-液晶酒精檢測(cè)儀設(shè)計(jì)

1、目錄目錄一、前言一、前言.2二、酒精測(cè)試儀總體方案設(shè)計(jì)二、酒精測(cè)試儀總體方案設(shè)計(jì).22.12.1 酒精濃度檢測(cè)儀設(shè)計(jì)要求分析酒精濃度檢測(cè)儀設(shè)計(jì)要求分析.22.22.2 酒精濃度檢測(cè)儀設(shè)計(jì)方案酒精濃度檢測(cè)儀設(shè)計(jì)方案.2三、硬件設(shè)計(jì)三、硬件設(shè)計(jì).33.13.1 傳感器的選擇傳感器的選擇.33.23.2 A/DA/D 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路 .43.2.1 ADC0809 的引腳及功能.43.2.2 ADC0809 的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)換原理.63.2.3 ADC0809 連線圖.73.33.3 89C5189C51 單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng) .83.3.1 單片機(jī)片內(nèi)結(jié)構(gòu).83.3.2 89C51 芯片介紹.93.3

2、.3 晶振電路和復(fù)位電路.113.43.4 LCD1602LCD1602 液晶顯示電路液晶顯示電路 .123.53.5 鍵盤電路鍵盤電路 .153.63.6 報(bào)警電路報(bào)警電路 .163.6.1 燈光提示電路.163.6.2 聲音報(bào)警電路.16四、軟件設(shè)計(jì)四、軟件設(shè)計(jì).184.14.1 軟件介紹軟件介紹.184.24.2 主程序框圖主程序框圖.204.34.3 數(shù)據(jù)采集子程序程序框圖數(shù)據(jù)采集子程序程序框圖.20五、測(cè)試結(jié)果及結(jié)論五、測(cè)試結(jié)果及結(jié)論.225.15.1 調(diào)試調(diào)試.225.25.2 結(jié)論結(jié)論.22六、致謝六、致謝.23七、參考文獻(xiàn)：七、參考文獻(xiàn)：.24附圖附圖.25附程序附程序.262

3、酒精濃度檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)酒精濃度檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)一、前言一、前言近年來(lái)，我國(guó)越來(lái)越多的人有了自己的私家車，而酒后駕車造成的交通事故也頻繁發(fā)生。為此，我國(guó)將酒駕列入刑法范圍內(nèi)，所以需要設(shè)計(jì)一智能儀器能夠檢測(cè)駕駛員體內(nèi)酒精含量。本課程設(shè)計(jì)研究的是一種以氣敏傳感器和單片機(jī) A/D 轉(zhuǎn)換器為主，檢測(cè)駕駛員呼出氣體的酒精濃度，并具有聲光報(bào)警功能的空氣酒精濃度監(jiān)測(cè)儀。其可檢測(cè)出空氣環(huán)境中酒精濃度值，并可根據(jù)不同的環(huán)境設(shè)定不同的閾值，對(duì)超過(guò)的閾值進(jìn)行聲光報(bào)警來(lái)提示危害。本課題分為兩部分：硬件設(shè)計(jì)部分和軟件設(shè)計(jì)部分。硬件部分為利用 MQ3 氣敏傳感器測(cè)量空氣中酒精濃度，并轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信

4、號(hào)后傳給單片機(jī)系統(tǒng)，由單片機(jī)及其相應(yīng)外圍電路進(jìn)行信號(hào)的處理，顯示酒精濃度值以及超閾值聲光報(bào)警。程序采用模塊化設(shè)計(jì)思想，各個(gè)子程序的功能相對(duì)獨(dú)立，便于調(diào)試和修改。而硬件電路又大體可分為單片機(jī)小系統(tǒng)電路、A/D 轉(zhuǎn)換電路、聲光報(bào)警電路、LCD液晶顯示電路，按鍵電路，各部分電路的設(shè)計(jì)及原理將會(huì)在硬件電路設(shè)計(jì)部分詳細(xì)介紹。二、酒精測(cè)試儀總體方案設(shè)計(jì)二、酒精測(cè)試儀總體方案設(shè)計(jì)2.1 酒精濃度檢測(cè)儀酒精濃度檢測(cè)儀設(shè)計(jì)要求分析設(shè)計(jì)要求分析設(shè)計(jì)的酒精濃度測(cè)試儀應(yīng)具有如下特點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，外圍電路帶有LCD顯示以及鍵盤響應(yīng)電路，無(wú)需要其他計(jì)算機(jī)，用戶就可以與之進(jìn)行交互工作，完成數(shù)據(jù)的采

5、集、存儲(chǔ)、計(jì)算、分析等過(guò)程。（2）系統(tǒng)具有低功耗、小型化、高性價(jià)比等特點(diǎn)。（3）從便攜式的角度出發(fā)，系統(tǒng)成功使用了數(shù)碼管顯示器以及小鍵盤。由單片機(jī)系統(tǒng)控制鍵盤和LCD顯示來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互操作，界面友好。（4）軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易懂。2.2 酒精濃度檢測(cè)儀設(shè)計(jì)方案酒精濃度檢測(cè)儀設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)時(shí)，考慮酒精濃度是由傳感器把非電量轉(zhuǎn)換為電量，傳感器輸出的是0-5伏的電壓值且電壓值穩(wěn)定，外部干擾小等。因此，可以直接把傳感器輸出電壓值經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換得到數(shù)據(jù)送入單片機(jī)進(jìn)行處理。此外，還需接入液晶顯示，鍵盤設(shè)定，報(bào)警電路等。3其總體框圖如圖2-1所示。被測(cè)環(huán)境氣敏傳感器A/D 轉(zhuǎn)換電路單片機(jī)聲光報(bào)警電路液晶顯示鍵

