《基于單片機(jī)的酒精濃度檢測(cè)儀設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》11000字（論文）

PAGE3基于單片機(jī)的酒精濃度檢測(cè)儀設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要本文研究設(shè)計(jì)了一種用于各種場(chǎng)所的酒精濃度檢測(cè)儀。其設(shè)計(jì)方案是以酒精傳感器、單片機(jī)作為主控芯片、LCD1602作為顯示屏、蜂鳴器作為報(bào)警器來(lái)制作酒精濃度檢測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)將傳感器輸出的信號(hào)通過(guò)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，再經(jīng)過(guò)單片機(jī)的處理，最后由LCD1602液晶顯示屏顯示出酒精濃度值。從而讓人們可以快速準(zhǔn)確的知道是否在酒后駕車(chē)，更加方便準(zhǔn)確的檢測(cè)出了酒精濃度?；趩纹瑱C(jī)的酒精濃度檢測(cè)儀比其他的酒精濃度檢測(cè)儀更加方便準(zhǔn)確，具有更高的可靠性，會(huì)對(duì)超出酒精濃度大小閥值進(jìn)行蜂鳴報(bào)警，更加直觀準(zhǔn)確。所以基于單片機(jī)的酒精濃度檢測(cè)儀具有極高的研究?jī)r(jià)值。關(guān)鍵詞：酒精濃度傳感器單片機(jī)數(shù)模轉(zhuǎn)換硬件設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u97911引言 1246901.1酒精濃度檢測(cè)儀的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 1266661.2酒精濃度檢測(cè)儀的背景 121111.3研究的主要內(nèi)容和目標(biāo) 2132381.4設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 2148111.4.1設(shè)計(jì)任務(wù) 2191341.4.2設(shè)計(jì)要求 3141642設(shè)計(jì)方案及元器件的選擇 4144062.1設(shè)計(jì)方案 4133142.2元器件的選擇 433372.2.1單片機(jī)簡(jiǎn)介 413912.2.2酒精傳感器簡(jiǎn)介 564602.2.3模數(shù)轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)介 742332.2.4液晶顯示模塊簡(jiǎn)介 9218763系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 11321033.1時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 11317153.2復(fù)位電路 11200023.3模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) 1272293.4顯示電路設(shè)計(jì) 1365483.5整體電路設(shè)計(jì) 1420544系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 15289274.1主程序設(shè)計(jì) 15148804.2模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計(jì) 15256354.3液晶顯示子程序設(shè)計(jì) 16317985系統(tǒng)調(diào)試 18223575.1硬件調(diào)試 18273625.2軟件調(diào)試 1832340參考文獻(xiàn) 221引言基于一個(gè)單片機(jī)的酒精濃度檢測(cè)儀器和中國(guó)傳統(tǒng)的酒精濃度檢測(cè)儀相比，它更加方便快捷、體積更小，便于攜帶和方便檢測(cè)。它可以迅速的通過(guò)酒精傳感器采集數(shù)據(jù)，在通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最后經(jīng)過(guò)單片機(jī)的處理進(jìn)行檢測(cè)，并且快速給出檢測(cè)結(jié)果。如果超出范圍，會(huì)進(jìn)行聲音報(bào)警，也會(huì)進(jìn)行燈光報(bào)警。更加方便的給出檢測(cè)結(jié)果。這樣我們所研究的基于單片機(jī)的酒精濃度檢測(cè)儀就擁有很大的發(fā)展意義和市場(chǎng)前景。1.1酒精濃度檢測(cè)儀的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)現(xiàn)階段生活中的酒精濃度檢測(cè)儀大多都是通過(guò)使用可替換吹管，酒精濃度檢測(cè)儀已經(jīng)從最初開(kāi)始使用的單片式計(jì)制成，但是現(xiàn)在我們所研究是利用單片機(jī)的原理進(jìn)行制作的一種對(duì)酒精濃度檢測(cè)的儀器，已經(jīng)比以前有了很多的改進(jìn)。本次設(shè)計(jì)所研究的檢測(cè)儀器檢測(cè)的準(zhǔn)確率非常高，還可以當(dāng)酒精濃度過(guò)高時(shí)，它會(huì)自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警提醒。不僅在技術(shù)上有了很大的發(fā)展和進(jìn)步，而且可以保證檢測(cè)的結(jié)果變得更加精細(xì)，而且我們可以保證檢測(cè)的時(shí)間變得更短。從而大大提高了濃度檢測(cè)工作的速度，提高了社會(huì)公共安全的系數(shù)。而且伴隨著中國(guó)公安部頒發(fā)五條嚴(yán)厲的禁令，酒精濃度檢測(cè)儀器的市場(chǎng)和社會(huì)使用量不斷地?cái)U(kuò)大，酒精濃度檢測(cè)儀也在不停地更新?lián)Q代。