畢業(yè)設(shè)計(jì)論文基于單片機(jī)酒精濃度測試儀

1、題 目： 基于單片機(jī)酒精濃度 測試儀 題目類型 ：理論研究 實(shí)驗(yàn)研究 工程設(shè)計(jì) 工程技術(shù)研究 軟件開發(fā) 年 月 日摘 要2000 年以來，隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民生活水平的迅速提高，中國逐漸步入“汽車社會(huì)” ，酒后駕車行為所造成事故越來越多，對社會(huì)的影響也越來越大，酒精正在成為越來越兇殘的“馬路殺手” 。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，全世界每年因車禍喪生的人數(shù)就超過 60 萬人，留下永久性傷殘者在 400 萬以上，一般受傷者則不計(jì)其數(shù)。在許多國家，車禍已成為第一位意外死亡原因。此外，因?yàn)榻煌ㄊ鹿试斐傻慕?jīng)濟(jì)損失也相當(dāng)驚人。據(jù)事故調(diào)查統(tǒng)計(jì)，大約 50%60%的車禍與飲酒有關(guān)。中國公安部門在 2009 年 8

2、 月，在全國各地加強(qiáng)查處酒后駕駛的力度，以減少由酒后駕駛造成的惡性交通事故。要查處就涉及到檢測人體內(nèi)的酒精含量和使用設(shè)備來進(jìn)行檢測的問題。 本文研究設(shè)計(jì)了一種用于公共場所具有檢測及超限報(bào)警功能的酒精濃度智能測試儀。其設(shè)計(jì)方案基于 89C51 單片機(jī)，MQ3 酒精濃度傳感器。系統(tǒng)將傳感器輸出的420mA 的標(biāo)準(zhǔn)信號通過以 AD0832 為核心的 A/D 轉(zhuǎn)換電路調(diào)理后，經(jīng)由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后由 LCD 顯示酒精濃度值。文中詳細(xì)介紹了數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理過程以及數(shù)據(jù)顯示子系統(tǒng)和報(bào)警電路的設(shè)計(jì)方法和過程。系統(tǒng)對于采樣地點(diǎn)超出規(guī)定的酒精濃度時(shí)二極管報(bào)警電路提醒監(jiān)測人員。同時(shí)，操作人員對于具體

3、報(bào)警點(diǎn)的上限值可以通過單片機(jī)編程進(jìn)行設(shè)置。 關(guān)鍵詞：酒精濃度傳感器（MQ3）；MCU；A/D 轉(zhuǎn)換器；軟件設(shè)計(jì)；硬件設(shè)計(jì)桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙AbstractSince 2000, with Chinas rapid economic development and the rapid increase peoples living standard, China has gradually stepped into car society, drink driving accident caused by more and more impact on society is

4、also growing, Alcohol is becoming more and more brutal killers. According to statistics, the worldwide number of people killed in road accidents every year on more than 60 million people, left with permanent disability of 400 million or more, usually the injured were numerous. In many countries, tra

5、ffic accidents have become the first cause of accidental deaths.In addition, the economic losses caused by the accident is quite amazing. Accident investigation, according to statistics, about 50% -60% of car accidents and alcohol-related. Chinas Ministry of Public Security in August 2009, around th

6、e country to strengthen efforts to investigate and deal with drink driving, to reduce the drink driving accident caused by the vicious. To investigate the human body involving the detection of alcohol and use of equipment to detect problems.In this paper, design a public place for the detection and

7、limit alarm functions with an alcohol concentration of intelligent tester. This design,based on STC89C51 microcontroller and MQ3 alcohol concentration sensor. System sensor output 4 20mA standard signal through AD0832 core A / D converter circuit, after conditioning, data processing by the MCU, the

8、final alcohol concentration value from the LCD display. This paper describes the data acquisition subsystem, data processing and data display subsystem and alarm circuit design methods and processes. System requirements for the sampling sites exceeding the alcohol concentration diode reminder alarm

9、circuit monitors. Meanwhile, the operator specific alarm point for the upper limit set by MCU programming. Alcohol tester will bring a driving signal prior to a safeKeyKey words:words:Alcohol concentration sensor (MQ3); STC85C52 MUC; A / D converter; Software design;Hardware design桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告

10、紙目 錄引言 .11. 緒論 .21.1 酒精濃度檢測儀開發(fā)背景 .21.2 酒精濃度檢測儀的發(fā)展 .21.3 酒精濃度檢測儀設(shè)計(jì)內(nèi)容 .22. 方案器件簡介 .32.1 MCU 選擇的簡介.32.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換器的簡介 .52.3 時(shí)鐘芯片的簡介 .72.4 液晶顯示器的簡介 .83 總體方案設(shè)計(jì) .93.1 STC89C52 單片機(jī).93.2 ADC0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換.103.3 AT24C02 存儲(chǔ)器.103.4 LCD1602 液晶顯示.103.5 編譯軟件介紹 .124 硬件設(shè)計(jì) .134.1 最小系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) .134.2 數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì) .154.3 A/D 轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì) .164.4 按

