基于單片機酒精濃度測試畢業(yè)論文

1、<p>　　題 目： 基于單片機酒精濃度 </p><p>　　測試儀 </p><p>　　題目類型：理論研究 實驗研究 工程設(shè)計 工程技術(shù)研究 軟件開發(fā)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　2000年以來，隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展，人民生

2、活水平的迅速提高，中國逐漸步入“汽車社會”，酒后駕車行為所造成事故越來越多，對社會的影響也越來越大，酒精正在成為越來越兇殘的“馬路殺手”。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，全世界每年因車禍喪生的人數(shù)就超過60萬人，留下永久性傷殘者在400萬以上，一般受傷者則不計其數(shù)。在許多國家，車禍已成為第一位意外死亡原因。</p><p>　　此外，因為交通事故造成的經(jīng)濟損失也相當(dāng)驚人。據(jù)事故調(diào)查統(tǒng)計，大約50%—60%的車禍與飲酒有關(guān)。中國公

3、安部門在2009年8月，在全國各地加強查處酒后駕駛的力度，以減少由酒后駕駛造成的惡性交通事故。要查處就涉及到檢測人體內(nèi)的酒精含量和使用設(shè)備來進(jìn)行檢測的問題。</p><p>　　本文研究設(shè)計了一種用于公共場所具有檢測及超限報警功能的酒精濃度智能測試儀。其設(shè)計方案基于89C51單片機，MQ3酒精濃度傳感器。系統(tǒng)將傳感器輸出的4~20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號通過以AD0832為核心的A/D轉(zhuǎn)換電路調(diào)理后，經(jīng)由單片機進(jìn)行數(shù)據(jù)處理

4、，最后由LCD顯示酒精濃度值。文中詳細(xì)介紹了數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理過程以及數(shù)據(jù)顯示子系統(tǒng)和報警電路的設(shè)計方法和過程。系統(tǒng)對于采樣地點超出規(guī)定的酒精濃度時二極管報警電路提醒監(jiān)測人員。同時，操作人員對于具體報警點的上限值可以通過單片機編程進(jìn)行設(shè)置。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：酒精濃度傳感器（MQ3）；MCU；A/D轉(zhuǎn)換器；軟件設(shè)計；硬件設(shè)計</p><p><b>　　Abst

5、ract</b></p><p>　　Since 2000, with China's rapid economic development and the rapid increase people's living standard, China has gradually stepped into "car society", drink driving ac

6、cident caused by more and more impact on society is also growing, Alcohol is becoming more and more brutal "killers." According to statistics, the worldwide number of people killed in road accidents every year

7、on more than 60 million people, left with permanent disability of 400 million or more, usually the injured were numerous. In </p><p>　　In addition, the economic losses caused by the accident is quite amazing

8、. Accident investigation, according to statistics, about 50% -60% of car accidents and alcohol-related. China’s Ministry of Public Security in August 2009, around the country to strengthen efforts to investigate and deal

9、 with drink driving, to reduce the drink driving accident caused by the vicious. To investigate the human body involving the detection of alcohol and use of equipment to detect problems.</p><p>　　In this pap

10、er, design a public place for the detection and limit alarm functions with an alcohol concentration of intelligent tester. This design,based on STC89C51 microcontroller and MQ3 alcohol concentration sensor. System sensor

11、 output 4 ~ 20mA standard signal through AD0832 core A / D converter circuit, after conditioning, data processing by the MCU, the final alcohol concentration value from the LCD display. This paper describes the data acqu

12、isition subsystem, data processing and data displ</p><p>　　Key words:Alcohol concentration sensor (MQ3); STC85C52 MUC; A / D converter; Software design;Hardware design</p><p><b>　　目 錄&l

13、t;/b></p><p><b>　　引言1</b></p><p><b>　　1. 緒論2</b></p><p>　　1.1 酒精濃度檢測儀開發(fā)背景2</p><p>　　1.2 酒精濃度檢測儀的發(fā)展2</p><p>　　1.3 酒精濃度檢測儀設(shè)計內(nèi)

14、容2</p><p>　　2. 方案器件簡介3</p><p>　　2.1 MCU選擇的簡介3</p><p>　　2.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換器的簡介5</p><p>　　2.3 時鐘芯片的簡介7</p><p>　　2.4 液晶顯示器的簡介8</p><p>　　3 總體方案設(shè)計9&l

15、t;/p><p>　　3.1 STC89C52單片機9</p><p>　　3.2 ADC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換10</p><p>　　3.3 AT24C02存儲器10</p><p>　　3.4 LCD1602液晶顯示10</p><p>　　3.5 編譯軟件介紹12</p><p>　　4

16、 硬件設(shè)計13</p><p>　　4.1 最小系統(tǒng)的實現(xiàn)13</p><p>　　4.2 數(shù)據(jù)采集設(shè)計15</p><p>　　4.3 A/D轉(zhuǎn)換設(shè)計16</p><p>　　4.4 按鍵設(shè)計16</p><p>　　4.5 外圍擴充存儲器電路17</p><p>　　4.6 時

17、鐘芯片電路18</p><p>　　4.7 LCD1602液晶顯示設(shè)計19</p><p>　　4.8 報警設(shè)計21</p><p>　　4.9 電源電路設(shè)計22</p><p>　　5. 軟件設(shè)計22</p><p>　　5.1 編譯語言的選擇22</p><p>　　5.2 主

18、程序模塊23</p><p>　　5.3 A/D轉(zhuǎn)換模塊23</p><p>　　5.4 按鍵輸入模塊24</p><p>　　5.5 時鐘模塊24</p><p>　　5.6 液晶顯示輸出模塊26</p><p>　　5.7 外圍存儲模塊27</p><p>　　6. 系統(tǒng)調(diào)試2

