酒精浓度探测仪的设计毕业设计

常州轻工职业技术学院电子系毕业设计常州轻工职业技术学院电子系毕业设计毕业设计(论文)说明书常州轻工职业技术学院题目酒精浓度探测仪毕业设计(论文)说明书常州轻工职业技术学院题目酒精浓度探测仪CZILICZILI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郑重承诺：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及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及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谢意。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）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内容。作者签名：日期：

学位论文原创性声明本人郑重声明：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内容外，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：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、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内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STC12C5A16AD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。本设计主要研究了（1）硬件方面，MQ-3气体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。（2）软件方面，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。（3）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。本设计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

AbstractDifferentconcentrationsofalcoholsolutionaredetectedandshowedinthedesign.Thedesigncanbeusedtothedetectionofdrunkdrivingthroughimprovement.Inthisthesis,theconcentrationofalcoholcanbemeasuredanddisplayedbyusingthegassensorbasedonSTC12C5A16ADMCUandMQ-3.InthethesisMajorresearchesarethreepoints.(1)Inthehardware,detectingthetechnologyparametersMQ-3gassensor,andconnectingittoatestingpartofthealcoholgasconcentration;Analogvoltagesignalamplificationtodrivelight-emittingdiodelighttoalarm;conversingthevoltagesignalthroughtheA/Dconversionatthecontrolofthesingle-chip,obtainingthedigitalvoltagesignal;displayingtheconcentrationinthedigitaltubedisplaymodule.(2)IntheSoftware,linearconversionbetweentheconcentrationofthealcoholandthevoltageandthedigitaldisplayofthefinalconcentrationvalue.(3)Thedesignedsensoriscalibrated.Thedesignofgassensorisresponsivetothealcohol,canmeasureconcentrationintheeffectiverangeofitsconcentration.Andinthelowconcentrationofalcoholinthetesttheerrorissmallwiththemaximumerror8.2%,meetingrequirementsofthedesign.Thecharacteristicsofthethesisaretodeterminethestandard.Thesolutionsandverificationmethodsareproposedabouttheflowofairsamples,thesamplestabilityandwatervapor.Theconversionbetweenvoltageandconcentrationindifferentrangeistreatedaslinearrelationship.Thedesignofsensorcandetectdifferentthealcoholgaswithdifferentconcentration.Itplaysanimportantroletosolvethedrunk-drivingaccidentsandalcoholtestingforspecialoccasionsafterimprovement.KeyWords:Gassensor;A/Dconversion;Single-chipMicrocomputer毕业设计用纸第34页共28页目录第一章引言 11.1设计背景 11.2设计酒精浓度探测仪的意义 11.3本文主要研究工作 2第二章元器件和开发工具介绍 32.1ADC0809 32.1.1主要特性 32.1.2内部结构 32.1.3外部特性（引脚功能） 42.2STC12C5A16AD 42.3Protel软件介绍 52.4KEIL介绍 62.5ProtuesISIS介绍 6第三章硬件电路设计 83.1设计框图 83.2乙醇信号检测及调理电路 83.3单片机电路 113.4显示电路 123.5阈值存储 13第四章软件设计 14第五章调试 17参考文献 20致谢 21附录A元器件清单 22附录B实物图 23附录c程序 24