不僅在技術(shù)上有了很大的進(jìn)步，而且測(cè)試結(jié)果更加準(zhǔn)確，測(cè)試時(shí)間更加短。這樣不僅提高了酒精檢測(cè)的效率，也可以讓我們的社會(huì)環(huán)境變得更加安全可靠REF_Ref14039\r\h[1]。但是現(xiàn)在我國(guó)大多數(shù)企業(yè)還是在使用一般的酒精濃度檢測(cè)儀，大多數(shù)只能進(jìn)行報(bào)警，不能給出準(zhǔn)確濃度值，最后只能通過(guò)血檢來(lái)確認(rèn)血液酒精濃度值。因此我們應(yīng)該更加推廣帶有顯示模塊的酒精濃度檢測(cè)儀，這樣，既可以準(zhǔn)確的判斷其氣體的酒精濃度值，也可以在液晶顯示器中顯示其氣體中的酒精濃度值。但是我們也會(huì)遇到一些問(wèn)題，例如現(xiàn)在大多數(shù)酒精濃度檢測(cè)儀會(huì)受到其他氣體的干擾，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。所以我們需要還去解決這個(gè)問(wèn)題，才能夠使酒精濃度檢測(cè)的結(jié)果更加精準(zhǔn)。這樣我們所研究的基于單片機(jī)的酒精濃度檢測(cè)儀就擁有很大的發(fā)展意義和市場(chǎng)前景。1.2酒精濃度檢測(cè)儀的背景在當(dāng)今社會(huì)，檢測(cè)氣體中是否含有酒精，及其含量的檢測(cè)裝置主要有五種方式，即：固體燃料電池型(其中包括燃料電化學(xué)型)、半導(dǎo)電晶體型、氣相色譜型、紅外型、比色式。但是，由于其產(chǎn)品價(jià)格與系統(tǒng)易用性等其他多方面的成本原因，通常只需要使用一種液體燃料式蓄電池式和一種半導(dǎo)體式。燃料電池式酒精濃度檢測(cè)儀的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和抗干擾能力均比半導(dǎo)體式酒精濃度檢測(cè)儀強(qiáng)，因此燃料電池式酒精濃度檢測(cè)儀更好。但是燃料電池型的酒精濃度檢測(cè)儀非常難以制造，而且其造價(jià)特別高。相比于之前的酒精計(jì)檢測(cè)而言，現(xiàn)階段的檢測(cè)儀器的精確度已經(jīng)有了很大的提升。但是這些檢測(cè)儀器還不能很好的去完成檢測(cè)，現(xiàn)在大多數(shù)酒精濃度檢測(cè)儀會(huì)受到其他氣體的干擾，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。所以我們需要還去解決這個(gè)問(wèn)題，才能夠使酒精濃度檢測(cè)的結(jié)果更加精準(zhǔn)。我們需要去綜合這些現(xiàn)有的檢測(cè)儀器的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一個(gè)檢測(cè)結(jié)果更加精確，檢測(cè)時(shí)間更快效率更高的檢測(cè)儀器。1.3研究的主要內(nèi)容和目標(biāo)本課題主要是設(shè)計(jì)完成一個(gè)酒精濃度檢測(cè)儀的硬軟件。這個(gè)酒精濃度檢測(cè)儀的系統(tǒng)主要是通過(guò)酒精傳感器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)、液晶的顯示器和蜂鳴報(bào)警器和一些主要的控制電路一起去完成這一系列工作的。這個(gè)儀器的系統(tǒng)主要作用是進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、酒精含量超標(biāo)的報(bào)警提醒。酒精濃度傳感器采樣時(shí)酒精濃度的電阻分壓有一個(gè)相應(yīng)的改變，然后用采樣電阻分壓的改變公式來(lái)表達(dá)；因?yàn)樵谌梭w的血液中所含酒精的總量和濃度各不相同，呼出的氣體中所含酒精的總量和濃度各不相同。酒精濃度傳感器通過(guò)采樣電壓把人體呼出氣體中的酒精氣體輸入到A/D轉(zhuǎn)換器中，在利用A/D轉(zhuǎn)換器去轉(zhuǎn)換這個(gè)采樣電壓，把轉(zhuǎn)換的結(jié)果輸送到單片機(jī)，它會(huì)去處理轉(zhuǎn)換的結(jié)果，然后在液晶顯示器上顯示出濃度值。有了這個(gè)濃度值，我們就能夠精確的去判斷是不是酒后駕車(chē)REF_Ref21415\r\h[2]。1.4設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1.4.1設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)和制作了檢測(cè)酒精濃度的儀器。酒精濃度傳感器對(duì)采樣時(shí)酒精濃度的電阻分壓有著相應(yīng)的改變，然后用采樣電阻分壓的改變公式來(lái)表達(dá)；因?yàn)樵谖覀內(nèi)梭w的血液中我們所含有各種酒精的總數(shù)和濃度不同,人體在呼出的各種氣體中酒精所含有質(zhì)量的濃度都會(huì)有一定的差異，我們能夠較好地去區(qū)分它們的關(guān)系值，我們就不需要在去通過(guò)血液檢查我們的酒精濃度值。這樣通過(guò)酒精濃度檢測(cè)儀器就能夠很好的檢測(cè)出結(jié)果酒精濃度傳感器通過(guò)采樣電壓把人體呼出氣體中的酒精氣體輸入到轉(zhuǎn)換器中，在利用轉(zhuǎn)換器去轉(zhuǎn)換這個(gè)采樣電壓，把轉(zhuǎn)換的結(jié)果輸送到單片機(jī)，單片機(jī)會(huì)去處理這個(gè)轉(zhuǎn)換結(jié)果，最后在液晶顯示器的面板會(huì)顯示出來(lái)。我們就可以精確的去進(jìn)行判斷。1.4.2設(shè)計(jì)要求①TGS822酒精傳感器的電壓仿真輸出是在0-5v的范圍之內(nèi)；②模數(shù)轉(zhuǎn)換器的核心芯片的采樣電壓一般是0伏到5伏之間，它的分辨率為8位，采樣精度為5/256v，到256個(gè)精度方面可以選擇直接影響量化研究一個(gè)社會(huì)等級(jí)的單位數(shù)碼設(shè)計(jì)工作電壓，其中我們每位采樣的數(shù)碼工作時(shí)間頻率一般設(shè)定為1MHZ；③單片機(jī)AT89C52一般為6MHz的工作頻率，單片機(jī)AT89S52它的功耗非常小，并且性能非常高效。