毕业论文-便携式酒精浓度检测仪设计与实现

1、大连东软信息学院高职毕业设计（论文）论文题目论文题目：便携式酒精浓度检测仪设计与实现系 所： 电子工程系 专 业： 嵌入式系统工程 学生姓名： 学生学号： 指导教师： 导师职称： 讲师 完成日期： 2014年 4 月 15 日 大连东软信息学院Dalian 大连东软信息学院毕业设计（论文） 摘要 IV便携式酒精浓度检测仪设计与实现摘 要本设计实现了对不同浓度酒精的检测和显示，通过适当改进可以用于检测酒后驾车。本文用AT89S52单片机与MQ-3型气体传感器实现了对酒精浓度的测量，并对测量数据进行显示，同时利用二极管简单显示浓度的高低，在设计允许值时发出报警。论文主要研究了硬件方面，MQ-3气体

2、传感器技术参数的检测和将它接入到酒精浓度检测模块中；将模拟电压信号放大驱动发光二极管点亮报警；将采集到的模拟电压信号通过单片机控制经A/D转换，得到数字电压信号；用于显示浓度的数码管显示模块。在软件设计方面，主要研究了电压到浓度的线性转换和最终浓度值的数码管显示。对设计的传感器进行了标定。设计的传感器对酒精气体反应灵敏，能在有效范围内测量它的浓度值。并且在检测低浓度酒精时误差较小，最大误差为8.2%满足设计要求。本文的特色在于标准的确定。对于流动空气，样品的稳定性和水蒸气的影响，提出了解决方案和验证方法。对不同的区间浓度和电压转换关系做线性化处理，简化了硬件电路的设计。设计的传感器可以检测不同

3、浓度的酒精气体，改进之后对解决酒后驾车事故和特殊场合酒精检测都可以使用。关键词：气体传感器，模数转换，单片机大连东软信息学院毕业设计（论文） AbstractMicrocontroller-based Portable Alcohol TesterAbstractDifferent concentrations of alcohol solution are detected and showed in the design. The design can be used to the detection of drunk driving through improvement. In thi

4、s thesis, the concentration of alcohol can be measured and displayed by using the gas sensor based on AT89S52 MCU and MQ-3. At the same time the concentration is displayed by LED, and the system allow to alarm in the certain value. In the thesis Major researches are three points. (1) In the hardware

5、, detecting the technology parameters MQ-3 gas sensor, and connecting it to a testing part of the alcohol gas concentration; Analog voltage signal amplification to drive light-emitting diode light to alarm; conversing the voltage signal through the A/D conversion at the control of the single-chip, o

6、btaining the digital voltage signal; displaying the concentration in the digital tube display module.(2)In the Software, linear conversion between the concentration of the alcohol and the voltage and the digital display of the final concentration value.(3) The designed sensor is calibrated. The desi

7、gn of gas sensor is responsive to the alcohol, can measure concentration in the effective range of its concentration. And in the low concentration of alcohol in the test the error is small with the maximum error 8.2%, meeting requirements of the design. The characteristics of the thesis are to deter

8、mine the standard. The solutions and verification methods are proposed about the flow of air samples, the sample stability and water vapor. The conversion between voltage and concentration in different range is treated as linear relationship. The design of sensor can detect different the alcohol gas

9、 with different concentration. It plays an important role to solve the drunk-driving accidents and alcohol testing for special occasions after improvement.Key words: Gas sensor, A/D conversion, Single-chip Microcomputer大连东软信息学院毕业设计（论文） 目录目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc385258079 摘 要 PAGEREF _Toc

10、385258079 h I HYPERLINK l _Toc385258080 ABstract PAGEREF _Toc385258080 h II HYPERLINK l _Toc385258081 第1章绪 论 PAGEREF _Toc385258081 h 1 HYPERLINK l _Toc385258082 1.1 课题研究背景与意义 PAGEREF _Toc385258082 h 1 HYPERLINK l _Toc385258083 1.2气敏传感器的研究现状 PAGEREF _Toc385258083 h 1 HYPERLINK l _Toc385258084 第2章关键技术

11、及研究 PAGEREF _Toc385258084 h 3 HYPERLINK l _Toc385258085 2.1 主控电路 PAGEREF _Toc385258085 h 3 HYPERLINK l _Toc385258086 2.2 设计选择单片机的结构 PAGEREF _Toc385258086 h 3 HYPERLINK l _Toc385258087 2.2.1 管脚说明 PAGEREF _Toc385258087 h 6 HYPERLINK l _Toc385258088 2.2.2 主要特性 PAGEREF _Toc385258088 h 9 HYPERLINK l _Toc