6、盤圖圖2-12-1 基本工作原理圖基本工作原理圖三、硬件設(shè)計(jì)三、硬件設(shè)計(jì)3.1 傳感器的選擇傳感器的選擇本系統(tǒng)直接測(cè)量的是呼氣中的酒精濃度，再轉(zhuǎn)換為血液中的酒精含量濃度，故采用氣敏傳感器。考慮到周圍空氣中的氣體成分可能影響傳感器測(cè)量的準(zhǔn)確性，所以傳感器只能對(duì)酒精氣體敏感，對(duì)其他氣體不敏感，故選用 MQ3 型氣敏傳感器。其有很高的靈敏度、良好的選擇性、長(zhǎng)期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性。MQ3 型氣敏傳感器由微型Al2O3，陶瓷管和 SnO2 敏感層、測(cè)量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件的工作提供了必要的工作條件。傳感器的標(biāo)準(zhǔn)回路有兩部分組成。其一為加熱回路，其二

7、為信號(hào)輸出回路，它可以準(zhǔn)確反映傳感器表面電阻值的變化。傳感器的表面電阻 RS 的變化，是通過(guò)與其串聯(lián)的負(fù)載電阻 RL 上的有效電壓信號(hào) VRL 輸出面獲得的。負(fù)載電阻 RL 可調(diào)為 05-200K。加熱電壓 Uh 為 5v。上述這些參數(shù)使得傳感器輸出電壓為 0-5V。MQ3 型氣敏傳感器的結(jié)構(gòu)和外形、標(biāo)準(zhǔn)回路、傳感器阻值變化率與酒精濃度、外界溫度的關(guān)系圖如圖 3-3 所示。為了使測(cè)量的精度達(dá)到最高，誤差最小，需要找到合適的溫度，一般在測(cè)量前需將傳感器預(yù)熱 5 分鐘。圖圖3-13-1 MQ3MQ3 結(jié)構(gòu)和外形結(jié)構(gòu)和外形4A1F2A3B4F5B6RL3MQ -2+5G NDR8470G NDINR

8、75.1C4104圖圖3-23-2 MQ3MQ3 結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖圖圖3-3 傳感器阻值變化率與酒精濃度、外界溫度之間的關(guān)系傳感器阻值變化率與酒精濃度、外界溫度之間的關(guān)系3.2 A/D 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，被測(cè)量對(duì)象的有關(guān)變化量，如溫度、壓力、流量、速度等非電物理量，須經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的模擬電信號(hào)（電壓或電流），這些模擬電信號(hào)必須轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后才能在單片機(jī)中用軟件進(jìn)行處理。實(shí)現(xiàn)模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件稱為 A/D 轉(zhuǎn)換器（ADC）。A/D 轉(zhuǎn)換器大致分有三類：一是雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器，優(yōu)點(diǎn)是精度高，抗干擾性好，價(jià)格便宜，但速度慢；二是逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器，精度、速度、

9、價(jià)格適中；三是-A/D 轉(zhuǎn)換器。該設(shè)計(jì)中選用的是 ADC0809 屬第二類，是 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器。0809 具有 8 路模擬信號(hào)輸入端口，地址線（23-25 腳）可決定那一路模擬信號(hào)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。22 腳為地址鎖存控制，當(dāng)輸入為高電平時(shí)，對(duì)地址信號(hào)進(jìn)行鎖存。6 腳為測(cè)試控制，當(dāng)輸入一個(gè)2s 的高電平脈沖時(shí)，就開始 A/D 轉(zhuǎn)換。7 引腳為 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，7 腳輸出高電平。9 腳為 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許端，當(dāng) OE 腳為高電平時(shí)，A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。10 腳為 0809 的時(shí)鐘輸入端。3.2.1 ADC0809 的引腳及功能5逐次比較型 A/D

10、轉(zhuǎn)換器在精度、速度、和價(jià)格上都適中，是最常用的 A/D 轉(zhuǎn)換器件。芯片采用的是 ADC0809，以下介紹 ADC0809 的引腳及功能。芯片如圖 3-4 所示。 圖圖 3-43-4 ADC0809ADC0809 的引腳的引腳ADC0809 是一種逐次比較式 8 路模擬輸入、8 位數(shù)字量輸出的 A/D 轉(zhuǎn)換器。由圖可見，ADC0809 共有 28 個(gè)引腳，采用雙列直插式封裝。主要引腳功能如下： IN0-IN7 是 8 路模擬信號(hào)輸入端。 D0-D7 是 8 位數(shù)字量輸入端。 A、B、C 與 ALE 控制 8 路模擬通道的切換，A、B、C 分別與 3 根地址線或數(shù)據(jù)線相連，3 位編碼對(duì)應(yīng) 8 個(gè)通

11、道地址端口。ADC0809 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖所示。下面說(shuō)明各引腳功能。IN0IN7：8 路模擬量輸入端。2-12-8：8 位數(shù)字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使 0809 復(fù)位，下降沿啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換） 。EOC： A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平） 。OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng) A/

12、D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于 640KHZ。REF（+） 、REF（-）：基準(zhǔn)電壓。Vcc：電源，單一+5V。GND：地。首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通 8路模擬輸入之一到比較器。START 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到 A/D 轉(zhuǎn)換完成，EOC 變?yōu)楦唠娖剑甘?A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng)6OE 輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到

13、數(shù)據(jù)總線上。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 A/D 轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問(wèn)題是如何確認(rèn) A/D 轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送。為此可采用下述三種方式。（1）定時(shí)傳送方式對(duì)于一種 A/D 轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如ADC0809 轉(zhuǎn)換時(shí)間為 128s，相當(dāng)于 6MHz 的 MCS-51 單片機(jī)共 64 個(gè)機(jī)器周期?？蓳?jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序，A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換肯定已 經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。（2）查詢方式A/D 轉(zhuǎn)換芯片有表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)，例如 ADC0809 的 EOC 端。因此

