基于单片机的酒精浓度测试系统设计--毕业论文
嵇康简介-
基于单片机的酒精浓度测试系统设计
摘要
因酒精引起的安全问题逐年增加
，
酒精浓度测试系统也成为当今安全领域的
研究热点。
本次设计是对酒精浓度测试系统进行研究，
借助编程来实现酒精浓度
测试。酒精浓度测试系统的设计包含传感器、单片机、编程等多方面知识。
< br>
本次设计一共分为硬件和软件系统，其中控制芯片选用
STC89C52RC
单片
机；
选用<
/p>
MQ-3
酒精浓度传感器作为系统的信号收集模块，
利用传感器采集信号，
经过模数转换将信号转换为能被单片机识别的数字信号
；采用
LCD
液晶显示器
进行最终的显
示。软件系统采用
C
语言编程，对系统各个模块分开编写控制。
本次设计的系统硬件和软件都采用模块化结构，
通过对酒精浓度
测试系统硬件的
选择和程序的编写，最终完成了基于单片机的酒精浓度测试系统设计。<
/p>
关键词
:<
/p>
STC89C52RCRC
单片机；
C<
/p>
语言；
MQ-3
酒精传感器
I
Design of alcohol concentration test
system based on MCU
Abstract
With the increasing safety problems
caused by alcohol, alcohol concentration test
system
has
become
a
hot
research
field
in
today's
security
field.
This
design
is
the
alcohol
concentration
test
system
to
study,
with
programming
to
achieve
the
final
alcohol concentration
test. Alcohol concentration test system design
includes sensors,
microcontrollers,
programming and other aspects of knowledge.
The design of a total of hardware and
software is divided into two major systems,
including
the
central
control
of
the
hardware
system
core
selection
STC89C52RC
microcontroller;
use
MQ-3
alcohol
concentration
sensor
as
a
system
of
signal
collection
module,
and
the
use
of
sensors
to
collect
signals
and
signals
can
be
converted into Single-
chip identification of digital signals; using LCD
liquid crystal
display
for
the
final
test
results
show.
Software
system
using
C
language
programming,
the
system
separately
prepared
to
control
the
various
modules.
The
design
of
the
system
hardware
and
software
are
modular
structure,
through
the
alcohol
concentration
test
system
hardware
selection
and
procedures
for
the
preparation,
and
ultimately
completed
the
single-chip
based
on
the
alcohol
concentration test
system design.
Key
Words
:
STC89C52RCRC
microcontroller; C language; MQ-3 alcohol sensor
II
目录
1
绪论
.........................
..................................................
............................................
1
1.1
课题背景
...................................
..................................................
........................
1
1.2
现状及发展趋势
......
..................................................
.........................................
1
1.3
研究意义
...................................
..................................................
........................
2
1.4
研究内容
.........
..................................................
..................................................
2
1.5
系统总体思路
.................................
..................................................
..................
2
2
系统总体方案设计
...................
..................................................
......................
3
2.1
总体设计
.........
..................................................
..................................................
3
2.2
处理器优势论证
................................
..................................................
...............
3
2.3
显示部分论证
.......
..................................................
............................................
4
3
硬件电路设计
.....................
..................................................
.............................
5
3.1
单片机的选择
.................................
..................................................
..................
5
3.1.1
单片机介绍
......
..................................................
..........................................
5
3.1.2
STC89C52RC
单片机主要性能参数
........
..................................................
6
3.2
传感器
....................................
..................................................
...........................
7
3.2.1
MQ-3
酒精传感器介绍
.
...........................................
....................................
7
3.2.2
MQ-3
酒精传感器关键部件材料
.
.......................................
........................
7
3.2.3
MQ-3
酒精传感器各项技术指标
.
.......................................
........................
7
3.2.4 MQ-3
酒精传感器结构
.
...........................
..................................................
..
9
3.2.5
MQ-3
酒精传感器系统电路
.
.........................................
..............................
9
3.3
模数转换器
..................................
..................................................
...................
1
0
3.4
电源电路
........................
..................................................
.................................
11
3.5 LCD
显示
.................................
..................................................
........................
11
3.5.1 LCD1602
液晶显示器主要参数
.............................................
...................
11
3.5.2 LCD1602
液晶显示器引脚及其功能
...........................................
.............