12、385258089 2.2.3 振荡器特性 PAGEREF _Toc385258089 h 9 HYPERLINK l _Toc385258090 2.2.4 STC89C52单片机的工作周期 PAGEREF _Toc385258090 h 10 HYPERLINK l _Toc385258091 2.3 单片机的工作过程和工作方式 PAGEREF _Toc385258091 h 11 HYPERLINK l _Toc385258092 2.4 STC89C52的指令系统 PAGEREF _Toc385258092 h 14 HYPERLINK l _Toc385258093 第3章硬件电路设

13、计与实现 PAGEREF _Toc385258093 h 16 HYPERLINK l _Toc385258094 3.1开发流程 PAGEREF _Toc385258094 h 16 HYPERLINK l _Toc385258095 3.2 硬件系统框图 PAGEREF _Toc385258095 h 17 HYPERLINK l _Toc385258096 3.3信号采集电路 PAGEREF _Toc385258096 h 17 HYPERLINK l _Toc385258097 3.3.1 气体传感器的选择 PAGEREF _Toc385258097 h 17 HYPERLINK l

14、_Toc385258098 3.4 硬件电路实现 PAGEREF _Toc385258098 h 18 HYPERLINK l _Toc385258099 第4章 软件的程序实现 PAGEREF _Toc385258099 h 19 HYPERLINK l _Toc385258100 第5章结论 PAGEREF _Toc385258100 h 20 HYPERLINK l _Toc385258102 参考文献 PAGEREF _Toc385258102 h 1 HYPERLINK l _Toc385258103 致 谢 PAGEREF _Toc385258103 h 2 HYPERLINK l

15、 _Toc385258104 附录A PAGEREF _Toc385258104 h 3 HYPERLINK l _Toc385258105 附录B PAGEREF _Toc385258105 h 4大连东软信息学院毕业设计（论文）- 第1章绪 论1.1 课题研究背景与意义我国传感器市场的增长率超过15%，2003年销售额为186亿元人民币，2006年销售额为283亿元人民币，预计2007年为325亿元人民币，2008年为374亿元人民币。我国传感器4大类中，工业和汽车电子产品占市场份额的33.5%。随着电子信息技术的发展，在我国国内的一些传感器技术现在是处于一种传统型正在向新型传感器转型的一

16、个发展阶段，这种转型后的传感器类型的主要特点是向着微型化、全数字化、全智能化、多功能化、智能网络化的方向发展，它将不仅促进各类系统产业的改造阶段，而且这种趋势可以发展建立新型的工业和军事的变革，这是以后一个新的经济的增长点。由于气体与人类的日常生活有着密切的相关信息，慢慢人们对气体的检测也已经是保护和改善生态居住环境不可缺少的手段，在这里气体传感器也发挥着极其重要的作用。气体传感器主要的作用是把气体中的特定成分检测出来，并将这种成分通过模拟量转化为电信号的一类器件，用来对有害气体或者是一些不好的气体，对一些易燃易爆气体等进行安全检测和报警，对生产生活中需要了解的气体进行检测，分析，研究等，在本

17、文设计中主要是对空气中乙醇来进行检测。近年来，我国这些气体传感器产业也有了较快的发展，但与国外相比，从技术水平，产业化及应用等领域均存在着不小的差距。目前，气敏传感器领域还存在一些问题。主要是这些传感器的稳定性不是很好。由于元件电阻和灵敏度也随时间会发生不断变化的现象，当这种漂移的程度大到给检测结果的可靠性也带来不稳定的一些因素。其次是这种选择性很差，现在来说由于在检测气体的时候，很多情况下往往还会存在着一些其它的干扰气体等等，使这种气敏的元件发生不稳定的交叉响应，会产生一些误报的现象。最后是催化剂中毒的现象，会掺有一些催化剂的气敏元件在接触到某些气体之后，一些活性组分会被毒化，所以将会改变元