第一章引言1.1设计背景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%。近年来，传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段，新型传感器的特点是微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它将不仅促进系统产业的改造，而且可导致建立新型工业和军事变革，是21世纪新的经济增长点[1]。由于气体与人类的日常生活密切相关，对气体的检测已经是保护和改善生态居住环境不可缺少的手段，气体传感器发挥着极其重要的作用。气体传感器是把气体中的特定成分检测出来，并转化为电信号的一类器件，用来对有害气体，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。近年来，我国气敏传感器产业有了较快的发展，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。一是元件的稳定性差。由于元件电阻和灵敏度随时间而不断变化，漂移大给检测结果的可靠性带来不稳定的因素。二是选择性差。由于在检测气体时，往往还存在着其它的干扰气体(如烟酒等)，使气敏元件发生交叉响应，产生误报。三是催化剂中毒。掺有催化剂的气敏元件接触某些气体后，活性组分被毒化，将会改变元件的选择性，降低其敏感度和稳定性，另外催化剂本身也存在着不稳定性问题。灵敏度问题。四是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设计酒精浓度探测仪的意义本设计基于STC12C5A16AD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，发出警报，提醒人们及时通风换气，做到安全生产。1.3本文主要研究工作本文以STC12C5A16AD单片机为核心，设计了用于测量酒精浓度的探测仪，主要研究工作包括以下3个方面。（1）硬件电路方面，对气体传感器MQ-3按检测电路，接上一定阻值的负载电阻，检测它的技术参数，确定MQ-3所接负载电阻的大小，完成信号采样电路的设计；采样到的模拟电压电信号通过A/D转换，得到可供单片机处理的数字信号，再由单片机作相应的数据处理；lcd液晶显示屏浓度值显示。（2）软件方面，标准的确定是该部分要做的主要工作。因为原始的采样值是一个间接的负载分压值，需要将它转化为被测酒精浓度值。通过多个样品的测量确定多个浓度区间的转换标准，并将每个区间的转换关系近似线性化处理，然后通过软件编程的方法来实现。（3）为了尽量减少设计的气体传感器的测量误差，在测量酒精溶液样品时要考虑并解决3个主要问题。一是外界环境流动空气对传感器的影响和对气体样品的稀释，二是样品的稳定性对测量带来的误差，三是水蒸气对测量的影响。针对这3个主要问题提出以下解决方案和验证方法。测量样品时，将探头尽量放入塑料瓶内，可以在一定程度上消除流动空气的影响，同时应选择空气流动较小的室内环境来测量。水蒸气对MQ-3的影响很小，这一点可以通过对只装有纯净水的塑料瓶的多次测量来验证。用相同容量的塑料瓶配制好不同浓度的酒精溶液后，将它密封并放置一段时间，待其稳定后再测量。再通过反复多次测量多组数据，求其平均值的方法来缩小测量误差。

第二章元器件和开发工具介绍2.1A/D模数转换器ADC0809图2-1ADC0809芯片2.1.1主要特性1）8路8位A／D转换器，即分辨率8位。2）具有转换起停控制端。3）转换时间为100μs4）单个＋5V电源供电5）模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准。6）工作温度范围为-40～＋85摄氏度7）低功耗，约15mW。2.1.2内部结构ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A／D转换器，内部结构如图2-1所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型D／A转换器、逐次逼近ADC0809内部结构框图寄存器、三态输出锁存器等其它一些电路组成。因此，ADC0809可处理8路模拟量输入，且有三态输出能力，既可与各种微处理器相连，也可单独工作。输入输出与TTL兼容。2.1.3外部特性（引脚功能）ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，下面说明各引脚功能。IN0～IN7：8路模拟量输入端。2-1～2-8：8位数字量输出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。START：A／D转换启动信号，输入，高电平有效。EOC：A／D转换结束信号，输出，当A／D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A／D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。REF（+）、REF（-）：基准电压。Vcc：电源，单一＋5V。GND：地。ADC0809的工作过程是：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动A／D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A／D转换完成，EOC变为高电平，指示A／D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。纸张与页面设置：（1）A4、纵向、单面打印。（2）页边距：上2.8cm、下2.2cm、内侧3cm、外侧2cm；（3）装订线0cm、页眉1.8cm、页脚1.4cm、对称页边距。页眉：常州轻工职业技术毕业设计；页脚：页码，右侧。2.2单片机STC12C5A16AD图2-2STC12C5A16AD该单片机为DIP40封装，该单片机内置8位A/D转换器，可以将酒精传感器输出电压转变成数字量处理。外型管脚与AT89S52等完全相同。特点：1、具有信号输出指示。2、双路信号输出（模拟量输出及TTL电平输出）3、TTL输出有效信号为低电平。（当输出低电平时信号灯亮，可直接接单片机）4、模拟量输出0~5V电压，浓度越高电压越高。5、对乙醇蒸汽具有很高的灵敏度和良好的选择性。6、具有长期的使用寿命和可靠的稳定性7、快速的响应恢复特性应用：用于机动车驾驶人员及其他严禁酒后作业人员的现场检测，也用于其他场所乙醇蒸汽的检测。2.3Protel软件介绍电路设计软件使用的是Protel99SE。Protel99SE是ProklTechnology公司开发的基于Windows环境下的电路板设计软件。该软件功能强大，人机界面友好，易学易用，仍然是大中院校电学专业必学课程，同时也是业界人士首选的电路板设计工具。Protel99SE由两大部分组成：电路原理图设计和多层印刷电路板设计。其中由两部分组成：电路图编辑器和元件库编辑器。一、电路图编辑器（Schematic）（1）、概述