11
3.6
报警设计
.........
..................................................
................................................
1
3
3.7
按键电路设计
......................
..................................................
...........................
1
4
3.8
存储电路
........................
..................................................
.................................
1
5
3.9
系统硬件设计原理图分析
.................
..................................................
............
1
5
4
系统软件的设计
.
< br>............................................... ..............................................
1
7
III
4.1
主程序设计
..............................................
..................................................
.......
1
7
4.2 A/D
转换器程序流程图
<
/p>
.
............................
..................................................
.....
1
8
5
程序调试与实验结果
..................
..................................................
................
1
9
5.1
调试步骤
........................
..................................................
.................................
1
9
5.1.1
按键修改酒精阈值程序
.
..................................................
.........................
1
9
5.1.2
模数转换程序
.....
..................................................
.....................................
1
9
5.1.3
液晶显示程序设计
...
..................................................
...............................
1
9
5.1.4
储存程序设计
.....
..................................................
.....................................
1
9
5.1.5
整体功能调试程序
...
..................................................
...............................
1
9
5.2
实验结果
........................
..................................................
.................................
2
0
6
总结
.............
..................................................
..................................................
....
2
1
参考文献
.
..................................................
..................................................
..............
2
2
致谢
.........................
..................................................
.................
错
误！未定义书签。
毕业设计（论文）知识产权声明
....................................
错
误！未定义书签。
毕业设计（论文）独创性声明
.
........................................
错
误！未定义书签。
附录
1
.<
/p>
........................................
..................................................
..............................
2
5
附录
2
.<
/p>
........................................
..................................................
..............................
2
7
附录
3
.<
/p>
........................................
..................................................
..............................
2
8
IV
1
绪论
1.1
课题背景
在酒精测试过程中，
常用的测试类型有：
燃料电池型酒精浓
度测试系统，
半
导体型酒精浓度测试系统、
红外线型酒精浓度测试系统、
气体色谱分析型酒精浓
度测试
系统、比色型酒精浓度测试系统
[1]
。但由于实用性和性价比
的原因，现在
市面上常用的只有燃料电池型酒精浓度检测系统和半导体型两种酒精浓度检
测
系统。
燃料电池型酒精浓度测试系
统可以把可燃气体直接转化为电能使用，
这样就
可以不用产生其
他污染。
燃料电池型酒精传感器一般都会用白金为电极，
然后用
特种催化剂进行催化，
这样就可以使酒精得到充分的燃烧，
从而转换为电能，
进
而使两极产生电压，<
/p>
产生的电能可以用在外接负载上，
燃料电池型酒精传感器产
生的电压和酒精浓度成正比。
而且，燃料型
酒精浓度检测仪，它有很好的稳定性，并且，精度高，抗干扰
性能优越。不过因为燃料电
池酒精传感器对结构性能要求的非常高
[2]
，所以制造
成本和难度都非常大。
从的科技发展来说，
目前经常用的气体测试系统都有自己适用的范围，
而且，
随着科技的不断发展，
大量新型技术与产品都在不断的涌现，
这将成为未来气体
测试系统的主力军队，
现在人
们常用的酒精浓度测试系统大都采用的是吹管式的，
随着传感器和单片机的技术在科技上
的不断突破，
这将很大程度的提升酒精浓度
测试系统的精度。<
/p>
1.2
现状及发展趋势
自第二次工业革命以
来，
随着汽车的出现，
人类的文明开始了大跨步式的进
步。
过去汽车对于寻常人家来说是个不可实现的梦想。
< br>但是随着经济的发展，
汽
车几乎进入了家家户户，
让过去遥不可及的梦想成为了现实，
并且拉近了地域之
间的距离，促进了经济的发展，但是所有事物都是两面性的，因为汽车的出现，
也造成了很多的人间悲剧，
据世界卫生组织不完全统计，
全球每
年因为交通事故
死亡的人数超过
50
万
。交通事故出现的原因有许多，除去不可避免的事件，还
有很多是可以避免的，
其中就有酒驾造成的交通事故，
并且因酒驾死亡人数占交
通事故死亡人数的
25%
[3]
。当人喝过酒后，大脑其实是清醒的，所以就会有一种
可以驾驶汽车的错觉，
因为在酒精的作用下，
大脑是无法做出正确判断的，
这就
1
容易导致车辆失控，
从而使人间悲剧的发生。
要想从根源上
去除酒后驾车的危险，
这就需要一种对司机酒后测试的系统，酒精浓度测试系统也就应时
而生。其实，
酒精浓度测试系统还可以用在很多行业，比如：食品加工，酿造业等，这样
可以
有效的提高安全性能。
目前市面上大多都是呼气式酒精浓度
测试系统，
这样可以
简洁的对驾驶员进行酒精浓度的检测，
从而判断是否为酒驾，
这样就可以有效的
减
免这类交通事故的发生。
1.3
研究意义
中国的酒桌文化由来已久，
这也就造成聚会，
谈生意等场合无酒不欢。
在这
种情况下，
酒精导致司机的判断能力下降，
进而导致对车辆的失控，
从而使惨绝
人寰的交通事
故的发生。
那是因为酒中的乙醇也就是我们常说的酒精，
对人的
大
脑有很强的抑制和麻醉作用，
表现为人的兴奋或抑郁、
肢体不协调、
反应不灵敏、
思维迟钝、胆量增
大、判断力下降、沉睡不清醒等行为失常。这种情况下，如果
让喝酒的人开上机动车，<
/p>
后果是可想而知的。
即使是只喝少量的酒，
也会和不喝
酒时的状态不一样，
很容易发生危险的。
因此，
世界上的国家都是严格禁止酒后