18、件的一些选择性等因素，降低其器件的敏感度和稳定性等因素，另外这种催化剂自身也存在着一些不稳定性的问题。灵敏度的问题。最后则是是SnO2元件有时由于灵敏度过大导致误报，但是在检测某些低浓度气体时灵敏度却难以达到要求。1.2气敏传感器的研究现状目前在国内气敏传感器的一些研究元件性能与敏感功能材料的种类、结构以及一些制作的工艺都密切的相关。主要应用一些金属氧化敏感材料来制作的半导体气敏传感器元件其特点是具有较高的灵敏度，还有就是其结构简单，器件实际的体小质量轻，还有就是坚固耐用，这些优点从而得到了广泛的应用，在目前主要是以SnO2材料为主要材料。SnO2是一种比较广普型的气敏材料，在围绕SnO2为基

19、体材料的气敏材料的制备及其气敏元件制备的研究课题十分活跃。纯SnO2的气敏特性不甚好，尤其是它的热稳定性不高。为改善其气敏特性，常在SnO2基体中掺入贵金属或其他金属氧化物。尽管SnO2基传感材料具有许多优点，作为材料也存在一定缺点。通过控制气敏材料微粒大小，颗粒纳米化，掺杂其它添加剂或催化剂，利用过滤设备或透气膜来获得选择性，控制工作温度及环境湿度影响，改进制备等方法可以改善SnO2传感器的气敏性能。纳米科学技术(NanoST)是研究尺寸在0.1100nm的物质组成体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。纳米技术的发展，不仅为传感器提供了优良的敏感材料，而且为传感器

20、制作提供了许多新型方法。纳米固体材料具有庞大的界面，提供了大量气体通道，从而大大提高了灵敏度，工作温度大大降低，大大缩小了传感器的尺寸。当然，在己获得明显进展的纳米传感领域中尚存在很多问题，从敏感材料到制作技术都很不成熟，其性能也有不尽人意的地方。气敏传感器在家用电器中也有相当广泛的应用。吸油烟机等产品上常用MQ-3型半导体气敏传感器，它采用旁热式结构，陶瓷管内装有高阻抗加热丝，管外涂有梳状金属电极，金属电极之外涂有SnO2材料，使SnO2烧结体位于两电极之间。气敏传感器工作时，加热器通电加热，若无被检气体侵入时，气敏元件的阻值基本不变当气敏元件表面产生吸附作用，其阻值将随气体浓度的变化变化。

21、当被检气体浓度增大到一定值时，气敏元件的阻值将随之下降到某一值，使电压比较器的状态发生变化，输出控制信号经电流放大后，控制继电器或双向晶闸管接通电动机电源使吸排油烟机工作。大连东软信息学院毕业设计（论文）第2章关键技术及研究本设计基于AT89S52单片机设计的酒精气体浓度探测仪，可用来检测酒精气体浓度，最主要的用途是检测司机的酒精含量。酒后驾车发生事故的机率高达27%。随着摄入酒精量的增加，选择反应错误率显著增加，当血液中酒精含量由0.5增至1，发生车祸的可能性便增加5倍，如果增至1.5，可能性再增加6倍。机动车驾驶人员“酒后驾车” 及“醉酒驾车”极易发生道路交通事故, 严重危害了道路交通安全

22、和人民生命财产安全。人饮酒后, 酒精通过消化系统被人体吸收, 经过血液循环, 约有90%的酒精通过肺部呼气排出, 因此测量呼气中的酒精含量, 就可判断其醉酒程度。开车司机只要将嘴对着传感头使劲吹气，仪器就能发上显示出酒精浓度的高低，从而判断该司机是否酒后驾车，避免事故的发生。当然，最好的办法是在车内安装这种测试仪，司机一进入车内检测仪就检测司机的酒精含量，如果超出允许值，系统控制引擎无法启动，这样就可从根本上解决酒后驾车问题。酒精气体浓度探测仪在生产生活中也有重要的应用，比如，在一些环境要求严格的生产车间，用这种酒精浓度探测仪，可随时检测车间内的酒精气体浓度，当酒精气体浓度高于允许限定值时，发

23、出警报，提醒人们及时通风换气，做到安全生产。2.1 主控电路51系列单片机作为系统设计的核心，它具有高效能和资源占用率较低等特点，通过对里程的计数来控制报站的时候，完全无人工介入。AT89C单片机的结构主要由1个8位CPU、片内Flash存储器、片内RAM、4个8位的双向可寻址I/O接口、一个双全工UART的串行借口，2个16位的定时器/计数器、多个优先级的潜逃中断结构，以及一个片内振荡器和时钟电路。现在51系列的单片机结合C语言、汇编等程序，单片机可以实现丰富的功能，并且部分设计可以直接进行方针实现相应的功能。2.2 设计选择单片机的结构该设计选择的单片机为STC89C52，这种微处理器是一