11、鍵設(shè)計(jì) .164.5 外圍擴(kuò)充存儲(chǔ)器電路 .174.6 時(shí)鐘芯片電路 .184.7 LCD1602 液晶顯示設(shè)計(jì).194.8 報(bào)警設(shè)計(jì) .214.9 電源電路設(shè)計(jì) .225. 軟件設(shè)計(jì) .225.1 編譯語言的選擇 .225.2 主程序模塊 .235.3 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 .235.4 按鍵輸入模塊 .24桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙5.5 時(shí)鐘模塊 .245.6 液晶顯示輸出模塊 .265.7 外圍存儲(chǔ)模塊 .276. 系統(tǒng)調(diào)試 .286.1 系統(tǒng)硬件調(diào)試 .286.1.1 元器件的焊接.286.1.2 電路測試.286.2 系統(tǒng)軟件調(diào)試 .296.3 系統(tǒng)整體調(diào)試 .297. 結(jié)

12、束語 .29謝 辭 .31參考文獻(xiàn) .32附 錄 .33附錄一 硬件設(shè)計(jì)仿真圖 .33附錄二 硬件設(shè)計(jì)原理圖和 PCB 圖 .34附錄三 檢測程序 .35 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 第 1 頁 共 56 頁 引言隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民生活水平的迅速提高，中國逐漸步入“汽車社會(huì)” ，酒后駕駛行為所造成事故越來越多，對社會(huì)的影響也越來越大，酒精正在成為越來越兇殘的“馬路殺手” 。越來越多的交通事故在我們的身邊發(fā)生，讓人心痛，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，每個(gè)人都希望人的安全意識(shí)也該發(fā)展。此外，由交通事故造成的經(jīng)濟(jì)損失也相當(dāng)驚人。據(jù)事故調(diào)查統(tǒng)計(jì)，超過半數(shù)的車禍與飲酒有關(guān)。在全國各地加強(qiáng)查處酒后駕駛

13、的力度，以減少由酒后駕駛造成的惡性交通事故。要查處就涉及到檢測人體內(nèi)的酒精含量和使用設(shè)備來進(jìn)行檢測的問題。本文研究設(shè)計(jì)了一種用于公共場所具有檢測及超限報(bào)警功能的酒精濃度智能測試儀。其設(shè)計(jì)方案基于 89C52 單片機(jī)，MQ3 酒精濃度傳感器。系統(tǒng)將傳感器輸出信號通過A/D 轉(zhuǎn)換電路調(diào)理后，經(jīng)由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后由 LCD 顯示酒精濃度值。從而讓駕車的人知道自己該在什么情況下可以開車，這是一個(gè)在現(xiàn)代生活很實(shí)用，很負(fù)責(zé)的一個(gè)設(shè)計(jì)，給社會(huì)帶來福音。桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 2 頁 共 56 頁1. 緒論1.1 酒精濃度檢測儀開發(fā)背景酒精的重要作用，是逐漸使得腦部及神經(jīng)系統(tǒng)反應(yīng)

14、遲鈍這也是許多人喜歡適量飲酒的主要原因。喝一、兩杯酒對人有鎮(zhèn)定或松弛的作用。即使是少量的酒精，也沒有刺激振奮的作用，這跟許多人的想法正好相反。然而，酒精有時(shí)會(huì)造成抑制力明顯減弱，這會(huì)導(dǎo)致創(chuàng)造力的出現(xiàn)，或者是有時(shí)候會(huì)導(dǎo)致實(shí)際的侵略攻擊性行為。根據(jù) WHO 數(shù)據(jù)，全球 2003 年的人均純酒精消費(fèi)量為 6.2L，其中歐洲地區(qū)人均達(dá)11.9L，美洲地區(qū)人均為 8.7L。俄羅斯及其周邊的東歐國家酒精消費(fèi)量最高，其次為歐洲其他國家。在人均國民生產(chǎn)總值（GDP）低于 7000 美元的低收入國家，酒精消費(fèi)量與人均 GDP 相關(guān)，GDP 越高酒精消費(fèi)量越高。受到酒精影響的司機(jī)通常會(huì)有如下特征：對信號燈反應(yīng)慢；

15、逆向行駛；搖擺不定、突然轉(zhuǎn)向、飄忽不定或在道路中線駕駛；亂踩剎車；轉(zhuǎn)彎幅度大；蛇形；沒有原因就停車；開車速度極慢；突然轉(zhuǎn)彎或違法轉(zhuǎn)彎；天黑時(shí)不開前燈。據(jù)統(tǒng)計(jì)，駕駛員酒后開車，其發(fā)生交通事故的比率為沒有飲酒情況下的 16 倍。由日常道路交通安全違法行為和交通肇事案例來看，機(jī)動(dòng)車駕駛員酒后駕車約占 38.6%；而摩托車交通肇事中，酒后駕駛的比例則高達(dá) 72.3%。酒后駕駛讓人付出了慘痛的代價(jià)，為了避免類似事故的發(fā)生，酒精濃度檢測儀隨之產(chǎn)生。1.2 酒精濃度檢測儀的發(fā)展以對氣體中酒精含量進(jìn)行檢測的設(shè)備有五種基本類型，即：燃料電池型（電化學(xué)） 、半導(dǎo)體型、紅外線型、氣體色譜分析型、比色型。但由于價(jià)格和

