《多功能酒駕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)》8000字（論文）

第1章引言1.1課題研究背景及意義近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民的物質(zhì)水平的提高，個(gè)人的私家車越來越多，酒后駕車所造成的事故也越來越多?，F(xiàn)行《道路交通安全法》中，對(duì)醉酒駕車構(gòu)成嚴(yán)重交通事故，要對(duì)其進(jìn)行刑事處罰，并被交警部門吊銷機(jī)動(dòng)車駕駛證，終生不得重新取得機(jī)動(dòng)車駕駛證。醉駕是一種違法行為，它不僅給他人造成了傷害，同時(shí)還對(duì)道路安全帶來嚴(yán)重威脅。因此為了防止醉酒駕車事故發(fā)生，需要加強(qiáng)醉駕人的教育培訓(xùn)工作，提高其安全意識(shí)，并且通過科學(xué)有效的方法進(jìn)行控制管理，以保障廣大人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。由于越來越多的人開始重視酒后駕車，所以關(guān)于酒后駕車的研究也越來越受到重視。醉酒駕駛引起的交通事故是一種常見的車禍，主要是因?yàn)轳{駛員過度的飲酒會(huì)導(dǎo)致體內(nèi)的乙醇含量升高，從而導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)麻痹，使得身體無法自主，致使大腦的反應(yīng)和四肢失去知覺。本文所研制的大氣乙醇含量監(jiān)控系統(tǒng)采用了氣體傳感器和微處理器，對(duì)空氣里的酒精含量進(jìn)行監(jiān)控，并配有液晶顯示器。這就要求研制一種可以監(jiān)控司機(jī)身體中的酒精濃度的智能化儀表。本文所研制的一臺(tái)以氣體敏感元件、微處理器為核心，對(duì)室內(nèi)空氣中的乙醇含量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)具備聲音警報(bào)、液晶顯示器等多種功能。它可以檢測(cè)周圍的空氣和呼出的酒精含量，并設(shè)置相應(yīng)的閥門，通過聲音警報(bào)在一定程度上提醒危險(xiǎn)。本課題的研究主要是設(shè)計(jì)一套能有效監(jiān)測(cè)車輛內(nèi)部空氣密度、氣味以及溫度變化的智能報(bào)警裝置，特別適合于高速公路道路運(yùn)輸管理部門使用。因此實(shí)現(xiàn)了下列目標(biāo)：(1)為保障公眾出行提供便利；(2)增強(qiáng)民眾的法制觀念；(3)使其使用方便安全，準(zhǔn)確高效，便于推廣家用乙醇檢測(cè)。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前，全球應(yīng)用最廣泛的是電化學(xué)特性檢測(cè)器。酒精檢測(cè)器按其表現(xiàn)形式可分為兩類：一類是用熒光管進(jìn)行檢測(cè)。LED發(fā)光管最常用的是三個(gè)部分，即：第一個(gè)區(qū)域是未飲酒區(qū)域，其次是飲酒區(qū)，酗酒區(qū)是最后一個(gè)區(qū)域。并且每一段都有一個(gè)不同顏色的LCD1602燈，根據(jù)測(cè)試的結(jié)果，來點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)那一段的LCD1602指示燈。另外一種酒精測(cè)試機(jī)是以LCD顯式，將測(cè)試的數(shù)據(jù)以數(shù)值的方式進(jìn)行展示。最近兩年，一種新的半導(dǎo)體酒精檢測(cè)器誕生了，這種儀器具有高可靠性、高精度、可呼吸等優(yōu)點(diǎn)。其關(guān)鍵部分是高技術(shù)的微型變氧化硅，能夠精確地測(cè)量出氣體中的酒精濃度，并且不會(huì)受到煙味、可樂、咖啡等非乙醇?xì)怏w的影響。ca2000因其體積小、重量輕、易于使用而成為便攜式的首選。如果駕駛員是喝酒狀態(tài)下開車的，他的呼吸中肯定會(huì)釋放出乙醇，因此，交警會(huì)大量地采用手提式的乙醇檢測(cè)器?