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1、XX机电咼等专科学校毕业设计说明书设计题目：酒精浓度检测仪设计系 部电子通信工程系 专业应用电子技术班级 应电103学生 XX学号指导教师2010年 12 月 12日目录1 绪论 11.1 呼吸气体酒精浓度检测报警仪开发背景 41.2 呼吸气体酒精浓度检测报警仪的简介 41.3 呼吸气体酒精浓度检测报警仪课程设计基本要求与设计简介 52 单片机最小系统介绍 52.1 STC89C52 简介 52.2 复位电路介绍 72.3 晶振电路介绍 83 信号采集和 AD 转换过程的软硬件设计 93.1 MQ-3 酒精浓度传感器模块简介 93.2 AD 转换软硬件件设计 113.2.1 ADC0804 简
2、介 113.2.2 本设计中 ADC0804 外围硬件连接 123.2.3 本设计中AD转换软件实现134 显示模块软硬件设计 154.1 LCD1602 简介 154.2 本设计中 LCD1602 的硬件连接介绍 154.3 本设计中 LCD1602 的软件设计 16164.3.1 本设计的液晶写命令子函数和写数据子函数程序分析4.3.2 本设计中用到的液晶指令介绍 174.3.3 本设计中的字符串显示和数据实时更新的实现方法 185. 其它外围设备软硬件设计 205.1 报警电路软硬设计 205.1.1 硬件部分设计 205.1.2 软件部分设计 205.2 待机指示灯软硬件设计 215.
3、2.1 硬件部分设计 215.2.2 软件部分设计 215.3 按键软硬件设计 215.3.15.3.2硬件部分设计 22软件部分设计 225.4 电源电路 23 6系统总体设计 246.1 硬件总体框图 246.2 程序流程图 246.3 硬件调试 256.4 软件调试 256.4.16.4.26.4.3结束语 28标志数的应用 25 按键的消抖与松手检测的程序实现 27 定时器与定时器中断 27致谢 29参考文献 30 附录一硬件设计原理图 31 附录二实物照片 32 附录三 程序 321 绪论1.1 呼吸气体酒精浓度检测报警仪开发背景我国经济、科技正在迅速腾飞，汽车早已进入寻常百姓家。我
4、国正在步 入“汽车社会 ”，2011 年我国汽车总数突破 8000 万辆 ,位居世界第三，这也 带来了许多问题，酒驾正是其中之一。酒精有使神经系统镇定松弛的作用， 但也会成抑制力明显减弱，可能造成酒后暴力行为。如果酒后驾车，由于神 经系统涣散和判断力下降，有可能造成严重交通事故。据科学实验表明，饮 酒后对交通灯的反应慢，转向急速驾车摇摆不定， XX 转弯和急速转弯等行 为发生概率大大增大。 喝酒后开车发生交通事故的概率是未喝酒时的 16 倍 2011 年 05 月 01 日，我国正式将酒驾列为刑事犯罪。酒驾给了我们惨痛教训， 为了避免悲剧的再次发生， 检测仪器便出现了， 本课程设计所制作的基于
5、单片机的呼吸气体酒精浓度测试报警仪正是用于 交警检测和自我检测的良好仪器，防止酒后驾车引发的交通事故。1.2 呼吸气体酒精浓度检测报警仪的简介燃料电池型、半导体型、气体色谱分析型、比色型、红外线型是呼吸气 体酒精浓度测报警仪的五种最基本类型。 其中燃料电池型和半导体型是使用 最为普遍的两种类型。燃料电池型与其它类型相比具有抗干扰能力强，精度高，受环境因素影 响小，稳定性好等特点。它是当前全世界科学家都在广泛研究的环保型应用 技术，它可以直接把可燃气体转变成电能，而不产生污染，其应用前景之一 就是作为无污染的清洁能源，酒精传感器便是燃料电池的一个分支。燃料电 池酒精传感器采用白金作为电极，在燃烧
6、室内填充相应特殊催化剂，使进入 燃烧室内的酒精充分燃烧转变为电能，也就是在两个电极上产生电压，电能 消耗在外接负载上，此电压与进入燃烧室内气体的酒精浓度成正比。与半导体型相比，燃料电池型呼气酒精测试仪具有稳定性好，精度高， 抗干扰性好的优点。但是由于燃料电池酒精传感器的结构要求非常精密，制 造难度相当大，目前只有美国、英国、德国等少数几个国家能够生产，加上 材料成本高，因此价格相当昂贵，是半导体酒精传感器的几十倍。本设计传 感器是采用半导体型。1.3呼吸气体酒精浓度检测报警仪课程设计基本要求与设计简介本设计要求成品能对呼吸气体中的酒精浓度进行实时采集、 转换、分析 显示、超值报警。成品硬件主要
7、包括基于STC89C52单片机的微控制模块、MQ-3传感器采 集模块、基于ADC0804芯片的A/D转换模块、按键控制模块、以1602为核 心的显示模块、报警电路模块等。软件部分包括实时数据采集转换程序设计、 实时按键检测程序设计、显示程序设计、报警检测和报警程序设计，考虑到 MQ-3传感器在使用前有一个预热过程所以设计还加入了待机程序的设计。2 单片机最小系统介绍U2斗56vccTSWPBGNDJIjO1920PIOPllP12P13P14PISP16P17KI SETRXD.T30TXDT31 wrcnzWTP33P34P35P36P37X2KLV35T 匚 S9C52VccPOOPOP0
