哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）-PAGEII--PAGEI-酒精測試儀畢業(yè)設(shè)計摘要酒后駕車造成交通事故不計其數(shù)，帶來很大危害。各國都在采取各種方法來解決這個問題，但最終沒有找到一個很好的解決方法。酒后駕車控制器就是因此而設(shè)計的。在這之前，同類產(chǎn)品國內(nèi)外已有，但都因?yàn)槌杀?、可靠性、方便性等原因沒有得到推廣。本設(shè)計就是在前人基礎(chǔ)上，使其有效、可靠的控制酒后駕車，并將完善其他功能。最終目的是使它能夠得到廣泛應(yīng)用，最大限度的限制和杜絕酒后駕車現(xiàn)象。設(shè)計采用半導(dǎo)體酒精探頭，其特點(diǎn)是靈敏度高、穩(wěn)定、可靠；控制器采用89C2051單片機(jī)，其具有體積小、功耗低和帶有電位比較器；設(shè)計上采用發(fā)射和接收分離的無線傳輸技術(shù)，使其設(shè)備體積小、使用方便、易操作、易安裝等特點(diǎn)。此外發(fā)射端發(fā)送信息碼，接收端檢驗(yàn)接收碼正確性，從而增加了電子鎖的功能；整體來說，該設(shè)計有成本低、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性強(qiáng)、易于使用的特點(diǎn)，將會成為汽車上不可或缺的安全工具。關(guān)鍵詞酒后駕車控制器；酒精探頭；89C2051；無線傳輸技術(shù)；信息碼；電子鎖AbstractCausingthetrafficaccidenttobecountlessbycarafterdrinking,bringandendangergreatly.Variouscountriesaretakingvariouskindsofmethodstosolvethisproblem.Buthasnotfoundaverygoodsolutionfinally.Thecontrolleriswhatisdesignedbecauseofthistodriveafterdrinking.Beforethis,therearethelikeproductshavebothathomeandabroad,butbecauseofthecost,dependability,thereasonofhelpingetc.isnotpopularized.Itistomakeitseffective,reliablecontroldriveafterdrinkingonthebasisofforefatherstooriginallydesign,andwillperfectotherfunctions.Thefinalpurposeistomakeitusedwidely,maximumrestrictionandphenomenonofstoppingtodriveafterdrinking.Designingandadoptingthesemiconductoralcoholsensor,itscharacteristicisthatsensitivityishigh,andsteady,reliable;Thecontrolleradopts89C2051one-chipcomputer,ithassmall,lowpowerdissipationandhavingelectricpotentialcomparators;Adoptlaunchingandreceivethewirelesstransmissiontechnologyseparatedonthedesign,makeitsequipmentsmall,easytouse,easytoinstall,inadditionlaunchtheendtosendtheinformationyard,receivetheendtoexamineandreceiveoneyardofexactness,thusthefunctionincreasingelectronlocking;Comewhollytosay,thisdesigniswithlowcosts,ofsimplestructure,willbecomeatoolwhichindispensableontheautomobilewith.Keywordsdrivethecontrollerafterdrinkingalcoholsensor89C2051wirelesstransmissiontechnologyinformationyardtheelectronlocking哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）PAGEII---PAGEV-目錄TOC\o"1-3"\h\z摘要 