畢業(yè)論文基于單片機(jī)的酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯材料 專業(yè)班級(jí)： 測(cè)控技術(shù)與儀器0703班 學(xué) 號(hào)： 070401078 學(xué)生姓名： 李本科 指導(dǎo)教師： 桑海峰 2011年 06月 基于單片機(jī)的酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)DESIGN OF INTELLIGENT LATCH-UP ANTI-DRINK DRIVING SYSTEM BASED ON SINGLE-CHIP 學(xué) 院：信息科學(xué)與工程學(xué)院專 業(yè) 班 級(jí)： 測(cè)控技術(shù)與儀器學(xué) 號(hào)： 070401078學(xué) 生 姓 名： 李本科指 導(dǎo) 教 師： 桑海峰 目 錄摘要1Abstract2第1章 緒論41.1 課題的研究目的和意義.41.1.1 課題的研究目的41.1.2

2、 課題的研究意義51.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀61.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀61.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀81.3 研究?jī)?nèi)容9第2章 總體方案設(shè)計(jì)102.1 設(shè)計(jì)思路102.2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)102.2.1 酒精傳感器的選型112.2.2單片機(jī)的選型122.2.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的選型.13第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)143.1 AT89系列微控制器的硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)143.1.1 AT89C52的主要技術(shù)性能特點(diǎn)153.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809的性能特點(diǎn)183.3 酒后駕駛閉鎖系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)213.3.1 信號(hào)采集放大電路設(shè)計(jì)213.3.2 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)223.3.3 報(bào)警電路設(shè)計(jì)253.3.4 繼電器驅(qū)動(dòng)

3、電路設(shè)計(jì)253.3.5 系統(tǒng)總體硬件電路圖.26第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)274.1主程序流程圖274.2 源程序設(shè)計(jì)28第5章 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試315.1 51系列單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)及調(diào)試工具5.2硬件系統(tǒng)仿真工具5.2.1 仿真電路圖及仿真結(jié)果.5.3硬件電路連接及程序下載.5.4系統(tǒng)軟硬件合成調(diào)試.第6章 結(jié)論參考文獻(xiàn)致謝沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)摘要隨著交通行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，以及汽車保有量的增加，汽車給人類帶來(lái)舒適和便捷的同時(shí)，也給人類帶來(lái)了交通事故頻發(fā)等交通安全隱患，如酒后駕駛、無(wú)照駕駛、違規(guī)駕駛等，嚴(yán)重威脅著人類生命和財(cái)產(chǎn)安全。隨著我國(guó)公路運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，同其他國(guó)家相比，我國(guó)的道路交通安全

4、形式更為嚴(yán)峻，特別是由酒后駕車導(dǎo)致的交通事故發(fā)生率比較高。因此，從主動(dòng)安全角度出發(fā)，禁止酒后駕駛?cè)藛T啟動(dòng)汽車引擎，成為在車輛發(fā)生事故之前排除隱患的重要研究課題。 本文在研究國(guó)內(nèi)外防止酒后駕駛技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)酒后駕車導(dǎo)致交通事故頻發(fā)的事實(shí)，設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的智能防酒后駕駛控制系統(tǒng)。系統(tǒng)先檢測(cè)司機(jī)呼出氣體酒精濃度，顯示檢測(cè)結(jié)果，并據(jù)此執(zhí)行相應(yīng)的控制。本次設(shè)計(jì)主要完成以下幾個(gè)方面的工作： （1）根據(jù)該系統(tǒng)的實(shí)際目的和系統(tǒng)裝置所使用的特定環(huán)境，選擇燃料電池型酒精傳感器作為檢測(cè)駕駛員呼出氣體酒精含量的工具； 采用合適的儀表放大器、單片機(jī)、顯示模塊、報(bào)警模塊、繼電器驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)； （2）在 K

5、eil uvision3基礎(chǔ)上編寫完成系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，并進(jìn)行編譯調(diào)試；（3）在proteus環(huán)境下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真（4）整合調(diào)試軟硬件，并調(diào)試檢驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)表明：酒精傳感器模擬信號(hào)輸出經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)被AT89系列單片機(jī)采集，據(jù)傳感器輸出電壓與酒精濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系式，系統(tǒng)軟件能精確地將該電壓信號(hào)換算成酒精濃度值，并將該值與電壓值由數(shù)碼管顯示。酒精濃度超標(biāo)時(shí)，報(bào)警模塊啟動(dòng)并發(fā)出警告，主控制器控制繼電器切斷啟動(dòng)機(jī)電源，實(shí)現(xiàn)了本研究的設(shè)計(jì)目標(biāo)和要求?；?單片機(jī)的智能酒后駕駛閉鎖系統(tǒng)工作性能穩(wěn)定可靠，為交通安全提供了主動(dòng)性防護(hù)保障，具有一定的實(shí)用價(jià)值。 關(guān)鍵詞：汽車；酒后駕駛；智能閉鎖；單片機(jī)

6、AbstractWith the development of transport industry and the increasing of cars, vehicle brings not only comfort and convenience for humanity, but also high frequency of traffic accidents and other safety problems, such as drunk driving, which seriously threaten to human life and property. With the de

7、velopment of Chinas road transport industry, compared with other countries, Chinas road security is more serious, particularly the incidence of traffic accidents caused by drunk driving is relatively so high. Therefore, to prohibit actively drunk-drivers from starting engine become necessary before

8、the event of vehicle accident. Based on preventing drink-driving technologies from home and abroad and microprocessor control unit, this paper designs an anti-drunk-driving system to prevent traffic accidents from occurring to the greatest extent. The system tests alcohol concentration in drivers ex

9、haled gas and displays the value. According to the result, the system adopts different control. The main content of this thesis is as following: (1) Select the fuel cell-type alcohol sensor testing the alcohol concentration in drivers breath according to system devices actual purpose and specific en

10、vironment the system used in. (2) Design the hardware systems, including appropriate instrumentation amplifier、 single-chip、LED display module、alarm module and relay driver module. Complete the software system under the Keil uvision3 .(3)TO emulate the system under the Proteus.(4) Integrate the soft