24、个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS -51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的STC89C52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。STC89C52具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中

25、断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个 全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。此外，STC89C52设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断 系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三 种封装形式，以适应不同产品的需求。图2.1为STC89C52单片机的基本组成功能方块图。如图可见，在这一块芯片上，集成了一台微型计算机的主要组成部分，其中包括CPU、存储器、可编程I/O口、定时器

26、/计数器、串行口等，各部分通过内部总线相连。下面介绍几个主要部分。 图2.1 STC89C52 功能方块图1. 中央处理器（CPU） 中央处理器是单片机最核心的部分，是单片机的大脑和心脏，具有运算和控制功能。STC89C52的CPU是一个字长为8位的中央处理单元，即它对数据的处理是按字节为单位进行的。2.数据存储器（内部RAM） 芯片中共有256B的RAM单元，但其中后128个单元（80H-0FFH）被专用寄存器占用，能作为寄存器提供用户使用的只是前128个单元（00-7FH），用于存放可读写的数据。因此常说的内部数据存储器是指前128个单元，简称内部RAM。3.程序存储器（内部ROM） 芯片

27、内部有4 KB的掩膜ROM，可用于存放程序、原始数据和表格等，因此称为程序存储器，简称内部ROM。4. 定时器/计数器 出于控制应用的需要，芯片内部共有两个16位的定时器/计数器以实现定时或计数功能，并以其定时或计数结果对单片机进行控制。5. 并行I/O 口 STC89C52共有4 个8 位的I/O口（P0、P1、P2、P3口），可以实现数据的并行输入/输出。6. 串行口STC89C52有1 个全双工的可编程串行口，以实现单片机和其他设备之间的串行数据传送。该串行口功能较强，既可以作为全双工异步通信收发器使用，也可以作为同步移位寄存器使用。7.中断控制系统 STC89C52 的中断系统功能较强

28、，可以满足一般控制应用的需要。它共有5 个中断源：2 个外部中断源/INTO和/INT1 ；3 个内部中断源，即2个定时/计数中断，1个串行口中断。8. 时钟电路 STC89C52 单片机芯片内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需要外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列，系统允许的最高晶振频率为12MHz。9. 内部总线 上述部件只有通过内部总线将其连接起来才能构成一个完整的单片机系统。总线在图中以带箭头的空心线表示。系统的地址信号、数据信号和控制信号分别通过系统的三大总线地址总线、数据总线和控制总线进行传送，总线结构减少了单片机的连线和引脚，提高了集成度和可靠性。由上所述，STC89C52虽

29、然是一块芯片，但它包括了构成计算机的基本部件，因此可以说它是一台简单的计算机。STC89C52 较详细的内部结构如 图 2.2 所示。 图 2.2 STC89C52 内部结构框图2.2.1 管脚说明STC89C52是一种高效微控制器。采用40引脚双列直插封装（DIP）形式，如图2.3所示。STC89C52单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制，所以有不少引脚具有第二功能。图2.3 STC89C52引脚图 图2.4 SMT 的 封 装 图VCC：供电电压。GND：接地。P0口： P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0

30、能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口： P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口： P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输

31、入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为STC89C52的一些特殊功能口，如下表

32、所示：P3口管脚 备选功能，P3.0 （行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许端的输出电平用于锁存地址的地址字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号

33、，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号端。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。

34、注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。2.2.2 主要特性与MCS-51 兼容4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源 可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路 2.2.3 振荡器特性（1）XTAL1和XTAL2分别为反向放

35、大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。图 2.5 振荡电路（2） 芯片擦除 整个EPROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦除操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止

36、工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。2.2.4 STC89C52单片机的工作周期单片机有了硬件和软件就可以在控制器发出的控制信号作用下有条不紊地工作，控制信号必须定时发出，为了定时计算机内部必须有一个准确的定时脉冲。这种定时脉冲是由晶体振荡器产生的，并组成下面几种工作周期，如图2.6所示。这种定时脉冲是由晶体振荡器产生的，并组成下面几种工作周期。图 2.6 振荡周期、状态周期、机器周期和指令周期振荡周期：是指为单片机提供时钟脉冲信号的振荡源的周期。 即由单片机的晶体振荡器产生的时钟脉