16、使用方便的原因，目前（截止 2009 年 8 月）常用的只有燃料電池型（電化學(xué)型）和半導(dǎo)體型兩種。燃料電池是當(dāng)前全世界都在廣泛研究的環(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，酒精傳感器只是燃料電池的一個(gè)分支。燃料電池酒精傳感器采用貴金屬白金作為電極，在燃燒室內(nèi)充滿特種催化劑，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)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（2009 年）只有美國、英國

17、、德國等少數(shù)幾個(gè)國家能夠生產(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。1.3 酒精濃度檢測儀設(shè)計(jì)內(nèi)容本論文主要完成酒精濃度檢測儀軟件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：A/D 轉(zhuǎn)換器程序、控制程序、超標(biāo)報(bào)警、鍵盤檢測、數(shù)據(jù)顯示等。本系統(tǒng)采用單片機(jī)為控制核心，以實(shí)現(xiàn)便攜式酒精濃度檢測儀的基本控制功能。桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 3 頁 共 56 頁系統(tǒng)主要功能內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)處理、時(shí)間設(shè)置、開始測量、超標(biāo)報(bào)警、鍵盤檢測本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用功能模塊化的設(shè)計(jì)思想，本論文內(nèi)容分為以下幾個(gè)章節(jié)：設(shè)計(jì)器件簡介和選擇；硬件的設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)調(diào)試。2. 方案器件簡介硬件設(shè)計(jì)部分主要包括：M

18、CU、A/D、時(shí)鐘芯片、LCD、外圍擴(kuò)展數(shù)據(jù) RAM 等芯片的選擇，以下做一些器件的比較。 2.1 MCU 選擇的簡介本系統(tǒng)采用單片機(jī)為控制核心。單片機(jī)/MCU 主要有 51 基本型和 52 增強(qiáng)型，而相比之下 52 型比 51 型功能更為強(qiáng)大，ROM 和 RAM 存儲(chǔ)空間更大，52 還兼容 51 指令系統(tǒng)。基于本系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容的需要，綜合考慮后，我們選擇單片機(jī) STC89C52 為控制核心；主要基于考慮 STC89C52 是無法解密低功耗,超低價(jià)高速，高可靠強(qiáng)抗靜電，強(qiáng)抗干擾,功能強(qiáng)大的單片機(jī)。STC89C52 有 40 個(gè)引腳，32 個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷

19、口，3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,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， 89C5X 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。同時(shí)STC89C52 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止 CPU 的工作，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。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。其將通用的微處理器和 Flash 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)本。STC 單片機(jī)有 PDIP、PQFP/TQFP 及 PLCC 等三種

20、封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。STC89C52 單片機(jī)單片機(jī)引腳功能（如圖 2.1）： Vcc：電源電壓GND：地 圖 2.1 單片機(jī)引腳圖P0 口：P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 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，對端口 P0 寫“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 4 頁 共 56 頁在訪問外部數(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，在訪問器件激活內(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)，輸出指令字節(jié)

21、，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 的輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對端口寫“1” ，通過內(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)引腳被外部信號拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL） 。與 AT89C51 不同之處是，P1.0 和 P1.1 還可分別作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和輸入(P1.1/T2EX)，參見表 2-1。Flash 編程和程序校驗(yàn)期間，P1 接收低 8 位地址。表 2-1 為 P1.0 和 P1.1 的第二功能表 2

22、-1 P1.0 和 P1.1 的第二功能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 的輸出緩沖級可驅(qū)（吸收或輸出電流）4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對端口 P2 寫“1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，同時(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)引腳被外部信號拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL） 。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVDPTR 指令）時(shí)，P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 MOVRI 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

23、收高位地址和一些控制信號。P3 口：P3 口時(shí)一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對 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 口作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表 2-2 所示：此外，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。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/ ：當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE(地址鎖

24、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，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖。引引腳腳號號功功能能特特性性P1.0T2（定時(shí)/計(jì)數(shù)器2外部計(jì)數(shù)脈沖輸入），時(shí)鐘輸出P1.1T2EX（定時(shí)/計(jì)數(shù)2捕獲/重裝載觸發(fā)和方向控制）桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 5 頁 共 56 頁表 2-2 P3 口第二功能端口引腳第二功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2（外中斷 0）0P3.3（外中斷 1）1P3.4T0（定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0）

25、P3.5T1（定時(shí)/計(jì)數(shù)器 1）P3.6（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7 (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)對 Flash 存儲(chǔ)器編程器件，改引腳還用于輸入編程脈沖（ ） 。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位復(fù)位，可禁止 ALE 操作。該位置復(fù)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 禁止位無效。 ：程序儲(chǔ)存允許（）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號，當(dāng) 89C5X單片機(jī)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 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在次期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將