进入DesignProtel99SE后在Documents中通过右键“New”建立“Document”文件，打开后即可进行电路原理图的编辑。先按照已画好的电路草图将所有元件找到拖放到编辑框里。将编辑框缩小，将元件照电路的样子搭好，整体上排列匀称。接下来就可以进行局部的连线了。或者可以先将电路的各个模块先搭好，再通过框定各模块平移组合成完整的电路，取消框定要通过Edit－﹥DeSelect－﹥InsideArea－﹥再用鼠标框定以前选中的模块，就可以解除，表现为模块由黄色变成普通颜色。对某个工程的操作是对一个数据库的操作，因此不同的数据库会在不同的窗口中打开，通过最小化可看各个数据库的窗口。（2）、常用操作1、调用画图工具View－﹥Toolbars－﹥Customize。

2、在移动元件时按空格可旋转元件。3、一个工程数据库中最好不要将所有文件都放在文件夹Documents中,因为这样会产生一些小问题。而将文件直接放在数据库根目录下则不会出现这些问题。

二、元件库编辑器（SchematicLibrary）

（1）、概述

虽然Protel本身包含了庞大的元件库，但在实际应用中总会遇到找不到元件的情况，这时就需要根据元件资料自己动手在元件库中制作这个元件。还有一种情况是各种元件分散在各个公司的元件库中，不便于使用，所以要把常用元件集中到一个元件库中，这就要自己动手制作，将经常用到的元件复制到这个元件库中，方便以后的使用。

（2）、基本操作

元件库文件（.LIB）也是基于数据库文件（.DDB）下的操作，同一个数据库下元件库中的元件才可以通过Tools－﹥CopyComponent相互复制，不同数据库时可先用右键的copy将整个元件库复制到当前数据库，再在该数据库中进行单个元件的复制。在放置芯片引脚时大头指的是引脚外侧，引脚名称会嵌到芯片框里，引脚号在外侧。