，F(xiàn)在的酒精檢測(cè)器，只是對(duì)司機(jī)有沒有酒后駕車的初步判定，最終還是要靠驗(yàn)血來判定司機(jī)有沒有酒后駕車。英國內(nèi)務(wù)部已經(jīng)引進(jìn)了一種新型的酒精呼吸器，以便于測(cè)試。該儀器不但能通過駕駛員身體中的酒精濃度來判定駕駛員的酒后駕車行為，還能通過體溫、呼吸頻率等諸多方面的信息來判定駕駛員是否酒后駕車。隨著20世紀(jì)科技的迅速發(fā)展，傳感器技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，它的使用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大。所以，乙醇含量檢測(cè)儀器必須朝著高準(zhǔn)確率、高可靠、高穩(wěn)定、小型化發(fā)展。隨著我國加入WTO,國內(nèi)市場(chǎng)對(duì)酒精含量檢測(cè)儀需求迅速增長。目前國內(nèi)有許多廠家生產(chǎn)和銷售了大量的乙醇含量檢測(cè)儀，并在一些地區(qū)進(jìn)行試點(diǎn)推廣工作。迄今為止，對(duì)乙醇?xì)怏w進(jìn)行測(cè)量的儀器有五大類，即：電化學(xué)、氣體色譜、比色法、半導(dǎo)體法和紅外法。在這些型號(hào)中，燃料電池和半導(dǎo)體式的乙醇檢測(cè)器都比較廉價(jià)，也比較容易操作。因此，這兩種檢測(cè)方法被廣泛應(yīng)用。對(duì)環(huán)境友好的能量燃料電池能夠?qū)⒁兹嫉臍怏w轉(zhuǎn)化成電力，而且沒有任何的環(huán)境污染，因此受到了全球范圍內(nèi)的普遍重視。乙醇感應(yīng)器僅僅是一個(gè)小型的燃料電池的小部件。于是，就有了這種燃料電池式的乙醇感應(yīng)器，其基本思想是：以貴金為電極，在燃燒室里點(diǎn)燃乙醇，同時(shí)采用特殊的催化劑，將乙醇完全點(diǎn)燃。轉(zhuǎn)化為電力，即在兩個(gè)電極上形成一個(gè)電壓，這個(gè)電壓直接與燃燒室中的燃?xì)獾木凭砍时壤P(guān)系，而在外面則利用進(jìn)入負(fù)荷來消耗電力。與半導(dǎo)體式乙醇含量檢測(cè)器比較，燃燒型乙醇檢測(cè)儀特點(diǎn)是：1)良好的穩(wěn)定性能2)高準(zhǔn)確率3)具有較高的抗干擾性的優(yōu)勢(shì)不過，這種乙醇傳感器也有一個(gè)很大的缺陷，那就是它對(duì)傳感器的結(jié)構(gòu)和制作都有很高的要求。因此，現(xiàn)在只有美國、英國、德國等幾個(gè)發(fā)達(dá)國家，才有可能生產(chǎn)出這種乙醇傳感器，而且成本也很高，比普通的乙醇傳感器要高出好幾個(gè)檔次。因此人們最常用的仍然是半導(dǎo)體式的乙醇感應(yīng)器。目前，在美國已經(jīng)有了專門生產(chǎn)這種傳感器的公司。在日本，它的生產(chǎn)量還占世界總產(chǎn)量的1/3左右。在我國，也正在研究開發(fā)這種新型乙醇傳感器。1.3課題研究思路隨著MCU技術(shù)的迅速發(fā)展和不斷的成熟，MCU是一種日益普及的技術(shù)，并被廣泛地運(yùn)用到了各行各業(yè)。與其它技術(shù)比較，無論是從智能監(jiān)控還是監(jiān)控上，都有很大的優(yōu)勢(shì)。本文采用STM32單片機(jī)及乙醇含量傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)空氣內(nèi)酒精含量的實(shí)時(shí)監(jiān)控，LCD1602系統(tǒng)中顯示檢測(cè)結(jié)果。最后對(duì)超出該范圍的氣體進(jìn)行聲光警報(bào)。它能探測(cè)到人的呼吸和周圍的空氣中的酒精含量，當(dāng)濃度超過我們所設(shè)的臨界點(diǎn)時(shí)，就會(huì)發(fā)出聲音和燈光，并可以根據(jù)需要和周圍的情況來調(diào)整設(shè)置。并且可以用按鍵來進(jìn)行更改，十分的簡單和快速。