其具有較高的性價(jià)比，可靠性強(qiáng)，價(jià)格也比較低，所以單片機(jī)AT89S52在嵌入式系統(tǒng)中擁有廣闊應(yīng)用前景。④LCD顯示器是用的50K可調(diào)節(jié)電阻，可以在調(diào)節(jié)后使顯示更加清晰，并且能夠消除“鬼影”，可以很好地去顯示出檢測(cè)的酒精濃度值。2設(shè)計(jì)方案及元器件的選擇2.1設(shè)計(jì)方案檢測(cè)儀的用途為酒精氣體含量計(jì)的濃度計(jì)，這種檢驗(yàn)儀器用來(lái)檢測(cè)確定的是氣體。氣體質(zhì)量傳感器壓電就是把作為氣體的質(zhì)量體積大小變化信號(hào)轉(zhuǎn)換成作為氣體相應(yīng)的壓電信號(hào)。探頭可以利用(體化學(xué)傳感器)功能來(lái)進(jìn)行處理大量的各種氣體化學(xué)樣品，甚至可以用來(lái)與其他化學(xué)物質(zhì)一起處理氣體樣品的內(nèi)部，這樣的利用化學(xué)傳感器就為了可以較快地準(zhǔn)確的的進(jìn)行科學(xué)計(jì)算和精確測(cè)量。轉(zhuǎn)化為輸出的電壓信號(hào)REF_Ref21611\r\h[3]。然后用一臺(tái)單片機(jī)作為核心控制器：會(huì)定期的對(duì)每個(gè)功能模塊去進(jìn)行故障的診斷，并且可以迅速處理來(lái)自外部環(huán)境的異常。對(duì)于那些沒(méi)有得到有效解決的問(wèn)題，迅速將其轉(zhuǎn)換到后面的設(shè)備或者是報(bào)警提醒。具有一套完善的模擬量輸入與輸出的傳輸通道，和實(shí)時(shí)控制的能力：對(duì)整個(gè)生產(chǎn)工藝過(guò)程進(jìn)行了檢測(cè)和控制，有幾種信號(hào)都需要區(qū)同步傳送，所有我們要求該系統(tǒng)一定要配備一套完善的模擬量和數(shù)字輸入與輸出通道，和一套完善的數(shù)據(jù)中斷系統(tǒng)與處理器等功能。去進(jìn)行信號(hào)的采集與處理、聲光報(bào)警控制電路和顯示、鍵盤(pán)、PC機(jī)等等的接口控制電路。用單片機(jī)的酒精氣體檢測(cè)儀器的基礎(chǔ)性步驟主要是利用單片機(jī)來(lái)采集一個(gè)酒精式傳感器的反饋同時(shí)將信號(hào)進(jìn)行變換。采用模數(shù)轉(zhuǎn)換方式對(duì)輸出的信號(hào)實(shí)現(xiàn)快速、高準(zhǔn)確率的采樣和編碼，之后在把它轉(zhuǎn)換成數(shù)字量并將其儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器當(dāng)中，再由一臺(tái)單片機(jī)根據(jù)設(shè)定值采用特殊的算法對(duì)濃度、并同時(shí)與設(shè)定值進(jìn)行比較，如果超過(guò)設(shè)定值則進(jìn)行濃度報(bào)警，濃度值將同時(shí)被顯示，不可能超過(guò)只會(huì)顯示設(shè)定值。并且把結(jié)果數(shù)據(jù)送入顯示器的顯示屏上。這樣我們就可以快速的知道檢測(cè)的結(jié)果。2.2元器件的選擇2.2.1單片機(jī)簡(jiǎn)介單片機(jī)AT89S52它的功耗非常小，并且性能非常高效。其具有較高的性價(jià)比，可靠性強(qiáng)，價(jià)格也比較低，所以單片機(jī)AT89S52在嵌入式系統(tǒng)中擁有廣闊應(yīng)用前景。MCS系列單片式主機(jī)均支持40引腳并行雙列總線直插端口封裝設(shè)計(jì)。下圖所示是一個(gè)引腳的達(dá)式排列過(guò)程示意圖，40條引腳及其描述中的表達(dá)式排列如下：（1）主電源引腳VSS和VCC：①VSS接地；②VCC正常操作時(shí)的電源是正5伏；（2）外接晶振的引腳為XTAL1和XTAL2；（3）起控制或是其它電源復(fù)用引腳RST/VPD，ALE/VPP；①RST/VPD引腳在電壓振蕩器穩(wěn)定的工作的時(shí)候，它們都會(huì)同時(shí)顯示出兩個(gè)不相同的運(yùn)行周期，此周期會(huì)由很低到很高不停地去變動(dòng)，將來(lái)就會(huì)直接導(dǎo)致掉電，使得整個(gè)單片機(jī)的高工作電壓水平復(fù)雜度位于T和VCC。斷電時(shí)，該引腳通?？捎糜谶B接下一個(gè)圖，圖8051引腳的電路布置，如圖中的備用數(shù)據(jù)電源。VPD向內(nèi)部輸入的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器電路提供新的備用數(shù)據(jù)電源，以便隨時(shí)保持內(nèi)部輸入隨機(jī)存取存儲(chǔ)器電路中的一切數(shù)據(jù)。②但我們?cè)谶@里還需要特別注意的一點(diǎn)就是,每當(dāng)我們必須需要同時(shí)訪問(wèn)所有外部的數(shù)據(jù)線和存儲(chǔ)器時(shí),我們都會(huì)自動(dòng)地跳過(guò)一位ALE端子脈沖,這樣我們就能夠非常有效地控制8位LSTTL脈沖電路(主要用于吸入或控制最大的輸出電流)。對(duì)于一個(gè)EPROM型的可編程微控制器，該引腳可以應(yīng)用于一個(gè)EPROM型的編程期間，即所有人都可能需要同時(shí)接收的一個(gè)編程信號(hào)脈沖(函數(shù))REF_Ref21725\r\h[4]。③內(nèi)部程序存儲(chǔ)器、外部程序存儲(chǔ)器，其選擇端為示波器中的峰值電壓。