基于单片机的酒精浓度检测仪设计说明

1、 PAGE24 / NUMPAGES29信息科技大学本科毕业论文（设计）基于单片机的酒精浓度检测仪设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作与取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得与其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了意。作 者 签 名：日 期：指导教师签名： 日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校

2、要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部容。作者签名： 日 期：学位论文原创性声明本人重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文使用授权书本学位论文作者完全了

3、解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日摘 要近年来，随着我国经济发展，越来越多的私家车进入了人们的视野，而酒后驾车造成的交通事故也屡屡攀升。本文研究了一种用于公共场所具有检测与超限报警功能的酒精浓度检测仪设计。设计方案基于89C51单片机和MQ3酒精浓度传感器，系统先将传感器输出的信号通过A/D转换电路处理后，再经

4、单片机进行数据处理，最后由LCD显示酒精浓度值，从而告知驾驶人在合理安全的情况下才能驾车行驶。经过大量实验，基于单片的酒精浓度测试仪比传统的机械检测仪或酒精计灵敏，扩展简单，准确方便，可靠性好，检测精度高，控制功能强大，对超出阀值进行声光报警，直观准确。所以基于单片机的酒精浓度监测仪的研究对社会公共安全的提高具有很大促进作用。关键词：酒精浓度传感器， 单片机， 数模转换， 硬件设计， 报警ABSTRACTIn recent years, along with our country economy development, more and more private cars have com

5、e into the vision.While drunk driving traffic accidents caused by the repeated.This paper used for public inspection and overrun with the functions of alcohol concentration intelligent tester. Design scheme based on 89C51 and MQ3 alcohol concentration sensor, the system will be the first sensor outp

6、ut signal through the A/D converter circuit after treatment, then the MCU data processing, and finally by LCD display alcohol leel. Thus told people in the safety of reasonable driving can drive.Refined over a large number of experiments, using the alcohol concentration test instrument than traditio

7、nal mechanical detector or alcohol gauge, extended simple, accurate and convenient, good reliability, high precision, strong control function, to go beyond threshold alarm, intuitive and accurate.So based on SCM alcohol concentration monitor research for social public security increase of great valu

8、e.Keywords: Alcohol, concentration sensor, microcontrolleranalog-to-digital conversion , hardware design, alarm目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc3260767781 引言 PAGEREF _Toc326076778 h 1HYPERLINK l _Toc3260767791.1 酒精浓度检测仪的背景 PAGEREF _Toc326076779 h 1HYPERLINK l _Toc3260767801.2 酒精浓度检测仪现状与发展趋势 PAGER

9、EF _Toc326076780 h 1HYPERLINK l _Toc3260767811.3 本课题实现目标 PAGEREF _Toc326076781 h 1HYPERLINK l _Toc3260767822 设计方案和元器件选择 PAGEREF _Toc326076782 h 2HYPERLINK l _Toc3260767832.1 设计方案 PAGEREF _Toc326076783 h 2HYPERLINK l _Toc3260767842.2 单片机的选择 PAGEREF _Toc326076784 h 2HYPERLINK l _Toc3260767852.3 传感器 PA

10、GEREF _Toc326076785 h 4HYPERLINK l _Toc3260767862.4 数模转换器 PAGEREF _Toc326076786 h 5HYPERLINK l _Toc3260767872.5 AT24C02存储器 PAGEREF _Toc326076787 h 6HYPERLINK l _Toc3260767882.6 LCD显示模块 PAGEREF _Toc326076788 h 6HYPERLINK l _Toc3260767893 系统硬件设计 PAGEREF _Toc326076789 h 8HYPERLINK l _Toc3260767903.1 硬件

11、设计原理 PAGEREF _Toc326076790 h 8HYPERLINK l _Toc3260767913.2 硬件设计外围电路 PAGEREF _Toc326076791 h 9HYPERLINK l _Toc3260767923.2.1 晶振电路、复位电路设计 PAGEREF _Toc326076792 h 9HYPERLINK l _Toc3260767933.2.2 报警电路设计 PAGEREF _Toc326076793 h 11HYPERLINK l _Toc3260767943.2.3 电源电路设计 PAGEREF _Toc326076794 h 11HYPERLINK l