1、在画芯片图时，如果用到画线的功能，则应将View－﹥SnapGrid功能打开，可增加画线时的定位精度。

2、不同设计文件之间拷贝模块时，操作如下：先选中要拷贝的部分拷贝，鼠标变成十字线后在选定的区域中间点击左键，切换到另一个设计文件，粘贴即完成了操作。2.4KEIL介绍keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一起。运行Keil软件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空闲的硬盘空间、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。下面介绍KeilC51开发系统基本知识KeilC51开发系统基本知识1.系统概述KeilC51是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。KeilC51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到KeilC51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。下面详细介绍KeilC51开发系统各部分功能和使用。2.KeilC51单片机软件开发系统的整体结构C51工具包的整体结构，其中uVision与Ishell分别是C51forWindows和forDos的集成开发环境(IDE)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由C51及A51编译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。3.使用独立的Keil仿真器时，注意事项（1）仿真器标配11.0592MHz的晶振，但用户可以在仿真器上的晶振插孔中换插其他频率的晶振。（2）仿真器上的复位按钮只复位仿真芯片，不复位目标系统。（3）仿真芯片的31脚（/EA）已接至高电平，所以仿真时只能使用片内ROM，不能使用片外ROM；但仿真器外引插针中的31脚并不与仿真芯片的31脚相连，故该仿真器仍可插入到扩展有外部ROM（其CPU的/EA引脚接至低电平）的目标系统中使用。2.5ProtuesISIS介绍Proteus是英国Labcenterelectronics公司开发的EDA工具软件。除了其具有和其他EDA工具一样的原理图.PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外，其中一个重要的功能是，电路仿真是互动的，针对微处理器的应用，还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件源码级的实时调试。Proteus组合了高级原理图、混合模式SPICE仿真，PCB设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计系统。一、Proteus简介Proteus产品系列包含了VSM技术，用户口可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿真。用户甚至可以实时采用诸如LED/LCD.键盘、RS232终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。其功能模块有一个易用而又功能强大的ISIS原理布图工具，PROSPICE混合模型SPICE仿真，ARF.SPCB设计。软件具有以下特点。(1)支持许多通用的微控制器，如ARM7，PIC，AVR，HC11以及8051。(2)交互的装置模型包括：LED和LCD显示，RS232终端，通用键盘，开关，按钮等。(3)强大的调试功能，知访问寄存器与内存，设置断点和单步运行模式。(4)支持如IAR.Keil和Hitech等开发工具的c源码和汇编的调试。(5)内置超过6000标准SPICE模型，完全兼容制造商提供的SPICE模型。(6)DLL接口为应用提供特定的模式。(7)基于工业标准的SPICE3F5混合模型的i“路仿真器。(8)14种虚拟仪器：示波器、逻辑分析仪、信号发生器、规程分析仪等。(9)高级仿真包括强大的基于图形的分析功能：模拟、数字和混合瞬时图形，频率，转换，噪声，失真，傅立叶，交流、直流和音频曲线。(10)模拟信号发生器包括直流、正弦、脉冲、分段线性、音频、指数、单频FM；数字信号发生器包括尖脉冲、脉冲、时钟和码流。(11)集成PROTEUSPCB设计形成完整的电子设计系统。二、ProteusISISISIS是PROTEUS系统的中心，它远不仅是一个图表库。它是具有控制原理图画图的外观的超强设计环境。无论是实现复杂设计的仿真以及PCB设计，还是设计精美的原理图ISIS都是最好工具。双击桌面上的ISIS6Professional图标或者单击屏幕左下方的“开始”一“程序”一“Proteus”一“ISIS6Professional”菜单启动了ProteusISIS集成环境。ProteusISIS的工作界面是一种标准的Windows界面。包括：标题栏、主菜单、工具栏、预览窗口、挑选元件按钮、库管理按钮、原理图编辑窗口。元件列表、对象选择按钮、预览对象方位控制按钮、仿真控制按钮、状态栏。