11、ware into the hardware that has been designed and actual test its performance. The experimental test demonstrates that alcohol sensors analog signal is converted to digital signal stored in register through A/D converting module.The system process the fuel cell-type alcohol sensor signal precisely b

12、ased on the corresponding relationship between sensor output voltage and alcohol concentration, which are then displayed on LED monitor. When he alcohol concentration exceeds, voice alarm module warns driver, the red light threatens corresponds to the relay, at the same time, and the host controller

13、 controls relay shutting down the vehicle engine power to avoid drunk driving actively, realizing this study quirements. Overall, the intelligent latch-up anti-drink driving system work excellently, can satisfy the security demands and the requests of this research. KEY WORDS: automobile, drunk driv

14、ing, intelligent latch-up, single-chip第1章 緒論1.1 課題研究的目的和意義1.1.1 課題研究的目的 近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，人們的生活水平日益提高，私家車也越來(lái)越多，各種應(yīng)酬隨之而來(lái)，“酒”這東西貼近了我們的生活。而酒后駕車也頻頻發(fā)生，給人們的生活和生命安全帶來(lái)了巨大的傷害。據(jù)德國(guó)一家調(diào)研機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，全球汽車（包括個(gè)人用車和商用車）保有量最遲到 2010 年將突破 10 億量1。隨著汽車保有量的增加，交通事故也在不斷的增加，全世界每年約有 120 萬(wàn)人死于道路交通事故，受傷者多達(dá) 5000 萬(wàn)人，同時(shí)全球道路交通事故每年造成的直接經(jīng)濟(jì)損失為 5180

15、億美元，可見(jiàn)道路交通安全問(wèn)題已成為全球性的主題2-3。隨著汽車使用量的增加和道路交通事業(yè)的發(fā)展，也給社會(huì)帶來(lái)了負(fù)面影響，其中道理交通事故就是其中之一4。目前我國(guó)汽車保有量約占世界的 2%，但交通事故死亡人數(shù)卻占 15%左右 ，同發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的道路交通安全形式嚴(yán)峻5-6。截至到 2008 年，雖然我國(guó)加強(qiáng)了預(yù)防交通事故的措施，但是交通事故數(shù)量還是相當(dāng)驚人（如表 1所示）7。表 1 2004-2008 期間全國(guó)交通事故起數(shù)和死亡人數(shù)年份交通事故起數(shù)（起）死亡人數(shù)（人）200451789910707720054502549873820063787818945520073272098164920

16、0826556573990據(jù)世界衛(wèi)生組織的事故調(diào)查顯示，大約50%-60%的交通事故與酒后駕駛有關(guān)。酒后駕駛已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織列為車禍致死的首要原因。在我國(guó)，母國(guó)勇分析了我國(guó)2000 年交通事故原因，明顯指出駕駛員是造成交通事故的主要原因（如表 2）8。牟建霖指出我國(guó)機(jī)動(dòng)車駕駛員酒后駕車約占 20%，每年因酒后駕車發(fā)生交通事故死亡人數(shù)超過(guò) 5000 人9。趙衛(wèi)興，高巖等人分析了 19942004 年酒后駕駛死亡人數(shù)占交通事故總死亡人數(shù)的比例，指出該比例從1994年的2%上升到2004年的4.4%，平均每年以7.3%的速度增長(zhǎng)，可見(jiàn)酒后駕車的危害觸目驚心，已經(jīng)成為引發(fā)交通事故的罪魁禍?zhǔn)?0。表

17、2 2000 年道路交通事故原因分析 項(xiàng)目機(jī)動(dòng)車原因機(jī)動(dòng)車駕駛員非機(jī)動(dòng)車駕駛員行人、乘車人道路其它事故（%）4.9483.722.983.250.144.97死亡（%）5.0667.204.316.830.1516.44為了能夠有效的防止酒后駕駛造成的此類危害，研究一種酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)是非常必要的，從而能夠強(qiáng)制性防止酒后駕車，降低交通事故的發(fā)生率。對(duì)于酒后駕車這種現(xiàn)象，張瑋指出雖然各個(gè)國(guó)家都對(duì)酒后駕車執(zhí)行了嚴(yán)格的規(guī)定11-13，但是還有很多人不能嚴(yán)格遵守這個(gè)規(guī)定，酒后駕車事件還是很頻繁，因此研究這種能夠自動(dòng)防止酒后駕車的裝置更為必要。本研究設(shè)計(jì)的智能閉鎖系統(tǒng)，能夠通過(guò)高敏度的呼氣式酒精傳感

18、器，通過(guò)檢測(cè)司機(jī)呼出氣體的酒精含量當(dāng)檢測(cè)到司機(jī)呼出氣體內(nèi)酒精含量超標(biāo)時(shí)，能夠阻止駕駛員開(kāi)啟汽車引擎，使汽車無(wú)法啟動(dòng)，同時(shí)語(yǔ)音報(bào)警，提醒駕駛員“注意安全，不要酒后駕車”，從而有效減少交通事故的發(fā)生，提高我國(guó)道理安全水平，更好地保障我們的交通秩序，保護(hù)人們的出行安全，構(gòu)建和諧的交通環(huán)境。1.1.2 課題研究的意義 據(jù)來(lái)自某國(guó)際組織的一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：每33分鐘就會(huì)有一人死于與飲酒有關(guān)的交通事故。盡管有大多數(shù)人認(rèn)為酒后駕車釀成的交通事故永遠(yuǎn)不可能發(fā)生在自己的身上，但專家的統(tǒng)計(jì)結(jié)果證明：在每個(gè)人的一生中卷入與喝酒有關(guān)的交通事故的可能性為30%。顯而易見(jiàn)，飲酒與開(kāi)車是多么可怕的致命結(jié)合，正是由于酒后開(kāi)車