12、 _Toc3260767953.2.4 信号调制电路设计 PAGEREF _Toc326076795 h 12HYPERLINK l _Toc3260767963.2.5 A/D转换电路设计 PAGEREF _Toc326076796 h 13HYPERLINK l _Toc3260767973.2.6 外围扩充存储器电路设计 PAGEREF _Toc326076797 h 14HYPERLINK l _Toc3260767984 系统软件设计 PAGEREF _Toc326076798 h 15HYPERLINK l _Toc3260767994.1 主程序流程图 PAGEREF _Toc3

13、26076799 h 15HYPERLINK l _Toc3260768004.2 A/D转换模块程序流程图 PAGEREF _Toc326076800 h 15HYPERLINK l _Toc3260768014.3 按键程序流程图 PAGEREF _Toc326076801 h 16HYPERLINK l _Toc3260768024.4 液晶显示程序流程图 PAGEREF _Toc326076802 h 17HYPERLINK l _Toc3260768035 本设计总结与展望 PAGEREF _Toc326076803 h 18HYPERLINK l _Toc3260768046 结束

14、语 PAGEREF _Toc326076804 h 18HYPERLINK l _Toc326076805参考文献 PAGEREF _Toc326076805 h 20HYPERLINK l _Toc326076806致 PAGEREF _Toc326076806 h 211 引 言1.1 酒精浓度检测仪的背景对气体中酒精含量进行检测的设备有五种基本类型，即：燃料电池型(电化学)、半导体型、气体色谱分析型、红外线型、比色型。但由于价格和使用方便的原因，常用的只有燃料电池型和半导体型两种。燃料电池作为一种发电装置，它的原理是将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能。当前各国家都在广泛研究环保

15、型能源，因为它直接可以把可燃气体转变成电能，并且不产生污染，酒精传感器只是燃料电池的一方面应用。与半导体型的相比，燃料电池型呼气酒精检测仪有很多优势，即稳定性好，精度高，抗干扰性好。但是燃料电池酒精传感器的结构要求非常精密，制造难度相当大，并且材料成本高，价格昂贵3。1.2 酒精浓度检测仪现状与发展趋势如今的酒精浓度检测仪都是采用可替代吹管，酒精仪从传统的机械检测或酒精计到现在的利用传感器和单片机核心技术的酒精浓度检测仪是在技术上是一大突破，提高了检测酒精的精确度，社会公共安全系数也大大的提高。但是现在大部分一般的酒精浓度检测仪价格低的灵敏度低，准确度高的售价也比较昂贵，并且大多只是对结果进行

16、预警、低报、高报三限报警点设置。为了得到准确的浓度数值，在LED 显示酒精浓度数值上应实现普与。同时很多其他气体会可能会对检测的结果产生影响，从而影响准确度，所以在传感器的腐蚀性以与排除其他干扰的能力上也待提升。现在大多都是对气体浓度或液体浓度的单一检测，最好是能解决一个检测仪能同时对酒精的气体和液体两种状态下的检测。1.3 本课题实现目标本课题进行硬件部分和软件部分设计，硬件部分是利用酒精气敏传感器检测空气中的酒精浓度并转为电压信号，经A/D 转换器程序转换成数字信号传给单片机系统，并经单片机与其外围电路信号处理，显示酒精浓度值以与超阈值声光报警。硬件设计部分主要包括：MCU、A/D、LCD

17、、外围扩展数据 RAM 等芯片的选择。2 设计方案和元器件选择2.1 设计方案因为设计时考虑酒精浓度是由传感器把非电量转换为电量，传感器输出的是0-5伏电压值且电压值稳定，外部干扰小等，所以可以把传感器输出电压值经过A/D转换得到数据交给单片机进行处理。因此要求系统配备完善的模拟量和数字量输入输出通道和完善的中断系统和处理功能。单片机采集酒精传感器的响应信号，并且进行转换。进行气体检测的基本步骤是信号采集处理、声光报警电路以与显示、键盘、PC接口电路测试。模数转换就是用于快速、高精度的对输入信号采样编码，然后转化成数字量储存在数据储存器中，然后单片机通过特定的算法进行气体浓度的识别，同时和所设