37、冲的周期。状态周期：每个状态周期为振荡周期的 2 倍, 是振荡周期经二分频后得到的。 在一个状态周期中有两个时钟脉冲，通常称它为P1、P2。机器周期：一个机器周期包含 6 个状态周期S1S6, 也就是 12 个振荡周期。 在一个机器周期内, CPU可以完成一个独立的操作。 指令周期：它是指CPU完成一条操作所需的全部时间。控制部件是单片机的神经中枢，以主振频率为基准（主振周期即为振荡周期），控制器控制CPU的时序，对指令进行译码，然后发出各种控制信号，它将各个硬件环节组织在一起。一般情况下，算术逻辑操作发生在时相P1期间，而内部寄存器之间的传送发生在时相P2期间，这些内部时钟信号无法从外部观察

38、，故用XTAL2引脚振荡信号作参考。2.3 单片机的工作过程和工作方式单片机工作过程遵循现代计算机的工作原理（冯诺依曼原理），即程序存储和程序控制。存储程序是指人们必须事先把计算机的执行步骤序列（即程序）及运行中所需的数据, 通过一定的方式输入并存储在计算机的存储器中。程序控制是指计算机能自动地逐一取出程序中的指令，加以分析并执行规定的操作。 单片机的工作方式有：复位、程序执行、掉电保护和低功耗、编程、校验与加密等方式。通过某种方式, 使单片机内各寄存器的值变为初始状态的操作称为复位。复位方式是单片机的初始化操作。单片机除了正常的初始化外，当程序运行出错或由于操作错误而使系统处于死循环时，也需

39、要按复位键重启机器。MCS51单片机复位后, 程序计数器PC和特殊功能寄存器复位的状态如图3.7所示。 复位不影响片内RAM存放的内容, 而ALE在复位期间将输出高电平。由图3.7 可以看出，复位后：(1)（PC）=0000H 表示复位后程序的入口地址为0000H，即单片机复位后从0000H单元开始执行程序；(2)（PSW）=00H， 其中RS1(PSW.4)=0，RS0(PSW.3)=0，表示复位后单片机选择工作寄存器0组；(3)（SP）=07H 表示复位后堆栈在片内RAM的08H单元处建立；(4) P0口P3口锁存器为全1状态，说明复位后这些并行接口可以直接作输入口，无须向端口写1。定时器

40、/计数器、串行口、中断系统等特殊功能寄存器复位后的状态对各功能部件工作状态的影响。 能部件工作状态的影响。 图 2.7 PC与SFR复位状态表单片机在时钟电路工作以后, 在RST/VPD端持续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作。例如使用晶振频率为12MHz时，则复位信号持续时间应不小于2us。复位方法一般有上电自动复位和外部按键手动复位以及“看门狗”复位三种类型。前两种见 图2.8所示。 “看门狗”电路则是一种集成有单片机的电源监测、按键复位以及对程序运行进行监控，防止程序“跑飞”而出现死机而设计的电路。图2.8 （a）上电复位电路; （b）上电/外部复位电路程序执行方式是单片机的基

41、本工作方式。由于复位后PC=0000H，因此程序执行总是从地址0000H开始，为此就得在0000H处开始的存储单元安放一条无条件转移指令，以便跳转到实际程序的入口去执行。待机方式也称空闲方式，是一种节电工作方式。在待机工作方式中，振荡器保持工作，时钟脉冲继续输出到中断、串行口、定时器等功能部件，使它们继续工作，但时钟脉冲不再送到CPU，因而CPU停止工作。掉电方式，也被称为停机方式。在掉电方式中，振荡器工作停止，单片机内部所有功能部件停止工作。它同样是一种为降低功耗而设计的节电工作方式。待机方式和掉电方式都是为了进一步降低功耗而设计的节电工作方式，它们特别适合于电源功耗要求很低的应用场合。这类

42、系统往往是直流供电或停电时依靠备用电源供电，以维持系统的持续工作。CHMOS型单片机的节电方式是由特殊功能寄存器PCON控制，其具体使用可参考相关书籍和手册。空闲和掉电模式外部引脚状态 如下图 2.9 所示： 图 2.9 空闲和掉电模式外部引脚状态 对于内部集成有EPROM可以进入编程或校验方式。（1）内部EPROM编程编程时，时钟频率应定在3.6MHz的范围内，其余各有关引脚的接法和用法如下：P1口和P2口的P2.0P2.3为EPROM的4k地址输入，P1为8位地址；P2.4P2.6以及PSEN应为低电平；P0口为编程数据输入；P2.7和RST应为高电平；RST的高电平可为2.5V，其余的都