當(dāng)峰值電壓比較高的時(shí)候，就會(huì)訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器；當(dāng)峰值電壓比較低的時(shí)候，訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于ErasableProgrammableReadOnlyMemory型單片機(jī)，在ErasableProgrammableReadOnlyMemory型單片機(jī)編程期間，此引腳上加21伏ErasableProgrammableReadOnlyMemory編程電源（VPP）。輸入端口和輸出端口的引腳。①端口P2(P2.0-P2.7)儀表采用8位準(zhǔn)雙向模擬I/O端口。在我們需要訪問(wèn)外部8位數(shù)據(jù)地址存儲(chǔ)器的時(shí)候，我們通常需要同時(shí)輸出一個(gè)精度更高的8位數(shù)據(jù)地址。P2端口一個(gè)能夠被電流驅(qū)動(dòng)(通過(guò)吸入或者消除輸出后的電流)四個(gè)SSLSTTL的電流負(fù)載。2.2.2酒精傳感器簡(jiǎn)介T(mén)GS822氣體氧化傳感器空氣敏感性的主要組成材料之一是也就是惰性金屬中的氧化物，在這個(gè)空間電荷傳遞層中會(huì)繼續(xù)保留一個(gè)正常的電荷。這樣，表面上電子的勢(shì)能將不可避免的形成一個(gè)自身的勢(shì)壘，然后嚴(yán)重妨礙了電子在其中的正常流動(dòng)REF_Ref21836\r\h[5]。在電流傳感器內(nèi)，電流波動(dòng)將使絕緣部分(晶粒的絕緣邊界)產(chǎn)生比SnO2微晶更大的相互作用。在晶界，被電子吸附的氣體是一個(gè)氧氣載體會(huì)在此形成一個(gè)屏障，以便于防止氧氣載體電流子自由地上下移動(dòng)，傳感器的驅(qū)動(dòng)電阻主要的就是由于此形成屏障。還原性的化學(xué)氣體在整個(gè)晶粒中經(jīng)常出現(xiàn)時(shí)，帶有正或兩個(gè)負(fù)離子電荷的氫和氧在整個(gè)晶粒中及其外表面的離子濃度出現(xiàn)降低，會(huì)讓晶粒絕緣邊界勢(shì)壘同時(shí)發(fā)生下降，也會(huì)讓靜電傳感器里面所產(chǎn)生的靜電阻力逐漸增大。傳感器的溫度阻抗數(shù)值與未被還原的惰性氣體產(chǎn)物濃度的阻值關(guān)系式Rs=A[C]-α。這里：RS所表示的是氣體傳感器的直流電阻密度A所表示的是濃度常數(shù)[C]所表示的是水在氣體中的濃度和氣體傳感器的直流密度相同的時(shí)候的曲線斜切速率。費(fèi)加羅氣體是一種用來(lái)清潔與處理空氣的一種導(dǎo)電率很低的氣體SNO2。例如，當(dāng)一個(gè)空氣中同時(shí)存在一個(gè)被準(zhǔn)確檢知的一種對(duì)象分子氣體，傳感器的電導(dǎo)率的變化會(huì)受到進(jìn)入空氣環(huán)境中的一種對(duì)象氣體分子濃度的不斷增大而去減小?？梢灾苯永煤?jiǎn)易轉(zhuǎn)換電路把電導(dǎo)率的微小改變轉(zhuǎn)換成與特定氣體質(zhì)量濃度相關(guān)所適應(yīng)的一個(gè)輸入電壓信號(hào)。我們還可以運(yùn)用這個(gè)傳感器去檢測(cè)各種酒精或者是其它各種溶液的質(zhì)量與靈敏度，并廣泛用于各種酒精的質(zhì)量檢測(cè)儀器當(dāng)中。同樣性能更高的是TGS823酒精傳感器，采用雙層陶瓷基板，可在200℃高溫高壓下連續(xù)使用。TGS822性能參數(shù)如圖2.1所示：圖2.1TGS822性能參數(shù)一覽表在我們的生活中，越來(lái)越多的酒后駕車(chē)所出現(xiàn)，很多時(shí)候無(wú)法通過(guò)氣體的酒精濃度檢測(cè)儀器去進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)，所以有時(shí)候我們也會(huì)通過(guò)抽血去檢測(cè)我們是否酒后駕駛，檢測(cè)的結(jié)果非常準(zhǔn)確，但是這種方法比較麻煩，也比較耗費(fèi)人力物力。我們需要知道血液中酒精濃度和呼出氣體中的酒精濃度的關(guān)系，方便我們?nèi)ミM(jìn)行轉(zhuǎn)換。呼出氣體中酒精濃度與血液中酒精濃度關(guān)系如圖2.2所示：圖2.2血液和呼出氣中的酒精濃度的換算方法一覽表車(chē)輛駕駛司機(jī)血液檢測(cè)中的人體血液酒精含量過(guò)高是指酒精含量已經(jīng)大于或者等于80mg/100ml。血液中酒精濃度臨界值法就能夠利用酒精濃度臨界值法去分析一位駕駛車(chē)輛的駕駛者在酒后開(kāi)始駕車(chē)時(shí)的血液中酒精濃度平均值，然后用臨界值去對(duì)該駕駛車(chē)輛的駕駛員是否在酒后駕車(chē)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。血液中酒精含量的臨界值如圖2.3所示：圖2.3血液酒精含量臨界值一覽表2.2.3模數(shù)轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)介模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換電路的工作是把持續(xù)一直變換的模擬量轉(zhuǎn)化為具有離散變量型的數(shù)字量，它是模擬系統(tǒng)與離散變量型的數(shù)字系統(tǒng)的連接渠道。此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是用來(lái)迅速、精確地去把酒精濃度進(jìn)行采樣和檢測(cè)編碼的，在把它轉(zhuǎn)化成一臺(tái)采用單片式微機(jī)立即能夠進(jìn)行處理的各種酒精數(shù)字濃度測(cè)量。模數(shù)轉(zhuǎn)換器在電路中它屬于系統(tǒng)的重要不可組成的一部分，它們穩(wěn)定的工作性能可以很好地提高我們系統(tǒng)的高效工作。對(duì)于我們信號(hào)轉(zhuǎn)換器的工作結(jié)構(gòu)原理來(lái)說(shuō)，A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換器大致而言可以將其劃分大致為以下兩種：一種A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換器可以說(shuō)為是非常直接型的，這種轉(zhuǎn)換器在模擬電壓傳入以后，轉(zhuǎn)換器會(huì)將這個(gè)電壓變化為新的數(shù)字電壓源代碼，在這個(gè)過(guò)程中沒(méi)有轉(zhuǎn)化成其他的任何變量，非常的直接。