驾车的<
/p>
[4]
。所以，酒精浓度测试系统的研究对这个世界意义重大。<
/p>
1.4
研究内容
（
1
）单片机的选用：本设计选用的是
STC89C52RC
单片机为中央处理器；
（
2
）传感器的选用：选择的是
MQ-3
酒精传感器；
（
3
）模数转换选用：模数转换选用的是
ADC0832
，通过
ADC0832
，将模拟
电
压信号变成数字电压信号
[5]
；
<
/p>
（
4
）显示器的选用：显示器选用的是<
/p>
LCD1602
液晶显示器；
（
5
）软件：通过用
C
语言对各模块进行编程，最终实现测试。
1.5
系统总体思路
酒精浓度测试系统主要是用来检测环境中的酒精浓度
[6]
< br>，本设计由
MQ-3
酒
精传感器
、
STC89C52RC
单片机、
LC
D
液晶显示器、键盘以及报警系统构成。酒
精传感器将检测到的
酒精信号转化为电信号，然后将电信号传送给模数转换器，
经过模数转换器转换后，把转
换后得到的数字信号传给单片机
[7]
，单片机对所输
入的数字信号进行分析处理，
最后将分析处理的结果通过显示器显示出来
。
由于
不同的环境对酒精浓度测试的要求也不一样，
所以，
可以通过键盘来设定不同环
境中酒精浓度测
试的不同阀值。
如果所检测到的空气中的酒精浓度超过了所设定
的阀值，那么单片机将会控制报警系统报警来提示。
2
2
系统总体方案设计
2.1
总体设计
图
2.1
总设计框图
本设计第一部分是传感器部分，由
MQ-3
酒精传感器采集酒
精信号，并将该
信号转换成模拟信号，
由于单片机只能识别数字
信号，
所以就需要一个模数转换
器，选用的是美国国家半导公司
生产的
ADC0832
模数转换器，把单片机不能接
收的模拟信号转换成可以接收的数字信号
[8]
。
单片机选用的是
STC89C52RC
单片
机。
STC89C52RC
单片机和
LCD1602
液晶显示器相连，
通过程序，
加上后期调试，
最终显示环境中酒精的浓度。而且，
S
TC89C52RC
单片机还与键盘相连，这样可
以方便对阈值
的调整，
使本设计可以在各种环境中测量。
最终测量的结果如果
大
于设定值时，系统就会发出声光报警
[9]
< br>。总设计框图如图
2.1
所示。
2.2
处理器优势论证
本系统的处理模块选用的是
STC89C52RC
单片机来进行处理。首先
STC89C52RC
单片机需要将接
收到模拟信号通过模数转换器转换成可以识别的
数字信号
[10
]
。再用事先设计好的程序，对单片机进行编程，使单片机将信号传输
< br>3
给
LCD1602
液晶显示器进行显示。这时，如果环境中的酒精浓度高于预先设定<
/p>
的阈值，单片机就会控制声光报警器进行报警。从而实现报警功能。
2.3
显示部分论证
显示模块选择
LCD
液晶显示器，因为它符合本
设计的各种需求，将
STC89C52RC
单片机的
P0
口与
LCD
液晶显示
器相连便可实现数据传输
[11]
，
使
LCD
液晶显示器上显示实时酒精浓度
[12]
。
4
3
硬件电路设计
3.1
单片机的选择
本设计采用单片机为处理模块。
设计所选用的是
ST
C89C52RC
单片机为中央
处理器，
主要考虑的是
STC89C52RC
单片机低功耗，
低价，
高速，
抗静电能力强，
< br>抗干扰强，是一款功能强大的单片机
[13]
。
3.1.1
单片机介绍
单片机又称为微型计算机
,
它具有计算机系统的核心功能和结构，它不单单
是一块芯片，它还有中央处理器
CPU
、指令储存器
、数据储存器等。简要的说
它就是一台计算机。因为其质量轻、体积小、易于携带等优点
，所以它的问世给
很多电子行业带来飞速的发展
[14]
。
本次设计采用的是
STC
公司生产的
STC89C52RC
单片机。
STC89C52RC
单片
机相对于
STC89C51
单片机来说就是
< br>STC89C51
单片机的增强型，
C52
比
C51
定
时器多一个
T2
，
RAM
多<
/p>
128B
，
ROM
多
4K
，
中断多
2
个，
多一个看门狗
,
在掉电、
数据指针等方面还有一些改进。
另外在<
/p>
RAM
上还多了一个定时器
2
，
在串口通信
中可以设置更高的波特率，定时器<
/p>
2
的功能与其他两个定时器也不一样。所以
C52
单片机有着
C51
单片机所具
有的片上
Flash
允许程序存储器在系统可编程、
低
功耗、高性能、可降至
0Hz
< br>静态逻辑操作，支持
2
种软件可选择节电模式等一切
功能。设计选用
C52
单片机正是考虑到这
一点
[15]
。
STC89C52RC
单片机引脚功能（如图
3.1
）
图
3.1
单片机引脚图
5
3.1.2
STC89C52RC