IAbstract II第1章緒論 21.1課題背景 21.2目前采取方法 21.2.1呼氣酒精測試 21.2.2高智能汽車 21.2.3駕駛員酒后開車控制器 21.3設(shè)計要求 2第2章方案設(shè)計 22.1設(shè)計方案選擇 22.2采用方案 22.2.1發(fā)射部分 22.2.2接收部分 22.2.3整體設(shè)計過程 22.3可行性分析 22.4本章小結(jié) 2第3章硬件設(shè)計 23.1發(fā)射部分 23.1.189C2051單片機(jī) 23.1.2酒精含量檢測模塊 23.1.3吹氣判斷模塊 23.1.4指示燈模塊 23.1.5發(fā)射裝置模塊 23.1.6發(fā)射總體部分 23.2接收部分 23.2.1接收裝置模塊 23.2.2報警語音模塊 23.2.3穩(wěn)壓降壓模塊 23.2.4執(zhí)行模塊 23.2.5接收總體部分 23.3本章小結(jié) 2第4章軟件設(shè)計 24.1單片機(jī)理論說明 24.1.1中斷系統(tǒng) 24.1.2定時/計數(shù)器 24.1.3串行口 24.2程序流程圖 24.2.1發(fā)射部分程序流程圖 24.2.2接收部分程序流程圖 24.3本章小結(jié) 2第5章安裝調(diào)試 25.1安裝調(diào)試過程 25.2調(diào)試方法 25.2.1硬件調(diào)試 25.2.2軟件調(diào)試 25.3本設(shè)計具體調(diào)試用例 25.3.1黃燈忽亮忽滅 25.3.2語音電路的喇叭不響 25.3.3接收部分不工作 25.4本章小結(jié) 2結(jié)論 2致謝 2參考文獻(xiàn) 2附錄1中文譯文 2附錄2外文文獻(xiàn) 2哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）-PAGE10--PAGE66-緒論課題背景交通事故已成為對人類生命安全威協(xié)最大的“第一公害”。全球每年有50萬人因車禍喪生。引起交通事故的基本因素有人、車、路、環(huán)境與管理等,其中駕駛員本身因素占70%。而酒后駕車是駕駛員駕駛事故重要因素之一。世界各國統(tǒng)計,30%～50%的交通事故由飲酒后駕車所至。我國交通部門報道,酒后駕車的交通事故率比平常人高出至少5～6倍。在1989～1990年中,因酒后駕車引起的交通事故平均每年高達(dá)3萬余起。我國交通法規(guī)規(guī)定：禁止酒后駕車。在我們的調(diào)查中,駕駛員承認(rèn)有酒后駕車者達(dá)11.99%,且有2.43%的駕駛員經(jīng)常酒后駕車。酒后駕車與車禍的關(guān)系是無可辯駁的。美國近46%的交通事故與酒精有關(guān),且酒后駕車是美國車禍的三種主要危險因素之一。聯(lián)邦德國有70%的交通事故與酒后開車有關(guān)。美、日等國的研究表明,血液中酒精濃度為0.03%、0.09%、0.15%時,駕駛能力分別可下10%、25%、30%。飲酒可致駕駛員視覺功能、觸覺敏感度、判斷能力、注意力等下降,從而致交通事故的發(fā)生。目前，我國對于酒后駕車行為的監(jiān)控主要采取出動警力，定期抽查的方式。但由于人員有限等原因，管理仍存在一定的難度。交管部門對此也非?？鄲馈Ｓ捎诰坪篑{車的危害，交管部門加大處罰力度?，F(xiàn)在一經(jīng)查出是酒后駕駛的，即使只喝了一小口，將處以50元罰款，吊扣駕駛證3個月，記6分；發(fā)現(xiàn)是醉酒駕駛的，將處以200元罰款，吊扣駕駛證6—12個月，記12分以及行政拘留15天。酒后駕車造成死亡1人或重傷3人以上的，將處以3年以上、7年以下有期徒刑。需要注意的是，乘車人若明知駕駛?cè)藛T飲酒了卻依然乘坐，那么乘車者也將被處以警告或10元以上30元以下罰款。在英國，酒后駕車等于失去工作。因?yàn)樗麄兩习嗟闹饕慕煌üぞ呔褪瞧?。酒后駕車造成的交通事故對國家、他人、自己產(chǎn)生了難以估計的后果。