19、這個(gè)“罪魁禍?zhǔn)住笔沟靡荒荒槐静辉摪l(fā)生的慘劇接連上演，造成一個(gè)個(gè)幸福美滿的家庭支離破碎。雖然我國(guó)現(xiàn)行法律規(guī)定對(duì)酒后駕車造成重大傷亡事故的肇事者，追究其刑事責(zé)任，但是對(duì)沒(méi)有造成重大傷亡事故的酒后駕車者的懲罰比較低，最多也只是拘留15天處罰 9,14。由于這種輕微的處罰根本不足以引起駕駛員的重視，因此酒后駕車者還是比較多。酒精在人體血液內(nèi)達(dá)到一定濃度時(shí)，人對(duì)外界的反應(yīng)能力及控制能力就會(huì)下降，尤其是處理緊急情況的能力下降。駕駛員血液中酒精含量越高，發(fā)生撞車意外的機(jī)會(huì)越高。根據(jù)來(lái)自4538位新浪網(wǎng)友的調(diào)查顯示，有81.29%的被調(diào)查者同意酒后駕駛屬于違法行為，但在被問(wèn)及是否有過(guò)酒后駕駛行為時(shí)，僅有20.

20、63%的被調(diào)查者從未有過(guò)酒后駕車的行為。在被問(wèn)及酒后駕駛?cè)藛T存在何種心理時(shí)，有39.84%的被調(diào)查者認(rèn)為酒后駕駛?cè)藛T過(guò)高的相信自己的駕駛技術(shù)，27.35%的被調(diào)查者認(rèn)為酒后駕駛?cè)藛T的安全意識(shí)不強(qiáng)。另外，有18.97%的被調(diào)查者認(rèn)為酒后駕駛?cè)藛T存在僥幸心理。針對(duì)這種現(xiàn)象，很有必要研究一種專門協(xié)助司機(jī)安全駕駛的輔助工具，即防酒后駕駛的智能閉鎖裝置，能夠適時(shí)提醒司機(jī)安全駕駛，更避免了因盲目自信而導(dǎo)致的交通事故，創(chuàng)造人類的美好生活和社會(huì)的和諧。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 針對(duì)司機(jī)酒后駕車事故頻繁的現(xiàn)象，國(guó)外最早開(kāi)始研發(fā)針對(duì)酒后駕駛的酒精測(cè)試儀。1957 年 1 月 23 日，世界上

21、第一臺(tái)醉酒呼吸分析儀在瑞典首次投入使用，它可以當(dāng)場(chǎng)直接測(cè)試。它能檢測(cè)出司機(jī)呼出氣體中的酒精含量，并將這一結(jié)果顯示于儀器的顯示屏上。交警據(jù)此判斷該司機(jī)是否酒后駕駛。目前，英國(guó)、澳大利亞、比利時(shí)、法國(guó)、荷蘭、新西蘭、西班牙、瑞典等歐洲國(guó)家，普遍采用的辦法是在交通事故現(xiàn)場(chǎng)，交警隨身攜帶呼氣式酒精測(cè)試儀，對(duì)司機(jī)呼出氣體中的酒精含量進(jìn)行快速檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行事故處理并給予駕駛員一定的懲罰。 為了能夠協(xié)助駕駛員主動(dòng)測(cè)試是否酒后駕駛，國(guó)外許多國(guó)家先后研究了用于汽車上的不同酒后測(cè)試辦法。 英國(guó)布里斯托爾大學(xué)生理學(xué)家霍爾瓦特設(shè)計(jì)了一種高智能座駕，其上裝有一套名為“個(gè)人警察”的監(jiān)察系統(tǒng)，由紅外線攝像機(jī)、感應(yīng)器

22、和帶有電腦分析功能的“小黑箱”組成。通過(guò)“小黑箱”攝像機(jī)錄制的司機(jī)眼球活動(dòng)情況以及感應(yīng)器偵察到的方向盤扭轉(zhuǎn)動(dòng)作集中起來(lái)進(jìn)行分析，從分析方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)情況儀器中獲得的信息與從掃描司機(jī)瞳孔移動(dòng)裝置獲得的信息發(fā)生聯(lián)系并進(jìn)行比較，通過(guò)這一對(duì)照完全可以確定司機(jī)是否頭腦清醒。根據(jù)司機(jī)審視行車方向長(zhǎng)短，判定司機(jī)的醉酒程度。 意大利主要方法是在車上配備酒精檢測(cè) MEMS 傳感器，將 MEMS 傳感器置于方向盤的中間位置，酒精檢測(cè) MEMS 傳感器將元件植入在直徑 8mm 的密封外殼內(nèi)、連同信號(hào)處理電路等一起嵌入方向盤內(nèi)，通過(guò)該傳感器檢測(cè)駕駛員呼出氣體的酒精含量。 瑞典紳寶用附帶酒精檢測(cè)功能的鑰匙組件“Alcoke

23、y”，在汽車遙控器內(nèi)部嵌入小型酒精測(cè)試器，當(dāng)司機(jī)按下遙控車鑰匙的時(shí)候，該探測(cè)器就會(huì)同時(shí)開(kāi)始工作。檢測(cè)司機(jī)飲酒度的方法是：司機(jī)必須向測(cè)酒鑰匙的底部呼氣檢測(cè)呼氣酒精含量。 最近瑞典豪華品牌沃爾沃汽車公司推出車載酒精檢測(cè)系統(tǒng)，它通過(guò)一個(gè)無(wú)線手持設(shè)備檢測(cè)駕駛者呼出空氣中的酒精含量，從而判斷駕駛者血液中的酒精濃度。而日產(chǎn)的反酒后駕駛控制系統(tǒng)命名為 Carwings 的車載藍(lán)牙綜合安全系統(tǒng)，該套系統(tǒng)主要是把酒精測(cè)試聲納安置在變檔器上，可以通過(guò)對(duì)眨眼情況探測(cè)分析出司機(jī)清醒狀態(tài)的面部識(shí)別系統(tǒng)，以及對(duì)駕駛情形進(jìn)行探測(cè)分析，系統(tǒng)可以做出感應(yīng)14，44，45。日本汽車業(yè)巨頭豐田將研制一種裝在機(jī)動(dòng)車輛上的防酒后駕駛系

