基于51單片機(jī)的酒精濃度液晶顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

目錄

1產(chǎn)品功能分析...........................................................................................................1

2設(shè)計(jì)方案遴選...........................................................................................................1

2.1單片機(jī)的選擇...............................................................................................1

2.2系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)...............................................................................................1

3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)...........................................................................................................3

3.1按鍵電路設(shè)計(jì)...............................................................................................3

3.2LCD1602液晶顯示模塊電路........................................................................4

4軟件設(shè)計(jì)...................................................................................................................5

4.1程序流程圖...................................................................................................6

4.2產(chǎn)品程序清單...............................................................................................7

5產(chǎn)品使用說(shuō)明...........................................................................................................7

6產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)...................................................................................................7

參考資料.......................................................................................................................8

附錄1元器件清單..............................................................................................8

附錄2電路原理圖..............................................................................................9

附錄3PCB設(shè)計(jì)圖.............................................................................................10

附錄4產(chǎn)品裝配圖............................................................................................11

附錄5產(chǎn)品實(shí)物圖............................................................................................12

附錄6程序代碼................................................................................................12

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

基于51單片機(jī)的酒精濃度液晶顯示系統(tǒng)的

設(shè)計(jì)與制作

1產(chǎn)品功能分析

我的產(chǎn)品采用了51系列單片機(jī)作為核心部件，其內(nèi)部包含了高速處理器以

及低功耗的特性。MQ-3傳感器模塊將酒精氣體轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)，并在傳輸

過(guò)程中進(jìn)行噪聲消除和濾波處理，以確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)精準(zhǔn)可靠。該模塊為我的

產(chǎn)品提供了可靠的酒精檢測(cè)功能。

在數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)后，信號(hào)將被進(jìn)一步處理和調(diào)制，以獲取更準(zhǔn)確的酒

精濃度值。通過(guò)設(shè)備內(nèi)置的電壓/酒精濃度轉(zhuǎn)換模塊，這些數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)將被轉(zhuǎn)化為

實(shí)際酒精濃度值，并在LCD1602液晶顯示器上進(jìn)行相應(yīng)的顯示。同時(shí)，我們還

設(shè)定了一系列濃度閾值，以便及時(shí)監(jiān)測(cè)酒精濃度是否超過(guò)安全限制，從而保障

使用者的安全。如果濃度超過(guò)了設(shè)定的閾值，蜂鳴器將會(huì)發(fā)出警報(bào)，提醒使用

者采取相應(yīng)的措施。

2設(shè)計(jì)方案遴選

選定好要制作的產(chǎn)品后，根據(jù)網(wǎng)上查閱資料并且購(gòu)買相關(guān)元器件，并檢測(cè)

確保元器件的基本功能完好。根據(jù)自身經(jīng)濟(jì)和水平技術(shù)的基礎(chǔ)上考慮，產(chǎn)品的

基本形式組成為按鍵模塊，1602液晶顯示模塊，傳感器模塊以及蜂鳴器模塊。

2.1單片機(jī)的選擇

本產(chǎn)品選擇的是51系列單片機(jī)，該單片機(jī)成本價(jià)格低有著功耗極小，保密

性強(qiáng)和抗干擾等特點(diǎn)，適用于常用檢測(cè)電路，并且該軟件有完整的按位操作系

統(tǒng)，上手難度低，綜合成本、技術(shù)、以及產(chǎn)品功能需求故選擇51系列單片機(jī)。

2.2系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)

本產(chǎn)品的系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)如下：

1

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MQ-3氣體傳感器

（傳輸酒精濃度）

STC89C52單片機(jī)外部EEPROM

1602液晶顯示器

（電壓/酒精濃度轉(zhuǎn)換，（儲(chǔ)存酒精閾

（酒精濃度顯）

比較閾值）值）

蜂鳴器（超過(guò)閾

值報(bào)警）

2

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3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)