26、跳過兩次 信號。 /VPP：外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為 0000H-FFFH） ， 端必須保持低電平（接地） 。需要注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 端狀態(tài)。如 端為高電平（接 Vcc 端） ，CPU 則執(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。2.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換器的簡介實(shí)現(xiàn) A/D 轉(zhuǎn)換的基本方法很多，有計(jì)數(shù)法、逐次逼近法、雙斜積分法和并行轉(zhuǎn)換法。

27、由于逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換具有速度，分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，而且采用這種方法的 ADC芯片成本低，所以我們采用逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器。逐次逼近型 ADC 包括 1 個(gè)比較器、一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器、1 個(gè)逐次逼近寄存器（SAR）和 1 個(gè)邏輯控制單元。逐次逼近型是將采樣信號和已知電壓不斷進(jìn)行比較，一個(gè)時(shí)鐘周期完成 1 位轉(zhuǎn)換，依次類推,轉(zhuǎn)換完成后，輸出二進(jìn)制數(shù)。這類型 ADC 的分辨率和采樣速率是相互牽制的。優(yōu)點(diǎn)是分辨率低于 12 位時(shí)，價(jià)格較低，采樣速率也很好。ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有 8 位分辨率、雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換、輸入輸出電平與桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 6 頁 共 5

28、6 頁TTL/CMOS 相兼容、5V 電源供電時(shí)輸入電壓在 05V 之間、工作頻率為 250KHZ 、轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32 微秒、一般功耗僅為 15MW 等優(yōu)點(diǎn)，適合本系統(tǒng)的應(yīng)用，所以我們采用ADC0832 為模數(shù)轉(zhuǎn)換器件。ADC0832 具有以下特點(diǎn)： 8 位分辨率； 雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換； 輸入輸出電平與 TTL/CMOS 相兼容； 5V 電源供電時(shí)輸入電壓在 05V 之間； 工作頻率為 250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32S； 一般功耗僅為 15mW； 8P、14PDIP（雙列直插） 、PICC 多種封裝； 商用級芯片溫寬為 0 度 to +70 度，工業(yè)級芯片溫寬為40 度 to +85 度；芯

29、片接口說明： CS_ 片選使能，低電平芯片使能。 CH0 模擬輸入通道 0，或作為 IN+/-使用。 CH1 模擬輸入通道 1，或作為 IN+/-使用。 GND 芯片參考 0 電位（地） 。 DI 數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。 DO 數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。 CLK 芯片時(shí)鐘輸入。 Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用） 。ADC0809 是采樣分辨率為 8 位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個(gè) 8 通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通 8 路模擬輸入信號中的一個(gè)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。主要特點(diǎn)：DC0809 是 CMOS 單片型逐次逼近式 AD 轉(zhuǎn)換

30、器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 1322 所示，它由8 路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8 位開關(guān)樹型 DA 轉(zhuǎn)換器、逐次逼近，ADC0809 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝，下面說明各引腳功能：IN0IN7：8 路模擬量輸入端。 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，輸入，高電平有效。 START： AD 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： AD 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng) AD 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出

31、一個(gè)高電平桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 7 頁 共 56 頁（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平） 。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當(dāng) AD 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。2.3 時(shí)鐘芯片的簡介DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片,內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和 31 字節(jié)靜態(tài) RAM,通過簡單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路.提供秒分時(shí)日日期.月年的信息,每月的天數(shù)和閏年的

32、天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整時(shí)鐘操作可通過 AM/PM 指示決定采用 24 或 12 小時(shí)格式.DS1302 與單片機(jī)之間能簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信,僅需用到三個(gè)口線:1 RES 復(fù)位,2 I/O 數(shù)據(jù)線,3 SCLK 串行時(shí)鐘.時(shí)鐘/RAM 的讀/寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá) 31 個(gè)字節(jié)的字符組方式通信.DS1302 工作時(shí)功耗很低,保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于 1mW.DS1302 是由 DS1202 改進(jìn)而來,增加了以下的特性.雙電源管腳用于主電源和備份電源供應(yīng) Vcc1,為可編程涓流充電電源附加七個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)器.它廣泛應(yīng)用于電話傳真便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領(lǐng)域.8 位暫存數(shù)據(jù)存儲(chǔ) R

33、AM;使用串行 I/O 口方式使得管腳數(shù)量最少;工作電壓：2.05.0V；工作電流 2.0V 時(shí),小于 300nA;讀/寫時(shí)鐘或 RAM 數(shù)據(jù)時(shí)有兩種傳送方式單字節(jié)傳送和多字節(jié)傳送字符組方式;8 腳 DIP 封裝或可選的 8 腳 SOIC 封裝根據(jù)表面裝配;簡單 3 線接口;與 TTL 兼容 Vcc=5V;可選工業(yè)級溫度范圍-40 +85;圖 2.1 DS1302 引腳圖圖 2.1 示出 DS1302 的引腳排列,其中 Vcc1 為后備電源，VCC2 為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文