14、可以用查詢方式，測(cè)試 EOC 的狀態(tài)，即可確認(rèn)轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。（3）中斷方式把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)（EOC）作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過(guò)指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號(hào)有效時(shí)，OE 信號(hào)即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接受。需要注意的是：ADC0809 雖然有 8 路模擬通道可以同時(shí)輸入 8 路模擬信號(hào)，但每個(gè)瞬間只能換 1 路，共用一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，各路之間的切換由軟件改變C、A、B 引腳上的代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。地址鎖存與譯碼電路完成對(duì) A、B、C 3 個(gè)地址位進(jìn)行鎖存和譯碼，其譯碼輸出

15、用于通道選擇，其轉(zhuǎn)換結(jié)果通過(guò)三態(tài)輸出鎖存器存放、輸出，因此可以直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連，圖 3-5 為通道選擇表。圖圖 3-53-5 通道選擇表通道選擇表 OE、START、CLK 為控制信號(hào)端，OE 為輸出允許端，START 為啟動(dòng)信號(hào)輸入端，CLK 為時(shí)鐘信號(hào)輸入端。 VR(+)和 VR(-)為參考電壓輸入端。3.2.2 ADC0809 的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)換原理ADC0809 的結(jié)構(gòu)框圖如圖 3-6。ADC0809 采用逐次比較的方法完成 A/D 轉(zhuǎn)換的，由單一的+5V 電源供電。片內(nèi)有鎖存功能的 8 路選 1 的模擬開關(guān)，由 C、B、A 引腳的功能來(lái)決定所選的通道。0809 完成一次轉(zhuǎn)換需 100

16、s 左右，輸出具有 TTL 三態(tài)鎖存緩沖器，可直接連接到 MCS-51 的數(shù)據(jù)總線上。通過(guò)適當(dāng)?shù)耐饨与娐罚?809 可對(duì) 0-5V 的模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。7START CLKOEVR(+) VR()VCCGNDEOCD0.D7三態(tài)輸出鎖存器8 位A/D轉(zhuǎn)換器地址鎖存與密碼CBAALE8 路模擬量開 關(guān)IN7.IN0圖圖 3-63-6 ADC0809ADC0809 的結(jié)構(gòu)框圖的結(jié)構(gòu)框圖3.2.3 ADC0809 連線圖ADC0809 與單片機(jī)的連線圖如圖 3-7：8In31In53In64In75ST ART6EOC7D38OE9CLOCK10V cc11V ref+12GND13D114D215

17、V ref-16D017D418D519D721ALE22ADDC23ADDB24ADDA25In026In127In42D620In228ADC0809ADC1ADC0809+5GNDD0D1D2GNDD3D4D5D6D7STSTEOCOECLKIN圖圖 3-73-7 ADC0809ADC0809 的連線圖的連線圖3.3 89C51 單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力(如算術(shù)運(yùn)算，邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理)的微處理器(CPU)，隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，只讀程序存儲(chǔ)器(ROM)，輸入輸出電路(I/O 口)，可能還包括定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行通信口

18、(SCI)，顯示驅(qū)動(dòng)電路(LCD 或 LED 驅(qū)動(dòng)電路)，脈寬調(diào)制電路(PWM)，模擬多路轉(zhuǎn)換器及 A/D 轉(zhuǎn)換器等電路集成到一塊單塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)雖小然而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。3.3.1 單片機(jī)片內(nèi)結(jié)構(gòu)51 單片機(jī)的片內(nèi)結(jié)構(gòu)如圖 3-8 所示。它把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個(gè)尺寸有限的集成電路芯片上。按功能劃分，它有如下功能部件組成： 微處理器（CPU） 。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)。 程序存儲(chǔ)器（ROM/EPROM） 。 4 個(gè) 8 位并行 I/O 口（P0 口、P1 口、P2 口、P3 口） 。 一個(gè)串行口

19、。 2 個(gè) 16 位定時(shí)器、計(jì)數(shù)器。 2 個(gè) 16 位定時(shí)器、計(jì)數(shù)器。 中斷系統(tǒng)。 特殊功能寄存器（SFR） 。9PSEN88EOCXTAL1CPU（運(yùn)算器）（控制器）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAMP0P2程序存儲(chǔ)器ROM/EPROMP1串行口定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷系 統(tǒng)特殊功能寄存器（SFR）P3ALEEAIN7.I0XTAL288RESET 圖圖 3-83-8 5151 單片機(jī)片內(nèi)結(jié)構(gòu)單片機(jī)片內(nèi)結(jié)構(gòu)上述功能部件都是通過(guò)片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是 CPU 加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。但 CPU 對(duì)各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。從硬件角度來(lái)看，與 MCS-51 指令完全兼容的

20、新一代 AT89CXX 系列機(jī)，比在片外加EPROM 才能相當(dāng)?shù)?8031 單片機(jī)抗干擾性能強(qiáng)，與 87C51 單片機(jī)技能相當(dāng)，但功耗小。程序修改直接用+5V 或+12V 電源擦除，更顯方便、而且其工作電壓放寬至 2.7V-6V，因而受電壓波動(dòng)的影響更小，而且 4K 的程序存儲(chǔ)器完全能滿足單片機(jī)系統(tǒng)的軟件要求，故 AT89C51 單片機(jī)是構(gòu)造本檢測(cè)系統(tǒng)的更理想的選擇。3.3.2 89C51 芯片介紹掌握 MCS-51 單片機(jī)，應(yīng)首先了解 MCS-51 的引腳，熟悉并牢記各引腳的功能，MCS-51 系列中各種型號(hào)芯片的引腳是互相兼容的。制作工藝為 HMOS 的 MCS-51 的單片機(jī)都采用 40