由STC89C52RC單片機(jī)模塊，LCD1602液晶顯示器模塊，MQ-3酒精傳感器

模塊，蜂鳴器模塊，按鍵模塊以及電源組成。

電路板上面有四個(gè)按鍵，為電源按鍵、閾值設(shè)置加減按鍵、復(fù)位按鍵。

MQ-3乙醇?xì)怏w傳感器的作用在于檢測(cè)空氣中的酒精濃度，而其輸出信號(hào)需

要進(jìn)行進(jìn)一步處理才能得到有用的信息。在信號(hào)調(diào)理電路的協(xié)助下，MQ-3所輸

出的信號(hào)將被轉(zhuǎn)換成代表著乙醇濃度變化的電壓信號(hào)。這個(gè)電壓信號(hào)隨后會(huì)被

引入單片機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)行精確的AD轉(zhuǎn)換并且與預(yù)設(shè)的酒精濃度閾值進(jìn)行比較?；?/p>

于這個(gè)比較的結(jié)果，LCD1602顯示器將會(huì)顯示相應(yīng)的信息，或者蜂鳴器會(huì)發(fā)出報(bào)

警信號(hào)來(lái)提醒用戶當(dāng)前檢測(cè)到的酒精濃度已經(jīng)超過(guò)了預(yù)設(shè)范圍。

我的設(shè)計(jì)方案中選擇了一種性能較高的單片機(jī)，即宏晶公司的STC89C52。

這款芯片內(nèi)核采用了52架構(gòu)，具備8位計(jì)算能力，非常適合應(yīng)用于常用檢測(cè)電

路。而且，該芯片不僅具有加密安全性高的優(yōu)勢(shì)，還可以在系統(tǒng)內(nèi)完成編程，

無(wú)需使用額外的編程器或仿真器。此外，該單片機(jī)內(nèi)置了ISP監(jiān)控程序、四個(gè)

八位并行端口、3個(gè)UART定時(shí)器、雙數(shù)據(jù)指針以及看門狗功能，為我們的系統(tǒng)

帶來(lái)了諸多便利。

STC89C52RC單片機(jī)實(shí)物圖如圖所示：

圖3.1STC89C52RC單片機(jī)實(shí)物圖

3.1按鍵電路設(shè)計(jì)

S1是復(fù)位鍵，S2，S3則是設(shè)置閾值的按鈕，S2閾值+1，S3閾值-1。

3

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圖3.2按鍵電路原理圖

3.2LCD1602液晶顯示模塊電路

我的設(shè)計(jì)中使用了SMC1602液晶屏來(lái)展示數(shù)據(jù)。這款液晶屏采用了16x2

字符矩陣，可以一次顯示兩行各16個(gè)字符。此外，該液晶屏還支持漢字符號(hào)

的顯示，具有較高的顯示效果和穩(wěn)定性，為我的系統(tǒng)提供了可靠的數(shù)據(jù)展示功

能。

圖3.3LCD1602液晶顯示原理圖

4

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圖3.4LCD1602液晶顯示實(shí)拍圖

4軟件設(shè)計(jì)

5

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4.1程序流程圖

6

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4.2產(chǎn)品程序清單

5產(chǎn)品使用說(shuō)明

1.接上電源線，按下電源開(kāi)關(guān)啟動(dòng)設(shè)備。

2.等待led1602液晶顯示上的數(shù)值歸零。

3.通過(guò)按鍵設(shè)置閾值。

4.讓酒精氣體靠近MQ-3傳感器。

5.Lcd1602顯示對(duì)應(yīng)濃度值，超過(guò)閾值蜂鳴器鳴叫。

6產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

6.J-STD-001E是關(guān)于電氣和電子組件焊接要求的標(biāo)準(zhǔn)。

7.IPC-A-610D(中文版)和IPC-A-610E是關(guān)于電子組件可接受性要求的標(biāo)

準(zhǔn)。

8.IPC-7711/21是關(guān)于電子組件和電路板返工和返修的標(biāo)準(zhǔn)。

9.GB/T11457-2006是信息技術(shù)軟件工程術(shù)語(yǔ)的標(biāo)準(zhǔn)。

7

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10.GB/T8566-2007是關(guān)于信息技術(shù)軟件生命周期過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)。

11.GB/T8567-2006是計(jì)算機(jī)軟件文檔編制規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)。

參考資料

[1]陳明熒.8051單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教材[M].北京：清華大學(xué)出版社，