為了減少這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，世界各國都在想辦法來解決這個問題。目前采取方法呼氣酒精測試目前全世界幾乎所有國家都采用呼氣酒精測試儀對駕駛?cè)藛T進(jìn)行現(xiàn)場檢測，以確定被測量者是否是酒后駕駛。主要有燃料電池型呼氣酒精測試儀和半導(dǎo)體型呼氣酒精測試儀?？梢詫怏w中酒精含量進(jìn)行檢測的設(shè)備有五種基本類型，即：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，目前常用的只有燃料電池型（電化學(xué)型）和半導(dǎo)體型兩種。這兩種能夠制造成便攜型呼氣酒精測試器，適合于現(xiàn)場使用半導(dǎo)體型采用氧化錫半導(dǎo)體作為傳感器，這類半導(dǎo)體器件具有氣敏特性，當(dāng)接觸的氣體中其敏感的氣體濃度增加，對外呈現(xiàn)的電阻值就降低。這種半導(dǎo)體在不同工作溫度時，對不同的氣體敏感程度是不同的，因此半導(dǎo)體型呼氣酒精測試儀中都采用加熱元件，把傳感器加熱到一定的溫度，該傳感器對酒精具有最高的敏感度。燃料電池型呼氣酒精測試儀采用燃料電池酒精傳感器作為氣敏元件，它屬于電化學(xué)類型，因此又稱為電化學(xué)型。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)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。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(diǎn)。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。半導(dǎo)體型酒精測試儀的最大優(yōu)點(diǎn)是價格低廉，只有燃料電池型的幾分之一，但性能遠(yuǎn)比燃料電池差，所以通常用在自我檢測或一般性測試。對于作為執(zhí)法或者處罰依據(jù)的人體酒精含量檢測，就應(yīng)該使用燃料電池型酒精測試儀。高智能汽車據(jù)報道，英國最近發(fā)明了一種高智能汽車，可以自動拒絕司機(jī)酒后駕駛。這款嶄新設(shè)計的高智能坐騎，裝有一套名為“個人警察”的監(jiān)察系統(tǒng)，由紅外線攝像機(jī)、感應(yīng)器和帶有電腦分析功能的“小黑箱”組成?！靶『谙洹睍褦z像機(jī)錄制的司機(jī)眼球活動情況以及感應(yīng)器偵察到的方向盤扭轉(zhuǎn)動作集中起來進(jìn)行分析。若司機(jī)是在頭腦清醒的情況下駕車，通常在扭動方向盤之前，會先審視一下行車方向。司機(jī)喝得愈醉，審視的時間愈短。“個人警察”系統(tǒng)將根據(jù)司機(jī)審視時間的長短，來判定司機(jī)的醉酒程度，決定是否響起警鈴，或使汽車無法啟動。駕駛員酒后開車控制器市面上存在很多這種儀器。主要通過吹氣，酒精檢測設(shè)備檢測酒精含量，若含量超標(biāo)切斷汽車點(diǎn)火器，使其無法開動，以達(dá)到控制作用。但是其中總存在一些弊端。如可靠性、實(shí)用性、成本等因素而沒有得到推廣。設(shè)計要求目前市場上有多種警用酒精測試儀，隨著技術(shù)的發(fā)展功能越來越多、靈敏度越來越高，它能協(xié)助交警定點(diǎn)抽查駕駛員是否飲酒,但實(shí)施面太窄,為給交通管理部門提供科學(xué)的管理手段,提出了酒后駕車控制器。設(shè)計要求：(1)安裝在汽車上，不用交警和其他人員就能判斷司機(jī)是否酒后駕車，以確保了司機(jī)的安全，又減少了交警等人員的工作量。(2)酒精傳感器靈敏度高，控制器體積小、功耗低、具有電壓比較功能。(3)能夠檢測到酒精含量是否超標(biāo)，超標(biāo)則切斷點(diǎn)火器，使汽車無法開動，以達(dá)到控制酒后駕車。(4)這種設(shè)備成本要比呼氣酒精測試儀低。(5)實(shí)現(xiàn)和使用方法簡單、可靠性強(qiáng)、易推廣等特點(diǎn)。方案設(shè)計設(shè)計方案選擇對酒后駕車控制，存在的可設(shè)計方案很多，并且能實(shí)現(xiàn)其他附加功能。但鑒于成本、可靠性、實(shí)用性等因素考慮，提出以下幾種方案。方案一：智能監(jiān)控器。