21、 只引腳的雙列直插封裝方式，如圖 3-9 所示。10P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST(TXD) P3.1(INT0) P3.2(INT1) P3.3T0 P3.4T1 P3.5(WR) P3.6(RD) P3.7XTAL1XTAL2GNDVccP0.0 (AD0)P0.1 (AD1)P0.2 (AD2)P0.3 (AD3)P0.4 (AD4)P0.5 (AD5)P0.6 (AD6)P0.7 (AD7)EA/VPPPSENP2.7 (A15)P2.6 (A14)P2.5 (A13)P2.4 (A12)P2.3 (A11)P2.2 (A10)P2.1 (A9)

22、P2.0 (A8)PDIP (RXD) P3.0ALE/PROG圖圖 3-93-9 單片機(jī)芯片管腳圖單片機(jī)芯片管腳圖40 只引腳按其功能來(lái)分，可分為如下 3 類： 電源及時(shí)鐘引腳：Vcc、Vss、XTAL1、XTAL2。電源引腳接入單片機(jī)的工作電源。Vcc 接+5V 電源，Vss 接地。時(shí)鐘引腳 XTAL1、XTAL2 外接晶體與片內(nèi)的反相放大器構(gòu)成了 1 個(gè)晶體振蕩器，它為單片機(jī)提供了時(shí)鐘控制信號(hào)。2 個(gè)時(shí)鐘引腳也可外接獨(dú)立的晶體振蕩器。XTAL1 接外部的一個(gè)引腳。該引腳內(nèi)部是一個(gè)反相放大器的輸入端。這個(gè)反相放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。如果采用外接晶體振蕩器時(shí)，此引腳接地。XTAL2 接外部晶

23、體的另一端，在該引腳內(nèi)部接至內(nèi)部反相放大器的輸出端。若采用外部時(shí)鐘振蕩器時(shí)，該引腳接受時(shí)鐘振蕩器的信號(hào)，即把此信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 控制引腳：、ALE、RESET（RST）。此類引腳提供控制信號(hào)，有的還PSENEA具有復(fù)用功能。 RST/VPD引腳：RESET（RST）是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行時(shí)，在此引腳加上持續(xù)時(shí)間大于 2 個(gè)機(jī)器周期（24 個(gè)振蕩周期）的高電平時(shí)，就可以完成復(fù)位操作。在單片機(jī)工作時(shí)，此引腳應(yīng)為0.5V 低電平。VPD為本引腳的第二功能，即備用電源的輸入。當(dāng)主電源發(fā)生故障，降低到某一規(guī)定值的低電平時(shí)，將+5V 電源自動(dòng)接入 RST 端，為內(nèi)部

24、 RAM 提供備用電源，以保證片內(nèi) RAM 的信息不丟失，從而使單片機(jī)在復(fù)位后能正常進(jìn)行。 ALE/ 引腳：ALE 引腳輸出為地址鎖存允許信號(hào)，當(dāng)單片機(jī)上電正常工作PROG后 ALE 引腳不斷輸出正脈沖信號(hào)。當(dāng)單片機(jī)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE 輸出信號(hào)的負(fù)跳沿用于單片機(jī)發(fā)出的低 8 位地址經(jīng)外部鎖存器鎖存的鎖存控制信號(hào)。即使不訪問(wèn)外部鎖存器，ALE 端仍有正脈沖信號(hào)輸出，此頻率為時(shí)鐘振蕩器頻率的 1/6。 為該引腳PROG11的第二功能。在對(duì)片內(nèi) EPROM 型單片機(jī)編程寫入時(shí)，此引腳作為編程脈沖輸入端。 引腳：程序存儲(chǔ)器允許輸出控制端。在單片機(jī)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此PSEN引腳輸出脈沖負(fù)跳沿

25、作為讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。此引腳接外部程序存儲(chǔ)器的OE（輸出允許端）。 /VPP引腳：功能為片內(nèi)程序存儲(chǔ)器選擇控制端。當(dāng)引腳為高電平時(shí)，EAEAEA單片機(jī)訪問(wèn)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，但在 PC 值超過(guò) 0FFFH 時(shí)，即超出片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的 4KB地址范圍時(shí)將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。當(dāng)引腳為低時(shí)，單片機(jī)只訪EA問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，不論是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 I/O 口引腳：P0、P1、P2、P3，為四個(gè) 8 位 I/O 口的外部引腳。P0 口、P1 口、P2 口、P3 口是 3 個(gè) 8 位準(zhǔn)雙向的 I/O 口，各口線在片內(nèi)均有固定的上拉電阻。當(dāng)這 3個(gè)準(zhǔn)雙向 I/O 口作輸入口使用時(shí)，

26、要向該口先寫 1，另外準(zhǔn)雙向口 I/O 口無(wú)高阻的“浮空”狀態(tài)。由于單片機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、耗電少等突出特點(diǎn)，所以本系統(tǒng)采用 89C51 單片機(jī)，硬件設(shè)計(jì)電路圖如圖 1 所示。89C51 內(nèi)部有 4KB 的 EPROM，128 字節(jié)的 RAM，所以一般都要根據(jù)所需存儲(chǔ)容量的大小來(lái)擴(kuò)展 ROM 和 RAM。本電路接高電EA平，沒(méi)有擴(kuò)展片外 ROM 和 RAM。 3.3.3 晶振電路和復(fù)位電路最小系統(tǒng)包括單片機(jī)及其所需的必要的電源、時(shí)鐘、復(fù)位等部件，能使單片機(jī)始終處于正常的運(yùn)行狀態(tài)。電源、時(shí)鐘等電路是使單片機(jī)能運(yùn)行的必備條件，可以將最小系統(tǒng)作為應(yīng)用系統(tǒng)的核心部分，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)器擴(kuò)展