第三章硬件电路设计3.1设计框图本研究设计的酒精浓度测试仪框图如图3-1所示。MQ-3乙醇气体传感器输出信号经信号调理电路处理，输出随乙醇浓度变化的电压信号，该电压信号送入单片机系统，经AD转换，与设定的醉酒阈值进行比较，并显示或报警。图3-1酒精浓度测试仪方框图3.2乙醇信号检测及调理电路MQ-3乙醇气体传感器可以应用用于机动车驾驶人员及其他严禁酒后作业人员的现场检测，也用于其他场所乙醇蒸汽的检测。其技术特点为：1：对乙醇蒸汽有很高的灵敏度和良好的选择性2：快速的响应恢复特性3：长期的寿命和可靠的稳定性4：简单的驱动回路MQ-3乙醇气体传感器灵敏度曲线如图3-2所示，其传感原理为气敏电阻的输出阻值随乙醇气体等浓度变化而变化。图3-2MQ-3乙醇气体传感器灵敏度曲线MQ-3乙醇气体传感器管脚与测试电路如图3-3所示。(a)管脚图(b)测试电路图3-3MQ-3乙醇气体传感器管脚及测试电路MQ-3乙醇气体传感器及其调理电路原理如图3-4所示。其外形如图3-5所示。经过调理，检测信号由电阻值转变成电压值，便于后续电路进行A/D转换和处理。图3-4传感器及调理模块原理图图3-5MQ-3传感器模块外形图该传感器模块具有如下特点，方便与单片机系统接口组成检测仪器。具有信号输出指示。双路信号输出（模拟量输出及TTL电平输出）TTL输出有效信号为低电平。(当输出低电平时信号灯亮，可直接接单片机)模拟量输出0~5V电压，浓度越高电压越高。3.3单片机电路本设计选用高性能单片机STC12C5A16AD，其管脚如图3-6所示。图3-6STC12C2052AD单片机管脚图该芯片为52内核8位单片机，内部集成了10位多路A/D转换模块，适用于常用检测电路。由STC12C5A16AD组成的单片机系统原理图如图7所示。图中AOUT为MQ-3传感器模块输出的检测电压信号，送入ADC7端口进行处理，DOUT为传感器模块输出的数字电平信号，该信号可以根据乙醇气体浓度直接输出报警信号，报警阈值通过模块上的电位器进行调节。图3-7单片机系统原理图图3-7中，按键K2和K3为醉酒阈值调整键，其中K2为“增加”，K3为“减小”按键。L2和L3为报警指示灯，分别可以进行酒后和醉酒两级报警。3.4显示电路显示部分采用SMC1602液晶屏进行数据显示，其主要技术参数为：表3-1液晶屏技术指标接口信号说明如表3-2所示。表3-2液晶屏接口信号说明与单片机接口电路如图3-8所示。其中J2的3脚为背光引脚，R9和R10电阻用于调节背光亮度。J2的4、5、6引脚分别接液晶的RS、E/W和E控制引脚，J2的7—14引脚为数据引脚。图3-8LCD与单片机接口电路3.5阈值存储醉酒阈值存储在EEPROM芯片AT24C04中，并可以通过“增加”、“减少”按键调节并保存。AT24C04是IIC接口的EEPROM芯片，可以用于掉电不易失数据的存储。其电路如图3-9所示。图中A0、A1和A2为芯片的地址引脚，一般接地即可。SCL和SDA为AT24C04和单片机IIC通信的时钟线和数据线。图3-9EEPROM存储电路