駕駛員一旦飲酒，其呼出的乙醇?xì)怏w被捕捉到，監(jiān)控器立即作出反應(yīng)，其功能有:顯示被測對象的乙醇濃度；振蕩式聲、光報警；累計記錄駕駛員酒后開車的次數(shù)；由控制開關(guān)強(qiáng)行切斷汽車點(diǎn)火裝置的驅(qū)動電源。設(shè)計圖如圖2-1所示：顯示一：該顯示窗共有4位顯示，采用數(shù)碼管直接顯示當(dāng)前時刻駕駛員呼出的氣體中乙醇?xì)怏w的含量，因酒敏元件本身存在一定的非線性，監(jiān)控器采用軟件處理后，顯示較為準(zhǔn)確。顯示二：該顯示窗也有4位，它實(shí)際上是累計記錄駕駛員酒后開車的次數(shù)，因?yàn)槭抢塾嫈?shù)，所以不能采用汽車電瓶作為其電源，于是單獨(dú)采用了帶有計算功能的電子表作為顯示記錄器。靜態(tài)時,記錄器的正、負(fù)端之間的電壓很低(約60mV)，它被鎖住在一個記錄狀態(tài)，監(jiān)控器在報警的同時，產(chǎn)生一個尖脈沖信號，記錄器自動加1。為避免記錄器受電路其它部分的影響，中間接有光、電隔離管。于是交通管理部門可定期通過“顯示”對駕駛員酒后開車情況進(jìn)行檢查。報警：所接收到的乙醇信號達(dá)到報警點(diǎn)時，監(jiān)控器經(jīng)軟件處理后，立即控制紅、綠發(fā)光二極管交替閃爍，作出光報警信號(靜態(tài)時，僅有綠燈恒亮，作為電源指示)，同時，由外接晶振斷續(xù)發(fā)出聲音報警信號?？刂疲河捎诜N種原因，有些駕駛員飲酒后仍會強(qiáng)行開車，這樣很容易造成事故。為此，在充電電瓶(DC12V)與點(diǎn)火裝置之間，設(shè)計了一繼電器開關(guān)。一旦駕駛員酒后強(qiáng)行開車，監(jiān)控器則切斷點(diǎn)火裝置的電源，禁止汽車啟動或運(yùn)行，此時汽車可能會停止在交通要道上，為避免交通堵塞，監(jiān)控器報警后延時20s，再發(fā)控制信號，而待報警解除后5s內(nèi)控制信號即消失，汽車便可重新啟動。該監(jiān)控器僅適用于有駕駛室的汽油車，不適用于摩托車，對于柴油車，僅有顯示、報警和記錄功能，沒有控制功能。圖2-1方案一設(shè)計圖方案二：汽車智能控制。此設(shè)計是對駕駛員駕車進(jìn)行全面控制。酒后駕車是其中一部分。此設(shè)計將駕駛員和交管部門構(gòu)成一個系統(tǒng)。交管部門紀(jì)錄駕駛員詳細(xì)資料；之后將駕駛證轉(zhuǎn)變?yōu)榕cIC卡類似的電子駕照?？▋?nèi)存有駕駛員的姓名、身份證號碼、允許駕駛的車輛類型、每年考核的情況、違章紀(jì)錄等內(nèi)容；最后在汽車上安裝無線通訊設(shè)備。汽車將和交通部門設(shè)置的管理系統(tǒng)形成一個無線網(wǎng)絡(luò)。駕駛員開車時，先要插入正確的電子駕照，卡內(nèi)的信息通過無線網(wǎng)絡(luò)傳到交通部門的管理系統(tǒng)。交通部門將檢查其信息是否正確、有沒有違章行為、酒后駕車的次數(shù)是否超過一定數(shù)目，如這些信息都達(dá)到安全行車的標(biāo)準(zhǔn)才能啟動。行駛時，安裝在汽車上的檢測空氣中酒精含量系統(tǒng)會自動啟動，開始檢測。若發(fā)現(xiàn)駕駛員是酒后駕車，汽車會發(fā)聲，提醒駕駛員不能開車，汽車自動熄滅。如果汽車再次啟動，智能控制系統(tǒng)會再次作出提示，自動熄滅。如果駕駛員連續(xù)三次啟動，系統(tǒng)將會將其信息傳到交通管理系統(tǒng)，交通部門將會通知附近交警迅速趕到事發(fā)地，對酒后駕車者進(jìn)行相應(yīng)處理。如送到醫(yī)院等。除外，電子駕照上還會增加酒后駕車的次數(shù)，當(dāng)次數(shù)超過一定規(guī)定將會在很長一段時間不能駕車，接受管理部門教育。方案三：采用駕駛員主動吹氣方法，進(jìn)行判斷駕駛員是否是酒后開車。方案設(shè)計圖如2-2所示：這個裝置放在駕駛室司機(jī)右手位置，當(dāng)司機(jī)發(fā)動汽車時，報警裝置將會響起，提醒你使用酒精控制器。酒精控制器一般要加熱到1分鐘左右，該設(shè)備綠燈會亮，說明可以吹氣。向酒精探頭吹氣，必須發(fā)出聲音，這樣才能保證測試準(zhǔn)確。話筒作用判斷是否吹氣。當(dāng)吹氣確認(rèn)后，發(fā)送到單片機(jī)，開始對氣體信號進(jìn)行檢測。酒精含量和電壓信號有一定關(guān)系——含量越高，電壓越高；溫度越高，靈敏度越高。檢測信號經(jīng)過了放大、檢波電路，進(jìn)行信號放大和對噪聲的過濾。