24、統(tǒng)。英國(guó)通過(guò)車載“個(gè)人警察”的監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)司機(jī)審視行車方向的長(zhǎng)短，從而來(lái)判斷司機(jī)的醉酒程度，來(lái)判斷是否發(fā)出報(bào)警信號(hào)或使汽車無(wú)法啟動(dòng)。意大利通過(guò)置于方向盤內(nèi)的 MEMS 酒精傳感器檢測(cè)駕駛員呼出氣體酒精濃度，當(dāng)檢測(cè)其超過(guò)安全駕駛標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，使汽車無(wú)法啟動(dòng)。瑞典紳寶主要方法是利用帶有酒精檢測(cè)功能的鑰匙組件“Alcokey”，當(dāng)司機(jī)按下遙控車鑰匙時(shí)，該探測(cè)器就開(kāi)始工作，司機(jī)必須向測(cè)酒鑰匙底部呼氣，當(dāng)檢測(cè)到呼氣酒精含量超標(biāo)時(shí)，無(wú)法向車輛控制組件發(fā)出解除警報(bào)信號(hào)，從而使汽車無(wú)法啟動(dòng)。沃爾沃的車載酒精檢測(cè)系統(tǒng)，是把該檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)果通過(guò)無(wú)線傳感技術(shù)傳給汽車的電子控制系統(tǒng)單元，當(dāng)酒精含量超過(guò)系統(tǒng)中的設(shè)定值的上線

25、，該系統(tǒng)將阻止啟動(dòng)動(dòng)機(jī)。而日產(chǎn)的防酒后駕駛控制系統(tǒng)通過(guò)變檔器上的探測(cè)聲納探測(cè)司機(jī)手上的汗液中含有酒精，便會(huì)自動(dòng)上鎖，并通過(guò)車內(nèi)的聲音報(bào)警發(fā)出“酒后駕車”的聲音提示，該系統(tǒng)還可以通過(guò)對(duì)司機(jī)的臉部活動(dòng)和行車狀況探測(cè)出司機(jī)是否酒后駕車，并會(huì)發(fā)出報(bào)警聲，并自動(dòng)收緊安全帶，同時(shí)導(dǎo)航系統(tǒng)中顯示“不要酒后駕車”信息。1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國(guó)對(duì)于這方面的研究比較少，香港一家公司發(fā)明了一種名為 iKEY 的車鑰匙，能夠有效而方便地防止醉酒駕駛。這種鑰匙將感應(yīng)器、遠(yuǎn)程信息處理等技術(shù)整合在車鑰匙上，從外觀看，它比正常的車鑰匙多了一條鎖棒。使用時(shí)，司機(jī)要先按 iKEY 上的開(kāi)始按鈕，綠色準(zhǔn)備燈亮了之后，對(duì)著氣孔吹

26、氣約兩秒鐘。當(dāng)呼出氣體的酒精含量低于規(guī)定值時(shí)，它會(huì)立即開(kāi)鎖，把鎖棒收起來(lái)，車鑰匙便能順利插入鑰匙孔，啟動(dòng)引擎。否則，鑰匙將亮起紅燈，鎖棒便不能收起來(lái)，汽車將無(wú)法啟動(dòng)。 目前，國(guó)家交通技術(shù)領(lǐng)域正在開(kāi)發(fā)研究駕駛行為監(jiān)控預(yù)警技術(shù)和裝備，研究?jī)?nèi)容：駕駛狀態(tài)及車輛運(yùn)行狀態(tài)與環(huán)境實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)，異常駕駛狀態(tài)實(shí)時(shí)識(shí)別技術(shù)，駕駛意圖、行為預(yù)測(cè)及違規(guī)操作判別技術(shù)，危險(xiǎn)駕駛行為的預(yù)警方法與技術(shù)，駕駛行為監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)集成技術(shù)。研究目的：通過(guò)研發(fā)異常駕駛狀態(tài)、違規(guī)操作、不良駕駛習(xí)慣等檢測(cè)預(yù)警系統(tǒng)與裝置，形成駕駛?cè)诵袨榈膶?shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)，為有效減少道路交通事故提供技術(shù)支撐，從而開(kāi)發(fā)適用于駕駛行為監(jiān)控系統(tǒng)原型樣機(jī)，并將通過(guò)實(shí)車

27、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。雖然目前隧道窯生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化己經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但是限于現(xiàn)有的技術(shù)和工藝水平，并沒(méi)有真正實(shí)現(xiàn)隧道窯生產(chǎn)的全過(guò)程自動(dòng)化。隨著自動(dòng)控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，隧道窯生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)，隧道窯自動(dòng)控制系統(tǒng)將更加完善，體現(xiàn)隧道窯特性的溫度制度和壓力制度將實(shí)現(xiàn)智能優(yōu)化控制，控制系統(tǒng)將具有更高的精度、更快的速度以及更強(qiáng)的抗干擾性能。例如，窯爐監(jiān)控系統(tǒng)能夠根據(jù)己經(jīng)設(shè)定的燒成制度，對(duì)窯內(nèi)發(fā)生的各種變化自動(dòng)進(jìn)行調(diào)控。當(dāng)系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，控制系統(tǒng)將驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)相應(yīng)參數(shù)做出調(diào)整。隧道窯的輔助過(guò)程也將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、一體化。例如，隧道窯的進(jìn)車、出車、窯門升降按預(yù)先設(shè)定的程序自動(dòng)完成，在無(wú)人干預(yù)的情況下