還有一種A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換器是比較間接的，它會(huì)把這個(gè)電壓先轉(zhuǎn)化為其他的中間變量，再去通過(guò)一些轉(zhuǎn)化將其轉(zhuǎn)化成模擬輸出用于數(shù)字編程代碼，并進(jìn)行模擬輸出REF_Ref21928\r\h[6]。(1)主要特性①功率非常低。②轉(zhuǎn)換時(shí)間短。③耗能低。(2)內(nèi)部結(jié)構(gòu)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由四部分組成。模數(shù)轉(zhuǎn)換器是互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。所以模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以直接去解決8路模擬量傳輸,并且可以能夠使用一個(gè)三態(tài)數(shù)據(jù)的輸出管理控制系統(tǒng)擁有相應(yīng)的能力,它能夠去連接每個(gè)微處理器，也能夠單獨(dú)的去完成管理的任務(wù)。它的輸入輸出都與晶體管的邏輯電路相兼容REF_Ref7564\r\h[7]。(3)外部特性（引腳功能）：模數(shù)轉(zhuǎn)換器的核心芯片所擁有的引腳有二十八個(gè)，其中這個(gè)核心芯片的運(yùn)用方式是雙列直插式封裝。我們來(lái)簡(jiǎn)單說(shuō)明一下各個(gè)引腳有什么不同的地方。IN0~IN7：都是模擬量傳入的地方。2-1~2-8：都是數(shù)字量傳出的地方。ADDA、ADDB、ADDC：都是傳入地址的地方，可以去選擇模擬傳入。ALE：允許信號(hào)、輸入、高激活的地址鎖存器。啟動(dòng)：A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換器用作開(kāi)啟控制的信號(hào)。EOC：它是說(shuō)明A/D轉(zhuǎn)換成功的信號(hào)，把這個(gè)最終信號(hào)傳出之后，在轉(zhuǎn)換完成的時(shí)候，這一極值僅以高電平輸出(在轉(zhuǎn)換期間始終以低電平輸出)。OE：格式允許輸入數(shù)據(jù)信號(hào)，輸出格式允許數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，高活動(dòng)性。在A/D轉(zhuǎn)換完成的時(shí)候，利用傳輸高電平去傳輸數(shù)字量。CLK：傳輸時(shí)鐘脈沖的入口，時(shí)鐘脈沖的頻率應(yīng)小于640KHZ。REF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓。VCC：電源，單~＋5V。GND：電源接地的地方。(4)ADC0809的工作原理模數(shù)轉(zhuǎn)換工作原理和流程是，我們需要指令進(jìn)入一個(gè)3位的輸出地址，然后讓指令A(yù)LE=1，將其用作單位的存儲(chǔ)地址，并將其運(yùn)用在一個(gè)鎖存器當(dāng)中相應(yīng)的單位地址。這個(gè)輸入的地址是由射頻編程譯碼器自動(dòng)選擇的普通8路射頻模擬信號(hào)的輸入之一，并將其傳送給比較器。START-UP-UP-UP沿著內(nèi)部的復(fù)位開(kāi)始向每個(gè)寄存器的內(nèi)部進(jìn)行漸漸的復(fù)位。在接近下降線的時(shí)候?qū)⑽覀儠?huì)開(kāi)始啟動(dòng)一個(gè)A/D輸入轉(zhuǎn)換，該結(jié)果會(huì)被自動(dòng)存入鎖存器，這個(gè)鎖存信號(hào)也就變成能夠被用來(lái)用于處理中斷認(rèn)證的申請(qǐng)。例如，當(dāng)從OOEOO傳入到一個(gè)新高電平的時(shí)候，其輸入三態(tài)門(mén)就會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，轉(zhuǎn)換后的輸出結(jié)果就會(huì)送回反饋給輸出相應(yīng)的輸入數(shù)據(jù)總線REF_Ref7881\r\h[8]。其系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和其外部引腳如圖2.4所示：圖2.4ADC0809的系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖和外部引腳圖2.2.4液晶顯示模塊簡(jiǎn)介1602字符型液晶顯示模塊一般要具有16條導(dǎo)軌式字型或者是14條引腳線，還有的2條導(dǎo)軌則為一條背光式移動(dòng)電源線。VCC(15腳)和兩個(gè)接觸器的電纜通過(guò)地面導(dǎo)線連接GND(16腳)，VCC的工作電路原理與14針地線LCD完全相同，其中：引腳、符號(hào)的功能說(shuō)明；VSS一般接地；VDD接電源（+5V）；讀寫(xiě)信號(hào)線是R/W，當(dāng)高電平為(1)的時(shí)候讀取，當(dāng)?shù)碗娖?0)的時(shí)候?qū)懭?