19、8</p><p>　　6.1 系統(tǒng)硬件調(diào)試28</p><p>　　6.1.1元器件的焊接28</p><p>　　6.1.2電路測試28</p><p>　　6.2 系統(tǒng)軟件調(diào)試29</p><p>　　6.3 系統(tǒng)整體調(diào)試29</p><p>　　7. 結(jié)束語29</p

20、><p><b>　　謝 辭31</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)32</b></p><p><b>　　附 錄33</b></p><p>　　附錄一 硬件設(shè)計仿真圖33</p><p>　　附錄二 硬件設(shè)計原理圖和PCB圖34

21、</p><p>　　附錄三 檢測程序35</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展，人民生活水平的迅速提高，中國逐漸步入“汽車社會”，酒后駕駛行為所造成事故越來越多，對社會的影響也越來越大，酒精正在成為越來越兇殘的“馬路殺手”。越來越多的交通事故在我們的身邊發(fā)生，讓人心痛，經(jīng)濟的發(fā)展，每個人都希望

22、人的安全意識也該發(fā)展。此外，由交通事故造成的經(jīng)濟損失也相當(dāng)驚人。據(jù)事故調(diào)查統(tǒng)計，超過半數(shù)的車禍與飲酒有關(guān)。在全國各地加強查處酒后駕駛的力度，以減少由酒后駕駛造成的惡性交通事故。要查處就涉及到檢測人體內(nèi)的酒精含量和使用設(shè)備來進(jìn)行檢測的問題。</p><p>　　本文研究設(shè)計了一種用于公共場所具有檢測及超限報警功能的酒精濃度智能測試儀。其設(shè)計方案基于89C52單片機，MQ3酒精濃度傳感器。系統(tǒng)將傳感器輸出信號通過A/

23、D轉(zhuǎn)換電路調(diào)理后，經(jīng)由單片機進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后由LCD顯示酒精濃度值。從而讓駕車的人知道自己該在什么情況下可以開車，這是一個在現(xiàn)代生活很實用，很負(fù)責(zé)的一個設(shè)計，給社會帶來福音。</p><p><b>　　1. 緒論</b></p><p>　　1.1 酒精濃度檢測儀開發(fā)背景</p><p>　　酒精的重要作用，是逐漸使得腦部及神經(jīng)系統(tǒng)反應(yīng)遲

24、鈍——這也是許多人喜歡適量飲酒的主要原因。喝一、兩杯酒對人有鎮(zhèn)定或松弛的作用。即使是少量的酒精，也沒有刺激振奮的作用，這跟許多人的想法正好相反。然而，酒精有時會造成抑制力明顯減弱，這會導(dǎo)致創(chuàng)造力的出現(xiàn)，或者是有時候會導(dǎo)致實際的侵略攻擊性行為。</p><p>　　根據(jù)WHO數(shù)據(jù)，全球2003年的人均純酒精消費量為6.2L，其中歐洲地區(qū)人均達(dá)11.9L，美洲地區(qū)人均為8.7L。俄羅斯及其周邊的東歐國家酒精消費量最高

25、，其次為歐洲其他國家。在人均國民生產(chǎn)總值（GDP）低于7000美元的低收入國家，酒精消費量與人均GDP相關(guān)，GDP越高酒精消費量越高。</p><p>　　受到酒精影響的司機通常會有如下特征：對信號燈反應(yīng)慢；逆向行駛；搖擺不定、突然轉(zhuǎn)向、飄忽不定或在道路中線駕駛；亂踩剎車；轉(zhuǎn)彎幅度大；蛇形；沒有原因就停車；開車速度極慢；突然轉(zhuǎn)彎或違法轉(zhuǎn)彎；天黑時不開前燈。據(jù)統(tǒng)計，駕駛員酒后開車，其發(fā)生交通事故的比率為沒有飲酒情況

26、下的16倍。由日常道路交通安全違法行為和交通肇事案例來看，機動車駕駛員酒后駕車約占38.6%；而摩托車交通肇事中，酒后駕駛的比例則高達(dá)72.3%。</p><p>　　酒后駕駛讓人付出了慘痛的代價，為了避免類似事故的發(fā)生，酒精濃度檢測儀隨之產(chǎn)生。</p><p>　　1.2 酒精濃度檢測儀的發(fā)展</p><p>　　以對氣體中酒精含量進(jìn)行檢測的設(shè)備有五種基本類型，即

27、：燃料電池型（電化學(xué)）、半導(dǎo)體型、紅外線型、氣體色譜分析型、比色型。但由于價格和使用方便的原因，目前（截止2009年8月）常用的只有燃料電池型（電化學(xué)型）和半導(dǎo)體型兩種。</p><p>　　燃料電池是當(dāng)前全世界都在廣泛研究的環(huán)保型能源，它可以直接把可燃?xì)怏w轉(zhuǎn)變成電能，而不產(chǎn)生污染，酒精傳感器只是燃料電池的一個分支。燃料電池酒精傳感器采用貴金屬白金作為電極，在燃燒室內(nèi)充滿特種催化劑，使進(jìn)入燃燒室內(nèi)的酒精充分燃燒轉(zhuǎn)