該系統(tǒng)采用MQ-3型乙醇傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將采集到的信息轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)，并將其傳輸至STM32微控制器，STM32芯片內(nèi)置了A/D變換器，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息，由STM32芯片進(jìn)行分析和處理，最終將其轉(zhuǎn)化為乙醇的含量，并將其轉(zhuǎn)化為酒精的濃度數(shù)值。該軟件在編程時(shí)設(shè)定了一個(gè)閥，用于在被測(cè)氣體中的酒精含量超過該閾值時(shí)，通過單片時(shí)機(jī)和喇叭的聲音來達(dá)到聲光的警報(bào)。本實(shí)用新型利用單片機(jī)技術(shù)對(duì)酒精成分進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控；同時(shí)也可以作為遠(yuǎn)程智能控制設(shè)備使用，從而降低勞動(dòng)強(qiáng)度，并且還具有良好的擴(kuò)展性以及智能化功能。總之，本文的研究思路是：利用空氣中的乙醇含量作為感知量，通過傳感器對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，并通過A/D變換將其轉(zhuǎn)化為數(shù)值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣中乙醇含量的檢測(cè)。當(dāng)濃度超過閾值時(shí)，會(huì)發(fā)出聲音和燈光警報(bào)。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其具有很高的準(zhǔn)確性，能滿足實(shí)際應(yīng)用需求。第2章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1技術(shù)指標(biāo)中國大陸地區(qū)血液中酒精濃度（BAC）與呼氣酒精濃度（BrAC）的比值采用2200，即兩種單位之間的換算關(guān)系為BAC=BrAC*2200。判斷是否酒駕以及醉駕的標(biāo)準(zhǔn)如表2-1所示：表2-1是否構(gòu)成酒駕或醉駕參考標(biāo)準(zhǔn)行為類別血液酒精含量（BAC）呼氣酒精含量（BrAC）飲酒駕車0.2g/L-0.8g/L0.0909mg/L-0.3636mg/L醉酒駕車>0.8g/L>0.3636mg/L報(bào)警濃度0.5g/L0.24mg/L根據(jù)酒精氣體濃度檢測(cè)儀的測(cè)量結(jié)果，來看結(jié)果是落在哪個(gè)區(qū)域，從而判斷駕駛員是否酒駕。同時(shí)判斷是否報(bào)警。2.2總體設(shè)計(jì)方案總體設(shè)計(jì)方案如圖2-1所示，由MQ-3酒精氣體傳感器負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)，采集的信號(hào)通過調(diào)理電路處理后，再輸入給單片機(jī)，單片機(jī)內(nèi)嵌的A/D轉(zhuǎn)換模塊對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號(hào)，然后單片機(jī)再對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析處理轉(zhuǎn)換成酒精濃度值，再通過顯示屏將濃度值顯示出來。同時(shí)將酒精濃度值與閥值進(jìn)行比較，對(duì)于超過閥值的進(jìn)行聲光報(bào)警。單片機(jī)信號(hào)調(diào)理模塊酒精氣體傳感器聲光報(bào)警模塊單片機(jī)信號(hào)調(diào)理模塊酒精氣體傳感器聲光報(bào)警模塊液晶顯示模塊液晶顯示模塊圖2-1總體設(shè)計(jì)方案框架圖第3章硬件電路設(shè)計(jì)3.1元器件選擇3.1.1酒精氣體傳感器1)MQ-3傳感器工作原理在MQ-3型酒精氣體傳感元件中，二氧化錫是一種新型的氣體靈敏元件。