34、）報(bào)告用紙 第 8 頁 共 56 頁電。當(dāng) Vcc2 大于 Vcc10.2V 時(shí)，Vcc2 給 DS1302 供電。當(dāng) Vcc2 小于 Vcc1 時(shí)，DS1302由 Vcc1 供電。X1 和 X2 是振蕩源，外接 32.768kHz 晶振。RST 是復(fù)位/片選線，通過把RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。RST 輸入有兩種功能：首先，RST 接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng) RST 為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對 DS1302 進(jìn)行操作。如果在傳送過程中 RST 置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O

35、 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在 Vcc2.5V 之前，RST 必須保持低電平。只有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平。I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)。SCLK 始終是輸入端。根據(jù)上述介紹和這次設(shè)計(jì)的要求，我選擇使用 DS1302 作為這次設(shè)計(jì)的時(shí)鐘芯片（如圖 2.1） 。2.4 液晶顯示器的簡介帶中文字庫的 128X64 是一種具有 4 位/8 位并行、2 線或 3 線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置 8192 個(gè) 16*16 點(diǎn)漢字，和 128 個(gè) 16*8 點(diǎn) ASCII 字符集.利用該模

36、塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示84 行 1616 點(diǎn)陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊；基本特性:低電源電壓（VDD:+3.0-+5.5V） （2） 、顯示分辨率:12864 點(diǎn)內(nèi)置漢字字庫，提供 8192 個(gè) 1616 點(diǎn)陣漢字(簡繁體可選)內(nèi)置 128 個(gè) 168 點(diǎn)陣字符，2MHZ 時(shí)鐘頻率顯示方式：STN、半透、正顯，驅(qū)動(dòng)方式：1/32DUTY，1/5BIAS視角方向：

37、6 點(diǎn)，背光方式：側(cè)部高亮白色 LED，功耗僅為普通 LED 的 1/51/10通訊方式：串行、并口可選，內(nèi)置 DC-DC 轉(zhuǎn)換電路，無需外加負(fù)壓無需片選信號，簡化軟件設(shè)計(jì)，工作溫度: 0 度 - +55 度 ,存儲(chǔ)溫度: -20 度 - +60 度。LCD1602 字符型液晶顯示器其用法：單 5V 電源電壓，低功耗、長壽命、高可靠性內(nèi)置 192 種字符(160 個(gè) 57 點(diǎn)陣字符和 32 個(gè) 510 點(diǎn)陣字符)具有 64 個(gè)字節(jié)的自定義字符 RAM，可自定義 8 個(gè) 58 點(diǎn)陣字符或 4 個(gè) 511 點(diǎn)陣字符顯示方式：STN、半透、正顯驅(qū)動(dòng)方式：1/16 并口，1/5 串口背光方式：底部 L

38、ED桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 9 頁 共 56 頁通訊方式：4 位或 8 位并口可選標(biāo)準(zhǔn)的接口特征：適配 MC51 和 M6800 系統(tǒng) MPU 的操作時(shí)序LCD1602 液晶顯示屏的主要技術(shù)參數(shù)如下表所示：（表 2-3）表 2-3 LCD1602 液晶主要參數(shù)顯示容量162 個(gè)字符芯片工作電壓4.55.5V工作電流2.0mA(5.0V)模塊最佳工作電壓5.0V字符尺寸2.954.35(mm)3 總體方案設(shè)計(jì)在這次的整體設(shè)計(jì)中主要涉及下面幾個(gè)方面（如圖 3.1）：圖 3.1 整體方案結(jié)構(gòu)圖下面介紹各個(gè)模塊使用的器件：3.1 STC89C52 單片機(jī)STC89C52 是的低電

39、壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8K bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器(PEROM)和 256K bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，器件采用高密度，非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn) MCS-51 指令系統(tǒng)及 8051 產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8 位中央處理器和 FLASH 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大，STC89C52 單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。主要性能參數(shù)：8K 字節(jié)可重擦寫 FLASH 閃存存儲(chǔ)器1000 次寫/擦循環(huán)時(shí)鐘頻率：0Hz24MHz三級加密存儲(chǔ)器桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 10 頁 共 56 頁256 字節(jié)內(nèi)部 RAM32 個(gè)可編程 I/O

40、口線 3 個(gè) 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器 6 個(gè)中斷源可編程串行 UART 通道低功耗的空閑和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路3.2 ADC0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC0832 為 8 位分辨率 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá) 256 級，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在05V 之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為 32S，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過 DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。3.3 AT24C02 存儲(chǔ)器在本設(shè)計(jì)中使用的是 24C02 存

41、儲(chǔ)芯片，是電可擦除的 PROM，8 個(gè)引腳功能及兩線串行接口。電壓允許范圍 1.8V5V。串行 E2PROM 是基于 I2C-BUS 的存儲(chǔ)器件，遵循二線制協(xié)議，由于其具有接口方便，體積小，數(shù)據(jù)掉電不丟失等特點(diǎn)，在儀器儀表及工業(yè)自動(dòng)化控制中得到大量的應(yīng)用。在一般單片機(jī)系統(tǒng)中，24C02 數(shù)據(jù)受到干擾的情況是很少的，基本的讀寫功能外，還對地址功能以及 WP 引腳保護(hù)功能進(jìn)行了全面的檢測，發(fā)現(xiàn)一種 ATMEL（激光印字）以及 XICOR 牌號的 24C02 具有全面的符合 I2C 總線協(xié)議的功能，而有些牌號 24C02 要么沒有 WP 引腳保護(hù)功能，要么沒有器件地址功能（即 2 片 24C02 不