28、變?yōu)殡娔?，也就是在兩個電極上產(chǎn)生電壓，電能消耗在外接負(fù)載上，此電壓與進(jìn)入燃燒室內(nèi)氣體的酒精濃度成正比。</p><p>　　與半導(dǎo)體型相比，燃料電池型呼氣酒精測試儀具有穩(wěn)定性好，精度高，抗干擾性好的優(yōu)點。但是由于燃料電池酒精傳感器的結(jié)構(gòu)要求非常精密，制造難度相當(dāng)大，目前（2009年）只有美國、英國、德國等少數(shù)幾個國家能夠生產(chǎn)，加上材料成本高，因此價格相當(dāng)昂貴，是半導(dǎo)體酒精傳感器的幾十倍。</p>&

29、lt;p>　　1.3 酒精濃度檢測儀設(shè)計內(nèi)容</p><p>　　本論文主要完成酒精濃度檢測儀軟件設(shè)計，設(shè)計內(nèi)容包括：A/D轉(zhuǎn)換器程序、控制程序、超標(biāo)報警、鍵盤檢測、數(shù)據(jù)顯示等。</p><p>　　本系統(tǒng)采用單片機為控制核心，以實現(xiàn)便攜式酒精濃度檢測儀的基本控制功能。系統(tǒng)主要功能內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)處理、時間設(shè)置、開始測量、超標(biāo)報警、鍵盤檢測</p><p>　　

30、本系統(tǒng)設(shè)計采用功能模塊化的設(shè)計思想，本論文內(nèi)容分為以下幾個章節(jié)：設(shè)計器件簡介和選擇；硬件的設(shè)計；軟件設(shè)計和系統(tǒng)調(diào)試。</p><p><b>　　2. 方案器件簡介</b></p><p>　　硬件設(shè)計部分主要包括：MCU、A/D、時鐘芯片、LCD、外圍擴展數(shù)據(jù)RAM等芯片的選擇，以下做一些器件的比較。 </p><p>　　2.1 MCU選擇

31、的簡介</p><p>　　本系統(tǒng)采用單片機為控制核心。單片機/MCU主要有51基本型和52增強型，而相比之下52型比51型功能更為強大，ROM和RAM存儲空間更大，52還兼容51指令系統(tǒng)?；诒鞠到y(tǒng)設(shè)計內(nèi)容的需要，綜合考慮后，我們選擇單片機STC89C52為控制核心；主要基于考慮STC89C52是無法解密低功耗,超低價高速，高可靠強抗靜電，強抗干擾,功能強大的單片機。</p><p>　

32、　STC89C52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路， 89C5X可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。同時STC89C52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止

33、工作并禁止其他所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)本。STC單片機有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。</p><p>　　STC89C52單片機單片機引腳功能（如圖2.1）： </p><p><b>　　?Vcc：電源電壓</b>

34、</p><p><b>　　?GND：地</b></p><p>　　圖2.1 單片機引腳圖</p><p>　　?P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口P0寫“1”時，可作為高阻抗輸入端用。</p><p>　　

35、在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問器件激活內(nèi)部上拉電阻。</p><p>　　在Flash編程時，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。</p><p>　　?P1口：P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的

36、上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL）。</p><p>　　與AT89C51不同之處是，P1.0和P1.1還可分別作為定時/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和輸入(P1.1/T2EX)，參見表2-1。</p><p>　　Flash編程和程序校驗期間，P1接收低8位地址。表2-1為 P1.0

37、和P1.1的第二功能</p><p>　　表2-1 P1.0和P1.1的第二功能</p><p>　　?P2口：P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口P2寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，同時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL）。</p&

38、gt;<p>　　在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOV@DPTR指令）時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOV@RI指令）時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。</p><p>　　Flash編程或校驗時，P2亦接收高位地址和一些控制信號。</p><p>　　?P3口：P3口時一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P

39、3口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入‘1’時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。</p><p>　　P3口作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表2-2所示：</p><p>　　此外，P3口還接收一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。</p>

40、<p>　　?RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復(fù)位。</p><p>　　?ALE/ ：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE(地址鎖存允許)輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。</p>

41、<p>　　表2-2 P3口第二功能</p><p>　　對Flash存儲器編程器件，改引腳還用于輸入編程脈沖（ ）。</p><p>　　如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位復(fù)位，可禁止ALE操作。該位置復(fù)位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。</p&

42、gt;<p>　　? ：程序儲存允許（ ）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)89C5X單片機由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次 有效，即輸出兩個脈沖。在次期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 信號。</p><p>　　? /VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFH）， 端必須保持低電平（接地）。需要注意的是：如果加密位LB1被編程，

43、復(fù)位時內(nèi)部會鎖存 端狀態(tài)。</p><p>　　如 端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。</p><p>　　Flash存儲器編程時，該引腳加上＋12V的編程允許電源Vpp,當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。</p><p>　　?XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。</p><p>　

44、　?XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p>　　2.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換器的簡介</p><p>　　實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的基本方法很多，有計數(shù)法、逐次逼近法、雙斜積分法和并行轉(zhuǎn)換法。由于逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換具有速度，分辨率高等優(yōu)點，而且采用這種方法的ADC芯片成本低，所以我們采用逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。逐次逼近型ADC包括1個比較器、一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器、1個逐次逼近寄存器（SAR）和1個邏

45、輯控制單元。逐次逼近型是將采樣信號和已知電壓不斷進(jìn)行比較，一個時鐘周期完成1位轉(zhuǎn)換，依次類推,轉(zhuǎn)換完成后，輸出二進(jìn)制數(shù)。這類型ADC的分辨率和采樣速率是相互牽制的。優(yōu)點是分辨率低于12位時，價格較低，采樣速率也很好。</p><p>　　ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有8位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換、輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容、5V電源供電時輸入電壓在0～5V之間、工作頻率為250KHZ 、轉(zhuǎn)換時間為32 微