之后，通過A/D電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，由單片機(jī)對此信號進(jìn)行處理判斷，假設(shè)酒精含量沒有超標(biāo)，指示燈亮起，可以啟動汽車，繼電器不起作用，酒精控制器停止工作。反之，超標(biāo)指示燈亮起，報警裝置同時響起，說明不能行駛，若司機(jī)強(qiáng)行啟動，單片機(jī)開始控制繼電器，30秒后繼電器開關(guān)切斷點(diǎn)火裝置電源，汽車無法行駛，從而實(shí)現(xiàn)酒后控制駕車行駛的功能。圖2-2方案三設(shè)計圖優(yōu)缺點(diǎn)比較：方案一優(yōu)缺點(diǎn)：智能化，自動檢測到駕駛員呼氣體酒精含量。若駕駛員強(qiáng)行開車，自動切斷點(diǎn)火裝置電源使車無法啟動或行駛。但由于車內(nèi)除了駕駛員還有乘客，乘客呼出的氣體對檢測裝置干擾。這種方法可靠性不強(qiáng)。方案二優(yōu)缺點(diǎn)：采用電子駕照而系統(tǒng)化。有利于對駕駛員進(jìn)行管理。此外每個人的電子駕照不同，發(fā)動汽車時，必須插入，具用防盜功能。但是空氣中的干擾很多，檢測不準(zhǔn)確，并且建立這么大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)人力物力投入很大，實(shí)現(xiàn)困難。方案三優(yōu)缺點(diǎn)；設(shè)計簡單，有效可靠實(shí)現(xiàn)酒后駕車控制。但司機(jī)需主動進(jìn)行檢測，不夠智能化。根據(jù)以上方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較、設(shè)計的要求及實(shí)際情況，采用方案三為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計。采用方案該裝置設(shè)計分兩個部分：發(fā)射部分和接收部分。發(fā)射部分發(fā)射部分主要是檢測酒精含量，判斷是否含量超標(biāo)，向接收部分發(fā)出信號。圖2-3是其結(jié)構(gòu)框圖。將其分幾個模塊介紹。(1)酒精含量檢測：吹氣時，根據(jù)氣體中酒精含量不同，酒精探頭輸出的電壓也發(fā)生明顯變化。電壓隨酒精含量的升高而增大。當(dāng)電壓增到一定的值時，說明酒精含量超標(biāo)，反之不超標(biāo)。將輸出電壓送到單片機(jī)進(jìn)行判斷，檢測駕駛員呼出氣體中酒精含量是否超標(biāo)。(2)吹氣判斷：話筒判斷駕駛員是否吹氣。若無話筒，駕駛員不吹氣，酒精探頭無法判斷駕駛員是否吹氣而檢測不到呼出氣體中的酒精含量，而做出錯誤判斷。使用話筒吹氣時，話筒必產(chǎn)生一個脈沖信號，單片機(jī)判斷駕駛員吹氣，再檢測酒精探頭送來的信號。(3)指示燈：指示燈有紅綠黃三個。紅燈是電源指示燈，工作時亮；綠燈是吹氣提示燈，酒精探頭需要一定時間加熱，才能達(dá)到理想的靈敏度。加熱時間到，綠燈亮，表示可以吹氣；黃燈表示吹氣有效，當(dāng)黃燈不亮，表示吹氣不充分，直到黃燈亮，單片機(jī)才開始檢測酒精探頭送來的信號。(4)單片機(jī)：單片機(jī)用來判斷駕駛員是否吹氣，檢測氣體中的酒精含量是否超標(biāo)，并生成相應(yīng)的碼傳給發(fā)射設(shè)備。(5)發(fā)射設(shè)備：發(fā)射設(shè)備將單片機(jī)生成的信息碼調(diào)制后無線發(fā)送給接收部分。圖2-3酒后駕車控制器發(fā)射裝置接收部分接收部分主要是對收到的碼信號進(jìn)行判斷，做出相應(yīng)操作。收到錯誤碼，不做任何操作；收到超標(biāo)碼，報警音提示，點(diǎn)火裝置斷開，汽車大燈亮，喇叭響；收到不超標(biāo)碼，發(fā)出可行駛提示音，點(diǎn)火裝置打開。圖2-4是其結(jié)構(gòu)框圖，將其分幾個模塊介紹。(1)接收設(shè)備：接收發(fā)射部分的信號，調(diào)制后把碼送到單片機(jī)。(2)工作指示燈：開電源后，工作指示燈亮表示接收部分開始工作。(3)單片機(jī)：收到接收設(shè)備送來的碼，根據(jù)不同碼進(jìn)行不同操作。其控制工作指示燈、繼電器、語音裝置。(4)繼電器：受單片機(jī)控制，相當(dāng)于開關(guān)，控制點(diǎn)火裝置開閉、車燈的亮滅和喇叭的響與不響。