43、以TTL的高低电平为准；EA/VPP端加+21V的编程脉冲，此电压要求稳定，不能大于21.5V，否则会损坏EPROM在出现正脉冲期间，ALE/PROG端加上50ms的负脉，完成一次写入。（2）EPROM程序校验在程序的保险位未设置前，无论在写入的当时或写入以后，均可将片上程序存贮器的内容读出进行检验，在读出时，除P2.7脚保持为TTL低电平之外，其他引脚与写入EPROM的连接方式相同。要读出的程序存贮器单元地址由P1口和P2口的P2.0P2.3送入，P2口的其他引脚及保持低电平，ALE、EA和RST接高电平，检验的单元内容由P0口送出。在检验操作时，需在P0的各位外部加上电阻10k。（3）程序

44、存贮器的保险位STC89C52内部有一个保险位，亦称保密位，一旦将该位写入便建立了保险，就可禁止任何外部方法对片内程序存贮器进行读写。将保险位写入以建立保险位的过程与正常写入的过程相似，仅只P2.6脚要加TTL高电平而不是像正常写入时加低电平，而P0、P1和P2的P2.0P2.3的状态随意，加上编程脉冲后就可使保险位写入。保险位一旦写入，内部程序存贮器便不能再被写入和读出校验，而且也不能执行外部存贮器的程序。只有将EPROM全部擦除时，保险位才能被一起擦除，也才可以再次写入。通过以上对单片机硬件系统的简单介绍，应该已经掌握了单片机的内部结构及工作的原理和过程，但是单片机要实现它的强大控制功能特

45、性，只有硬件是不能工作的，还必须依靠它的指令才能发挥单片机的强大作用。下面介绍单片机的指令系统。2.4 STC89C52的指令系统 指令是规定计算机进行某种操作的命令，一条指令只能完成有限的的功能，为使计算机完成一定的或复杂的功能就需要一系列指令。计算机能够执行的各种指令的集合称为指令系统。单片机的主要功能也是有指令系统体现的。机器指令通常由两部分组成，即操作码和操作数（或操作数地址）。操作码用于规定指令的操作功能，如加、减、乘、除等。操作数是指参与操作的数据，它可能是一个具体的数据，也可能是地址或符号。汇编指令由操作码或伪操作码、目的操作数和源操作数构成，标准书写格式如下： 标号： 操作码/

46、伪操作码 操作数 ；注释（1） 表示该项为可选项。（2）标号：又称指令地址符号。它是用户设定的符号，代表着该指令所在的地址。（3）操作码/伪操作码：是英文缩写的指令助记符。它规定了指令的操作功能，它所对应的汇编语句称为指令性语句，在汇编后有具体的目标代码。而伪操作码说明汇编程序如何完成汇编工作，任何一条指令都必须有操作码或伪操作码，不得省略。（4）操作数 ：是指参加操作的数据或数据所在的地址。在指令系统中，操作数可以是1个、2个或3个，也可以没有。不同功能的指令，操作数作用不同。例如，传送指令多数有两个操作数，写在左边的称为目的操作数（表示操作结果存放的单元地址），写在右边的称为元操作数（支出

47、操作数的来源）。例如，一条传送指令的书写格式为：MOV A ，#10 H ；表示将#10 H 存储单元的内容送到累加器 A中。 操作码/伪操作码和操作数之间必须用空格分开，操作数与操作数之间必须用逗号分开。（5）注释 ：是为该条指令作的说明，以便于阅读。寻址方式包括立即寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、相对寻址、位寻址等共7种寻址方式，且每一种寻址方式所涉及的存储器空间各有不同。指令中的源操作数可以使用七种寻址方式中的任何一种，但是目的操作数只能使用寄存器寻址、寄存器间接寻址、直接寻址和位寻址四种方式。在单片机指令系统中，根据功能不同将指令分为数据传送类指令、算数运算类指令

48、、逻辑运算及移位类指令、控制转移类指令和位操作类指令等五大类，共计111条指令。 大连东软信息学院毕业设计（论文）第3章硬件电路设计与实现3.1开发流程可行性调研。可行性调研的目的，是分析完成这个项目的可能性。进行这方面的工作，可参考国内外有关资料，看是否有人进行过类似的工作。如果有，则可分析他人是如何进行这方面工作的，有什么有点和缺点，有什么值得借鉴的；如果没有，则需要作进一步的调研，此时的重点应放在能否实现这个环节，首先从理论上进行分析，探讨实现的可能性，所需求的客观条件是否具备，然后结合实际情况，再决定能否立项的问题。系统总体方案的设计。在进行可行性调研后，如果可以立项，下一步工作就是系