46、秒、一般功耗僅為15MW等優(yōu)點，適合本系統(tǒng)的應(yīng)用，所以我們采用ADC0832為模數(shù)轉(zhuǎn)換器件。</p><p>　　ADC0832 具有以下特點：</p><p><b>　　? 8位分辨率；</b></p><p>　　? 雙通道A/D轉(zhuǎn)換；</p><p>　　? 輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容；</p&g

47、t;<p>　　? 5V電源供電時輸入電壓在0~5V之間；</p><p>　　? 工作頻率為250KHZ，轉(zhuǎn)換時間為32μS；</p><p>　　? 一般功耗僅為15mW；</p><p>　　? 8P、14P—DIP（雙列直插）、PICC 多種封裝；</p><p>　　? 商用級芯片溫寬為0度 to +70度，工業(yè)級芯片

48、溫寬為?40度 to +85度；芯片接口說明：</p><p>　　? CS_ 片選使能，低電平芯片使能。</p><p>　　? CH0 模擬輸入通道0，或作為IN+/-使用。</p><p>　　? CH1 模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用。</p><p>　　? GND 芯片參考0 電位（地）。</p><p&

49、gt;　　? DI 數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。</p><p>　　? DO 數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。</p><p>　　? CLK 芯片時鐘輸入。</p><p>　　? Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。</p><p>　　ADC0809是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行?！獢?shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個8通道多

50、路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。</p><p><b>　　主要特點：</b></p><p>　　DC0809是CMOS單片型逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖13．22所示，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型D／A轉(zhuǎn)換器、逐次逼近，ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，

51、下面說明各引腳功能：</p><p>　　IN0～I(xiàn)N7：8路模擬量輸入端。 </p><p>　　?8位數(shù)字量輸出端。 </p><p>　　?ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路 </p><p>　　?ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。 </p><p>　　?ST

52、ART： A／D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換）。 </p><p>　　?EOC： A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 </p><p>　　?OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字

53、量。 </p><p>　　?CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。 </p><p>　　?REF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓。 </p><p>　　?Vcc：電源，單一＋5V。 </p><p><b>　　?GND：地。</b></p><p>　　2.3 時鐘芯片的簡

54、介</p><p>　　DS1302 是DALLAS 公司推出的涓流充電時鐘芯片,內(nèi)含有一個實時時鐘/日歷和31 字節(jié)靜態(tài)RAM,通過簡單的串行接口與單片機進(jìn)行通信實時時鐘/日歷電路.提供秒分時日日期.月年的信息,每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整時鐘操作可通過AM/PM 指示決定采用24 或12 小時格式.DS1302 與單片機之間能簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信,僅需用到三個口線:1 RES 復(fù)位,2 I/O

55、 數(shù)據(jù)線,3 SCLK串行時鐘.時鐘/RAM 的讀/寫數(shù)據(jù)以一個字節(jié)或多達(dá)31 個字節(jié)的字符組方式通信.DS1302 工作時功耗很低,保持?jǐn)?shù)據(jù)和時鐘信息時功率小于1mW.DS1302 是由DS1202 改進(jìn)而來,增加了以下的特性.雙電源管腳用于主電源和備份電源供應(yīng)Vcc1,為可編程涓流充電電源附加七個字節(jié)存儲器.它廣泛應(yīng)用于電話傳真便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領(lǐng)域.</p><p>　　8 位暫存數(shù)據(jù)存

56、儲RAM;</p><p>　　使用串行I/O 口方式使得管腳數(shù)量最少;</p><p>　　工作電壓：2.0~5.0V；</p><p>　　工作電流2.0V 時,小于300nA;</p><p>　　讀/寫時鐘或RAM 數(shù)據(jù)時有兩種傳送方式單字節(jié)傳送和多字節(jié)傳送字符組方式;</p><p>　　8 腳DIP 封裝或

57、可選的8 腳SOIC 封裝根據(jù)表面裝配;</p><p><b>　　簡單3 線接口;</b></p><p>　　與TTL 兼容Vcc=5V;</p><p>　　可選工業(yè)級溫度范圍-40 +85;</p><p>　　圖2.1 DS1302引腳圖</p><p>　　圖2.1示出DS1302的

58、引腳排列,其中Vcc1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc1＋0.2V時，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許

59、地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在Vcc≥2.5V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)。SCLK始終是輸入端。</p><p>　

60、　根據(jù)上述介紹和這次設(shè)計的要求，我選擇使用DS1302作為這次設(shè)計的時鐘芯片（如圖2.1）。</p><p>　　2.4 液晶顯示器的簡介</p><p>　　帶中文字庫的128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64, 內(nèi)置8192個16*16點漢字，和128個16*8點AS

61、CII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面?？梢燥@示8×4行16×16點陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊；基本特性:</p><p>　　低電源電壓（VDD:+3.0--+5

62、.5V）（2）、顯示分辨率:128×64點</p><p>　　?內(nèi)置漢字字庫，提供8192個16×16點陣漢字(簡繁體可選)</p><p>　　?內(nèi)置 128個16×8點陣字符，2MHZ時鐘頻率</p><p>　　?顯示方式：STN、半透、正顯，驅(qū)動方式：1/32DUTY，1/5BIAS</p><p>　

63、　?視角方向：6點，背光方式：側(cè)部高亮白色LED，功耗僅為普通LED的1/5—1/10</p><p>　　?通訊方式：串行、并口可選，內(nèi)置DC-DC轉(zhuǎn)換電路，無需外加負(fù)壓</p><p>　　?無需片選信號，簡化軟件設(shè)計，工作溫度: 0度 - +55度 ,存儲溫度: -20度 - +60度。</p><p>　　LCD1602字符型液晶顯示器其用法：</p&