27、、A/D 擴(kuò)展等，使單片機(jī)完成較復(fù)雜的功能。89C51 是片內(nèi)有 ROM/EPROM 的單片機(jī)，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠。用 89C51 單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，結(jié)構(gòu)如圖 3-10 所示，由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。圖圖 3-103-10 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理框圖單片機(jī)最小系統(tǒng)原理框圖(1) 時(shí)鐘電路89C51 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常有兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部時(shí)鐘方式，二是外部時(shí)鐘方式。內(nèi)部時(shí)鐘方式如圖 3-11 所示。在 89C51 單片機(jī)內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機(jī)的 XTAL1(18)和 XTAL2(19)引

28、腳外接石英晶體(簡(jiǎn)稱晶振)，就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。圖中電容 C1 和 C2 的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，時(shí)鐘電路復(fù)位電路STC89C51 單片機(jī)I/O口12電容值在 530pF，典型值為 30pF。晶振 CYS 的振蕩頻率范圍在 1.212MHz 間選擇，典型值為 12MHz 和 6MHz。Y111.0592MHzC230pFC330pF1819圖圖 3-113-11 89C5189C51 內(nèi)部時(shí)鐘電路內(nèi)部時(shí)鐘電路(2) 復(fù)位電路當(dāng)在 89C51 單片機(jī)的 RST 引腳引入高電平并保持 2 個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作(若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機(jī)就處于

29、循環(huán)復(fù)位狀態(tài))。最簡(jiǎn)單的上電自動(dòng)復(fù)位電路中上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充放電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。只要 Vcc 的上升時(shí)間不超過(guò) 1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動(dòng)復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過(guò) RST(9)端與電源 Vcc 接通而實(shí)現(xiàn)的。R110kC110uFS4VCC9圖圖 3-123-12 89C5189C51 復(fù)位電路復(fù)位電路（3）89C51 中斷技術(shù)概述中斷技術(shù)主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，要求單片機(jī)能及時(shí)地響應(yīng)中斷請(qǐng)求源提出的服務(wù)請(qǐng)求，并作出快速響應(yīng)、及時(shí)處理。這是由片內(nèi)的中斷系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)中斷請(qǐng)求

30、源發(fā)出中斷請(qǐng)求時(shí)，如果中斷請(qǐng)求被允許，單片機(jī)暫時(shí)中止當(dāng)前正在執(zhí)行的主程序，轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)處理程序處理中斷服務(wù)請(qǐng)求。中斷服務(wù)處理程序處理完中斷服務(wù)請(qǐng)求后，再回到原來(lái)被中止的程序之處（斷點(diǎn)） ，繼續(xù)執(zhí)行被中斷的主程序。圖 3-13 為整個(gè)中斷響應(yīng)和處理過(guò)程。圖圖 3-133-13 中斷響應(yīng)和處理過(guò)程中斷響應(yīng)和處理過(guò)程3.4 LCD1602 液晶顯示電路液晶顯示電路LCD1602A 是一種工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示 16x02 即 32 個(gè)字符。 （1613列 2 行） 。在日常生活中，我們對(duì)液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過(guò)器件，如在計(jì)算器、萬(wàn)用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中

31、都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號(hào)和圖形。在單片機(jī)的人機(jī)交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、LED 數(shù)碼管、液晶顯示器。發(fā)光管和 LED 數(shù)碼管比較常用，軟硬件都比較簡(jiǎn)單。在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（CRT）那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會(huì)閃爍。 液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡(jiǎn)單可靠，操作更加方便。 液晶顯示器通過(guò)顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來(lái)達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。 相對(duì)而言，液晶顯

32、示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng) IC 上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。 （1）引腳說(shuō)明：第 1 腳：VSS 為地電源。 第 2 腳：VDD 接 5V 正電源。 第 3 腳：VL 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影” ，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。 第 4 腳：RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第 5 腳：R/W 為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng) RS和 R/W 共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平R/W 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)

33、，當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 第 6 腳：E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 714 腳：D0D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15 腳：背光源正極。 第 16 腳：背光源負(fù)極。（2）1602LCD 的 RAM 地址映射以及標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)表LCD1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符圖有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是 01000001B（41H） ，顯示時(shí)模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)

34、，我們就能看到字母。它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的（說(shuō)明：1 為高電平，0 為低電平） 。指令 1：清顯示，指令碼 01H，光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置。指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H 。指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 。S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無(wú)效 。指令 4：顯示開關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示。 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo)。 B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍 。指令 5：光標(biāo)或顯示移位 S/

35、C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo) 。指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為 4 位總線，低電平時(shí)為 8 位總線。 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示。 F：低電平時(shí)顯示 5X7 的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示 5x10 的點(diǎn)陣字符 （有些模塊是 DL：高電平時(shí)為 8 位總線，低電平時(shí)14為 4 位總線） 。指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置 。指令 8：DDRAM 地址設(shè)置 。指令 9：讀出忙信號(hào)和光標(biāo)地址。 BF 為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙，模塊就能接收相應(yīng)的命令或者數(shù)據(jù)。指令 10：寫數(shù)據(jù) 。指令 11：讀數(shù)據(jù) 。液晶顯示

36、模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符。1602 內(nèi)部顯示地址如圖 3-14 所示： 圖 3-14 1602 內(nèi)部顯示地址例如第二行第一個(gè)字符的地址是 40H，那么是否直接寫入 40H 就可以將光標(biāo)定位在第二行第 一個(gè)字符的位置呢？這樣不行，因?yàn)閷懭腼@示地址時(shí)要求最高位 D7 恒定為高電平 1，所以實(shí)際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是 01000000B（40H）+10000000B(80H)=11000000B(C0H) 。在對(duì)液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符

37、時(shí)光標(biāo)是自動(dòng)右移的，無(wú)需人工干預(yù)。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM）已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如下圖所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是 01000001B（41H） ，顯示時(shí)模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母“A”。液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性， 通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯

38、示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、PDA 移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域。本設(shè)計(jì)的灰度調(diào)節(jié)是采用 10k 電阻和 1k 電阻分壓的形式，灰度適中。 液晶顯示電路如下1512345678910111213141516160216PIN+5G NDRSG NDLCDEN+5G ND+5R51kR610KG ND圖圖 3-153-15 液晶顯示電路液晶顯示電路3.5 鍵盤電路鍵盤電路本設(shè)計(jì)采用按鍵接低的方式來(lái)讀取按鍵，單片機(jī)初始時(shí)，因?yàn)闉楦唠娖剑?dāng)按鍵按下的時(shí)候，會(huì)給單片機(jī)一個(gè)低電平，單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理單片機(jī)鍵盤有獨(dú)立鍵盤和矩陣式鍵盤兩種：獨(dú)立鍵盤每一個(gè) I/O 口上只接一個(gè)按鍵，按鍵

39、的另一端接電源或接地（一般接地） ，這種接法程序比較簡(jiǎn)單且系統(tǒng)更加穩(wěn)定；而矩陣式鍵盤式接法程序比較復(fù)雜，但是占用的 I/O 少。根據(jù)本設(shè)計(jì)的需要這里選用了獨(dú)立式鍵盤接法。獨(dú)立式鍵盤的實(shí)現(xiàn)方法是利用單片機(jī) I/O 口讀取口的電平高低來(lái)判斷是否有鍵按下。將常開按鍵的一端接地，另一端接一個(gè) I/O 口，程序開始時(shí)將此 I/O 口置于高電平，平時(shí)無(wú)鍵按下時(shí) I/O 口保護(hù)高電平。當(dāng)有鍵按下時(shí)，此 I/O 口與地短路迫使 I/O 口為低電平。按鍵釋放后，單片機(jī)內(nèi)部的上拉電阻使 I/O 口仍然保持高電平。我們所要做的就是在程序中查尋此 I/O 口的電平狀態(tài)就可以了解我們是否有按鍵動(dòng)作了。在用單片機(jī)對(duì)鍵盤處

40、理的時(shí)候涉及到了一個(gè)重要的過(guò)程，那就是鍵盤的去抖動(dòng)。這里說(shuō)的抖動(dòng)是機(jī)械的抖動(dòng)，是當(dāng)鍵盤在未按到按下的臨界區(qū)產(chǎn)生的電平不穩(wěn)定正?，F(xiàn)象，并不是我們?cè)诎存I時(shí)通過(guò)注意可以避免的。這種抖動(dòng)一般 10200 毫秒之間，這種不穩(wěn)定電平的抖動(dòng)時(shí)間對(duì)于人來(lái)說(shuō)太快了，而對(duì)于時(shí)鐘是微秒的單片機(jī)而言則是慢長(zhǎng)的。硬件去抖動(dòng)就是用部分電路對(duì)抖動(dòng)部分加之處理，軟件去抖動(dòng)不是去掉抖動(dòng)，而是避抖動(dòng)部分的時(shí)間，等鍵盤穩(wěn)定了再對(duì)其處理。所以這里選擇了軟件去抖動(dòng)，實(shí)現(xiàn)法是先查尋按鍵當(dāng)有低電平出現(xiàn)時(shí)立即延時(shí) 10200 毫秒以避開抖動(dòng)（經(jīng)典值為 20 毫秒） ，延時(shí)結(jié)束后再讀一次 I/O 口的值，這一次的值如果為 1 表示低電平的時(shí)間

41、不到 10200 毫秒，視為干擾信號(hào)。當(dāng)讀出的值是 0 時(shí)則表示有按鍵按下，調(diào)用相應(yīng)的處理程序。硬件電路如圖 3-15 所示：S1SW SPSTS2SW SPSTS3SW SPSTGNDk1k2k316圖圖 3-163-16 按鍵電路按鍵電路3.6 報(bào)警電路報(bào)警電路3.6.1 燈光提示電路D1LEDRD3LEDGR2 220R4 2.2k+5圖圖 3-173-17 燈光提示電路燈光提示電路LED 英文單詞的縮寫，主要含義：LED = Light Emitting Diode，發(fā)光二極管，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光；它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色

42、粉發(fā)光的原理，而采用電場(chǎng)發(fā)光。據(jù)分析，LED 的特點(diǎn)非常明顯，壽命長(zhǎng)、光效高、輻射低與功耗低。作為目前全球最受矚目的新一代光源，LED 因其高亮度、低熱量、長(zhǎng)壽命、無(wú)毒、可回收再利用等優(yōu)點(diǎn)，被稱為是 21世紀(jì)最有發(fā)展前景的綠色照明光源。我國(guó)的 LED 產(chǎn)業(yè)起步于 20 世紀(jì) 70 年代，經(jīng)過(guò)近40 年的發(fā)展，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于景觀照明和普通照明領(lǐng)域，我國(guó)已成為世界第一大照明電器生產(chǎn)國(guó)和第二大照明電器出口國(guó)。近幾年來(lái)，隨著人們對(duì)半導(dǎo)體發(fā)光材料研究的不斷深入，LED 制造工藝的不斷進(jìn)步和新材料（氮化物晶體和熒光粉）的開發(fā)和應(yīng)用，各種顏色的超高亮度 LED 取得了突破性進(jìn)展，其發(fā)光效率提高了近 1000

43、 倍，色度方面已實(shí)現(xiàn)了可見光波段的所有顏色，其中最重要的是超高亮度白光 LED 的出現(xiàn)，使LED 應(yīng)用領(lǐng)域跨越至高效率照明光源市場(chǎng)成為可能。曾經(jīng)有人指出，高亮度 LED 將是人類繼愛迪生發(fā)明白熾燈泡后，最偉大的發(fā)明之一。 本設(shè)計(jì)利用 LED 指示酒精是否超標(biāo)。3.6.2 聲音報(bào)警電路A1B2FBUZZER+5G NDFR12.2KQ 1901217圖圖 3-183-18 聲音報(bào)警電路聲音報(bào)警電路蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 ；蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器