(5)報警語音裝置：當(dāng)酒精含量超標(biāo)，它發(fā)出警告音；當(dāng)不超標(biāo)，它發(fā)出提示音。圖2-4酒后駕車控制器接收裝置整體設(shè)計過程圖2-5為總體設(shè)計圖，發(fā)射與接收是分離的。發(fā)射器很小，駕駛員可隨身攜帶，所需電源5V。接收裝置固定裝在汽車上，與汽車上引出12V電壓、點(diǎn)火裝置、大燈、喇叭相連。駕駛員在發(fā)動汽車時，首先開發(fā)射器，紅燈亮說明發(fā)射器開始工作；之后綠燈亮說明酒精探頭溫度適宜，可以吹氣；吹氣后（真正吹氣），黃燈亮，單片機(jī)判斷酒精含量是否超標(biāo)，生成的碼信號由串口發(fā)給發(fā)射設(shè)備，其以無線電方式發(fā)給接收部分。接收設(shè)備收到后解調(diào)為碼信號通過串口傳給單片機(jī)，其根據(jù)不同碼做出相應(yīng)操作。若超標(biāo)，報警音提示、點(diǎn)火裝置斷開、汽車大燈亮、喇叭響；反之發(fā)出行駛提示音、點(diǎn)火裝置開。圖2-5總體設(shè)計圖可行性分析采用這種設(shè)計方法主要是從以下角度考慮：從零器件角度看：酒精探頭選用QM-J3氣敏元件，是以復(fù)合金屬氧化物為主體材料的N型半導(dǎo)體氣敏元件，當(dāng)元件接觸乙醇蒸汽時，其電導(dǎo)率隨氣體濃度增加而迅速升高。其對汽油蒸汽又抗干擾能力，靈敏度高，響應(yīng)速度好，壽命長，工作穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。發(fā)射設(shè)備選用F04E發(fā)射模塊，接收設(shè)備選用配套J04H接收模塊。它是一種性價比較好的設(shè)備，靈敏度高，發(fā)射距離50米以內(nèi)，低功耗。單片機(jī)選用89C2051芯片。低功耗，體積小，有兩個特殊引腳，可作電壓比較器直接使用。從設(shè)計結(jié)構(gòu)上看：使用元件少，實(shí)現(xiàn)簡單。從設(shè)計要求上看：它滿足設(shè)計要求，有效可靠檢測駕駛員是否酒后駕車。從功能角度上看：它除了起到控制酒后駕車功能外，在傳輸碼時，增加碼的個數(shù)。安裝在不同汽車上的設(shè)備，發(fā)送不同碼，這就要求發(fā)射設(shè)備與接收設(shè)備必須一一對應(yīng)，這輛車的發(fā)射器用在其他車上就無效，這樣控制器起到防盜鎖功能。上述各個元件成本低、使用方便、安裝簡單、易推廣。本章小結(jié)本章介紹了三種設(shè)計方案，比較了之間的優(yōu)缺點(diǎn)。根據(jù)實(shí)際情況、設(shè)計要求，闡述自己最終設(shè)計方案。其中詳細(xì)介紹了本方案的結(jié)構(gòu)框圖，各模塊的功能及大致工作過程，最后論證了此方案的可行性。硬件設(shè)計通過電路設(shè)計說明控制器硬件方面的情況。發(fā)射部分89C2051單片機(jī)89C2051單片機(jī)屬于MCS-51系列，功能介紹：2K可擦寫閃存，工作電壓2.7~6V，工作頻率0~24MHZ，128BIT內(nèi)部RAM，15個I/O口，2個時間計數(shù)器，6個中斷源，可編程串口通信，直接LED驅(qū)動輸出。它是低壓、低功耗、高性能、體積小，只有20個引腳單片機(jī)，除了具有51系列單片機(jī)通用功能外，還帶有模擬比較器。單片機(jī)基本電路如圖3-1所示，P3口除了作I/O口使用，帶有特殊功能。P3.0為RXD——串口輸入口，將信息由此口傳給單片機(jī)；P3.1為TXD——串口輸出口，將單片機(jī)要傳信息由此口傳出；P3.2為——外部中斷0，產(chǎn)生中斷操作；P3.3為——外部中斷1；P3.4為T0——時間0中斷，用于計時或計數(shù)；P3.5為T1——時間1中斷。P1口除作I/O口使用，P1.0和P1.1具有特殊功能。在芯片內(nèi)部有一個電壓比較器，對兩口輸入的信息進(jìn)行比較，比較結(jié)果放在特殊寄存器中。XTAL1為晶振放大輸入和內(nèi)部時鐘運(yùn)行電路輸入。XTAL2為晶振放大輸出。它和外部晶振，電容構(gòu)成了外部時鐘的電路。Reset為復(fù)位輸入，它和外部電解電容，電阻構(gòu)成了復(fù)位電路。當(dāng)此口置高兩個機(jī)器周期，單片機(jī)將置為初值。單片機(jī)的主要功能將在下一章講述。