18、值进行对比，超出则报警同时显示浓度数值，没超出只显示浓度数并且将结果输出到LCD显示屏幕上。2.2 单片机的选择我们选择单片机STC89C51为控制核心，主要基于考虑 STC89C51具有低价高速，高可靠强抗静电，强抗干扰的特点。STC89C51 有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口，并且有2个外中断口， 2个全双工串行通信口，32个读写口线，片振荡器与时钟电路，3个16位可编程定时计数器。89C51能够按照常规方法进行编程，也能够在线编程。同时STC89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串

19、行通信口与中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位，其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发本。STC 单片机有 PDIP、PQFP/TQFP与PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。STC89C51 单片机单片机引脚功能，引脚如图 2-2所示：(1)Vcc：电源电压 (2)GND：地图2-2 89C51单片机引脚图STC89C51是低电压，高性能的CMOS8位单片机，片含8K bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和256Kbytes的随机存取数据存储器，

20、器件采用高密度，非易失性存储技术生产，与标准 MCS-51指令系统与 89C51 产品引脚兼容，片置通用 8位中央处器和 FLASH 存储单元，功能强大，STC89C51 单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。主要性能参数：(1) 8K 字节可重擦写 FLASH 闪存存储器 (2) 1000次写/擦循环(3) 时钟频率：0Hz24MHz (4) 三级加密存储器(5) 256字节部RAM (6) 32个可编程I/O口线 (7) 2个16位定时/计数器 (8) 5个中断源 (9)可编程串行UART 通道(10)低功耗的空闲和掉电模式(11)片振荡器和时钟电路42.3 传感器本系统直接测量的是呼气中

21、的酒精浓度，再转换为血液酒精含量浓度。在选择传感器的时候，一定要考虑到稳定性、灵敏度、选择性和抗腐蚀性。本系统选择MQ3型酒精传感器，MQ3酒精传感器是气敏传感器，其具有很高的灵敏度、良好的选择性、长久的使用时间和可靠的稳定性的特点。传感器的标准回路有加热回路和信号输出回路两部分。其号输出回路能比较精准的检测出传感器表面电阻值的变化。传感器表面电阻 RS 的变化，是通过与其串联的负载电阻RL 上的有效电压信号VRL输出面获得的。 二者之间的关系表述为：RS/RL=(VC-VRL)/VRL，其中VC为回路电压，10V负载电阻 RL可调为 0.5200K，加热电压 Uh为5V。上述这些参数使得传感

22、器输出电压为 05V，MQ3 型气敏传感器的结构和外形如下图2-3所示，标准回路如下图2-4所示。为了使测量的精确度达到最高，误差最小，需要找到适宜的温度，一般在测量之前将传感器预热5分钟。图2-3 MQ3结构和外形图2-4 MQ3标准回路图2.4 数模转换器实现 A/D 转换的基本方法很多，有计数法、逐次逼近法、双斜积分法和并行转换法。由于逐次逼近式A/D转换具有速度，分辨率高等优点，而且采用这种方法的ADC芯片成本低，所以我们采用逐次逼近式A/D 转换器。逐次逼近型 ADC 包括1个比较器、一个模数转换器、1个逐次逼近寄存器(SAR)和1个逻辑控制单元。逐次逼近型是将采样信号和已知电压不断

23、进行比较，一个时钟周期完成1位转换，依次类推，转换完成后，输出二进制数。这类型ADC的分辨率和采样速率是相互牵制的，优点是分辨率低于12位时，价格较低，采样速率也很好。 ADC0832 模数转换器具有8位分辨率、双通道 A/D 转换、输入输出电平与 TTL/CMOS 相兼容、5V 电源供电时输入电压在 05V 之间、工作频率为250KHZ、转换时间为32微秒、一般功耗仅为15MW 等优点，适合本系统的应用，所以我们采用ADC0832为模数转换器5。ADC0832 具有以下特点：(1) 8 位分辨率(2) 双向通道 A/D 转换(3) 输入电平与输出电平与TTL/CMOS 相兼容(4) 5V电源

24、供电时输入电压在 05V 之间(5) 工作频率是250KHZ，转换时间是32S(6) 一般功耗仅为15mW(7) 8P、14PDIP(双列直插)、PICC多种封装商用级芯片温宽为0度 to +70 度,工业级芯片温宽为-40度to +85 度；芯片接口说明：(8) CS_ 片选使能，低电平芯片使能 (9) CH0 模拟输入通道0，或作为 IN+/-使用 (10) CH1 模拟输入通道1，或作为 IN+/-使用 (11) GND 芯片参考0电位(地) (12) DI数据信号输入，选择通道控制 (13) DO 数据信号输出，转换数据输出 (14) CLK 芯片时钟输入 (15) Vcc/REF电源