64、gt;<p>　　?單5V電源電壓，低功耗、長壽命、高可靠性</p><p>　　?內(nèi)置192種字符(160個5×7點陣字符和32個5×10點陣字符)</p><p>　　?具有64個字節(jié)的自定義字符RAM，可自定義8個5×8點陣字符或4個5×11點陣字符</p><p>　　?顯示方式：STN、半透、正顯<

65、;/p><p>　　?驅(qū)動方式：1/16并口，1/5串口</p><p>　　?背光方式：底部LED</p><p>　　?通訊方式：4位或8位并口可選</p><p>　　?標(biāo)準(zhǔn)的接口特征：適配MC51和M6800系統(tǒng)MPU的操作時序</p><p>　　LCD1602液晶顯示屏的主要技術(shù)參數(shù)如下表所示：（表2-3）&l

66、t;/p><p>　　表2-3 LCD1602液晶主要參數(shù)</p><p><b>　　3 總體方案設(shè)計</b></p><p>　　在這次的整體設(shè)計中主要涉及下面幾個方面（如圖3.1）：</p><p>　　圖3.1 整體方案結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　下面介紹各個模塊使用的器件：</p&g

67、t;<p>　　3.1 STC89C52單片機</p><p>　　STC89C52是的低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8K bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器(PEROM)和256K bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器，器件采用高密度，非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及8051產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器和FLASH存儲單元，功能強大，STC89C52單片機適合

68、于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。</p><p><b>　　主要性能參數(shù)：</b></p><p>　　?8K字節(jié)可重擦寫FLASH閃存存儲器</p><p>　　?1000次寫/擦循環(huán)</p><p>　　?時鐘頻率：0Hz—24MHz</p><p><b>　　?三級加密存儲器<

69、;/b></p><p>　　?256字節(jié)內(nèi)部RAM</p><p>　　?32個可編程I/O口線 </p><p>　　?3個16位定時/計數(shù)器 </p><p><b>　　?6個中斷源</b></p><p>　　?可編程串行UART通道&

70、lt;/p><p>　　?低功耗的空閑和掉電模式</p><p>　　?片內(nèi)振蕩器和時鐘電路</p><p>　　3.2 ADC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換</p><p>　　ADC0832 為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在0~5V之間。芯片轉(zhuǎn)換時間僅

71、為32μS，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇。</p><p>　　3.3 AT24C02存儲器</p><p>　　在本設(shè)計中使用的是24C02存儲芯片，是電可擦除的PROM，8個引腳功能及兩線串行接口。電壓允許范圍1.8V~5V。串行E2PR

72、OM是基于I2C-BUS 的存儲器件，遵循二線制協(xié)議，由于其具有接口方便，體積小，數(shù)據(jù)掉電不丟失等特點，在儀器儀表及工業(yè)自動化控制中得到大量的應(yīng)用。在一般單片機系統(tǒng)中，24C02 數(shù)據(jù)受到干擾的情況是很少的，基本的讀寫功能外，還對地址功能以及WP引腳保護功能進(jìn)行了全面的檢測，發(fā)現(xiàn)一種ATMEL（激光印字）以及XICOR牌號的24C02具有全面的符合I2C總線協(xié)議的功能，而有些牌號24C02要么沒有WP引腳保護功能，要么沒有器件地址功能（

73、即2 片24C02不能共用一個I2C總線），有些甚至兩種功能均無。所以說一些同樣功能型號的電子器件在兼容性上往往會帶來意想不到的問題，值得引起注意.</p><p>　　3.4 LCD1602液晶顯示</p><p>　　LCD1602字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式LCD，目前常用16×1，16×2，20×2和40×2行

74、等的液晶顯示模塊，模塊組件內(nèi)部主要由LCD顯示屏、控制器、列驅(qū)動器和偏壓產(chǎn)生電路構(gòu)成。</p><p>　　LCD1602液晶顯示屏外形尺寸</p><p>　　LCD1602液晶顯示屏分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別，兩者尺寸差別如圖3.2所示：</p><p>　　圖3.2 LCD160

75、2尺寸圖</p><p>　　1602液晶顯示屏采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中各接口的功能如下表（2-4）所示：</p><p>　　表2-4 LCD1602的16管腳功能</p><p>　　第1腳：VSS為地電源。</p><p>　　第2腳：VDD接5V正電源。</p><p>　　第3腳：VL為液晶顯示器對比度調(diào)整

76、端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會使屏幕顯示不清晰，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。</p><p>　　第4腳：RS為數(shù)據(jù)/命令選擇端，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。</p><p>　　第5腳：R/W為讀寫選擇端，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電

77、平時可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。</p><p>　　第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。</p><p>　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。</p><p>　　第15腳：背光源正極。</p><p>　　第16腳：背光源負(fù)極</p><p>

78、;　　3.5 編譯軟件介紹</p><p><b>　　Keil軟件簡介：</b></p><p>　　單片機開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C器碼，用于MCS-51單片機的匯編軟件有早期的A51，隨

79、著單片機開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。運行Keil軟件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RA

80、M、20M以上空閑的硬盤空間、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。</p><p>　　Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。</p><p>　　Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功

81、能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。</p><p><b>　　4 硬件設(shè)計</b></p><p>　　4.1 最小系統(tǒng)的實現(xiàn)</p><p>　