44、兩種類型。蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“FM”、 “LB”、 “JD”等）表示。1壓電式蜂鳴器 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（1.515V 直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,輸出 1.52.5kHZ 的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。電磁式蜂鳴器 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，

45、振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過(guò)電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互纏繞蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路一般都包含以下幾個(gè)部分：一個(gè)三極管、一個(gè)蜂鳴器、一個(gè)限流電阻。蜂鳴器為發(fā)聲元件，在其兩端施加直流電壓（有源蜂鳴器）或者方波（無(wú)源蜂鳴器）就可以發(fā)聲，其主要參數(shù)是外形尺寸、發(fā)聲方向、工作電壓、工作頻率、工作電流、驅(qū)動(dòng)方式（直流/方波）等。這些都可以根據(jù)需要來(lái)選擇。本設(shè)計(jì)采用有源蜂鳴器。三極管 Q1 起開關(guān)作用，其基極的低電平使三極管飽和導(dǎo)通，使蜂鳴器發(fā)聲；而基極高電平則使三極管關(guān)閉，蜂鳴器停止發(fā)聲。 18四、軟件設(shè)計(jì)四、軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件介紹軟件介紹Keil C51 是美國(guó) Keil So

46、ftware 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用 C 來(lái)開發(fā)，體會(huì)更加深刻。 Keil C51 軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到 Keil C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。下面詳細(xì)介紹 Keil C51 開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。 Keil_c 軟件界面如圖圖圖 4-14-1 KEIL_

47、CKEIL_C 軟件界面軟件界面Protel99SE 是 PORTEL 公司在 80 年代末推出的 EDA 軟件。Protel99SE 是應(yīng)用于Windows9X/2000/NT 操作系統(tǒng)下的 EDA 設(shè)計(jì)軟件，采用設(shè)計(jì)庫(kù)管理模式，可以網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開放性及 3D 模擬功能，是一個(gè) 32 位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計(jì)，印制電路板設(shè)計(jì)和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等工作，可以設(shè)計(jì) 32 個(gè)信號(hào)層，16 個(gè)電源-地層和 16 個(gè)機(jī)加工層。Protel99SE 軟件的特點(diǎn)：(1)可生成 30 多種格式的電氣連接網(wǎng)絡(luò)表； 19(2)強(qiáng)大的全局編輯功能； (3)在原理圖中選擇一級(jí)器件，

48、PCB 中同樣的器件也將被選中； (4)同時(shí)運(yùn)行原理圖和 PCB，在打開的原理圖和 PCB 圖間允許雙向交叉查找元器件、引腳、網(wǎng)絡(luò) (5)既可以進(jìn)行正向注釋元器件標(biāo)號(hào)（由原理圖到PCB），也可以進(jìn)行反向注釋（由 PCB 到原理圖），以保持電氣原理圖和PCB 在設(shè)計(jì)上的一致性； (6)滿足國(guó)際化設(shè)計(jì)要求（包括國(guó)標(biāo)標(biāo)題欄輸出， GB4728 國(guó)標(biāo)庫(kù)）； * 方便易用的數(shù)模混合仿真（兼容 SPICE 3f5）； (7)支持用 CUPL 語(yǔ)言和原理圖設(shè)計(jì) PLD，生成標(biāo)準(zhǔn)的 JED 下載文件； * PCB 可設(shè)計(jì) 32 個(gè)信號(hào)層， 16 個(gè)電源-地層和 16 個(gè)機(jī)加工層； (8)強(qiáng)大的“規(guī)則驅(qū)動(dòng)”設(shè)計(jì)

49、環(huán)境，符合在線的和批處理的設(shè)計(jì)規(guī)則檢查； (9)智能覆銅功能，覆鈾可以自動(dòng)重鋪； (10)提供大量的工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)電路板做為設(shè)計(jì)模版； Protel99SE 的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的 Windows 界面，如圖所示，包括：標(biāo)題欄、主菜單、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對(duì)象選擇按鈕、預(yù)覽對(duì)象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對(duì)象選擇器窗口、圖形編輯窗口。圖圖 4-24-2 PRTEL99SEPRTEL99SE 軟件界面軟件界面204.2 主程序框圖主程序框圖主程序流程圖如下圖所示：圖圖 4-34-3 主程序框圖主程序框圖4.3 數(shù)據(jù)采集子程序程序框圖數(shù)據(jù)采集子程序程序框圖A/D 轉(zhuǎn)換子程序流

50、程圖如下圖 4-4 所示。ADC0809 初始化后，把 0 通道輸入的 0-開始初始化讀取 AD 轉(zhuǎn)換酒精值判斷當(dāng)前酒精范圍判斷按鍵是否按下執(zhí)行相應(yīng)的控制N設(shè)置相應(yīng)參數(shù)顯示設(shè)置數(shù)值結(jié)束Y215V 的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的數(shù)字量，然后將對(duì)應(yīng)數(shù)值存儲(chǔ)到內(nèi)存單元。圖圖 4-44-4 數(shù)據(jù)采集子程序框圖數(shù)據(jù)采集子程序框圖開始啟動(dòng) ADC0809 通道，并延時(shí) 100s轉(zhuǎn)換完？讀出 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果結(jié)果存入內(nèi)存單元返回YN22五、測(cè)試結(jié)果及結(jié)論五、測(cè)試結(jié)果及結(jié)論5.1 調(diào)試調(diào)試調(diào)試過(guò)程中首先要檢測(cè)的就是硬件電路的設(shè)計(jì)原理是否正確、能否達(dá)到預(yù)期效果以及實(shí)現(xiàn)方法是否簡(jiǎn)便等等；其次在焊接好難有線電路之后，認(rèn)真檢