25、输入与参考电压输入(复用) 2.5 AT24C02存储器在本设计中使用的是24C02存储芯片，是电可擦除的 PROM，8 个引脚功能与两线串行接口，电压允许围1.8V5V。串行E2PROM是基于I2C-BUS 的存储器件，遵循二线制协议，由于其具有接口方便，体积小，数据掉电不丢失等特点，在仪器仪表与工业自动化控制中得到大量的应用。在一般单片机系统中，24C02 数据受到干扰的情况是很少的，基本的读写功能外，还对地址功能以与WP引脚保护功能进行了全面的检测6。发现一种ATMEL(激光印字)以与 XICOR牌号的 24C02 具有全面的符合I2C总线协议的功能，而有些牌号24C02要么没有WP引脚

26、保护功能，要么没有器件地址功能(即2片24C02不能共用一个I2C总线)有些甚至两种功能均无，所以说一些同样功能型号的电子器件在兼容性上往往会带来意想不到的问题，值得引起注意。2.6 LCD显示模块液晶显示模块与计算机的接口电路有两种方式，它与单片机的接口方法分为直接访问方式和间接控制方式。直接访问方式是把液晶模块当作存储器或 I/O 设备直接接在单片机的总线上，单片机以访问存储器或I/O设备的方式操作液晶显示模块的工作。间接控制方式只是利用它的 I/O口来实现与显示模块的联系，而不使用单片机的数据系统。这种访问方式既不占用存储器空间，接口电路又与时序无关，其时序彻底地靠软件编程实现 7。 表

27、2-1 LCD1602接口功能表引脚号引脚名电平输入输出引脚说明1VSS电源地2VDD电源正极（+5V）3VL液晶显示偏压信号4RS0/1输入数据/命令选择端，0：输入指令，1：输入数据5R/W0/1输入读/写选择端，0：想LCD写入指令或数据，1：从LCD读取信息6E10输入使能信号，1时读取信息，10（下降沿）执行指令7D00/1输入/输出数据总线（最低位）8D10/1输入/输出数据总线9D20/1输入/输出数据总线10D30/1输入/输出数据总线11D40/1输入/输出数据总线12D50/1输入/输出数据总线13D60/1输入/输出数据总线14D70/1输入/输出数据总线（最高位）15B

28、LA+VCCLCD背光电源正极16BLK接地LCD背光电源负极LCD1602 字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式 LCD，目前常用161，162，202和402行等的液晶显示模块，模块组件部主要由LCD显示屏、控制器、列驱动器和偏压产生电路构成。1602 液晶显示屏采用标准的16脚接口，其中各接口的功能如上表2-1所示： 3 系统硬件设计基于单片机酒精浓度检测仪的硬件设计部分，首先，我们必须了解它的硬件设计原理其次，需要弄清楚它的总体构成与具体的外围电路最后，根据其原理框图和具体的外围电路得到完整的硬件总电路图。3.1 硬件设计原理由酒精传感器对待测气体(液体)进行检

29、测，转换成输出电压信号，以单片机为核心的控制、信号采集处理、声光报警电路以与显示、键盘、PC接口电路。测试仪进行气体检测的基本步骤是单片机先采集酒精传感器的响应信号，然后进行转换，储存在数据储存器中，最后单片机通过特定的算法进行气体浓度的识别，同时将分析的值与设定值进行对比，对超出设定值进行报警，并且将结果输出到LED显示屏幕上8。本系统由酒精传感器，数模转换器，单片机，键盘，声音报警以与LCD显示等部分组成，在这次的整体设计中详细涉与下面几个方面，其原理框图如图 3-1所示：图3-1系统总体流程图3.2 硬件设计外围电路3.2.1 晶振电路、复位电路设计单片机工作的过程中各指令的微操作在时间