；使能端為EE(或EN)端，使能也為下降沿；DB6上面4位三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線6位；DB7高4位的視頻三態(tài)，雙向視頻數(shù)據(jù)傳輸總線7位(最好是低位)；BLA背光電源正極；BLK背光電源負(fù)極；ASCII碼表則是寄存器選擇控制表；RSR/W操作說(shuō)明；00寫(xiě)入指令寄存器（清除屏等）；01為busyflag(db7)，與讀出的是位址計(jì)數(shù)器(db0~db6)的值<br>；10為寫(xiě)入的數(shù)據(jù)寄存器；11將數(shù)據(jù)從寄存器當(dāng)中讀出來(lái)；液晶顯示模塊當(dāng)中的格式點(diǎn)陣會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生字符格式，它自動(dòng)產(chǎn)生數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，儲(chǔ)存器能存儲(chǔ)一百六十個(gè)不一樣的格式點(diǎn)陣生成字符示意圖。所有的點(diǎn)陣字符都存在特定的特征代碼，例如出現(xiàn)在模塊代碼當(dāng)中的兩個(gè)大寫(xiě)外文字母"A"，字母"A"的小寫(xiě)特征圖形代碼可以顯示為01000001B(41H)，在這個(gè)字母進(jìn)行顯示的時(shí)候，這些點(diǎn)陣數(shù)母字符的特征圖形在模塊中以大寫(xiě)特征代碼地址41H的顯示方式來(lái)顯示的，這樣就可以明了的看到這個(gè)大寫(xiě)字母了REF_Ref5704\r\h[9]。由于1602是用來(lái)識(shí)別ASCII碼的，然后ASCII碼可能會(huì)被應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)中的直接給定的數(shù)字命名，MCU編程中的賦值也有可能用字符常數(shù)或者變量所應(yīng)用，例如'A'。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)在單片機(jī)AT89C51中就已經(jīng)存在一個(gè)高增益的內(nèi)部反相振蕩信號(hào)被用來(lái)使其形成內(nèi)部反相振蕩器。其中引腳XTAL1具有19個(gè)腳，它代表片內(nèi)振蕩器相反放大器和時(shí)鐘振蕩器電路的傳入的地方。引腳XTAL2具有18個(gè)腳，它代表片內(nèi)振蕩器相反放大器和時(shí)鐘振蕩器電路的傳出的地方。一個(gè)自激光電振蕩器，其振蕩電路結(jié)構(gòu)是由功率放大器和一個(gè)作為自動(dòng)反饋電路元件的片外陶瓷石英電子晶體或者片外陶瓷晶體振蕩器一起直接組合起來(lái)所構(gòu)成的。其振蕩電路如圖3.1所示：圖3.1時(shí)鐘振蕩電路外接的兩個(gè)石英陶瓷晶體(或者統(tǒng)稱為陶瓷晶體振蕩器)和內(nèi)接電容器的C1、C2連接于信號(hào)放大器當(dāng)中，組合完成一個(gè)并聯(lián)振蕩電路。對(duì)那些外部的電容振蕩C1、C2即使沒(méi)有特別高的成本和質(zhì)量要求，但是外接電容振蕩容量的多少與工作大小都會(huì)產(chǎn)生一些細(xì)微的影響，同時(shí)也會(huì)影響到我們的電容振蕩工作頻率能否高效運(yùn)行、振蕩器能不能在高強(qiáng)度的工作中很好的去工作。我們運(yùn)用的石英陶瓷晶體振蕩器的時(shí)候，我們通常把外接電路的電容量運(yùn)用30pF±10pF，如果我們沒(méi)有運(yùn)用石英陶瓷晶體振蕩器，我們通常會(huì)將外接電路的電容量運(yùn)用40pF±10pFREF_Ref5038\r\h[10]。3.2復(fù)位電路為了能夠確保在一臺(tái)微機(jī)理系統(tǒng)中復(fù)位控制電路的穩(wěn)定和可靠地正常工作，復(fù)位控制電路就已經(jīng)成了必不可少的組成部分，復(fù)位控制電路的第一個(gè)主要工作功能部件就是上電復(fù)位。用單片機(jī)的酒精氣體檢測(cè)儀器的基礎(chǔ)性步驟主要是利用單片機(jī)來(lái)采集一個(gè)酒精式傳感器的反饋同時(shí)將信號(hào)進(jìn)行變換。采用模數(shù)轉(zhuǎn)換方式對(duì)輸出的信號(hào)實(shí)現(xiàn)快速、高準(zhǔn)確率的采樣和編碼，之后在把它轉(zhuǎn)換成數(shù)字量并將其儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器當(dāng)中，再由一臺(tái)單片機(jī)根據(jù)設(shè)定值采用特殊的算法對(duì)濃度、并同時(shí)與設(shè)定值進(jìn)行比較，如果超過(guò)設(shè)定值則進(jìn)行濃度報(bào)警，濃度值將同時(shí)被顯示，不可能超過(guò)只會(huì)顯示設(shè)定值。并且把結(jié)果數(shù)據(jù)送入顯示器的顯示屏上。每一臺(tái)驅(qū)動(dòng)單片機(jī)系統(tǒng)都會(huì)在初始啟動(dòng)工作過(guò)程中根據(jù)需要對(duì)它進(jìn)行自動(dòng)復(fù)位，以便在CPU及其他操作系統(tǒng)的各個(gè)主要零部件之間能夠同時(shí)處于系統(tǒng)設(shè)定的初始停止運(yùn)行部件狀態(tài)，并從這些初態(tài)初始運(yùn)行部件開(kāi)始。一個(gè)RST引腳是單片機(jī)射頻復(fù)位控制信號(hào)的主要的傳輸方式，然后再輸送至復(fù)位芯片內(nèi)部的觸發(fā)器。例如，在整個(gè)操作系統(tǒng)可以保持正常運(yùn)行工作狀態(tài)的時(shí)候，從而保持振蕩器穩(wěn)定，若RSTR在引腳上出現(xiàn)一個(gè)高電平，而且它的引腳可以連續(xù)保持正常工作狀態(tài)超過(guò)2個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)振蕩周期)，CPU就會(huì)自動(dòng)做出迅速響應(yīng)和自動(dòng)的去重置整個(gè)操作系統(tǒng)，使單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位的方法有以下兩種：一我們可以按動(dòng)手動(dòng)按鈕去完成復(fù)位，另外一種是通過(guò)上電復(fù)位的方式去完成復(fù)位。