28、，窯車能在回車線上順利完成碼坯，磚坯轉(zhuǎn)運(yùn)，卸磚，返回等作業(yè)。利用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)全過(guò)程自動(dòng)化控制的隧道窯可以準(zhǔn)確、及時(shí)、靈敏地凋整各項(xiàng)熱工參數(shù)，減少對(duì)操作經(jīng)驗(yàn)的依賴，降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度;提高窯爐運(yùn)行穩(wěn)定性，進(jìn)一步改善產(chǎn)品的質(zhì)量，增加產(chǎn)品的產(chǎn)量;并且進(jìn)一步降低能耗，減少能源浪費(fèi)。1.3研究?jī)?nèi)容本課題主要研究一種能自動(dòng)防止司機(jī)酒后駕駛的智能閉鎖系統(tǒng)，本研究主要采用中檔芯片作為該智能閉鎖系統(tǒng)的核心，通過(guò)呼氣式酒精傳感器測(cè)試司機(jī)呼出氣體的酒精含量，并且能夠通過(guò)液晶顯示器顯示該酒精含量值，當(dāng)司機(jī)體內(nèi)血液酒精含量超過(guò)安全駕駛標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，能夠報(bào)警，并通過(guò)繼電器切斷汽車引擎的電源，使汽車無(wú)法啟動(dòng)。 本研究主

29、要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容： （1）設(shè)計(jì)智能閉鎖系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)組成以及控制系統(tǒng)中的功能模塊； （2）認(rèn)真學(xué)習(xí) AT89C52芯片的特性和功能，設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件電路。以AT89C52為核心，功能模塊劃分為酒精傳感器酒精濃度信號(hào)采集放大電路、AT89C52 微控制器接口電路、報(bào)警電路、酒精濃度顯示電路、繼電器接口電路等 ；（3）軟件編程。按照軟件實(shí)現(xiàn)的功能，分為酒精傳感器模擬輸出電壓線性化處理、氣體濃度顯示、報(bào)警、繼電器驅(qū)動(dòng)子程序等； （4）硬軟件結(jié)合調(diào)試。 第2章 總體方案設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)思路本研究設(shè)計(jì)的酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)，采用燃料電池型酒精傳感器，通過(guò)該酒精傳感器檢測(cè)駕駛員呼出氣體的酒

30、精含量，判斷是否超過(guò)安全駕駛標(biāo)準(zhǔn)，而且要求通過(guò)硬件系統(tǒng)處理，能夠顯示該酒精濃度，使駕駛員能夠清楚的看到已經(jīng)飲酒過(guò)度，所以需要選擇一種顯示儀器來(lái)顯示駕駛員呼出氣體酒精濃度值，基于這種要求，本次設(shè)計(jì)選用LED顯示模塊。為了能夠警示駕駛員不要酒后駕駛，本系統(tǒng)中需要設(shè)計(jì)一種報(bào)警系統(tǒng)，能夠在駕駛員欲酒后駕駛時(shí)，發(fā)出警告提示。該智能閉鎖系統(tǒng)的最主要功能是為了當(dāng)檢測(cè)到司機(jī)呼出氣體內(nèi)酒精濃度超標(biāo)時(shí)，能夠自動(dòng)切斷汽車引擎電源，所以需要一種執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠自動(dòng)的切斷汽車引擎電源，本次設(shè)計(jì)選用繼電器來(lái)達(dá)到這個(gè)目的，通過(guò)繼電器的動(dòng)作來(lái)控制汽車引擎電源是否開(kāi)啟。通過(guò)選用本方案中的元件，該智能閉鎖系統(tǒng)能夠通過(guò)快速檢測(cè)駕駛員呼

31、出氣體的酒精濃度是否超標(biāo)，通過(guò)單片機(jī)的放大、采集處理檢測(cè)駕駛員呼出氣體酒精含量是否超標(biāo)，當(dāng)檢測(cè)到駕駛員飲酒過(guò)度時(shí)，能夠顯示酒精濃度值和報(bào)警提示不要酒后駕車，并快速切斷汽車引擎電源，停止啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。2.2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)基于以上的構(gòu)思，設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖，如下圖所示：AT89C52單片機(jī)LED顯示ADC0809酒精傳感器放大器 數(shù)字量警告提示 控制轉(zhuǎn)換電源供電驅(qū)動(dòng)繼電器汽車引擎電源系統(tǒng)硬件原理框圖下面對(duì)該系統(tǒng)做下簡(jiǎn)單的介紹： 本系統(tǒng)主要由電源模塊、酒精傳感器、AT89系列單片機(jī)、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、LED顯示模塊、報(bào)警模塊、繼電器驅(qū)動(dòng)模塊等組成，其主要任務(wù)是采集酒精傳感器的

32、輸出電壓信號(hào)，放大后經(jīng)過(guò)ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換和AT89C52單片機(jī)處理，當(dāng)檢測(cè)到酒精濃度超過(guò)標(biāo)定值時(shí)，能夠通過(guò)LED顯示傳感器的輸出電壓值，并通過(guò)報(bào)警模塊和驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作，切斷汽車引擎電源。2.2.1酒精傳感器的選型隨著科學(xué)的發(fā)展，酒精傳感器的種類越來(lái)越多，目前來(lái)說(shuō)對(duì)氣體中酒精含量進(jìn)行檢測(cè)的設(shè)備主要有以下幾種類型：燃料電池型（電化學(xué)型）、半導(dǎo)體型、紅外線型、氣體色譜分析型、比色型60-61。下面主要介紹半導(dǎo)體型和燃料電池型酒精傳感器。半導(dǎo)體型采用氧化錫半導(dǎo)體作為傳感器，這類半導(dǎo)體器件具有氣敏特性，當(dāng)接觸的氣體中其敏感的氣體濃度增加，它對(duì)外呈現(xiàn)的電阻值就降低，半導(dǎo)體型呼氣式酒精測(cè)試儀就是利用這

33、個(gè)原理做成的。這種半導(dǎo)體在不同工作溫度時(shí)，對(duì)不同氣體敏感程度是不同的，因此對(duì)于半導(dǎo)體型呼氣酒精測(cè)試儀中一般都采用加熱元件，把傳感器加熱到一定的溫度，在該溫度下，該傳感器對(duì)酒精具有最高的靈敏度61。但是由于半導(dǎo)體型酒精傳感器感度低、不能精確計(jì)量、穩(wěn)定性和重復(fù)性差、以及功耗大62-63，所以國(guó)外很少用其現(xiàn)場(chǎng),實(shí)時(shí)檢測(cè)司機(jī)是否酒后駕車。燃料電池型酒精傳感器采用貴金屬白金作為電極，在燃料室內(nèi)充滿了特種催化劑，它能使進(jìn)入燃料室內(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)入燃料室內(nèi)的氣體的酒精濃度成正比。燃料電池型酒精傳感器屬于電化學(xué)類型，燃料電池是當(dāng)前世界上廣