30、上有严格的次序，这种微操作的时间次序称作时序。单片机的时钟信号用来为单片机芯片部各种微操作提供时间基准。89C51 的时钟产生方式有两种，一种是部时钟方式，一种是外部时钟方式。部时钟方式即在单片机的外部接一个晶振电路与单片机里面的振荡器组合作用产生时钟脉冲信号。外部时钟方式是把外部已有的时钟信号引入到单片机，此方式常用于多片89C51 单片机同时工作，以便于各单片机的同步，一般要求外部信号高电平的持续时间大于20ns，且为频率低于12MHz 的方波9。对于CHMOS工艺的单片机，外部时钟要由XTAL1端引入，而XTAL2端应悬空。本系统中为了尽量降低功耗的原则，采用了部时钟方式。晶振电路和复位

31、电路如下图3-2所示：图3-2晶振电路与复位电路单片机开始工作的时候，必须处于一种确定的状态，否则，不知哪是第一条程序和如何开始运行程序。端口线电平和输入输出状态不确定可能使外围设备操作失误，导致严重事故的发生，部一些控制寄存器(专用寄存器)容不确定可能导致定时器溢出、程序尚未开始就要中断与串口乱传向外设发送数据。因此，任何单片机在开始工作前，都必须进行一次复位过程，使单片机处于一种确定的状态。当在 89C51单片机的RST引脚引入高电平并保持2个机器周期时，单片机部就执行复位操作(若该引脚持续保持高电平，单片机就处于循环复位状态)。实际应用中，复位操作有两种基本形式：一种是上电复位，另一种是

32、上电与按键均有效的复位。上电复位，要求接通电源后，单片机自动实现复位操作常用的上电复位，上电瞬间RST引脚获得高电平，随着电容C1的充电，RST引脚的高电平将逐渐下降10。本设计中复位电路采用的是开关复位电路，开关S9未按下是上电复位电路，上电复位电路在上电的瞬间，由于电容上的电压不能突变，电容处于充电(导通)状态，故RST脚的电压与VCC一样。随着电容的充电，RST 脚上的电压才慢慢下降。选择合理的充电常数，就能保证在开关按下时是 RST 端有两个机器周期以上的高电平从而使STC89C51部复位。开关按下时是按键手动复位电路，RST端通过电阻与VCC电源接通，通过电阻的分压就可以实现单片机的

33、复位。如图3-3所示：图3-3复位电路RST引脚的高电平只要能保持足够的时间（2个机器周期），单片机就可以复位操作。该电路典型的电阻和电容参数为：晶振为12MHz时，C1为10Uf，R4为8.2K。3.2.2 报警设计设计在单片机应用系统中，一般的工作状态可以通过指示灯或数码显示来指示，供操作人员借鉴。但针对某些特定状态，例如系统检测到的错误状态等，为了使操作人员不小心忽视，与时采取措施，必须还需要有某种更能引人注意，提起警觉的报警信号。这种报警信号一般有闪光报警、鸣音报警和语音报警三种类型。其中，前两种报警装置因硬件结构简单，软件编程方便，往往在单片机应用系统中使用。但语音报警虽然警报信息较

34、直接，并且硬件成本高，结构相对复杂，软件量也增加1。闪光报警实现单频音报警的接口电路比较简单，只要当值高于警报值的时候给一个低电频就能驱动二极管发光，简单易懂。报警电路如下图3-4所示：图3-4报警电路图3.2.3 电源电路设计在本次设计中，需要一个比较大的电压源和一个5V的单片机供电源，为了实现便携式，设用一个9V的电压源，一般6节电池和一个9V的电池都可以提供，因而需要一个电压转换把9V转换成5V。工作原理如图 3-5 低压层直流稳压电源电路原理图。该电路是由电流放大、电压放大和基准电压等3个环节组成。其中，基准电压产生，按图中电路连接，当通过 R0 的电流在 0.510 mA 时可获得稳

35、定的 2.5 V 基准输出。图3-5 低压层电路原理图输出电压的具体数值由运算放大器U确定，采用同相放大器的优势在于其输入阻抗极大，更能很好地将TL431输出的2.5 V电压与后级电路隔离，使其免受负载变化的影响；运放与电阻R3和R2组成比例放大环节，可对基准电压按要求进行比例放大输出，但输出电压最大不能超过运放的电源电压。3.2.4 信号调制电路设计图3-6信号调制图上图为酒精传感器电极信号调理电路，采集到的信号都会很弱，首先将信号经过二阶有源滤波电路以后，经过3级放大电路，同相和反相放大电路构成一级和二级，互相抵消了零度漂移和失调，后面的差动放大电路构成第三极，将差分出入转换为单端输出。3