2003

[2]徐新艷.單片機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)踐[M].北京：高等教育出版社，2005

[3]吳金戌，沈慶陽(yáng)，郭庭吉.8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用[M].北京：清華大

學(xué)出版社，2002

[4]王千.實(shí)用電子電路大全[M].電子工業(yè)出版社，2001

[5]馮博琴.微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，

2004

[6]張毅剛.MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004

[7]張淑清，姜萬(wàn)錄等.單片微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用[M].國(guó)防工業(yè)出

版社，2003

[8]吳金戌，沈慶陽(yáng)，郭庭吉.8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用[M].北京：清華大

學(xué)出版社，2001

[9]趙亮,侯國(guó)銳.單片機(jī)C語(yǔ)言編程與實(shí)例[M].北京:人民郵電出版

社,2003

[10]王振紅，李洋，郝承祥.WT588D語(yǔ)音芯片的工作原理及其在智能控制

系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電子器件2002年3月第25卷第1期

附錄1元器件清單

序號(hào)名稱代號(hào)規(guī)格型號(hào)數(shù)量備注

AD采集芯

1片1ADC08321

2蜂鳴器B1蜂鳴器1

3電容C110uF1

4電容C2,C320pF2

5指示燈D1發(fā)光二極管1

6液晶LCD1LCD16021

7三極管Q190121

R1,R2,

8電阻R42K3

電阻電阻R310K1

8

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9電阻R51K1

10電阻R64.7歐1

S1,S2,

11按鍵S3SW-PB3

12電源開(kāi)關(guān)SW1sw-灰色1

13單片機(jī)U1STC89C521

14酒精傳感器U2MQ-31

15晶振Y112M1

附錄2電路原理圖

9

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附錄3PCB設(shè)計(jì)圖

10

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附錄4產(chǎn)品裝配圖

11

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附錄5產(chǎn)品實(shí)物圖

附錄6程序代碼

#include<reg52.h>

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

sbitCS=P2^4;

sbitCLK=P2^3;

sbitDODI=P2^2;

sbitbeep=P3^2;

longdengji,s_dengji=80;

12

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uintflag_300ms;

sbitrs=P2^7;

sbitrw=P2^6;

sbite=P2^5;

sbitkey1=P1^2;

sbitkey2=P1^3;

voiddelay_1ms(uintq)

{

uinti,j;

for(i=0;i<q;i++)

for(j=0;j<120;j++);

}

voiddelay_uint(uintq)

{

while(q--);

}

voidwrite_com(ucharcom)

{

rs=0;

rw=0;

P0=com;

delay_uint(25);

e=1;

delay_uint(100);

e=0;

}

voidwrite_data(uchardat)

{

rs=1;

rw=0;

P0=dat;

delay_uint(25);

e=1;

13

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

delay_uint(100);

e=0;

}

voidwrite_lcd3(ucharhang,ucharadd,uintdate)

{

if(hang==1)

write_com(0x80+add);

else

write_com(0x80+0x40+add);

write_data(0x30+date/100%10);

write_data(0x30+date/10%10);

write_data(0x30+date%10);

}

voidwrite_string(ucharhang,ucharadd,uchar*p)

{

if(hang==1)

write_com(0x80+add);

else

write_com(0x80+0x40+add);

while(1)

{

if(*p=='\0')break;

write_data(*p);

p++;

}

}

voidinit_1602()

{

write_com(0x38);

write_com(0x0c);

write_com(0x06);

write_string(1,0,"Alcohol:00mg/L");

write_string(2,0,"Thresho:80mg/L");

write_lcd3(2,9,s_dengji);

}

14

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

unsignedcharad0832read(bitSGL,bitODD)

{

unsignedchari=0,value=0;

CLK=0;

DODI=1;

CS=0;

CLK=1;

CLK=0;

DODI=ODD;

CLK=1;

CLK=0;

DODI=SGL;

for(i=0;i<8;i++)

{

CLK=1;

value<<=1;

CLK=0;

if(DODI==1)

value++;

}

returnvalue;

}

ucharkey_can;

voidkey()

{

if(key1==0||key2==0)

{

delay_1ms(1);

if(key1==0)

key_can=1;

if(key2==0)