8、2P03P04P05P06 _POT EA-w A1E8V PSENP273837363?S4丟g29za22212.1元，图 2-1 最小系统电路图STC89C52 简介本设计以STC89C52单片机为控制核心。单片机也就是 MCU，即微控制单大学阶段 51型和52型是同学最常使用的，用于课程设计或毕业设计的 为控制单元。 52型是在 51型的基础上发展而来的，它兼容 51指令系统， 其功能更为强大，ROM和RAM存储空间也比51型更大。STC89C52是52型中 最普遍的一种。它除了具备一般 52型的优点以外，还具有程序无法解密， 价格低，功耗低 ,运算高速，高可靠强性，抗静电和抗干扰能力
9、强 ,功能强大 等突出优点。STC89C52有40个引脚，32 I/O 口，它们分别是：P0 口，1号到8号引 角；P3 口，10号到17号引角；P2 口，21号到28脚；P0 口，32号到39号 引脚。STC89C52可以实现两级中断嵌套，内含 2个外部中断入口，可以同 时实现两个计时器或计数器中断，还含有一个串口通信中断。串口通信中可 以使用 2个全双工串行通信口。 2个读写口线，片内振荡器及时钟电路也给 使用者带来了极大方便。 STC89C52 可以按照常规方法进行编程，也可以在 线编程。STC_ISP_V479是本设计使用的程序下载软件，它以冷启动的方式， 很方便地将hex文件载入单片
10、机。相比以往的 MCU, STC89C52可降至0Hz的 静态逻辑操作，可自由选择两种软件节电工作模式也是其突出优点。空闲方 式时，自动停止CPU当前工作，但允许RAM,定时/计数器，串行通信口及 中断系统，继续工作，即可以随时相应突发状况，重新进入工作模式，这样 可以节省电源。另外STC89C52的ROM采用电擦除电存储方式，具有可反复 擦写的Flash存储器，这给程序编写者带来了极大方便，可以反复擦写下载 十万余次，方便程序调试，同时大大节约了设计成本。U24Q3938373635亘333231302928272625TT23222?图2-2 STC89C52单片机各引脚图2.2 复位电路
11、介绍丄JLVCCC2 25V lOOuFSIo tSAV-PBIGNDK14T】okP16 7P17 8P3Q 10P律11P32 12P33 13P?d idP15P16P17RESETRXDP30TXD/P31INTO.?32INT1/P33图2-3 复位电路电路图单片机工作过程中有一个程序指针，它指向即将要执行的程序。单片机 上电时要执行复位操作，使得程序指针指针指向程序的 0000H 地址处，即单 片机将要执行第一条语句，以后每执行完一条语句程序指针都依次增加。这 样使得单片机每次执行程序都处于确定状态，如果没有程序指针，就不知道 程序一开始应该从哪里开始执行，也不知道工作时应该执行哪
12、条语句。上电 时的自动复位，使得各端口的输出输入电平不会处于不确定状态，不会使外 围设备产生误动作；也能防止内部一些控制寄存器的功能紊乱。另外，在单片机工作过程中，如前所述， ATC89C52 单片机的就好引脚 RST 若输入大于 2 个机器周期时间的高电平时，单片机就会执行复位操作， 即程序指针将由当前指针跳回到程序的 0000 地址处。以上所说的上电复位，和 RST 按键复位正是单片机复位操作的两种基本 形式。上电复位的实现方法是，在接通电源时， RST 引脚获得瞬间高电平， 因为电容电压不能突变，随着图 3 中的电容 C2 的充电， RST 引脚所获得的 高电平逐渐下降，但能保持两个机器
13、周期以上的时间，单片机复位。 RST 按 键复位的方法是，在图 3 所示的复位电路中，当轻触开关 S1 被按下， RST 与 VCC 相连，也能获得瞬间高电平，因为电容电压不能突变，随着图 3 中的 电容 C2 的充电， RST 引脚所获得的高电平逐渐下降，但能保持两个机器周 期以上的时间，单片机复位。在复位电路的设计中，要选择合适的元器件参数，电阻的阻值不宜过大 或者过小，过大使得 RST 不可能获得高电平，过小也不能起到限流作用。另 外电容容值也应该合适，要保证放电时， RST 引脚上的高电平也能保持两个 机器周期以上的高电平。 本设计使用的电解电容容值和各电阻阻值在图 3 中 都有标注。
14、2.3 晶振电路介绍C3 pF CZIIE20=-12MGNLN| 由P37X2 XIVssGND图 2-4 晶振电路电路图单片机必须有时钟信号控制，才能使得工作时各指令在操作上有严格的时间次序，可以通过两种方法提供时钟信号，一种是外部时钟方式，另一种是内部时钟方式。外部时钟方式是在 XTAL1 端引入外部已有的时钟信号，而 XTAL2端悬空，外部时钟信号一般是频率小于12MHZ的方波。外部时钟方式一般是用于多台单片机协同工作时，如单片机之间的通信，这样要使单片机 有统一的工作节奏。本设计采用内部时钟方式，其电路结构简单，功率消耗 低。本系统中为了尽量降低功耗的原则，采用了内部时钟方式。晶振全
15、称为 晶体振荡器（英文 Crystal Oscillators ），其作用在于产生原始的时钟频 率。内部时钟方式的电路实现方法是在XTAL1和XTAL2弓I脚外接石英晶体，与单片机片内震荡电路形成震荡回路，图中电容C3和C4的容值为22pF,它们的作用是加快起振和稳定频率。3 信号采集和 AD 转换过程的软硬件设计3.1 MQ-3 酒精浓度传感器模块简介U5IO -VCC DOUT口AOUT jGND MQ-3OL 图3-1 MQ-3 酒精浓度传感器模块引脚示意图MQ-3 酒精浓度传感器模块由传感器探头和调理电路组成。 MQ-3 酒精浓 度传感器探头输出的微弱电流送入调理电路，使信号放大并滤去杂波。 MQ-3 酒精浓度传感器模块引脚