36、.2.5 A/D转换电路设计正常情况下ADC0832与单片机的接口应为4条数据线，分别是 CS、CLK、DO、DI。但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将DO和 DI 并联在一根数据线上使用。当 ADC0832 未工作时其CS输入端应为高电平，此时芯片禁用，CLK 和 DO/DI的电平可任意。当要进行A/D转换时，须先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端CLK输入时钟脉冲，DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。在第1个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平，表示启始信

37、号。在第2、3个脉冲下沉之前DI端应输入2位数据用于选择通道功能。如图 3-7所示：图3-7数模转换图本系统应用有人机对话功能，该功能既能随时发出各种控制命令和数据输入以与和LCD连接显示运行状态和运行结果。键盘分为：独立式和矩阵式两类，每一类按其编码方法又可以分为编码和非编码两种。由于本系统只有+、-、设置、确认4个控制命令，所需按键较少，所以本系统选择独立式按键。电路图见图3-8所示：图3-8按键电路图独立式按键是直接用I/O口线构成的单个按键电路。每个独立式按键占有一根I/O口线。各根I/O口线之间不会相互影响键盘抖动的消除：抖动的消除大致可以分为硬件削抖和软件削抖。(1)硬件削抖是采用

38、硬件电路的方法对键盘的按下抖动与释放抖动进行削抖，经过削抖电路使按键的点评信号只有两种稳定状态。(2)软件削抖的基本原理是当检测出键盘闭合时，先执行一个延时子程序产生数毫秒的延时，待接通时的前沿抖动消失后在判别是否有按键下。当按键释放时，也要经过数毫秒延时，呆后沿抖动消失后在判别是否释放。(3)由于应用硬件削抖还需要外加器件，成本相对较高，所以本系统选择软件延时削抖的方法2。3.2.6 外围扩充存储器电路设计图3-9外围扩充存储器电路基于STC89C51单片机具有4KB的程序存储器(ROM)，256B 的数据存储器(RAM)，由于考虑到本系统的数据处理与存储所需的容量，现在需要扩充存储器的容量

39、。在应用中要保存一些参数和状态，据了解基于EEPROM的存储芯片是一种很好的选择。我们选定了AT24C02存储器。电路图见上图3-9所示：4 系统软件设计4.1 主程序流程图主程序实现的功能：与硬件相结合实现便携式酒精浓度检测仪的各个功能主要是检测与显示，数据存储功能子函数的调用。流程图图 4-1所示：首先开启启动按钮，启动单片机和显示器，同时对单片机部进行初始化，紧接着初始化显示屏，初始化完毕后显示开机画面显示主菜单,然后对键盘的读入。图 4-1主程序流程图4.2 A/D转换模块程序流程图(1)模数转换模块的主要功能就是将经放大器放大的模拟电压信号转化为 MCU能够处理的数字信号，并传送给M

40、CU.芯片的数据CS口，A/D连接51单片机的P3.1口，接 P3.2，CLKD1 和 D0 接 P3.3。工作时序如下所示：ADC0832有8只引脚，CH0和CH1为模拟输入端，CS为片选引脚，只有CS置低才能对 ADC0832进行配置和启动转换。CLK为ADC0832的时钟输入端。CS在整CLK CS 个转换过程中都必须为低，当CS为低时，在数据输入端DI(数据输入端)加一个高电平，接着在CLK上加一个时钟，DI上的逻辑1就会使ADC0832的DI脱离高阻态，然后通道配置数据伴随着时钟通过DI端移入多路器。当最后一位数据移入多路器时，DI 变为高阻态，在这以前DO(数据输出端)都为高阻态。

41、在经过一个时钟，DO 脱离高阻态，从而启动转换，接着从处理器接收时钟信号，每经过一个时钟，转换后的数据就会从高位到低位依次从DO移出，经过8个时钟后，数据又以从低位到高位的形式从DO移出(也是每个时钟移一位)。当最后一位数据移出时转换完成当 CS 从低变为高时，ADC0832 部所有寄存器清零。如想进行下一次转换，CS必须做一个从高到低的跳变，后跟着的此配置数据重复上面的过程。(2)ADC0832的转换流程图见下图4-2所示：图4-2数转换流程图4.3 按键程序流程图(1)按键时显现人机对话的一个控制按钮，通过按键的操作，对系统进行发送操作指令，后经与 MCU 串行通信，然后在液晶上显示。(2