第四章软件设计1、软件流程图本设计软件主程序流程图如图4-1所示。图4-1主程序流程图2.简单程序介绍#include<reg52.h>//头文件#defineucharunsignedchar //宏定义无符号字符型#defineuintunsignedint //宏定义无符号整型codeucharseg7code[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//显示段码数码管字跟ucharwei[4]={0XEf,0XDf,0XBf,0X7f};//位的控制端 //位控制码sbitST=P3^0;//A/D启动转换信号sbitOE=P3^1;//数据输出允许信号sbitEOC=P3^2;//A/D转换结束信号sbitCLK=P3^3;//时钟脉冲uintz,x,c,v,AD0809,date; //定义数据类型延时函数voiddelay(uchart){uchari,j;for(i=0;i<t;i++){ for(j=13;j>0;j--); {; }}}数码管动态扫描voidxianshi()//显示函数{uintz,x,c,v;z=date/1000; //求千位x=date%1000/100; //求百位c=date%100/10; //求十位v=date%10; //求个位P2=0XFF; P0=seg7code[z]&0x7f; P2=wei[0]; delay(80); P2=0XFF;P0=seg7code[x]; P2=wei[1]; delay(80); P2=0XFF; P0=seg7code[c]; P2=wei[2]; delay(80); P2=0XFF;P0=seg7code[v]; P2=wei[3]; delay(80); P2=0XFF;}CLK振荡信号 voidtimer0()interrupt1//定时器0工作方式1{TH0=(65536-2)/256; //重装计数初值TL0=(65536-2)%256; //重装计数初值CLK=!CLK; //取反}主函数voidmain(){TMOD=0X01; //定时器中断0CLK=0; //脉冲信号初始值为0TH0=(65536-2)/256; //定时时间高八位初值TL0=(65536-2)%256; //定时时间低八位初值EA=1; //开CPU中断ET0=1; //开T/C0中断TR0=1;while(1) //无限循环 { ST=0; //使采集信号为低 ST=1; //开始数据转换 ST=0; //停止数据转换 while(!EOC); //等待数据转换完毕 OE=1; //允许数据输出信号 AD0809=P1; //读取数据 OE=0; //关闭数据输出允许信号 if(AD0809>=251) //电压显示不能超过5V AD0809=250; date=AD0809*20; //数码管显示的数据值，其中20为采集数据的毫安值 xianshi(); //数码管显示函数}} 当测量浓度大于设定浓度时，单片机IO口输出低电平#include<reg52.h> //库文件#defineucharunsignedchar//宏定义无符号字符型#defineuintunsignedint//宏定义无符号整型第五章调试当程序在uVision环境下编写完成，并编译生成.hex文件后，就可以下载并进行调试了。一、USB转串口驱动安装打开USB驱动文件夹下的PL2303_Prolific_DriverInstaller_v130.exe安装文件，按提示安装USB转串口驱动程序。安装完成后，插入USB下载线后，在[开始]-[控制面板]-[打印机和其他硬件]-[设备管理器]，在“端口”分支下有（ProlificUSB-to-SerialCommPort(COMX)。X表示串口号，如果没有说明USB转串口驱动没有安装，须重新安装。记住括号里的COM口号。图5-1成功安装USB转串口驱动示意图二、下载程序打开STC单片机下载软件文件夹，点击运行STC_ISP_V481.exe程序，出现如下界面。图5-2下载软件正确选择MCU类型，COM口（与刚才安装的COM号一致），最高波特率和最低波特率都选2400bps或者1200bps（下载线内PL2303芯片所限，没办法！），并打开正确的.hex数据文件。点击“Download/下载”按纽，窗口出现提示：Chinese:正在尝试与MCU/单片机握手连接...Connectionisfailure.Youcantry:1.GiveyourMCUPowerOnReset.2.Stopoperation,thenre-selectCOM3.BecausePLCC-DIP/PQFP-DIPSockettracetoolong.4.UpdatetheSTCISP.exeversion.5.Ifstillerror,yourMCUFirmwareiserrorornull.Chinese:连接失败，请尝试以下操作：1.在单片机停电状态下，点下载按钮，再给单片机上电2.停止下载，重新选择RS-232串口,接好电缆3.可能需要先将P1.0/P1.1短接到地4.可能外部时钟未接5.因PLCC、PQFP转换座引线过长而引起时钟不振荡，请调整参数6.可能要升级电脑端的STCISP.exe软件7.若仍然不成功，可能MCU/单片机内无ISP系统引导码，或需退回升级，或MCU已损坏8.若使用USB转RS-232串口线下载，可能会遇到不兼容的问题，可以让我们帮助购买兼容的USB转RS-232串口线仍在连接中,请给MCU上电...按下电路板上的电源按纽，保证其有个失电至上电的过程，则窗口显示开始烧录芯片。芯片烧录成功后，程序开始运行，酒精浓度测试仪正常工作。

参考文献[1]张毅刚.单片机原理及应用[M].高等教育出版社[2]黄惠媛.单片机原理与接口技术[M].海洋出版社[3]徐新民.单片机原理与应用[M].浙江大学出版社[4]何道清.传感器与传感器技术[M].科学出版社[5]电子制作.2007年第6期[J].北京:电子制作编辑部,42—43[6]电子制作.2007年第12期[J].北京:电子制作编辑部,62