34、泛研究的環(huán)保型能源，它可以直接把可燃?xì)怏w轉(zhuǎn)變成電能，而不產(chǎn)生污染60，64，65，作為酒精傳感器只是燃料電池的一個(gè)分支。燃料電池型酒精傳感器的特點(diǎn)：測(cè)量精度高，可測(cè)范圍寬。由于它只對(duì)酒精氣體反應(yīng)，所以任何其他非酒精氣體測(cè)量時(shí)給結(jié)果帶來(lái)的干擾都很小。另外，由于它對(duì)酒精氣體極其敏感，只要把環(huán)境溫度控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，即使酒精濃度很低也能在其兩極產(chǎn)生微弱的電壓輸出。由于燃料電池型酒精傳感器具有穩(wěn)定性好、精度高、抗干擾性好的明顯優(yōu)點(diǎn)66-68，可用來(lái)檢測(cè)機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)藛T是否飲酒和其它嚴(yán)禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，也可用在其它場(chǎng)所乙醇蒸汽的檢測(cè)。但此酒精傳感器的結(jié)構(gòu)要求非常精密，制造難度大，目前只有美國(guó)、英

35、國(guó)、德國(guó)等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家能夠生產(chǎn)。 目前普遍使用的酒精傳感器為半導(dǎo)體型和燃料電池型，這兩種酒精傳感器易于制造成便捷型呼氣式酒精測(cè)試器，適用于現(xiàn)場(chǎng)使用。國(guó)內(nèi)普遍使用半導(dǎo)體型酒精測(cè)試儀，因?yàn)樗闹饕獌?yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉，只是燃料電池型的幾分之一，但是它的性能遠(yuǎn)比燃料電池的要差，所以它通常用在要求不高的場(chǎng)合，如自我檢測(cè)或一般性定性檢測(cè)60。但是對(duì)于應(yīng)用在汽車領(lǐng)域，主要用來(lái)精確測(cè)量人體呼出氣體酒精含量的檢測(cè)，應(yīng)該需要完全符合GA307-2001標(biāo)準(zhǔn)的燃料電池型酒精傳感器，確保對(duì)人體呼出酒精氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)、精確定量檢測(cè)?；诒敬卧O(shè)計(jì)要求和使用環(huán)境、成本等方面的考慮，本次課題選用燃料電池型酒精傳感器。 燃料電池型酒

36、精傳感器的消耗電流小，并且通電初期的穩(wěn)定時(shí)間短，其電路部分僅需要電池就可以滿足供電需要，比半導(dǎo)體傳感器的精度高、靈敏度高、性能穩(wěn)定、抗干擾性強(qiáng)，適宜用在檢驗(yàn)人體呼出氣體的酒精含量中。2.2.2單片機(jī)的選型隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，如今越來(lái)越多的電子產(chǎn)品向智能化、微型化、低功耗方向發(fā)展，越來(lái)越多的產(chǎn)品需要實(shí)時(shí)控制和信號(hào)處理，要求電子設(shè)計(jì)技術(shù)需要有新的變革和飛躍，而以往的純數(shù)字電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)工作量大、靈活性差、系統(tǒng)可靠性差。單片機(jī)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)克服了純數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的缺陷，使電子電路設(shè)計(jì)有了新的飛躍69。單片機(jī)將微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（ROM 和 RAM 等）、輸出/輸入口（I/O）、定時(shí)/計(jì)

37、數(shù)器、中斷系統(tǒng)等集成在一塊集成電路芯片上，稱之為單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)（MCU）。單片機(jī)的應(yīng)用從根本上改變了控制系統(tǒng)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。以前采用硬件電路實(shí)現(xiàn)的大部分控制功能，單片機(jī)可以通過(guò)軟件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)從工業(yè)測(cè)控對(duì)象、環(huán)境、接口特點(diǎn)等出發(fā)，向著增強(qiáng)控制功能、提高工業(yè)環(huán)境下的可靠性、靈活方便的構(gòu)成應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)界面接口的方向發(fā)展。其主要特點(diǎn)有品種多樣，型號(hào)繁多，性能提高，容量擴(kuò)大，低功耗，軟件應(yīng)用配套，具有系統(tǒng)擴(kuò)展和配置等。主要應(yīng)用領(lǐng)域包括:智能化家用電器、辦公自動(dòng)化設(shè)備、商業(yè)營(yíng)銷設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化控制、智能化儀表、智能化通信產(chǎn)品、汽車電子產(chǎn)品、航空航天系統(tǒng)和高防軍事、尖端武器等

38、領(lǐng)域70。目前最常用的是 AVR、MCS-51、PIC 系列單片機(jī)。51系列單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)之一是它從內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作的系統(tǒng)，稱作位處理器，能夠進(jìn)行的位傳送、置位、清零、測(cè)試、邏輯運(yùn)算等，功能完備。51系列的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是乘法和除法指令，給編程帶來(lái)方便7Intel公司51系列的典型產(chǎn)品是8051，片內(nèi)有4K字節(jié)的一次性程序存儲(chǔ)器（OTP）。Atmel公司就將其改為電可改寫的閃速存儲(chǔ)器（Flash），容許改寫1000次以上，這給編程和調(diào)試帶來(lái)極大的便利，其產(chǎn)品AT89C51、AT89C52等成為了當(dāng)今最流行的八位單片機(jī)。 PIC 系列單片機(jī)采用 Harvard 雙總線結(jié)構(gòu)，運(yùn)行速