圖3-1單片機(jī)基本電路酒精含量檢測模塊酒精探頭選用QM-J3氣敏元件，是以復(fù)合金屬氧化物為主體材料的N型半導(dǎo)體氣敏元件，當(dāng)元件接觸乙醇蒸汽時，其電導(dǎo)率隨氣體濃度增加而迅速升高。其對汽油蒸汽有抗干擾能力、靈敏度高、響應(yīng)速度好、壽命長、工作穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。技術(shù)指標(biāo)：加熱電壓（）AC或DC5±0.2V回路電壓()最大DC24V負(fù)載電阻()4KΩ(或可調(diào))清潔空氣中電阻（）2000KΩ靈敏度（）5（在100ppm蒸汽中）分辨率（）3（在100ppm汽油蒸汽中）響應(yīng)時間（tres）10S恢復(fù)時間(tres)30S元件功耗0.7W監(jiān)測范圍50—5000ppm使用壽命2年使用方法和注意事項(xiàng)：(1)元件開始通電工作時，沒有接觸檢測氣體，其電導(dǎo)率也急劇增加，約1分鐘后達(dá)到穩(wěn)定，這時方可正常使用，這段變化在設(shè)計中電路時可采用延時處理解決。基本酒精測試電路如圖3-2所示：為電源電壓，為給酒精探頭加熱電壓。(2)加熱電壓的改變會直接影響元件的性能，所以在規(guī)定的電壓范圍內(nèi)使用為佳。(3)元件在接觸標(biāo)定氣體100ppm10秒鐘以內(nèi)負(fù)載電阻兩端的電壓可達(dá)到（）差值的80%（即響應(yīng)時間）；脫離標(biāo)定氣體]100ppm30秒鐘以內(nèi)負(fù)載電阻兩端的電壓下降到（）差值的80%（即恢復(fù)時間）。(4)負(fù)載電阻可根據(jù)需要適當(dāng)改動，不影響元件靈敏度。(5)使用條件：溫度－15～35℃；相對濕度45～75%RH;大氣壓力80～106KPa。(6)環(huán)境適度的變化會給元件電阻帶來小的影響，當(dāng)元件在精密儀器上使用時，應(yīng)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，最簡便的方法是采用熱敏電阻補(bǔ)償之。(7)避免腐蝕性氣體及油污染，長期使用需防止灰塵堵塞防爆不銹鋼網(wǎng)。(8)元件六腳位置可與電子管七腳管座匹配使用。符號說明：檢測器體中電阻－檢測氣體中電壓－干擾氣體中電阻－干擾氣體中電壓－與的關(guān)系：與的關(guān)系：圖3-2基本酒精測試電路酒精含量測試電路設(shè)計分析：酒精含量測試電路圖如圖3-3，電路設(shè)計要求是將氣體中的酒精含量轉(zhuǎn)化成測試電壓。參考電壓是酒精含量超標(biāo)與不超標(biāo)的門限。若＞，說明酒精含量超標(biāo)，反之不超標(biāo)。R6與R7之間輸出的就是參考電壓。VCC電壓為5V，兩個電阻阻值相等，=2.5V。根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得，如表3-1所示氣體中100ppm相當(dāng)于酒精探頭輸出的測試電壓=2.5V左右。根據(jù)駕駛員駕車時酒精含量的規(guī)定呼出氣體中酒精含量超過100ppm，則不能再開車。通過單片機(jī)上的電位比較器，比較與的大小就能判斷駕駛員是否酒后駕車?？刂齐妷汉腿龢O管Q3對酒精探頭加熱起到了控制的作用。當(dāng)為高電平，Q3導(dǎo)通，酒精探頭開始加熱，反之，Q3截止，停止加熱。穩(wěn)壓管D2和電容C5，C7起到穩(wěn)壓保護(hù)作用。若輸入電壓有抖動，電容相當(dāng)短路而濾出，若電壓超過5V，穩(wěn)壓管使其控制在5V左右，從而保證電源電壓穩(wěn)壓直流。表3-1酒精濃度和輸出電壓關(guān)系圖濃度/ppm電壓/V濃度/ppm電壓/V0010006.8421002.50315008.7525004.714測試電壓控制電壓參考電壓測試電壓控制電壓參考電壓圖3-3酒精含量測試電路圖吹氣判斷模塊設(shè)計要求：吹氣時，輸出端產(chǎn)生一個脈沖信號，能夠被單片機(jī)識別。電路圖分析：如圖3-4當(dāng)對話筒吹氣時，話筒將產(chǎn)生低頻脈沖信號。經(jīng)由R13到三極管Q2，Q2起到信號放大的作用。脈沖信號經(jīng)Q2放大，輸出，其與單片機(jī)的外部中斷0相連，由單片機(jī)判斷是否吹氣。因?yàn)槿壒艿姆糯箅娐肥枪舶l(fā)射極，放大具有反相作用。