单片机主要性能参数：
（
1
）增强型
8051
单片机；
（
2
）工作电压：
5.5V
～
< br>3.3V
（
5V
单片机）
/3.8V
～
2.0V
（
3V
单片机）；
（
3
）工作频率范围：
0
～
40MHz
，相当于普通
8051
的
0
～
80MHz
，实际工
作频率可达
< br>48MHz
；
（
4
）用户应用程序空间为
8K
字节；
（
5
）片上集成
512
字节
RAM
；
（
6
）通用
I/O
口（
32
个），复位后为：
P0/P1/P2/P3
< br>是准双向口
/
弱上拉，
P0
口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为
I/
O
口用时，
需加上拉电阻；
（
7
）具有
EEPRO
M
功能；
（
8
）具有看门狗功能；
（
9
）低功耗设计；
（<
/p>
10
）
8
通道，
8
位逐次逼近式
ADC
。
STC89C52RC
单
片机系统原理（如图
3.2
）
图
3.2
STC89C52RC
单片机系统原理图
6
3.2
传感器
3.2.1 MQ-3
酒精传感器介绍
酒精传感器是整个设计检测系统的核心。
本设计选用的是
MQ-3
酒精传感器，
因为
< br>MQ-3
酒精传感器拥有很高的灵敏度，良好的稳定性，并且使用寿命长。
MQ-3
酒精传感器所使用的气敏材料是在
空气中电导率较低的二氧化锡
(SnO
2
)
和三氧化二铝（
Al
2
O
3
）。当传感器处在酒精环境中时，传感器的表
面电
阻随环境中酒精浓度的增大而增加
[16]
。
MQ-3
酒精传感器主要特点：
（
1
）
灵敏度高；
（
2
）
有良好的选择性；
（
3
）
可以有效的快速响应恢复；
（
4
）
使用寿命长和拥有可靠的稳定性；
（
5
）
拥有简单的驱动电路。
3.2.2
MQ-3
酒精传感器关键部件材料
表
3.1
MQ-3
酒精传感器关键部件材料
1
2
3
4
5
部件
气体敏感层
电极
加热器
陶瓷管
6
7
测量电极引线
基座
针状管脚
二氧化锡（
SnO
2
）
金（
Au
）
镍铬合金（
Ni-
Cr
）
三氧化二铝（
Al
2
O
3
< br>）
铂（
Pt
）
胶木
镀镍铜材（
Ni-
Cu
）
3.2.3
MQ-3
酒精传感器各项技术指标
表
3.2
标准工作条件
符号
VC
VH
RH
RH
PH
参数名称
回路电压
加热电压
负载电阻
加热电阻
< br>31
Ω
加热功耗
技术条件
≤
15V
5.0V
±
0.2V
可调
±
3
Ω
≤
900mW
备注
AC or DC
AC or DC
室温
7
表<
/p>
3.3
环境条件
符号
Tao
Tas
RH
O
2
参数名称
使用温度
储存温度
相对温度
氧气浓度
技术条件
-10
℃
-50
℃
-20
℃
-70
℃
小于
95%RH
21%
（标准条件）
氧
气
浓
度
会
影
响
灵敏度
最小值大于
2%
< br>表
3.4
灵敏度特性
符号
Rs
参数名称
敏感体电阻
技术参数
1M
Ω
-8M
Ω
（
200ppm
alcohol
）
α
（
200
/100
）
Alcohol
标准工作条件
备注
适用范围：
10-1000ppm
Alcohol
预热时间
阻也发生改变。
温度：
20
℃±
2
℃
Vc
：
5.0V
±
0.1V
相对温度：
65%
< br>±
5% Vh
：
5.0V
±
0.1V
不少于
2
4
小时
图
3.3
为
MQ-3
酒精传感器灵敏度曲线。环境中酒精浓度改变时，敏感体电
图
3.3
MQ-3
酒精传感器灵敏度曲线
8
3.2.4
MQ-3
酒精传感器结构
MQ-3<
/p>
酒精传感器结构图如图
3.4
所示。
MQ-3
酒精传感器由于其成本便宜，
性能
优越，所以被大量用于各行各业中。
MQ-3
酒精传感器工作电
压为
5V
，正
因为如此，所以功耗很低
。用前必须预热
20
秒
[17]
。
图
3.4
MQ-3
酒精传感器结构图
3.2.5
MQ-3
酒精传感器系统电路
MQ-
3
酒精传感器电路图如下。酒精传感器捕获酒精信号后，经过敏感元件
< br>处理后，得到模拟信号，再经过
ADC0832
模数转换
器，转换成单片可以接收的
数字信号。
MQ-3
酒精传感器系统电路如图
3.5
所示。
图
3.5
MQ-3
酒精传感器系统电路
9
本设计采用的
MQ-3
酒精传感器，它的电路由两部分构成，第一部分是加热
电路，
第二部分为信号输出电路，
信号输出电路能够有效准
确地反映出传感器感
应电阻表面的电压变化。感应电阻
RS
，是通过负载电阻
RL
上的电压信号
VRL
获
得的。表达式：
RS/RL=(VC
－
VRL)/ VRL
，
VC
是回路电压