39、度快，指令流水線結(jié)構(gòu)，程序存儲(chǔ)器的訪問(wèn)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)并行處理。但編程時(shí)分頁(yè)比較麻煩，擴(kuò)展能力比較弱。AVR是集合了PIC和51的優(yōu)勢(shì)的，指令周期比PIC還要快，性價(jià)比比PIC要高，F(xiàn)LASH在線編程比PIC方便，學(xué)AVR會(huì)感到它的結(jié)構(gòu)跟PIC差不多，很多相似的，就是用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)置位麻煩一點(diǎn)，位操作不如PIC和51方便，工業(yè)級(jí)也用的不廣，多用于儀器、通信上?；诒驹O(shè)計(jì)要求的性價(jià)比以及所實(shí)現(xiàn)功能，選用Atmel公司的AT89C52單片機(jī)。2.2.3模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的選型 AD轉(zhuǎn)換就是模數(shù)轉(zhuǎn)換，顧名思義，就是把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。 下面簡(jiǎn)要介紹常用的幾種類型的基本原理及特點(diǎn)：積分型、逐次逼近型、

40、并行比較型/串并行型。1）積分型（如TLC7135） 積分型AD工作原理是將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間(脈沖寬度信號(hào))或頻率(脈沖頻率)，然后由定時(shí)器/計(jì)數(shù)器獲得數(shù)字值。其優(yōu)點(diǎn)是用簡(jiǎn)單電路就能獲得高分辨率，但缺點(diǎn)是由于轉(zhuǎn)換精度依賴于積分時(shí)間，因此轉(zhuǎn)換速率極低。初期的單片AD轉(zhuǎn)換器大多采用積分型，現(xiàn)在逐次比較型已逐步成為主流。 2）逐次比較型（如ADC0808/ADC0809）逐次比較型AD由一個(gè)比較器和DA轉(zhuǎn)換器通過(guò)逐次比較邏輯構(gòu)成，從MSB開(kāi)始，順序地對(duì)每一位將輸入電壓與內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行比較，經(jīng)n次比較而輸出 數(shù)字值。其電路規(guī)模屬于中等。其優(yōu)點(diǎn)是速度較高、功耗低，在低分辯率（12位）時(shí)價(jià)格很高

41、。 3）并行比較型/串并行比較型（如TLC5510） 并行比較型AD采用多個(gè)比較器，僅作一次比較而實(shí)行轉(zhuǎn)換，又稱FLash(快速)型。由于轉(zhuǎn)換速率極高，n位的轉(zhuǎn)換需要2n-1個(gè)比較器，因此電路規(guī)模也極大，價(jià)格也高，只適用于視頻AD轉(zhuǎn)換器等速度特別高的領(lǐng)域。 串并行比較型AD結(jié)構(gòu)上介于并行型和逐次比較型之間，最典型的是由2個(gè)n/2位的并行型AD轉(zhuǎn)換器配合DA轉(zhuǎn)換器組成，用兩次比較實(shí)行轉(zhuǎn)換，所以稱為 Half flash(半快速)型。還有分成三步或多步實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換的叫做分級(jí)（Multistep/Subrangling）型AD，而從轉(zhuǎn)換時(shí)序角度 又可稱為流水線（Pipelined）型AD，現(xiàn)代的分級(jí)

42、型AD中還加入了對(duì)多次轉(zhuǎn)換結(jié)果作數(shù)字運(yùn)算而修正特性等功能。這類AD速度比逐次比較型高，電路 規(guī)模比并行型小。 AD轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)1）分辯率(Resolution) 指數(shù)字量變化一個(gè)最小量時(shí)模擬信號(hào)的變化量，定義為滿刻度與2n的比值。分辯率又稱精度，通常以數(shù)字信號(hào)的位數(shù)來(lái)表示。 2） 轉(zhuǎn)換速率(Conversion Rate)是指完成一次從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字的AD轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間的倒數(shù)。積分型AD的轉(zhuǎn)換時(shí)間是毫秒級(jí)屬低速AD，逐次比 較型AD是微秒級(jí)屬中速AD，全并行/串并行型AD可達(dá)到納秒級(jí)。采樣時(shí)間則是另外一個(gè)概念，是指兩次轉(zhuǎn)換的間隔。為了保證轉(zhuǎn)換的正確完成，采樣速率 (Sample Rat

43、e)必須小于或等于轉(zhuǎn)換速率。因此有人習(xí)慣上將轉(zhuǎn)換速率在數(shù)值上等同于采樣速率也是可以接受的。常用單位是ksps和Msps，表 示每秒采樣千/百萬(wàn)次（kilo / Million Samples per Second）。 0809是一款8通道復(fù)用的8位AD轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)獲取的關(guān)鍵部分是它的8位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。這個(gè)部分主要是由3部分組成：256R的階梯網(wǎng)絡(luò)，連續(xù)逼近的電阻，和比較器。連續(xù)逼近電阻（SAR）通過(guò)8次迭代去大約逼近輸入電壓，只要輸出是幾位，那么就需要幾次迭代。SAR通過(guò)8組開(kāi)關(guān)組和比較器完成獲取輸入電壓對(duì)應(yīng)參考電壓的數(shù)字信號(hào)?；诒敬卧O(shè)計(jì)的要求，選用ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。 第3章 系統(tǒng)

44、硬件設(shè)計(jì)3.1 AT89系列微控制器的硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn) AT89 系列單片機(jī)是 ATMEL公司的8 位Flash單片機(jī)系列 這個(gè)系列單片機(jī)的最大特點(diǎn)是在片內(nèi)含有Flash存儲(chǔ)器 因此, 在應(yīng)用中有著十分廣泛的前途, 特別是在便攜式 省電及特殊信息保存的儀器和系統(tǒng)中顯得更為有用 AT89 系列單片機(jī)是以 8051 核構(gòu)成的, 所以, 它和8051 系列單片機(jī)是兼容的系列 這個(gè)系列對(duì)于以 8051 為基礎(chǔ)的系統(tǒng)來(lái)說(shuō), 是十分容易進(jìn)行取代和組成的 故而對(duì)于熟悉 8051 的用戶來(lái)說(shuō), 用ATMEL公司的 89系列單片機(jī)進(jìn)行取代8051 的系統(tǒng)設(shè)計(jì)是輕而易舉的事。89 系列單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)： (1)內(nèi)部含 F