其電路如圖3.2所示：圖3.2復(fù)位電路3.3模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809和單片機(jī)的接口電路，它也是單片機(jī)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接的電路圖，在圖中，通道編碼的路徑選擇端子A、B和C可以由P2.0，P2.1和P2.2輸出的較低的3位地址重新添加，也可以用作路徑代碼。數(shù)據(jù)的傳輸是通過(guò)P0端口的，CLOCK、ALE一起進(jìn)行P3.4、S和P3.5連接，EOC和p3.3，OE和P3.6，其接口電路如圖3.3所示：圖3.3ADC0809接口電路圖3.4顯示電路設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集器具有液晶顯示器的接口，16×2字型液晶顯示器，液晶顯示器的背光可控，不需要時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，降低了系統(tǒng)的能耗。以1602顯示采集到的電壓值或者溫度值。其電路如圖3.4所示：圖3.4LCD1602顯示電路3.5整體電路設(shè)計(jì)這個(gè)檢測(cè)儀的工作原理是：其單片機(jī)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作時(shí)鐘是ALE端口，這個(gè)端口其傳輸功率為1MHZ，在利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器去進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；再去控制ADDA、ADDB和ADDC的端口，控制ADDA、ADDB和ADDC的端口我們要使用P2.5、P2.2和P2.3；再去將數(shù)據(jù)傳輸?shù)捷斎攵丝?；我們?cè)谶\(yùn)用P0端口去傳輸單片機(jī)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)。酒精傳感器的采樣電壓是通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的IN0端口作為傳輸?shù)娜肟?，之后在利用D0-D7端口把這個(gè)采樣電壓傳輸?shù)絇0端口。最后利用酒精傳感器的計(jì)算公式去算出結(jié)果，在把結(jié)果用P1端口輸出。其系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)原理如圖3.5所示：圖3.5整個(gè)系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)原理圖4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1主程序設(shè)計(jì)開(kāi)始主程序設(shè)計(jì)流程如圖4.1。主程序的系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)是和硬件設(shè)計(jì)一起去實(shí)現(xiàn)酒精濃度檢測(cè)儀器的功能。它的作用是從檢測(cè)到酒精氣體開(kāi)始，到液晶顯示器上顯示出酒精濃度的數(shù)值后結(jié)束。整機(jī)系統(tǒng)如圖4.1所示：開(kāi)始系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化酒精傳感器信息采集酒精傳感器信息采集模數(shù)轉(zhuǎn)換模數(shù)轉(zhuǎn)換計(jì)算出酒精濃度并顯示計(jì)算出酒精濃度并顯示結(jié)束結(jié)束圖4.1整機(jī)系統(tǒng)流程圖4.2模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計(jì)單片機(jī)初始化ADC數(shù)據(jù)，并使其正常運(yùn)行。通過(guò)分析去判斷ADC的轉(zhuǎn)換來(lái)判斷目標(biāo)標(biāo)記EOC，來(lái)便判定轉(zhuǎn)換的目標(biāo)是否已經(jīng)完成。如果不是，繼續(xù)判斷，如果執(zhí)行此步驟，則ADC轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)將由單片機(jī)自動(dòng)讀取和計(jì)算。然后再次進(jìn)入下一個(gè)鏈接。流程框圖如圖4.2所示：開(kāi)始開(kāi)始初始化初始化判斷ADC是否轉(zhuǎn)換完畢判斷ADC是否轉(zhuǎn)換完畢否讀出數(shù)據(jù)是讀出數(shù)據(jù)計(jì)算計(jì)算結(jié)束結(jié)束圖4.2模數(shù)轉(zhuǎn)換流程圖單片機(jī)對(duì)所有ADC相關(guān)數(shù)據(jù)狀態(tài)進(jìn)行了初始化，使其主機(jī)可以直接判斷進(jìn)入正常正在運(yùn)行的數(shù)據(jù)狀態(tài)，通過(guò)直接判斷所有ADC相關(guān)數(shù)據(jù)處于轉(zhuǎn)換狀態(tài)來(lái)直接判斷數(shù)據(jù)標(biāo)志符是EOC，看其在哪里看看是否已經(jīng)確定轉(zhuǎn)換了數(shù)據(jù)完畢，如果不是，則主機(jī)可以重新繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換判斷，如若已經(jīng)確定轉(zhuǎn)換不了完畢則將要對(duì)ADC相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的所有相關(guān)數(shù)據(jù)信息由一臺(tái)單片機(jī)自動(dòng)進(jìn)入讀取并重新進(jìn)行一次計(jì)算，然后再次自動(dòng)進(jìn)入進(jìn)行下一個(gè)計(jì)算階段。