其導(dǎo)電性與乙醇濃度有關(guān)，且隨乙醇濃度的增大而增大。當(dāng)酒精的含量越高，其輸出的電壓也就越高。利用一個(gè)簡單的外部線路，可以根據(jù)電壓值的改變而顯示電導(dǎo)的改變，這個(gè)電壓值與乙醇的濃度值相應(yīng)，并與預(yù)定的閥門數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，若高于這個(gè)數(shù)值，則發(fā)出警報(bào)。由于該傳感器具有體積小、重量輕、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，因而在各種工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，特別是對(duì)一些需要高精度測(cè)量和控制的場(chǎng)合。MQ-3A酒精傳感器是一款可連續(xù)工作20小時(shí)以上且無需任何電源即可使用的產(chǎn)品。2)傳感器的管腳分布及外形MQ-3型乙醇?xì)怏w傳感器包括：(1)二氧化硅靈敏層(2)AL2O3微型陶瓷管件(3)加熱裝置(4)構(gòu)成敏感原件的測(cè)量電極因?yàn)楦袘?yīng)器需要在工作之前進(jìn)行預(yù)熱，因此其內(nèi)置了一個(gè)加熱器，用于對(duì)感應(yīng)器進(jìn)行加熱。密封的MQ-3型酒精氣體感應(yīng)器有6根引腳，4個(gè)探頭可以讀出訊號(hào)，還有2個(gè)引腳可以為感應(yīng)器供電。MQ-3的插針配置見圖3-1，其中A和B分別用于讀出；通過兩根具有30歐姆阻值的f管來供應(yīng)加熱的電流，使其在通過時(shí)發(fā)熱。MQ-3管腳的配置見表3-2。圖3-1MQ-3的引腳圖3-2MQ-3傳感器實(shí)物圖3)MQ-3型氣敏元件特性研究(1)高敏感度(2)迅速反應(yīng)的復(fù)原特征(3)長期的使用(4)安全、穩(wěn)定(5)傳動(dòng)線路簡化(6)能夠抵御其它氣體的擾動(dòng)(7)帶有一個(gè)輸出的表示在傳感器中，空氣敏感電阻器的阻抗是由乙醇的濃度決定的。Rs是MQ-3酒精傳感器的輸出阻值，其值隨著氣體和濃度的不同而發(fā)生改變；R0為清潔的空氣中MQ-3型乙醇?xì)怏w傳感器的電阻。由該表可知，Rs/R0與乙醇的含量呈一定的相關(guān)，Vs/V0與Rs、V0與R0均呈一定比例，因此Vs/V0=Rs/R0，Vs/V0與乙醇的含量是相同的。3.1.2STM32單片機(jī)介紹MCU最少的控制必須能夠保證MCU的運(yùn)行和運(yùn)行功能的發(fā)揮。這是一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)設(shè)備擁有的明顯大腦，控制核心。同時(shí)，該系統(tǒng)還具有一定的輸出裝置和定時(shí)裝置，可以充當(dāng)時(shí)間的控制中心和接口，將全部功能集成到一個(gè)小型的芯片上，即MCU。當(dāng)然，目前MCU的發(fā)展也很成熟，讓我們來了解一下它的工作原理。在圖3-3中可以看到。圖3-3單片機(jī)最小系統(tǒng)框單片微型計(jì)算機(jī)也稱為單片微型計(jì)算機(jī)。經(jīng)常被用來進(jìn)行控制。這是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。在我們的工作中，經(jīng)常使用它來進(jìn)行管理。單片微型處理器采用了一個(gè)內(nèi)建的單個(gè)晶片。其主要部件為CPU、IO口、記憶體。我們只使用對(duì)應(yīng)的編碼機(jī)燒寫程序來對(duì)外圍裝置進(jìn)行操作。選擇STM32C8T6作為主要控制單元，并對(duì)其進(jìn)行了選擇。STM32是一款具有低壓、高精度的微型處理器和高速可擦除的芯片。這很容易，很容易上手。它被廣泛地用于醫(yī)院、工廠、實(shí)時(shí)控制、停車場(chǎng)、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、通訊設(shè)備等方面。