42、)按键查询式的流程图见下4-3：按键的四个键分别接 P1.0，P1.1，P1.2，P1.3，由于 P1 口具有上拉电阻，所以不需要加上拉电阻进行电压的放大。图4-3按键查询流程图4.4 液晶显示程序流程图LCD模块在本系统中主要起着开界面汉字显示，以与个控制效果的显示。采用直接访问方式。液晶显示的操作流程图见下图4-4所示：图4-4液晶显示流程图在LCD1602液晶上显示相应的读写数据。在液晶上显示的格式如表4-1所示：表4-1液晶显示表C02ADDRESS:0X01WR:010READ:0105 本设计总结与展望传统的机械检测仪或酒精计一般灵敏度和准确度也比较低或者检测方法难，由此检测仪向更

43、迅速、更快捷、方便携带等要求发展。工厂，企业到居民家庭，酒精泄露的检测，食品加工，酿酒等需要监控空气中酒精浓度的场合以与对酒后驾车的检测，对居民的人身和财产安全都十分重要且必不可少的。现如今，由于人们安全意识增强，对环境安全性和生活适性要求提高。人们对检测的精度高，准确度高，携带方便等等要求，再加上气体传感器向低功耗、多功能、集成化方向的发展，单片机具有受集成限制，片储存量较小，可靠性好，扩展简单，控制功能强等特点，所以，基于单片机的酒精浓度检测仪的研究和开发生产具有十分广泛的现实市场和潜在的市场需求。针对目前的现状，该系统设计遵循体积小，质量轻，性价比高的原则。软件是C语言编写的，具有很好的

44、可控性、模块化和移植性。本系统的主要模块为传感检测、A/D转换、液晶显示和时钟设置。通过本次毕业设计，我加深了很多在大学课本上学到的知识，并且用于实践，相信在以后的工作中，这次设计是我宝贵的财富。6 结束语目前，随着人们生活水平的提高，私家车的数量也越来越多，从而引发的交通事故也越来越多，其部分是由于酒后驾车。所以设计具有民用价值的便携式酒精浓度检测仪的研制受到了人们的高度重视。该设计能够满足生活需要，体积小，质量轻，性价比高，携带方便。便携式酒精浓度检测仪的设计主要分为硬件设计和软件设计。根据设计前对该系统所要实现功能的要求，综合考虑我们采用 STC89C51 单片机为控制核心。 首先要了解

45、系统所要实现的功能；其次根据功能去选择相应的硬件资源；再次将一个大的系统进行模块化划分，然后逐一去攻破。最后把所有模块进行优化整合，便得到了一个完整的系统。基于这样的思路,完成了便携式酒精浓度检测仪的基本设计。参考文献1何立民.单片机高级教程应用与设计M.:航空航天大学出版，2007：65-70.2 学坚.微型计算机原理与应用M.:清华大学，2006：332-351.3 维提.郭强.液晶显示应用技术M.:电子工业，2000：78-84.4 何希才.传感器与其应用M.:国防工业，2001：36-45.5 王幸之.AT89系列单片机原理与接口技术M.:航空航天大学，2004：77-81.6 华成英

46、,童诗白.模拟电子技术基础第三版M.: 高等教育， 2004：33-40.7 传友.温控系统原理与设计M.:航空航天大学，2002：15-27.8 林德杰.电气测试技术M.:机械工业，1993：91-97.9 纪宗南.单片机外围器件使用手册输入通道器件分册M.:航空航天大学，2005：121-126.10 贾伯年.传感器技术M.:东南大学，2000：55-60.致 我的这篇毕业论文的完成，首先要向在论文写作中给予我鼓励和指导的老师致以深深的敬意和意。正是由老师各个方面都给予了大量的指导和帮助，令我不但完成了论文，也学到了许多书本上学不到的知识。同时也要感各位同学的帮助，四年的大学生活不知不觉中就要结束了，在这段难忘的生活中，有我许多美好的回忆。毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作与取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得与其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了意。作 者 签 名：日 期：指导教师签名： 日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）