45、lash 存儲(chǔ)器 在系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中可以十分容易進(jìn)行程序的修改 這就大大縮短了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期 同時(shí) 在系統(tǒng)工作過(guò)程中能有效地保存一些數(shù)據(jù)信息 即使外界電源損壞也不會(huì)影響到信息的保存。 (2)和 80C51插座兼容 89 系列單片機(jī)的引腳是和80C51 的引腳一樣的 所以 當(dāng)用 89系列單片機(jī)取代80C51 時(shí) 可以直接進(jìn)行代換 這時(shí) 不管采用40引腳或是44 引腳的產(chǎn)品 只要用相同引腳的89系列單片機(jī)取代 80C51 的單片機(jī)即可。 (3)靜態(tài)時(shí)鐘方式 89 系列單片機(jī)采用靜態(tài)時(shí)鐘方式 所以可以節(jié)省電能 這對(duì)于降低便攜式產(chǎn)品的功耗十分有用。 (4)錯(cuò)誤編程亦無(wú)廢品產(chǎn)生 一般的 OTP 產(chǎn)品 一

46、旦錯(cuò)誤編程就成了廢品 而 89 系列單片機(jī)內(nèi)部采用了 Flash 存儲(chǔ)器 所以 錯(cuò)誤編程之后仍可以重新編程 直到正確為止 故不存在廢品。 (5)可進(jìn)行反復(fù)系統(tǒng)試驗(yàn) 用89 系列單片機(jī)設(shè)計(jì)的系統(tǒng) 可以反復(fù)進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn) 每次試驗(yàn)可以編入不同的程序 這樣可以保證用戶的系統(tǒng)設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu) 而且 隨用戶的需要和發(fā)展 還可以進(jìn)行修改 使系統(tǒng)不斷能追隨用戶的最新要求。 89系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 89系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和80C51 相近 主要含有如下一些部件： (1)8031 CPU (6)片內(nèi)RAM (2)振蕩電路 (7)并行 I O 接口 (3)總線控制部件 (8)定時(shí)器 (4)中斷控制部件 (9)串行

47、I O 接口 (5)片內(nèi) Flash 存儲(chǔ)器 (10)片內(nèi) EEPROM 在89 系列單片機(jī)中 AT89C1051 的 Flash 存儲(chǔ)器容量最小 只有1 K 而 AT89S55 的Flash 存儲(chǔ)器容量最大有20K 在這個(gè)系列中 結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的是 AT89C1051 它內(nèi)部不含串行接口;最復(fù)雜的是 AT89S8252 它內(nèi)部不但含標(biāo)準(zhǔn)的串行接口 還含有一個(gè)串行外圍接口 SPI Watchdog 定時(shí)器 雙數(shù)據(jù)指針 EEPROM電源下降的中斷恢復(fù)等功能和部件。 3.1.1 AT89C52的主要技術(shù)性能特點(diǎn)AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的F

48、lash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。AT89C52的主要功能特性有：兼容MCS51指令系統(tǒng)，8k可反復(fù)擦寫(1000次）Flash ROM ,32個(gè)雙向I/O口，256x8bit內(nèi)部RAM，3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷，時(shí)鐘頻率0-24MHz,2個(gè)串行中斷,可編程UART串行通道, 2個(gè)外部中斷源,共8個(gè)中斷源,2個(gè)讀寫中斷口線,3級(jí)加密位,低功耗空閑和掉電模式 ,軟件設(shè)置睡眠

49、和喚醒功能。而在本次設(shè)計(jì)中只需要用到最基本的4個(gè)輸入輸出I/O口功能。通過(guò)匯編或是C語(yǔ)言編程，可以用指令對(duì)單片機(jī)的各輸入輸出進(jìn)行控制，還可以進(jìn)行各種基本運(yùn)算。AT89C52單片機(jī)各引腳功能如下： PDIP封裝的AT89C52引腳圖P0 口P0 口是一組8 位漏極開(kāi)路型雙向I/O 口， 也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8 個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口P0 寫“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash 編程時(shí)，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指

50、令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 P1 口 P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。P2 口P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門電路。對(duì)端口P2 寫“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(I

51、IL)。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX DPTR 指令）時(shí)，P2 口送出高8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn)8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVX RI 指令）時(shí)，P2 口輸出P2 鎖存器的內(nèi)容。Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。 P3 口P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口。P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門電路。對(duì)P3 口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。 P3 口除了作為一般的I/O 口線外，更重要的用途是它的第

52、二功能 P3 口還接收一些用于Flash 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 RST復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8 位字節(jié)。一般情況下，ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE 脈沖。對(duì)Flash 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH 單元的D0 位置位，可禁止ALE 操作

53、。該位置位后，只有一條 MOVX 和MOVC指令才能將ALE 激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE 禁止位無(wú)效。 PSEN程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次PSEN信號(hào)。 EA/VPP外部訪問(wèn)允許。欲使CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000HFFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU 則

54、執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。 Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V 的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V 編程電壓Vpp。 XTAL1振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2振蕩器反相放大器的輸出端。特殊功能寄存器在AT89C52 片內(nèi)存儲(chǔ)器中，80H-FFH 共128 個(gè)單元為特殊功能寄存器（SFE），并非所有的地址都被定義，從80HFFH 共128 個(gè)字節(jié)只有一部分被定義，還有相當(dāng)一部分沒(méi)有定義。對(duì)沒(méi)有定義的單元讀寫將是無(wú)效的，讀出的數(shù)值將不確定，而寫入的數(shù)據(jù)也將丟失。不應(yīng)將數(shù)據(jù)“1”寫入未定義的單元，由于這些單元在將來(lái)的產(chǎn)品中可能賦予新的功能，在這種情況下，復(fù)位后這些單元數(shù)值總是“0”。 AT89C52除了與AT89C51所有的定時(shí)/計(jì)數(shù)器0 和定時(shí)/計(jì)數(shù)器1 外，還增加了一個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器2。定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 的控制和狀態(tài)位位于