10V
。负载电阻
0.5
～
200K
，加热电压为
5V
。传感器
输出电压
0
～
5V
。
3.3
模数转换器
A/D
< br>转换的方法有很多种，有：逐级逼近法，并行转换法，双斜积分法，计
数法。本设
计采用的是美国国家半导体公司生产的
ADC0832
模数转换
器。
ADC0832
模数转换器是一
款
8
位分辨率，
双通道的
A/D
转换芯片。
ADC0832
< br>模数转换器输入输出电平与
TTL/CMOS
相互兼容，
在
5V
电源供电时输入电压在
0~5V
之间，工作频率一般在
250KHZ
，
转换时间
32μS
左右，一般功耗为
1
5mW;
商用芯片温度范围一般为
0°
C -7
0°
C
，工业芯片范围一般为
−
40°
C-
85°
C
。
其主要特点如下：
（
1
）
体积小；
（
2
）
兼容性强，性价比高；
（
3
）
工作频率高，转换时间短；
（
4
）
功耗低；
（
5
）
8
位分辨率；
（
6
）
双通道
A/D
转换；
（
7
）
输入输出电平与
TTL/CMOS
相互
兼容。
芯片接口说明：
（
1
）
CS
片选使能，低电平芯片使能；
（
2
）
CH0
模拟输入通道
0
，或作为
IN+/-
使用；
（
3
）
CH1
模拟输入通道
1
，或作为
IN+/-
使用；
（
4
）
GND
芯片参考
0
< br>电位
(
地
)
；
（
5
）
DI
数据信号输入，选择通道控制；
（
6
）
DO
数据信号输出，转换数据输出；
（
7
）
CLK
芯片时钟输入；
（
8
）
Vcc/REF
电源输入及参考电压输入
(
复用
)
。
<
/p>
ADC0832
模数转换器最高分辨可达
256
级，适应很多的模数转换的要求。
其内部电源输入与参考
电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在
0~5V
之间。芯
片转换时间仅为
32μS
，据有双数据输出
可作为数据校验，以减少数据误差，转
换速度快且稳定性能强。
独立的芯片使能输入，
使多器件挂接和处理器控制变的
更加方便
。通过
DI
数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。
10
3.4
电源电路
< br>本设计用的是
USB
供电接口，电压为
< br>5V
，电脑与本论文所设计的酒精浓度
测试系统，并不能
直接对其编程的，需要通过接口中的
PL2303
芯片控制的转
换
电路，才能对系统进行编程。如图
3.6
所示。
图
3.6
供电以及程序编写电路
3.5
LCD
显示
显示模块与单片机的连接
方式有两种，
第一种为直接访问模式，
第二种为间
接控制模式。
LCD1602
液晶显示器是一款可以显示字母，数字，符号等的显示器，应用
极为广泛。目前市面
上的
LCD1602
液晶显示器大都是
16
×
1
，
1
6
×
2
，
20
×
2
，
40<
/p>
×
2
行的显示器。其有
< br>14
和
16
个引脚两种类型
[18]
，主要区别就是多了两条背光
电源
线。
LCD1602
液晶显示器主要构成有
LCD
显示屏，控制器，列驱动器以及
偏压电路组成。
3.5.1
LCD1602
液晶显示器主要参数
表
3.5
LCD1602
液晶显示器主要参数
显示容量
芯片工作电压
最佳工作电压
最佳工作电流
字符尺寸
3.5.2
LCD1602
液晶显示器引脚及其功能
11
16
×
2
个字符
4.5
～
5.5V
5.0V
2.0mA
2.95
×
4.35mm
表
3.6
1602
液晶显示器引脚及其功能
引
脚
引脚名
号
1
VSS
2
VDD
3
VL
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
RS
R/W
E
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
BLA
BLK
电平
0/1
0/1
1
→
0
0/1
0/1
0/1
0/1
0/1
0/1
0/1
0/1
+VC
C
接地
输入
/
输出
输入
输入
输入
输入
/
输出
输入
/
输出
输入
/
输出
输入
/
输出
输入
/
输出
输入
/
输出
输入
/
输出
输入
/
输出
引脚说明
电源地
电源正极
(+5V)
液晶显示偏压信号
数据
/
命令选择端，
0
：输入指
令，
1
：
输入数据
读
/
写选择端，
0
：向
LCD
写入指令或
数据，
1
：从
LC
D
读取信息
使能信号，
1
时读取信息，
1
→
0(
下降
沿
)
执行指令
数据总线
(
最低位
)
数据总线
数据总线
数据总线
数据总线
数据总线
数据总线
数据总线