42、能共用一個(gè) I2C 總線） ，有些甚至兩種功能均無。所以說一些同樣功能型號的電子器件在兼容性上往往會(huì)帶來意想不到的問題，值得引起注意.3.4 LCD1602 液晶顯示LCD1602 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點(diǎn)陣式LCD，目前常用 161，162，202 和 402 行等的液晶顯示模塊，模塊組件內(nèi)部主要由 LCD 顯示屏、控制器、列驅(qū)動(dòng)器和偏壓產(chǎn)生電路構(gòu)成。LCD1602 液晶顯示屏外形尺寸LCD1602 液晶顯示屏分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別，兩者尺寸差別如圖 3.2 所示：桂林電子

43、科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 11 頁 共 56 頁 圖 3.2 LCD1602 尺寸圖1602 液晶顯示屏采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其中各接口的功能如下表（2-4）所示：表 2-4 LCD1602 的 16 管腳功能引腳號引腳名電平輸入/輸出引腳說明1VSS電源地2VDD電源正極(+5V)3VL液晶顯示偏壓信號4RS0/1輸入數(shù)據(jù)/命令選擇端，0：輸入指令，1：輸入數(shù)據(jù)5R/W0/1輸入讀/寫選擇端，0：向 LCD 寫入指令或數(shù)據(jù)，1：從 LCD 讀取信息6E10輸入使能信號，1 時(shí)讀取信息，10(下降沿)執(zhí)行指令7D00/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線(最低位)8D10/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線

44、9D20/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線10D30/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線11D40/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線12D50/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 12 頁 共 56 頁13D60/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線14D70/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線(最高位)15BLA+VCCLCD 背光電源正極16BLK接地LCD 背光電源負(fù)極第 1 腳：VSS 為地電源。第 2 腳：VDD 接 5V 正電源。第 3 腳：VL 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地時(shí)對比度最高，對比度過高時(shí)會(huì)使屏幕顯示不清晰，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對比度。第 4 腳：RS 為數(shù)據(jù)/命

45、令選擇端，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 為讀寫選擇端，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，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3.5 編譯軟件介紹Keil 軟件簡介：單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)?CPU 可以

46、執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于MCS-51 單片機(jī)的匯編軟件有早期的 A51，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil 軟件是目前最流行開發(fā) MCS-51 系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持 Keil 即可看出。Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。運(yùn)行 Keil 軟件需要

47、Pentium 或以上的 CPU，16MB 或更多 RAM、20M 以上空閑的硬盤空間、WIN98、NT、WIN2000、WINXP 等操作系統(tǒng)。Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用 C 來開發(fā)，體會(huì)更加深刻。Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 13 頁 共 56 頁面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就

48、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)高級語言的優(yōu)勢。4 硬件設(shè)計(jì)4.1 最小系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)在本次設(shè)計(jì)中我們采用 STC89C51 來實(shí)現(xiàn)一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)能運(yùn)行起來的需求最小的系統(tǒng)，電路圖見圖 4.1 圖 4.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖上圖由晶振電路和復(fù)位電路，STC89C51 芯片組成，構(gòu)成最小的單片機(jī)系統(tǒng)， 下面詳細(xì)介紹其中的兩個(gè)電路。晶振電路單片機(jī)工作的過程中各指令的微操作在時(shí)間上有嚴(yán)格的次序，這種微操作的時(shí)間次序稱作時(shí)序，單片機(jī)的時(shí)鐘信號用來為單片機(jī)芯片內(nèi)部各種微操作提供時(shí)間基準(zhǔn)，89c52 的時(shí)鐘產(chǎn)生方式有兩種，一

49、種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，一種是外部時(shí)鐘方式。內(nèi)部時(shí)鐘方式即在單片機(jī)的外部接一個(gè)晶振電路與單片機(jī)里面的振蕩器組合作用產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號，外部時(shí)鐘方式是把外部已有的時(shí)鐘信號引入到單片機(jī)內(nèi)，此方式常用于多片89C52 單片機(jī)同時(shí)工作，以便于各單片機(jī)的同步，一般要求外部信號高電平的持續(xù)時(shí)間大于 20ns.且為頻率低于 12MHz 的方波。對于 CHMOS 工藝的單片機(jī)，外部時(shí)鐘要由XTAL1 端引入，而 XTAL2 端應(yīng)懸空。桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 14 頁 共 56 頁本系統(tǒng)中為了盡量降低功耗的原則，采用了內(nèi)部時(shí)鐘方式。電路圖見圖 4.2：圖 4.2 晶振電路圖在 89C52 單片機(jī)的