4.3液晶顯示子程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)軟件的程序設(shè)計(jì)主要要求采用了字符型液晶顯示模塊作為一個(gè)新型液晶電視顯示器，該軟件的液晶顯示設(shè)計(jì)程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要要求是在采用C-NETD等語(yǔ)言的顯示技術(shù)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上的，可以將其劃分出作為兩大主要設(shè)計(jì)模塊，分別主要采用的協(xié)議是：(1)IIC顯示協(xié)議；(2)LCD液晶顯示。程序總體框圖如圖4.3所示：圖4.3總程序框圖AT89S52開(kāi)始會(huì)初始化LCD的數(shù)據(jù)，在使這個(gè)數(shù)據(jù)能夠正常的在電腦上面去運(yùn)行工作，這樣我們就可以去判斷這個(gè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)是否長(zhǎng)期地處在比較繁忙的工作狀態(tài)，要是不能夠去確定，就繼續(xù)去判斷，如果不能夠確定，我們將通過(guò)輸出命令的輸出LCD轉(zhuǎn)換計(jì)算得出結(jié)果，并且我們可以去確定這個(gè)計(jì)算結(jié)果是在哪一個(gè)狀態(tài)，并且去進(jìn)行輸出。LCD顯示程序框圖如圖4.4所示：圖4.4LCD顯示程序框圖5系統(tǒng)調(diào)試5.1硬件調(diào)試我們要去進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試，需要我們?nèi)ネ瓿烧{(diào)試后才能夠很好的去工作。我們把這個(gè)調(diào)試分為三步。第一步需要通電后去進(jìn)行觀察，我們要先把控制電路接電，然后在去觀察控制器件當(dāng)中是否有任何異?，F(xiàn)象發(fā)生的可能性，例如控制器件中是否存在出現(xiàn)煙霧或者冒火的現(xiàn)象，還有當(dāng)中有沒(méi)有產(chǎn)生其他氣體，然后去看集成電路的外部有沒(méi)有產(chǎn)生發(fā)熱的現(xiàn)象。如果出現(xiàn)了這些小問(wèn)題，我們需要馬上把電路斷電，當(dāng)我們完成這些異?，F(xiàn)象的檢測(cè)后，再去重新連接電源，再去重復(fù)以上的操作，直到?jīng)]有小問(wèn)題出現(xiàn)后，才能夠去進(jìn)行下一步調(diào)試。第二步是要去完成靜態(tài)的調(diào)試，實(shí)現(xiàn)在傳入信號(hào)的端點(diǎn)一起加上一個(gè)一樣的電平信號(hào)，進(jìn)行一次完整的直流測(cè)試，再去運(yùn)用萬(wàn)用表去完成電路中各點(diǎn)的電流測(cè)量，把測(cè)量的實(shí)際值與理論值去對(duì)比，去準(zhǔn)確的判斷其電路在此狀態(tài)下是不是在正常的工作，同時(shí)檢查元器件是否有損壞，如果沒(méi)有，我們就需要去調(diào)整電路中的參數(shù)，夠有效保證如何讓一個(gè)好的電路設(shè)計(jì)能夠在直流電源工作的電壓狀態(tài)下，滿足其對(duì)整個(gè)電路設(shè)計(jì)并且滿足電路在高效率工作環(huán)境下的所有要求。第三步操作是去完成動(dòng)態(tài)的調(diào)試。當(dāng)靜態(tài)調(diào)試很好的完成以后，我們?cè)陟o態(tài)調(diào)試完成的電路的每個(gè)地方加入一個(gè)固定的信號(hào)源，在通過(guò)查看此信號(hào)的移動(dòng)方向，再去運(yùn)用示波器查出每個(gè)點(diǎn)的傳出信號(hào)的信息?？词欠裼挟惓，F(xiàn)象的出現(xiàn)。如果我們發(fā)現(xiàn)了異常的現(xiàn)象存在，應(yīng)馬上去準(zhǔn)確地分析和找出產(chǎn)生這些異?，F(xiàn)象的根本原因，然后迅速去解決這些問(wèn)題，在去反復(fù)的進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)試，一直到?jīng)]有異?，F(xiàn)象出現(xiàn)，這樣我們才能去進(jìn)行下一步。5.2軟件調(diào)試軟件調(diào)試主要就是在把我們寫(xiě)好的源程序去進(jìn)行運(yùn)行，利用我們自己動(dòng)手或者在線編輯源程序的方法區(qū)進(jìn)行調(diào)試，這樣才能夠有效地去糾正一些語(yǔ)法上的小錯(cuò)誤與邏輯上的一些小錯(cuò)誤。同時(shí)它還是保障單片機(jī)能否正常去工作的最重要的一步。我們?cè)谕瓿稍闯绦虻木庉嬕院?，一定要把源程序傳送到單片機(jī)中去完成檢測(cè)，看其能不能正常的去運(yùn)行，如果不能夠正常的運(yùn)行，我們需要去檢查我們編輯的源代碼；如果可以正常的運(yùn)行，我們則需要重復(fù)操作，以此來(lái)避免偶然性。通常軟件調(diào)試的過(guò)程有兩步，首先我們要把我們編輯好的得程序去進(jìn)行編譯，這樣的運(yùn)算就能夠直接去徹底消除基本語(yǔ)法上的錯(cuò)誤，再直接去充分地利用系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中所帶的調(diào)試工具去完成我們一定要完成的都有調(diào)試。然后在去根據(jù)軟件的運(yùn)行狀況在一步的去調(diào)試，這樣我們可以很好地去解決那些我們?cè)诔绦虿僮鲿r(shí)所犯下的邏輯性的小錯(cuò)誤，因?yàn)樵谖覀冏铋_(kāi)始去進(jìn)行編輯應(yīng)用程序的時(shí)候，我們的邏輯思維上就會(huì)出現(xiàn)一些非常規(guī)的小錯(cuò)誤，這些小錯(cuò)誤就會(huì)很直接讓我們的應(yīng)用程序在執(zhí)行操作的時(shí)候產(chǎn)生一些小問(wèn)題。我們將這些語(yǔ)言的源程序做成二進(jìn)制文件，完成這樣的操作不僅可以解決我們犯下的錯(cuò)誤，我們還能夠更好地去修改我們的源程序。通過(guò)完成以上的這些操作，我們還需要