為了達(dá)到該系統(tǒng)的作用，需要通過與線路或者外界的功能進(jìn)行通信。在這種情況下，要用引腳把兩者相連，以實(shí)現(xiàn)互連，把微處理器的外部特征表現(xiàn)成整體。由于技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)微控制器的大小和形狀有更高的需求，很多學(xué)者都建議有多種引腳可以在同一時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)，也可以用于多種功能。本文所選用的微處理器為STM32F103C8T6。這款微處理器的性能比51型處理器要好得多，不僅運(yùn)算能力更強(qiáng)，而且還具備兩個(gè)AD變換器，省去了在制造煙霧和CO的過程需要加上ADC轉(zhuǎn)換，十分的簡單方便。STM32通訊與控制的能力十分強(qiáng)。這是51微處理器所不能及的。由于51單片機(jī)僅使用1個(gè)串行接口，32MCU包含5個(gè)串行接口，因此對(duì)于某些需要使用USB接口進(jìn)行通訊的組件來說，并不是像CD4052那樣的雙端口來實(shí)現(xiàn)的，32MCU由于自身能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)時(shí)鐘模組的功能，因此在功率消耗高的行業(yè)中占據(jù)了一席之地。STM32的特性：1.STM32C8T6的晶振元件使用RTC2.48個(gè)管腳。3.72MHZ的操作頻率。4.本系統(tǒng)采用常規(guī)定時(shí)裝置3臺(tái)，先進(jìn)定時(shí)裝置1臺(tái)。5.PLC采用2個(gè)2比特/16路ADCADC/D變換器.6.PLC采用3.3V的電壓穩(wěn)定晶片，最大輸出功率為300MA。7.匹配ST-LINK和JTAG的debug下載.8.儲(chǔ)存的資源是64kbyteFLASH和20byteSram。STM32103的內(nèi)核是ARMCortex-M3，針對(duì)高性能、低成本、低功耗的特點(diǎn)，提出了基于ARMCortex-M3的方案。它的\o""時(shí)\o""鐘\o""速\o""度\o""可\o""以達(dá)到700MHz，是同類中的佼佼者；內(nèi)置32K至128K的\o""Flash內(nèi)\o""存，F(xiàn)lash編碼，STM32功率消耗36mA，是目前市面上32bit中功率最低的一款，約為0.5mA/MHz。STM32具有4個(gè)p端口；SPI-NSS芯片選擇，啟用。SPI-MISO資料數(shù)據(jù)的輸出；SPI-SCK時(shí)鐘線路；SPI-MOSI數(shù)據(jù)的錄入。STM32微處理器復(fù)位：復(fù)位回路是使整個(gè)系統(tǒng)回到最初的位置，而MCU的復(fù)位方法有多種：上電復(fù)位，系統(tǒng)復(fù)位，備份區(qū)復(fù)位.上電重新設(shè)置：當(dāng)系統(tǒng)通電、斷電和系統(tǒng)從后備中復(fù)原時(shí)，就會(huì)發(fā)生。除了備用區(qū)寄存器之外，可以重新設(shè)置所有的注冊(cè)。如果有以下兩種情形發(fā)生，則重新設(shè)置一個(gè)體系：1.NRST管腳（外重置）的低電平（從外重置）2.WWDG重置窗監(jiān)視次數(shù)結(jié)束（WWDG重置）3.結(jié)束單獨(dú)的監(jiān)視器計(jì)數(shù)（IWDG重置）4.軟件重置（SW重置）5.降低功率消耗的重新設(shè)置STM32微控制器振動(dòng)：第一，STM32沒有內(nèi)置的晶體振子，它是一個(gè)內(nèi)置的RC振蕩器。HSI中8MHzRC振蕩器的誤差約為1%，而RC型RC振蕩器的準(zhǔn)確率往往是HSE（HSE）的10多倍。沒有什么優(yōu)點(diǎn)和劣勢(shì)，主要取決于使用情況，不需要太多的時(shí)間，也可以使用HSI，但是在使用HSI的時(shí)候，系統(tǒng)的最高時(shí)鐘不能達(dá)到72MHz。