49、统总体方案的设计。工作的重点应放在该项目的技术难度上，此时可参考这一方面更详细、更具体的资料，根据系统的I 不同部分和要实现的功能，参考国内外同类产品的性能，提出合理而可行的技术指标，编写出设计任务书，从而完成系统总体方案设计。设计方案细化，确定软硬件功能。一旦总体方案确定下来，下一步的工作就是将该项目细化，即需明确哪些部分用硬件来完成，哪些部分用软件来完成。由于硬件结构与软件方案会相互影响，因此，从简化电路结构、降低成本、减少故障率、提高系统的灵活性与通用性方面考虑，提倡软件能实现的功能尽可能由软件来完成；但也应考虑软件代硬件的实质是以降低系统的实时性、增加处理进行为代价的，而且软件设计费用

50、、研制周期也将增加，因此系统的软硬件功能分配应根据系统的要求及实际情况而合理安排，统一考虑。在确定软硬件功能的基础上，设计者的工作就开始涉及到具体的问题，如仪器的体积及与具体技术指标相对应的硬件实现方案，软件的总体规划等。在确定人员分工、安排工作进度、规定接口参数后，就比须考虑硬件软件的具体问题了。一个单片机应用系统经过调研、总体设计、硬件软件设计、制版、元件安装后，在系统的程序存储器中放入编制好的应用程序，系统即可运行。但一次性成功的几乎是不是不可能的。由于单片机在执行程序时人工是无法控制的，为了能够调试程序，检查硬件、软件运行情况，这就需要借助某种开发工具模拟用户实际的单片机，并且能随时观

51、察运行的中间过程而不改变运行中有的数据性能和结果，从而进行模拟现场的真实调试。3.2 硬件系统框图 基于AT89S2单片机用MQ-303型气体传感器实现酒精气体浓度的检测，需要信号采集模块用于对酒精浓度信号的采集，该信号是通过MQ-3气体传感器和负载电压得到分压电信号。信号转换模块用来把采集到得模拟电压信号转换位可以用单片机处理的数字信号。数码管显示模块是对单片机处理后的数字信号的显示，用来显示酒精的浓度。报警模块是对设定值提供报警功能，该功能用发光二极管显示。根据各功能模块的设计，可得到它的系统总框图，如图3.1所示。酒精酒精气敏传感器LM3914发光二极管ADC0809单片机数码管图 3.

52、1系统总框图3.3信号采集电路3.3.1 气体传感器的选择从以上的分析可知在本设计中要用到如下器件： STC89C52、乙醇浓度传感器、LED、按键、反相器74LS04、蜂鸣器等一些单片机外围应用电路，以及单片机的手工复位电路等等。所需元器件如下：编号名称型号数量R1 、R6电阻4.7K2R2、R3、R7R10电阻220R6R4、R5电阻10K2C1、C2电容30pF2C3、C4、C5(极性)电容47uF3D1D6发光二极管LED2绿4红Q1、Q2三极管9015/80502U1 、 U2集成电路STC89C52、1 、1Y1石英晶振12MHZ1K1、K2按键*2LS蜂鸣器8R1DS1共阴数码管

53、DISPLAY1JP电源接头3OT13.4 硬件电路实现经分析本设计的电路原理图如下图3.3所示图3.3 基于单片机控制的红外防盗报警器原理图第4章 软件的程序实现按上述工作原理和硬件结构分析可知系统主程序工作流程图如下图4-1所示： 图4-1 主程序工作流程图本主程序实现的功能是：当单片机检测到外部酒精浓度传感器送来的脉冲信号后，表示有输入信号，从而经过单片机内部程序处理后，驱动数码管显示电路显示当前实时的数值，然后开始设置报警上下限，当检测到数值到达报警设置限度时开始驱动蜂鸣器报警电路声开始报警，报警持续10秒钟后自动停止报警，同时显示实时检测到实时数值以便人们去查询，然后程序开始循环工作

