)delay(5); /消抖if(k2=0)flag=1;while(!k2); /松手檢測(cè)while(flag=0) /執(zhí)行待機(jī)程序TR0=0;d2=1;write_com(1);write_com