STM32中的ISP使用的是內(nèi)置RC的（HSI）。3.2主要功能模塊電路圖3.2.1電源電路設(shè)計(jì)該系統(tǒng)由5VDC供電，包括3腳電源子座，6根腳電源開關(guān)。該電源插座是為了與外界的電源插座相連通，而該電源插座則是為了對(duì)整個(gè)MCU的開閉進(jìn)行控制。供電底座的2個(gè)引腳都是接地的，3個(gè)引腳只是為了保持固定作用供電，并無特別的用途，1引腳與功率開關(guān)的3個(gè)引腳相連，而1引腳和4引腳和6引腳的功能是一樣的，以供供電的正極。電源開關(guān)的二、五端口引腳是單片機(jī)接地引腳，在使用中采用相對(duì)選擇，即選一個(gè)或三個(gè)口引腳為輸出，然后應(yīng)選擇五口引腳為接地引腳，四、六引腳為輸出端口，2口引腳又用作接地引腳。因?yàn)閱纹瑱C(jī)本身就屬于低壓器件，如果直接給它輸入高壓會(huì)對(duì)其造成很大的損壞，因此需要通過降壓電路來降低單片機(jī)的工作電壓，使其能正常工作。此次單片機(jī)中傳感器及無線傳輸芯片電壓均為5V以內(nèi)，因此，5V電壓就夠了。若需要對(duì)這些傳感器進(jìn)行供電，可采用降壓模塊或高壓轉(zhuǎn)換模塊。如有12V等電壓傳感器，然后可采用升壓模塊升壓5V至較高電壓供電。本設(shè)計(jì)電源電路見圖3-4：圖3-4電源電路設(shè)計(jì)3.2.2酒精傳感器電路設(shè)計(jì)傳感器及信號(hào)調(diào)理電路模塊設(shè)計(jì)如圖3-5所示，通過對(duì)5V的功率輸入，使其更精確地測(cè)定和最大的偏差，需要對(duì)其進(jìn)行2min的加熱，然后進(jìn)行測(cè)試。通過2引腳和5引腳來供電。如果周圍存在著乙醇的氣體，其導(dǎo)電性能會(huì)隨著周圍的酒精含量的變化而變化，隨著酒精的含量增加，其導(dǎo)電性能也隨之提高。因此，輸出的電壓會(huì)變得更大，并且信號(hào)經(jīng)過電壓跟蹤，由B1管腳進(jìn)入到MCU進(jìn)行加工。加電位器我們可以進(jìn)行校準(zhǔn)，假設(shè)當(dāng)酒精難度測(cè)量不準(zhǔn)確我們可以通過旋轉(zhuǎn)電位器來調(diào)節(jié)酒精傳感器輸出的電壓值這樣我們就可以做到校準(zhǔn)的作用。圖3-5傳感器及信號(hào)處理電路3.2.3聲光報(bào)警電路設(shè)計(jì)該系統(tǒng)采用了一種蜂鳴機(jī)和三極管組成的聲光報(bào)警器。市面上有大量的蜂鳴機(jī)類型，我們選用5V供電的蜂鳴機(jī)作為實(shí)際應(yīng)用。我們有一點(diǎn)相關(guān)的小竅門。假如我們認(rèn)為蜂鳴機(jī)的聲音不夠，就可以去掉其喇叭上面的紙張。蜂鳴機(jī)的線路是非常簡潔的。一頭連接三極管的引腳。三極管的主要作用是通過對(duì)電流和電平值進(jìn)行放大，從而觸發(fā)蜂鳴機(jī)的警報(bào)信號(hào)，從而將電流的功率提高200次。在由單芯片提供的蜂鳴器的低電位下，三極管會(huì)使三極管上拉的電阻值以抑制其電流，避免其產(chǎn)生的電流擊破，進(jìn)而達(dá)到防止三極管破裂的目的。最后，加上led燈當(dāng)蜂鳴器報(bào)警的時(shí)候led指示燈也會(huì)自動(dòng)亮起和蜂鳴器就形成了聲光報(bào)警電路，簡單實(shí)用。單片機(jī)的報(bào)警電路部分電路圖3-6所示。圖3-6聲光報(bào)警電路第4章軟件編程設(shè)計(jì)4.1軟件整體設(shè)計(jì)4.1.1整體設(shè)計(jì)方案該軟件程序主要實(shí)現(xiàn)了與系統(tǒng)的軟件相集成，以完成各種酒類的氣體濃度的探測(cè)。其軟件包括：數(shù)據(jù)的獲取、A/D變換、資料加工、資料展示、警報(bào)等。本課題采用了模塊性的方法，便于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行修正和校驗(yàn)。軟件模塊包括：數(shù)據(jù)采集、ADC變換與加工、警報(bào)、LCD1602等。