54、，检测是否还有下次触发信号，等待报警从而使报警器进入连续工作状态。同时，利用中断方式可以实现报警持续时间未到10秒时，用手工按键停止报警的作用。大连东软信息学院毕业设计（论文）第5章结论本课题研究设计了一种基于单片机技术的便携式酒精浓度测试仪。该便携式酒精浓度测试仪通过以STC89C52单片机为工作处理器核心，采用MQ-3乙醇测试传感器，它是一种新颖的被动式气体探测器件，能够以非接触方式探测出空气中的气体浓度信息情况，并将这种信息转化为相应的电信号输出，同时能有效的抑制气体中其他气体对其产生的影响，平时传感器一直输出的是低电平，当检测到有相应气体浓度产生时输出由低电平变为高电平，此高电平输入单

55、片机，作为单片机的外部触发信号处理，经单片机内部软件编程处理后，单片机输出控制信号，驱动蜂鸣器报警电路开始报警，同时通过显示电路显示出检测到实时数据信息，以便人们识别了解实际报警情况。该报警器的最大特点就是使用户能够操作简单、易懂、灵活；且安装方便、智能性高、误报率低，同时它的信号经过单片机系统处理后方便和PC机通信，便于多用户统一管理。随着现代人们安全意识的增强以及科学技术的快速发展，相信这种便携式测试仪必将在更广阔的领域得到更深层次的应用。参考文献1元增民. 单片机原理与应用.长沙：国防科学大学出版社 20062刘仁宇. 单片微型计算机原理及应用.西安：西安电子科技大学出版社20033马忠

56、梅. 单片机外围电路设计 北京：北京航空航天大学出版社20054李光飞. 传感器技术与应用.北京：北京航空航天大学出版社 20065尹勇、王洪成.单片机开发环境Vision 2的使用指南.-北京:北京航空航天大学出版社 2004.16范立南.PROTUES仿真软件实例使用指南. 北京：电子工业出版社 2004.67李全利. 单片机原理及接口技术.-北京:北京航空航天大学出版社2004.18坎特编著.Windows WDM开发指南M.孙义，马莉波等译.-西安:西安电子科技大学出版社，2004.99徐爱钧、彭秀华单片机高级语言 C51 应用程序设计.-北京:北京航空航天大学出版社 2006.110

57、薛均义、张彦斌. MCS-51 系列单片微型计算机及其应用.-西安:西安交通大学出版社 2005.111楼然苗.51系列单片机设计实例.北京：北京航空航天大学出版社2006.412黄智伟.传感器应用设计实例制作.北京：电子工业出版社 2006.413唐桃波、陈玉林. 基于AT89C51的智能无线安防报警器 J.电子设计应用 ,2003, (6) : 495114 Compaq, Intel, Microsoft, NEC.Universal Serial Bus Specification V1.1S.199815 Philips，Augest.PDIUSBDI2 DataSheetEB. 2

58、000 致 谢匆匆忙忙中，大学三年就这样快要过去了，毕业在即，毕业论文也即将结束。在此，衷心的感谢老师、同学和朋友对我一直以来的指导和帮助！感谢我的指导老师。在完成本次毕业设计过程中，老师对该论文从选题、构思、资料收集到最后定稿的各个环节都给予许多宝贵的建议。他热情耐心的指导，谆谆的教诲让我取得了很大的进步，是我学习的楷模。感谢我的母校。它为我们提供和营造的积极的学习氛围和愉悦的生活氛围，让我们大学三年得到了锻炼，学到了许多专业知识和专业技能。感谢学院领导、老师对我们一直以来的教导和照顾。感谢我亲爱的同学和朋友。他们在我日常的学习和生活中给予了我莫大的帮助。他们不仅使我的生活充满了欢乐，也在我

59、的论文完成过程中为我提供了许多宝贵信息。附录A 附录B #includeSTC12C5A60S2.H#include intrins.h #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define _Nop() _nop_()sbit d1=P24;/定义 数码管的段选位sbit d2=P23;sbit d3=P22;sbit d4=P21;sbit fm=P20;/定义蜂鸣器sbit k1=P36; /定义按键 三个按键sbit k2=P37;sbit k3=P35;#define duan1 d1=0;d2=d3=d4=1; /宏

60、定义 数码管 段选#define duan2 d2=0;d1=d3=d4=1;#define duan3 d3=0;d2=d1=d4=1;#define duan4 d4=0;d2=d3=d1=1;void dis(); /数码管显示扫描void DelayUs2x(unsigned char t);/延时void DelayMs(unsigned char t); /延时void Num_to_Disp(uint Num); /数据处理/*以下为ADC相应寄存器初始化及端口定义*/ /* 定义与ADC相关的特殊功能寄存器 */ sfr ADC_CONTR = 0 xBC; /ADC控制寄存器