< br>(
最高位
)
LCD
背光电源正极
LCD
背光电源负极
表
3.7
LCD1602
液晶显示器部分指令表
指令码
01H
08H
06H
0CH
02H
功能
显示清屏，数据指针清
0
，所有显示清
0
显示关闭
显示光标移动设置
显示开及光标设置
显示回车，数据指针清
0
LCD16
02
液晶显示器要显示字母，数字，字符，就要有字符发生储存器。
而要将不同的数字，
字母，
字符显示在液晶显示器上，
就需要用
ASCII
码来控制。
并且，为了更加的整洁，每个字符都有特定的代码。
通过对
ASCII
码操作，
实现对
LCD1602
液晶显示器的控制。
当
然也可以直接
用字符型常量或者变量赋值。
12
表
3.8
LCD1602
寄存器选择控制表
RS
0
0
1
1
R/W
0
0
0
1
操作说明
写入指令寄存器（清屏
等）
读
取
位
址
计
数
（
DB0
～
DB6
）值
写入数据寄存器
从数据寄存器读取数据
LCD160
2
液晶显示器外接电路如图
3.7
所示
。
J2
的
4,5,6
< br>引脚是显示器的
RS,E/W
和
E
，用来和单片机的
P2.5,P2.6,P2.7
连接。
J2
的
3
引脚是背光引脚，与
之连接的是
R9
和
R10
电阻，是为了调节背光亮度。
J2
的
7-14
引脚也分
别和单片
机的
P0.0-P0.7
连接
，是用来数据的传输的
[19]
。
图
3.7
LCD1602
液晶显示器外接电路
3.6
报警设计
< br>在所有单片机系统中，
系统的工作状态大都可以通过显示器和指示灯进行观
察。不过，人都有出错的时候，何况是机器，当出错的时候，如果操作人员无法
发现，那么就会发生一系列错误，最终酿成大错。所以就需要一种报警装置。而
报警装置有三类：第一种是闪光报警，用于人的视觉方面。第二种为鸣音报警，
作用于人
的听觉系统，
这种容易引起人们的注意。
第三种为语音报警，<
/p>
这种大多
用于高端电子产品中，其系统复杂，成本高。
13
本设计采用的是声光报警系统。经过单片机处理后，当信号大于预设值时，
单片机的
P3.3
接口就会和声光报警电路相连，并输出低电平
，三极管就会导通，
声光报警系统就会报警。反之就不会导通。声光报警电路如图
3.8
所示。
图
3.8
声光报警电路
3.7
按键电路设计
按键电路设计分为两种：
独立式和矩阵式。
本系统需
要用键盘对测试阈值进
行设定，但是只需要四个按键，分别是
+
，
-
，设置和复位，所以选择相对简单
的
独立式按键。电路图如图
3.9
所示
。
图
3.
9
按键电路
14
3.8
存储电路
阈值的设定必须先经过储存
才能进行调整，
才能进行比较大小，
所以就需要
一个储存器。基于
EEPROM
的存储芯片是一种很好
的选择，单片机通过
P1.0
和
P1.
1
口对
EEPROM
进行编程，
EEPROM
将新的阈值存储到芯片中，从而实现阈
< br>值的重新设置。芯片
AT24C02
的
< br>SCL
和
SDA
分别与单片机的
P1.0
和
P1.1
< br>相连。
储存电路如图
3.10
所
示。
图
3.10
EEPROM
存储电路
3.9
系统硬件设计原理图分析
图
3.11
系统硬件原理图
15
硬件设计的原理和外围电路，
二者是紧密相关的，
缺一不可
。
从电源到单片
机，从键盘到显示器，无不环环相扣，各自却又
是相互独立的，有独自的功能。
最后，
将它们连接在一起，
组成了酒精浓度测试系统的设计。
系统硬件原理图如
图
3.11
所示。
16
4
系统软件的设计
4.1
主程序设计
图
4.1
程序流程图
主程序的功能无外乎是，
实现酒精浓度测试系统各个组件之间的联系，
功能
子函数的调用。
首先开
启启动键，
启动系统，
同时对单片机进行初始化，
由于本论文所设计
的酒精浓度测试系统可以调整阈值，所以要通过中断设定阈
值，如果没有设定，
就沿用上次设定。酒精浓度测试系统检测到酒精信号后
[20]
，先要将模拟信号转换
17
成单片机可以识别的数字信号，<
/p>
然后通过处理将其显示在显示器上，
另一方面要
< br>将所得数值与阈值进行比较，如果高于阈值
[21]
，三
极管就输出低电平，声光报警
器进行报警。如果低于阈值，就不会报警。主程序流程图如
图
4.1
所示。
4.2 A/D
转换器程序流程图
图
4.2
模数转换流程图
A/D
模数转换器的主要功能就是将放大过的模拟信号转换为单片机可以接
收的数字
信号。
当系统初始化后，
如果酒精浓度测试系统有外部中断，<
/p>
那么就要
重新设定阈值，阈值的设定需要先经过储存，才能进行调
整。反之，如果没有外
部中断，测得的酒精浓度数值就与之前设定的阈值比较。模数转换
流程图如图
4.2
所示。
18