51、查電路的焊接情況。這次采用的是分塊調(diào)試的方法，酒精探測(cè)電路，控制電路以及單片機(jī)控制電路進(jìn)行調(diào)試。在對(duì)每個(gè)模塊的進(jìn)行調(diào)試過(guò)程中又采用了由局部到整體，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的調(diào)試方法，最后再將各個(gè)模塊總和成一個(gè)整體。在調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題有：(1) 由于在焊電路之前沒(méi)有認(rèn)真的查看 89C51 的管腳，使得管腳的順序全部焊錯(cuò)了，最后只好重新買器件重焊；(2) 酒精值一直顯示很高，經(jīng)過(guò)查閱資料和換元件測(cè)試發(fā)現(xiàn)，酒精傳感器初次使用得通電幾小時(shí)以上才可以正常使用，要做老化試驗(yàn)。(3) 在解碼程序的編寫過(guò)程中，隨著理解的深入也作了相應(yīng)的修改。5.2 結(jié)論結(jié)論經(jīng)過(guò)一周的努力，終于完成了智能儀器的課程設(shè)計(jì)。這是我第一次基

52、于單片機(jī)獨(dú)立設(shè)計(jì)一個(gè)東西，并且老師只給出了大致要求。這對(duì)于我來(lái)說(shuō)是很有挑戰(zhàn)性的。首先這是一個(gè)基于單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)，單片機(jī)是這學(xué)期學(xué)習(xí)的課程，雖然不陌生，但是用起來(lái)還發(fā)現(xiàn)很多的問(wèn)題。硬件方面還好解決，弄明白就可以了，但軟件方面就非常困難了，雖然以前還做過(guò)這方面的實(shí)驗(yàn)，但那都是是些簡(jiǎn)單應(yīng)用。這次設(shè)計(jì)真的讓我長(zhǎng)進(jìn)了很多，單片機(jī)課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)就在于軟件算法的設(shè)計(jì)，需要有很巧妙的程序算法，有好多的東西，只有我們?nèi)ピ囍隽?，才能真正的掌握，只學(xué)習(xí)理論有些東西是很難理解的，更談不上掌握。其次，就是使用到的各種元器件。這次我使用的基本上都是已經(jīng)學(xué)過(guò)的元件，但真正用起來(lái)才發(fā)現(xiàn)自己還差的很多，所以我又重新對(duì)所用到的

53、器件仔仔細(xì)細(xì)，認(rèn)認(rèn)真真的研究了一遍從引腳，到時(shí)序，再到最后的電路整體構(gòu)成，下了非常大的功夫才最后弄出來(lái)?；仡櫰鸫舜螁纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)，我仍感慨頗多。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。這讓我學(xué)到了很多課本上沒(méi)有的東西，擴(kuò)展了自己的視野，增強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力，清醒的認(rèn)識(shí)到自己的不足，培養(yǎng)了小心謹(jǐn)慎的作風(fēng)，使自己對(duì)課題設(shè)計(jì)了解進(jìn)一步加深?？傊?，此次的課程設(shè)計(jì)使我收獲頗豐，也是我上大學(xué)來(lái)難忘的一次經(jīng)歷。23六、致謝六、致謝這次畢業(yè)設(shè)計(jì)得到了很

54、多人的幫助，其中*老師對(duì)我的關(guān)心和支持尤為重要，每次遇到難題，我首先想到的就是向金老師尋求幫助。另外，他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)使我的論文即使在謹(jǐn)小細(xì)微處也給予了糾正，讓我的論文無(wú)論是結(jié)構(gòu)還是內(nèi)容變得更加公整、緊湊，感謝金老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)。感謝校方給予我這樣一次機(jī)會(huì)，能夠獨(dú)立地完成這樣一個(gè)設(shè)計(jì)，作為檢驗(yàn)這些年來(lái)學(xué)習(xí)的成果,在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，學(xué)校給予我們各種方便，使我們?cè)诩磳㈦x校的最后一段時(shí)間里，能夠更多學(xué)習(xí)一些實(shí)踐應(yīng)用知識(shí)，增強(qiáng)了我們實(shí)踐操作和動(dòng)手應(yīng)用能力，提高了獨(dú)立思考的能力。再一次對(duì)我的母校表示感謝。感謝在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)期間和我密切合作的同學(xué)，和曾經(jīng)在各個(gè)方面給予過(guò)我?guī)椭幕锇閭?，正是因?yàn)橛辛四銈兊膸椭?/p>

55、才讓我不僅學(xué)到了本次課題所涉及的新知識(shí)，更讓我感覺到了知識(shí)以外的東西，那就是團(tuán)結(jié)的力量。24七、參考文獻(xiàn)：七、參考文獻(xiàn)：1陳權(quán)昌,李興富.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.廣州:華南理工大學(xué)出版社,2007.82李慶亮.C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)用教程M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.33楊志忠.數(shù)字電子技術(shù)M.北京:高等教育出版社,2008.12.4及力.Protel 99 SE 原理圖與 PCB 設(shè)計(jì)教程M.北京:電子工業(yè)出版社,2009.8.5徐江海.單片機(jī)實(shí)用教程M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012.126胡宴如.模擬電子技術(shù)M.北京:高等教育出版社,2011.67 劉寧.單片機(jī)多功能時(shí)鐘的設(shè)計(jì)M.浙江:浙江海洋學(xué)院,2009. 8 汪文，陳林.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.湖北:華中科技大學(xué)出版社,2013.9 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分M.北京:高等教育出版社,2011.25附圖附圖A1B2FBUZZERC130PC230P+