50、內(nèi)部有一個(gè)震蕩電路，只要在單片機(jī)的 XTAL1 和 XTAL2 引腳外接石英晶體（簡稱晶振）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，圖中電容器 C1 和 C2 穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在 530pF，典型值是 22pF，晶振 CYS選擇的是 12MHz。復(fù)位電路單片機(jī)開始工作的時(shí)候，必須處于一種確定的狀態(tài)，否則，不知哪是第一條程序和如何開始運(yùn)行程序。端口線電平和輸入輸出狀態(tài)不確定可能使外圍設(shè)備誤動(dòng)作，導(dǎo)致嚴(yán)重事故的發(fā)生；內(nèi)部一些控制寄存器（專用寄存器）內(nèi)容不確定可能導(dǎo)致定時(shí)器溢出、程序尚未開始就要中斷及串口亂傳向外設(shè)發(fā)送數(shù)據(jù).因此，任何單片機(jī)在開始工作前，都必須進(jìn)行一次復(fù)位過程，使

51、單片機(jī)處于一種確定的狀態(tài)。當(dāng)在 89C52 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)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)） 。實(shí)際應(yīng)用中，復(fù)位操作有兩種基本形式：一種是上電復(fù)位，另一種是上電與按鍵均有效的復(fù)位，上電復(fù)位，要求接通電源后，單片機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。常用的上電復(fù)位，上電瞬間 RST 引腳獲得高電平，隨著電容 C1 的充電，RST 引腳的高電平將逐漸下降。本設(shè)計(jì)中復(fù)位電路采用的是開關(guān)復(fù)位電路，開關(guān) S9 未按下是上電復(fù)位電路，上電復(fù)位電路在上電的瞬間，由于電容上的電壓不能突變，電容處于充電（導(dǎo)通）狀態(tài)，故 RST 腳的電壓與 VC

52、C 相同。隨著電容的充電，RST 腳上的電壓才慢慢下降。選擇合理的充電常數(shù)，就能保證在開關(guān)按下時(shí)是 RST 端有兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平從而使STC89C52 內(nèi)部復(fù)位。開關(guān)按下時(shí)是按鍵手動(dòng)復(fù)位電路，RST 端通過電阻與 VCC 電源接通，通過電阻的分壓就可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位。電路圖見圖 4.3： 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 15 頁 共 56 頁圖 4.3 復(fù)位電路圖RST 引腳的高電平只要能保持足夠的時(shí)間（2 個(gè)機(jī)器周期） ，單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。該電路典型的電阻和電容參數(shù)為：晶振為 12MHz 時(shí)，C1 為 10uF：R4 為 8.2 .4.2 數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)(1)從

53、傳感器過來的電壓信號，必須放大，濾波，采集，轉(zhuǎn)換才能被 MCU 識(shí)別和處理。由于假若每一路都設(shè)置放大、濾波等器件，那么成本會(huì)很大，所以信號的采集一般用多路模擬通路進(jìn)行選擇。然而選擇多路模擬開關(guān)時(shí)必須考慮以下的幾個(gè)因素：通道數(shù)量、切換速度、開關(guān)電阻和器件的封裝形式。總之?dāng)?shù)據(jù)采集與硬件的選擇有很大的關(guān)系。(2)傳感器的選擇酒精濃度傳感器由 MQ3 傳感器組成。MQ3 傳感器/MQ3 模塊詳細(xì)介紹如下表 4-1：(3)測量電路測量電路由酒精濃度傳感器 MQ3，ADC0832 組成。 酒精傳感 MQ3 經(jīng) AD0832 與 STC89C52 單片機(jī)相連，在顯示器上顯示出酒精的濃度值，當(dāng)超過國家規(guī)定的標(biāo)

54、準(zhǔn)時(shí)報(bào)警。 表 4-1 傳感器參數(shù)表名稱MQ3 傳感器 A.標(biāo)準(zhǔn)工作條件符號 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 5.0V0.2V AC or DC RL 負(fù)載電阻 可調(diào) RH 加熱電阻 313 室溫 PH 加熱功耗 900mW B.環(huán)境條件符號 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 相對濕度 小于95% RH O2 氧氣濃度 21%(標(biāo)準(zhǔn)條件) 氧氣濃度會(huì)影響靈敏度特最小值大于 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 16 頁 共 56 頁性 C.靈敏特性 符號 參數(shù)名稱 技術(shù)參數(shù)

55、 備注 Rs 敏感體電阻 1M- 8 M (200ppm alcohol ) （200/100）alcohol 濃度斜率 0.6 標(biāo)準(zhǔn)工作條件 溫度： 202 Vc:5.0V0.1V 相對濕度： 65%5% Vh: 5.0V0.1V 預(yù)熱時(shí)間 不少于 24 小時(shí) 適用范圍： 10-1000ppm Alcohol 4.3 A/D 轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)正常情況下 ADC0832 與單片機(jī)的接口應(yīng)為 4 條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于 DO 端與 DI 端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將 DO 和 DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng) ADC0832 未工作時(shí)其