82、　在本次設(shè)計中我們采用STC89C51來實現(xiàn)一個單片機系統(tǒng)能運行起來的需求最小的系統(tǒng)，電路圖見圖4.1</p><p>　　圖4.1單片機最小系統(tǒng)圖</p><p>　　上圖由晶振電路和復(fù)位電路，STC89C51芯片組成，構(gòu)成最小的單片機系統(tǒng)， </p><p>　　下面詳細(xì)介紹其中的兩個電路。</p><p><b>　　晶振電路

83、</b></p><p>　　單片機工作的過程中各指令的微操作在時間上有嚴(yán)格的次序，這種微操作的時間次序稱作時序，單片機的時鐘信號用來為單片機芯片內(nèi)部各種微操作提供時間基準(zhǔn)，89c52的時鐘產(chǎn)生方式有兩種，一種是內(nèi)部時鐘方式，一種是外部時鐘方式。內(nèi)部時鐘方式即在單片機的外部接一個晶振電路與單片機里面的振蕩器組合作用產(chǎn)生時鐘脈沖信號，外部時鐘方式是把外部已有的時鐘信號引入到單片機內(nèi)，此方式常用于多片89

84、C52單片機同時工作，以便于各單片機的同步，一般要求外部信號高電平的持續(xù)時間大于20ns.且為頻率低于12MHz的方波。對于CHMOS工藝的單片機，外部時鐘要由XTAL1端引入，而XTAL2端應(yīng)懸空。</p><p>　　本系統(tǒng)中為了盡量降低功耗的原則，采用了內(nèi)部時鐘方式。</p><p><b>　　電路圖見圖4.2：</b></p><p>

85、;<b>　　圖4.2晶振電路圖</b></p><p>　　在89C52單片機的內(nèi)部有一個震蕩電路，只要在單片機的XTAL1和XTAL2引腳外接石英晶體（簡稱晶振）就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機內(nèi)部產(chǎn)生時鐘脈沖信號，圖中電容器C1和C2穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在5—30pF，典型值是22pF，晶振CYS選擇的是12MHz。</p><p><b>　　復(fù)位

86、電路</b></p><p>　　單片機開始工作的時候，必須處于一種確定的狀態(tài)，否則，不知哪是第一條程序和如何開始運行程序。端口線電平和輸入輸出狀態(tài)不確定可能使外圍設(shè)備誤動作，導(dǎo)致嚴(yán)重事故的發(fā)生；內(nèi)部一些控制寄存器（專用寄存器）內(nèi)容不確定可能導(dǎo)致定時器溢出、程序尚未開始就要中斷及串口亂傳向外設(shè)發(fā)送數(shù)據(jù)……..因此，任何單片機在開始工作前，都必須進(jìn)行一次復(fù)位過程，使單片機處于一種確定的狀態(tài)。</p

87、><p>　　當(dāng)在89C52單片機的RST引腳引入高電平并保持2個機器周期時，單片機內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作（若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)）。</p><p>　　實際應(yīng)用中，復(fù)位操作有兩種基本形式：一種是上電復(fù)位，另一種是上電與按鍵均有效的復(fù)位，上電復(fù)位，要求接通電源后，單片機自動實現(xiàn)復(fù)位操作。常用的上電復(fù)位，上電瞬間RST引腳獲得高電平，隨著電容C1的充電，RST引腳的高電平

88、將逐漸下降。</p><p>　　本設(shè)計中復(fù)位電路采用的是開關(guān)復(fù)位電路，開關(guān)S9未按下是上電復(fù)位電路，上電復(fù)位電路在上電的瞬間，由于電容上的電壓不能突變，電容處于充電（導(dǎo)通）狀態(tài)，故RST腳的電壓與VCC相同。隨著電容的充電，RST腳上的電壓才慢慢下降。選擇合理的充電常數(shù)，就能保證在開關(guān)按下時是RST端有兩個機器周期以上的高電平從而使STC89C52內(nèi)部復(fù)位。開關(guān)按下時是按鍵手動復(fù)位電路，RST端通過電阻與VCC

89、電源接通，通過電阻的分壓就可以實現(xiàn)單片機的復(fù)位。電路圖見圖4.3： </p><p>　　圖4.3 復(fù)位電路圖</p><p>　　RST引腳的高電平只要能保持足夠的時間（2個機器周期），單片機就可以進(jìn)行復(fù)位操作。該電路典型的電阻和電容參數(shù)為：晶振為12MHz時，C1為10uF：R4為8.2 .</p><p>　　4.2 數(shù)據(jù)采集設(shè)計</p

90、><p>　　(1)從傳感器過來的電壓信號，必須放大，濾波，采集，轉(zhuǎn)換才能被MCU識別和處理。由于假若每一路都設(shè)置放大、濾波等器件，那么成本會很大，所以信號的采集一般用多路模擬通路進(jìn)行選擇。然而選擇多路模擬開關(guān)時必須考慮以下的幾個因素：通道數(shù)量、切換速度、開關(guān)電阻和器件的封裝形式。總之?dāng)?shù)據(jù)采集與硬件的選擇有很大的關(guān)系。</p><p><b>　　(2)傳感器的選擇</b>

91、;</p><p>　　酒精濃度傳感器由MQ3傳感器組成。MQ3傳感器/MQ3模塊詳細(xì)介紹如下表4-1：</p><p><b>　　(3)測量電路</b></p><p>　　測量電路由酒精濃度傳感器MQ3，ADC0832組成。 </p><p>　　酒精傳感MQ3經(jīng)AD0832與STC89C52單片機相連，在顯示器上