下面的程序展示了如何呼叫這些子程序。主要程序版塊：開機(jī)以后，第一步是初始化模組，在乙醇含量測(cè)試面板中進(jìn)行測(cè)定，并在讀取數(shù)歸零前進(jìn)行測(cè)試。當(dāng)檢測(cè)到酒精含量時(shí)，該儀器會(huì)將其顯示在屏幕上，同時(shí)判定該濃度是否高于該閾值，如果超出該閾值則會(huì)發(fā)出警報(bào)。4.1.2主程序流程圖在圖4-1中顯示了主要的流程，展示完整的系統(tǒng)運(yùn)作。開始開始初始化初始化觸發(fā)A/D轉(zhuǎn)換觸發(fā)A/D轉(zhuǎn)換換算酒精濃度換算酒精濃度酒精濃度顯示酒精濃度顯示NN是否大于閥值是否大于閥值YY報(bào)警燈亮報(bào)警燈亮結(jié)束結(jié)束圖4-1主程序流程圖4.2數(shù)據(jù)采集模塊程序設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集模塊的程序如下：第一步初始化，第二步開始測(cè)量濃度值，A/D設(shè)置為連續(xù)掃描模式，采集當(dāng)前數(shù)據(jù)后，將模擬量傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理，在單片機(jī)內(nèi)部ad配置引腳，然后初始化Adc_Init(void),ADC_DeInit；選取數(shù)據(jù)信道，GPIO_Mode=GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN；ADC_Cmd(ADC1,ENABLE)，用于仿真輸入管針；規(guī)定啟用管腳，ADC_ResetCalibration(ADC1)；重置校正，ADC_StartCalibration(ADC1)；接著執(zhí)行讀出的操作，u16Get_Adc_Average(u8ch,u8times)2個(gè)字節(jié)為16比特，進(jìn)行一比特讀操作，將當(dāng)前讀出的信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字，并將其轉(zhuǎn)化為目前的電壓值。得出目前的乙醇含量。開始開始單片機(jī)配置引腳單片機(jī)配置引腳產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)選擇數(shù)據(jù)選擇數(shù)據(jù)NN判斷AD是否轉(zhuǎn)換完畢判斷AD是否轉(zhuǎn)換完畢YY讀取字節(jié)讀取字節(jié)一位一位讀取數(shù)據(jù)一位一位讀取數(shù)據(jù)結(jié)束，計(jì)算當(dāng)前電壓值結(jié)束，計(jì)算當(dāng)前電壓值通過當(dāng)前電壓，得到轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，顯示當(dāng)前酒精濃度通過當(dāng)前電壓，得到轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，顯示當(dāng)前酒精濃度返回返回圖4-2數(shù)據(jù)采集模塊程序流程圖4.3液晶顯示模塊程序設(shè)計(jì)要使LCD屏幕正常工作，必須先寫指令控制，再把要顯示的資料寫下來。在這步驟之前需要先用指示來檢查LCD是不是正常的。工作時(shí)，要等到LCD顯示工作結(jié)束后，再把控制文字和資料數(shù)據(jù)寫出來。LCD1602LCD開機(jī)后，首先進(jìn)行預(yù)設(shè)，清理螢?zāi)恢械漠嬅?，并清理?nèi)存。再與單片機(jī)進(jìn)行雙向通信，通過微機(jī)調(diào)整螢?zāi)涣炼燃八栀Y訊數(shù)據(jù)，再經(jīng)一次延遲，液晶螢?zāi)槐銜?huì)呈現(xiàn)所測(cè)量之酒度。用單片機(jī)對(duì)寫入針的指示來顯示。接著，畫面就開始播放了。LCD1602表示在4-3中的有關(guān)過程：圖4-3液晶顯示模塊程序設(shè)計(jì)流程圖4.4報(bào)警模塊程序設(shè)計(jì)