56、CS 輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用，CLK 和 DO/DI 的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將 CS 使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端 CLK 輸入時(shí)鐘脈沖，DO/DI 端則使用 DI 端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。在第 1 個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前 DI 端必須是高電平，表示啟始信號。在第 2、3 個(gè)脈沖下沉之前 DI 端應(yīng)輸入 2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能.如圖 4.4:圖 4.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖4.4 按鍵設(shè)計(jì)本系統(tǒng)應(yīng)用有人機(jī)對話功能，該功能即能隨時(shí)發(fā)出各種控制命令和數(shù)據(jù)輸入以桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙

57、 第 17 頁 共 56 頁及和 LCD 連接顯示運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行結(jié)果。鍵盤分為：獨(dú)立式和矩陣式兩類，每一類按其編碼方法又可以分為編碼和非編碼兩種。由于本系統(tǒng)只有 UP、DOWN 、OK 、CANCEL 4 個(gè)控制命令，所需按鍵較少，所以本系統(tǒng)選擇獨(dú)立式按鍵。電路圖見圖 4.5：圖 4.5 按鍵電路圖獨(dú)立式按鍵是直接用 I/O 口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路。每個(gè)獨(dú)立式按鍵占有一根I/O 口線。各根 I/O 口線之間不會(huì)相互影響。在此電路中，按鍵輸入部采用低電平有效，上拉電阻保證了按鍵斷開時(shí)，I/O 口線有確定的高電平， （STC89C52 .P1 口內(nèi)部接有上拉電阻）所以就不需要再外接上拉電阻。鍵盤抖

58、動(dòng)的消除：抖動(dòng)的消除大致可以分為硬件削抖和軟件削抖。硬件削抖是采用硬件電路的方法對鍵盤的按下抖動(dòng)及釋放抖動(dòng)進(jìn)行削抖，經(jīng)過削抖電路后使按鍵的電平信號只有兩種穩(wěn)定狀態(tài)。軟件削抖的基本原理是當(dāng)檢測出鍵盤閉合時(shí)，先執(zhí)行一個(gè)延時(shí)子程序產(chǎn)生數(shù)毫秒的延時(shí)，待接通時(shí)的前沿抖動(dòng)消失后再判別是否有健按下。當(dāng)按鍵釋放時(shí)，也要經(jīng)過數(shù)毫秒延時(shí)，待后沿抖動(dòng)消失后再判別鍵是否釋放。由于應(yīng)用硬件削抖還需要外加器件，成本相對較高，所以本系統(tǒng)選擇軟件延時(shí)削抖的方法。4.5 外圍擴(kuò)充存儲(chǔ)器電路基于 STC85C52 單片機(jī)具有 4KB 的程序存儲(chǔ)器（ROM） ，256B 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM） ，由于考慮到本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)所

59、需的容量，現(xiàn)在需要擴(kuò)充存儲(chǔ)器的容量。在應(yīng)用中要保存一些參數(shù)和狀態(tài)，據(jù)了解基于 EEPROM 的存儲(chǔ)芯片是一種很好的選擇。我們選定了 AT24C02 存儲(chǔ)器。電路圖見圖 4.6：桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 18 頁 共 56 頁 圖 4.6 外圍擴(kuò)充存儲(chǔ)電路圖4.6 時(shí)鐘芯片電路因?yàn)榇讼到y(tǒng)需要記錄測量發(fā)生的時(shí)間，所以需要時(shí)鐘芯片來記錄不同人在不同時(shí)間的監(jiān)測數(shù)據(jù)，因此我們在系統(tǒng)中加入了時(shí)鐘芯片。對時(shí)鐘芯片的要求首先是低功耗，其次是編程簡單，縮短程序開發(fā)時(shí)間，實(shí)際上也就縮短了系統(tǒng)用于實(shí)際生產(chǎn)所用的開發(fā)周期以及成本，在本系統(tǒng)，我們選擇了 DS1302 時(shí)鐘芯片。 圖 4.7 時(shí)鐘電路

60、圖我們時(shí)鐘電路選擇的芯片是 DS1302，其內(nèi)含一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和 31 字節(jié)靜態(tài)RAM，可以通過串行接口與單片機(jī)通信。而通信時(shí)，僅需要 3 個(gè)口線：（1）RES（復(fù)位），（2）I/O 數(shù)據(jù)線， （3）SCLK（串行時(shí)鐘） 。時(shí)鐘/RAM 的讀/寫數(shù)據(jù)以一字節(jié)或多達(dá) 31字節(jié)的字符組方式通信。其工作時(shí)功耗很低，廣泛應(yīng)用于電話，傳真，便攜式儀器等產(chǎn)品領(lǐng)域。桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 19 頁 共 56 頁 表 4-2 時(shí)鐘控制字對照表 DS1302 主要性能有：時(shí)實(shí)時(shí)鐘能計(jì)算 2100 年之前的秒、分、時(shí)、日、日期、星期、月、年的能力，還有閏年的調(diào)整能力；讀/寫時(shí)鐘或 RAM