92、顯示出酒精的濃度值，當(dāng)超過國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時報警。</p><p>　　表4-1 傳感器參數(shù)表</p><p><b>　　A.標(biāo)準(zhǔn)工作條件</b></p><p><b>　　B.環(huán)境條件</b></p><p><b>　　C.靈敏特性</b></p><

93、p>　　4.3 A/D轉(zhuǎn)換設(shè)計</p><p>　　正常情況下ADC0832 與單片機的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時并未同時有效并與單片機的接口是雙向的，所以電路設(shè)計時可以將DO和DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng)ADC0832未工作時其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時芯片禁用，CLK 和DO/DI 的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時，須先將CS使能端置于低電平并

94、且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時由處理器向芯片時鐘輸入端CLK 輸入時鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。在第1 個時鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平，表示啟始信號。在第2、3個脈沖下沉之前DI端應(yīng)輸入2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能.如圖4.4:</p><p>　　圖4.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖</p><p><b>　　4.4 按鍵

95、設(shè)計</b></p><p>　?、疟鞠到y(tǒng)應(yīng)用有人機對話功能，該功能即能隨時發(fā)出各種控制命令和數(shù)據(jù)輸入以及和LCD連接顯示運行狀態(tài)和運行結(jié)果。鍵盤分為：獨立式和矩陣式兩類，每一類按其編碼方法又可以分為編碼和非編碼兩種。由于本系統(tǒng)只有UP、DOWN 、OK 、CANCEL 4個控制命令，所需按鍵較少，所以本系統(tǒng)選擇獨立式按鍵。電路圖見圖4.5：</p><p>　　圖4.5 按

96、鍵電路圖</p><p>　?、篇毩⑹桨存I是直接用I/O口線構(gòu)成的單個按鍵電路。每個獨立式按鍵占有一根I/O口線。各根I/O口線之間不會相互影響。在此電路中，按鍵輸入部采用低電平有效，上拉電阻保證了按鍵斷開時，I/O口線有確定的高電平，（STC89C52 .P1口內(nèi)部接有上拉電阻）所以就不需要再外接上拉電阻。</p><p>　?、擎I盤抖動的消除：抖動的消除大致可以分為硬件削抖和軟件削抖。

97、</p><p>　?、儆布鞫妒遣捎糜布娐返姆椒▽︽I盤的按下抖動及釋放抖動進(jìn)行削抖，經(jīng)過削抖電路后使按鍵的電平信號只有兩種穩(wěn)定狀態(tài)。</p><p>　　②軟件削抖的基本原理是當(dāng)檢測出鍵盤閉合時，先執(zhí)行一個延時子程序產(chǎn)生數(shù)毫秒的延時，待接通時的前沿抖動消失后再判別是否有健按下。當(dāng)按鍵釋放時，也要經(jīng)過數(shù)毫秒延時，待后沿抖動消失后再判別鍵是否釋放。</p><p>

98、　?、塾捎趹?yīng)用硬件削抖還需要外加器件，成本相對較高，所以本系統(tǒng)選擇軟件延時削抖的方法。</p><p>　　4.5 外圍擴充存儲器電路</p><p>　　基于STC85C52單片機具有4KB的程序存儲器（ROM），256B的數(shù)據(jù)存儲器（RAM），由于考慮到本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理與存儲所需的容量，現(xiàn)在需要擴充存儲器的容量。在應(yīng)用中要保存一些參數(shù)和狀態(tài)，據(jù)了解基于EEPROM的存儲芯片是一種很好的

99、選擇。我們選定了AT24C02存儲器。電路圖見圖4.6：</p><p>　　圖4.6 外圍擴充存儲電路圖</p><p>　　4.6 時鐘芯片電路</p><p>　　因為此系統(tǒng)需要記錄測量發(fā)生的時間，所以需要時鐘芯片來記錄不同人在不同時間的監(jiān)測數(shù)據(jù)，因此我們在系統(tǒng)中加入了時鐘芯片。對時鐘芯片的要求首先是低功耗，其次是編程簡單，縮短程序開發(fā)時間，實際上也就縮短了系

100、統(tǒng)用于實際生產(chǎn)所用的開發(fā)周期以及成本，在本系統(tǒng)，我們選擇了DS1302時鐘芯片。</p><p>　　圖4.7 時鐘電路圖</p><p>　?、盼覀儠r鐘電路選擇的芯片是 DS1302，其內(nèi)含一個實時時鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM，可以通過串行接口與單片機通信。而通信時，僅需要3個口線：（1）RES（復(fù)位），</p><p>　?。?）I/O數(shù)據(jù)線，（3）SCLK（

101、串行時鐘）。時鐘/RAM的讀/寫數(shù)據(jù)以一字節(jié)或多達(dá)31字節(jié)的字符組方式通信。其工作時功耗很低，廣泛應(yīng)用于電話，傳真，便攜式儀器等產(chǎn)品領(lǐng)域。</p><p>　　表4-2 時鐘控制字對照表</p><p>　　⑵ DS1302主要性能有：時實時鐘能計算2100年之前的秒、分、時、日、日期、星期、月、年的能力，還有閏年的調(diào)整能力；讀/寫時鐘或RAM數(shù)據(jù)時，有單字節(jié)和多字節(jié)傳送兩種方式；與DS1

102、202/TTL兼容。</p><p>　?、?DS1302引腳概述：X1,X2：振蕩源，外接32。768KHZ晶振；SCLK：串行時鐘輸入端。</p><p>　　⑷ 日歷、時鐘寄存器與控制字對照表、日歷、時鐘寄存器命令字、取值范圍以及各位內(nèi)容對照表。見表4-2。</p><p>　　4.7 LCD1602液晶顯示設(shè)計</p><p>　　L