致谢装订线通过这次的课程设计，我对于单片机的了解更加深入了。我发现设计过程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，对电路应该一步一步的来。经过这次课程设计的训练，使我对单片机的运用以及编写程序有了进一步的了解，并且加深了我对这门课程的兴趣。21世纪是科技快速发展的时期，更是电子产品飞书速更新的时期，对于我们，是个机遇。因此巩固理论知识，提高动手能力是我们现在的当务之急，这次课程设计是给我提高的机会。也因为这样，我明白了真理总是在不断的揣摩中产生的，这是我的最深体会。为了做好这次课程设计，我查阅了很多资料，也请教了老师，费了不少心思。装订线在此感谢老师的指导和帮助，感谢老师传授给我的知识，指导老师的严谨和求实的治学精神及踏实细致的科研态度使我受益非浅。在课程设计完成之际，谨向敬爱的宋朝晖老师表示忠心的感谢和诚挚的祝福。最后感谢我的同学以及家人这段时间以来对我的关心和支持。附录A元器件清单M10--单片机酒精检浓度测报警套件元器件清单酒精浓度测试仪(1602)元器件清单元件名封装标称值说明数量C1直插10uF/16V电解电容1C2直插30pF1C3直插30pF1C4直插22uF/16V电解电容1C5直插0.1uF1D4直插1N41481R1R4R7R8直插1k1R2R3R5R6直插10k1R9R10直插10k1S1直插自锁电源开关按钮1S2直插按键1S3直插按键1D1直插红色发光管1D2直插红色发光管1D3直插红色发光管1Y1直插12M晶振1U1DIP40STC12C5A16AD单片机1U2DIP824C04EEPROM1U3直插MQ-3酒精测试模块1液晶屏绿屏LCD16021J1SIP16显示接口8脚插座1J2SIP4传感器接口4脚插座1单片机插座DIP401电路板1附录B实物图装订线附录c程序装订线//#include"reg52.H"#include"STC12c5A.h"#include"1602.h"#include"2402.h"#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint//声明常量#defineALCH80//醉驾标准80mg/L//K_MG_MV和K_ZERO为传感器校准系数，要根据每个MQ-3模块校准#defineK_MG_MV160/66//传感器灵敏度系数，每毫克/L对应的10毫伏数#defineK_ZERO0//传感器零点漂移，约130mV//定义按键sbitKey_Up=P3^6;sbitKey_Down=P3^7;//定义LED报警灯sbitLed_Warn1=P3^4;sbitLed_Warn2=P3^5;//定义乙醇传感器TTL电平输出引脚sbitDOUT=P1^4;//定义标识volatilebitFlagStartAL=0;//开始转换标志volatilebitFlagKeyPress=0;//有键弹起标志//全局变量定义ucharThreshold; //酒精浓度上限报警值uintALCounter;//酒精转换计时器uintALValue;//酒精测量值floatALtemp;//计算临时变量uintkeyvalue,keyUp,keyDown;//键值char*pSave;//EEPROM存盘用指针//函数声明voidData_Init();voidTimer0_Init();voidPort_Init();voidADC_Init();ucharGetADVal();voidKeyProcess(uint);//数据初始化voidData_Init(){ALCounter=0;ALValue=0;Led_Warn1=1;Led_Warn2=2;keyvalue=0;keyUp=1;keyDown=1;}//定时器0初始化，中断时间约2毫秒//计算：晶振11.0592MHz，定时器时钟11059200/12=921600，每毫秒922个脉冲//16位定时器初值65536-1844=63692=0xf8ccvoidTimer0_Init(){ ET0=1;//允许定时器0中断 TMOD=1;//定时器工作方式选择 TL0=0xcc;// TH0=0xf8;//定时器赋予初值，大约为2毫秒中断1次 TR0=1;//启动定时器}//定时器0中断voidTimer0_ISR(void)interrupt1using0{ TL0=0xcc; TH0=0xf8;//定时器赋予初值 //每1秒钟启动一次AD转换ALCounter++;if(ALCounter>=500){FlagStartAL=1; ALCounter=0;}}voidPort_Init(){P1M0=0x80;//10000000，P1.7作为AD输入P1M1=0x80;//}voidADC_Init(){uinti;P1ASF=0x80;//设P1.7为AD输入ADC_RES=0;//清先前的结果ADC_CONTR|=0x80; //POWER=1,打开ADC电源for(i=5000;i>0;i--);//延时ADC_CONTR=ADC_CONTR&0xE0;//1110,0000清ADC_FLAG,ADC_START位和低3位ADC_CONTR=ADC_CONTR&0xf8|0x07;//设置当前通道号为P1.7for(i=2500;i>0;i--);//延时}//进行AD转换，得到当前酒精值ucharGetADVal(){uinti;ADC_CONTR&=0xf7;for(i=250;i>0;i--);//待输入电压稳定后开始转换//ADC_RES=0;ADC_CONTR|=0x08;//ADC_Start=1,启动转换while((ADC_CONTR&0x10)==0);//等待转换结束ADC_FLAG=1ADC_CONTR&=0xe7; //清ADC_FLAG和ADC_START位，停止转换returnADC_RES;}//存入设定值voidSave_Setting(){pSave=(char*)&Threshold; //地址低位对应低8位，高位对应高8位wrteeprom(0,*pSave); //存醉酒阈值低8位DELAY(300);pSave++;wrteeprom(1,*pSave); //存醉酒阈值高8位DELAY(300);}//载入设定值voidLoad_Setting(){pSave=(char*)&Threshold;*pSave++=rdeeprom(0);*pSave=rdeeprom(1);if((Threshold>=255)||(Threshold<0))Threshold=80;}//按键处理程序，参数为键值，1为Up键，2为Down键voidKeyProcess(uintnum){switch(num){case1: if(Threshold<255)Threshold++; break; case2: if(Threshold>1)Threshold--; break; default: break;}L1602_int(2,9,Threshold);Save_Setting();}voidmain(){uinti,j;EA=0;Data_Init();//数据初始化Timer0_Init();//定时器0初始化Port_Init();//端口初始化ADC_Init();//ADC初始化EA=1;L1602_init();L1602_string(1,1,"WelcometoALCT!");L1602_string(2,1,"DesignedbyAAA");//延时for(i=0;i<1000;i++)for(j=0;j<1000;j++) {;}//清屏L1602_string(1,1,"");L1602_string(2,1,"");L1602_string(1,1,"Alcohol:mg/L");L1602_string(2,1,"Thresho:mg/L");//载入设定值Load_Setting();L1602_int(2,9,Threshold);while(1){//如果FlagStartAL标志置位，则进行AD转换 if(FlagStartAL==1) { //酒精浓度换算，50mg/L=62.5ppm，传感器灵敏度应事先校准ALValue=500*GetADVal()/256;//8位ADC，首先得到电压值，单位10毫伏 ALValue=ALValue-K_ZERO;//首先减去零点漂移，一般是130mV if(ALValue<0)ALValue=0; ALValue=ALValue*K_MG_MV;//将mV转变成mg/L，K_MG_MV系数需要校准L1602_int(1,9,ALValue); if(ALValue>Threshold)Led_Warn1=0;//超过阈值，则Led_Warn1灯报警，否则报警灯灭。 elseLed_Warn1=1; FlagStartAL=0; }//查询乙醇传感器TTL电平，该指示灯为传感器模块报警 if(DOUT==0)Led_Warn2=0; elseLed_Warn2=1; //键盘查询，在弹起时响应 if((Key_Up)&&(keyUp==0)){FlagKeyPress=1;keyvalue=1;}elseif((Key_Down)&&(keyDown==0)){FlagKeyPress=1;keyvalue=2;} if(FlagKeyPress==1) {KeyProcess(keyvalue);FlagKeyPress=0; }if(!Key_Up)keyUp=0; elsekeyUp=1;if(!Key_Down)keyDown=0; elsekeyDown=1; DELAY(100);}}

学位论文原创性声明学位论文作者（本人签名）：年月日学位论文出版授权书论文密级：□公开 □保密（___年__月至__年__月）(作者签名：_______导师签名：______________年_____月_____日_______年_____月_____日

独创声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。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。本声明的法律后果由本人承担。

作者签名:二〇一〇年九月二十日

毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定）

作者签名:二〇一〇年九月二十日

致谢时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢。没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。首先，我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。再次对周巍老师表示衷心的感谢。其次，我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求，感谢他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和为人的道理，能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。另外，我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持，与他们一起学习、生活，让我在大学期间生活的很充实，给我留下了很多难忘的回忆。最后，我要感谢我的父母对我的关系和理解，如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持，我将无法顺利完成今天的学业。四年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。回首四年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。学友情深，情同兄妹。四年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。在我的十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私的付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成完成学业，感激他们一直以来对我的抚养与培育。最后，我要特别感谢我的导师赵达睿老师、和研究生助教熊伟丽老师。是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励，给了我很多解决问题的思路，在此表示衷心的感激。老师们认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助，帮助解决了不少的难点，使得论文能够及时完成，这里一并表示真诚的感谢。基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究9