103、CD1602液晶顯示模塊與計算機的接口電路有兩種方式。它與單片機的接口方法分為直接訪問方式和間接控制方式。</p><p>　　直接訪問方式是把液晶模塊作為存儲器或I/O設(shè)備直接接在單片機的總線上，單片機以訪問存儲器或I/O設(shè)備的方式操作液晶顯示模塊的工作。間接控制方式則不使用單片機的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，而是利用它的I／0口來實現(xiàn)與顯示模塊的聯(lián)系。即將液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)線與單片機的P0口連接作為數(shù)據(jù)總線，另外三根時序控制信

104、號線通常利用單片機的P2口中未被使用的I／O口來控制。這種訪問方式不占用存儲器空間，它的接口電路與時序無關(guān)，其時序完全靠軟件編程實現(xiàn)。本系統(tǒng)采用間接控制方式：</p><p>　　以下為液晶顯示電路接線原理圖見圖4.8:</p><p>　　圖4.8 液晶電路圖</p><p>　　在單片機系統(tǒng)中應(yīng)用液晶顯示器作為輸出器件有以下幾個有點：</p>&l

105、t;p>　　顯示質(zhì)量高：由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（CRT）那樣需要不斷刷新新亮點。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會閃爍。</p><p>　　數(shù)字式接口：液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。</p><p>　　體積小、重量輕：液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的

106、，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕的多。</p><p>　　功耗低：相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動IC上，因而耗電量比其他顯示器要少的多。</p><p>　　在主電路圖中接在P0口處有一個排阻RP1 ，由于P0口沒有內(nèi)接上拉電阻，為了為P0口外接線路有確定的高電平，所以要接上排阻RP1，使用的是10K的排阻，以確保有P0口有穩(wěn)定的電平。電路連接圖見圖4.9

107、:</p><p>　　LCD按其顯示方式通?？梢苑譃閿嗍?、點字符式、點陣式等。還有黑白、多灰度、彩色顯示等。液晶顯示原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就顯示黑色，這樣就可以顯示出圖形。針對于本系統(tǒng)要顯示漢字，字母，數(shù)字等，以及其在一個界面同時要顯示的字?jǐn)?shù)，本系統(tǒng)要以圖形的形式顯示各運行結(jié)果，我們最</p><p>　　終選擇LCD1602型號的LCD。 ⑵ 字符

108、顯示：字符顯示比較復(fù)雜，一個字符由16x8點陣組成，即要找到和顯示屏是某幾個位置對應(yīng)的RAM區(qū)的字節(jié)，再使不同的位置為‘1’其他的為‘0’；為‘1’的點亮，為‘0’的不亮，這樣就顯示出一個字符。</p><p>　　圖4.9 上拉電阻電路圖</p><p><b>　　4.8 報警設(shè)計</b></p><p>　　在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，一般的工作

109、狀態(tài)可以通過指示燈或數(shù)碼顯示來指示，供操作人員參考，了解系統(tǒng)的工作狀況。但對于某些緊急狀態(tài)，比如系統(tǒng)檢測到的錯誤狀態(tài)等，為了使操作人員不至于忽視，及時采取措施，往往還需要有某種更能引人注意，提起警覺的報警信號。這種報警信號通常有三種類型：一是閃光報警，因為閃動的指示燈更能提醒人們注意；二是鳴音報警，發(fā)出特定的音響，作用于人的聽覺器官，易于引起和加強警覺；三是語音報警，不僅能起到報警作用，還能直接給出警報種類的信息。其中，前兩種報警裝置因

110、硬件結(jié)構(gòu)簡單，軟件編程方便，常常在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中使用；而語音報警雖然警報信息較直接，但硬件成本高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，軟件量也增加。閃光報警</p><p>　　實現(xiàn)單頻音報警的接口電路比較簡單，只要當(dāng)值高于警報值的時候給一個低電頻就能驅(qū)動二極管發(fā)光,簡單易懂。</p><p>　　以下為報警電路接線圖見圖4.10：</p><p>　　圖4.10 報警電路圖</p

111、><p>　　這一章比較具體的說明了系統(tǒng)硬件設(shè)計的內(nèi)容，通過模塊化的設(shè)計思想，把一個復(fù)雜的單片機系統(tǒng)按照功能劃分成一個個單獨的電路模型，分別進(jìn)行設(shè)計，最后在集成到一起。這種方法對于設(shè)計復(fù)雜的單片機系統(tǒng)很有效。大大提高系統(tǒng)設(shè)計的效率與質(zhì)量。由于我主要負(fù)責(zé)的是硬件設(shè)計，所以只是簡單的介紹硬件方面的內(nèi)容。</p><p>　　4.9 電源電路設(shè)計</p><p>　　在本次設(shè)

112、計中，需要一個比較大的電壓源和一個5V的單片機供電源，為了實現(xiàn)便攜式，設(shè)用一個9V的電壓源，一般6節(jié)電池和一個9V的電池都可以提供，因而需要一個電壓轉(zhuǎn)換吧9V轉(zhuǎn)換成5V，設(shè)用選用了，ASM117穩(wěn)壓芯片。工作原理如圖4.11低壓層直流穩(wěn)壓電源電路原理圖。該電路是由基準(zhǔn)電壓、電壓放大和電流放大等3個環(huán)節(jié)組成。其中，基準(zhǔn)電壓由TL431產(chǎn)生，按圖中電路連接，當(dāng)通過R0的電流在0．5~10 mA時可獲得穩(wěn)定的2．5 V基準(zhǔn)輸出。</p&