將會減小。W1電位器，它是用來調(diào)整變化靈敏度的。它的變化導(dǎo)致話筒靜態(tài)電壓從0.14V到5V變化，滿足三極管Q3在截止和放大區(qū)工作。C6是用來濾出高電頻。C6遇到高電頻電壓，阻抗變小，相當(dāng)于短路而被濾出。當(dāng)頻率高于500K時，電容阻抗變?yōu)閹讱W，對高頻信號有很大衰減。吹氣判斷電壓吹氣判斷電壓圖3-4吹氣判斷電路指示燈模塊設(shè)計要求：能控制三個燈的亮滅。電路分析：如圖3-5VCC=5V，R1、R2、R3起到限流作用。當(dāng)為高電平時，黃燈LED1兩端電壓不能滿足其工作，當(dāng)為低電平，黃燈正常工作。采用同樣的方法控制綠燈、紅燈。控制電壓控制電壓控制電壓控制電壓控制電壓控制電壓圖3-5指示燈電路發(fā)射裝置模塊發(fā)射裝置說明：F04E是技術(shù)成熟發(fā)射模塊，工作電壓：3-12V，發(fā)射電流：0.2-10mA，發(fā)射功率：10mW，工作溫度范圍-40--+70度，發(fā)射頻率：433M，頻率穩(wěn)定度：，F(xiàn)04E頂部的鍍金震蕩電感兼發(fā)射天線，出廠時頻點(diǎn)調(diào)在433M±5M誤差，調(diào)整此電感高度可調(diào)整發(fā)射頻率。但調(diào)整不當(dāng)易引起更大偏移及停振，使用時以調(diào)整接受頻率對準(zhǔn)收發(fā)頻點(diǎn)即可。輸入信號幅度不應(yīng)高出F04工作電壓，輸入信號頻率應(yīng)在0.5-5K合適，低于0.5K發(fā)射效果下降而高于5K接受解調(diào)效果下降，收發(fā)距離變近。F04E輸入端內(nèi)置限流電阻，將輸入端接到正電源，從正電源測出電流約為3V5mA左右，12V約20mA左右即正常，在使用時應(yīng)在輸入端串一支電阻調(diào)整發(fā)射電流，以免過調(diào)制。電路設(shè)計分析：如圖3-6所示，1端接5V電源、2端接地、3端是發(fā)射信號輸入端，其與單片機(jī)的P3.0相連。發(fā)射信號輸入端發(fā)射信號輸入端圖3-6發(fā)射裝置電路發(fā)射總體部分發(fā)射部分主要實(shí)現(xiàn)吹氣判別，酒精含量檢測，單片機(jī)把判斷結(jié)果通過發(fā)射設(shè)備發(fā)送到接收部分。電路設(shè)計分析：如圖3-7，向話筒吹氣，產(chǎn)生的信號經(jīng)三極管Q2流向單片機(jī)的P3.2，單片機(jī)判斷是否吹氣。單片機(jī)P1.4控制酒精探頭加熱，P1.4為高電平，三極管Q3集電極和發(fā)射極導(dǎo)通，酒精探頭開始加熱，反之停止加熱。檢測到的酒精含量電位傳到P1.0口，參考電壓傳到P1.1口。通過單片機(jī)的電位比較器，判斷兩電位高低，做出相應(yīng)操作。P1.5，P1.6，P1.7分別與紅，綠，黃燈相連。當(dāng)其置低，燈亮；反之，燈滅。P3.1與發(fā)射器的3端相連，單片機(jī)要發(fā)射的信號由此口傳給發(fā)射器。單片機(jī)內(nèi)部操作，將在下一章具體說明。圖3-7發(fā)射部分總電路接收部分接收裝置模塊本裝置采用的是J04H接收模塊。作如下說明：性能說明：J04H采用獨(dú)特的電路結(jié)構(gòu)，SMT工藝樹脂封裝，內(nèi)含放大整形，輸出為數(shù)據(jù)信號直接解碼器，使用極為方便，是一種性價比較好的超再生的模塊。J04H無信號時輸出為零電平狀態(tài)（無噪聲干擾）可適合于單片機(jī)輸入端接口，J04H采用條狀鍍金電感及優(yōu)化電路，無需外接天線，接受靈敏度高采用一定的硬度的鍍金電感調(diào)整接受頻點(diǎn)比采用微調(diào)電容調(diào)頻率的接收電路性能穩(wěn)定，即使強(qiáng)烈的震動也不用擔(dān)心頻點(diǎn)偏高，J04H具有較寬的接受帶寬，出廠時以調(diào)在433M，與F04配套基本免調(diào)試，只要電源饋電及引線沒有太大的分布參數(shù)即可處于正常地接受狀態(tài)，鍍金電感約有±5M可調(diào)范圍，安裝時保持原狀不要輕易的變動以免頻點(diǎn)偏高，J04H具有極低功耗，3V時只消耗0.2mA電流，可長期處于守機(jī)狀態(tài)。新版J04H可外接天線提高接受靈敏度。使用說明：J04H最低工作電壓為2.6V，靈敏度下降，收發(fā)距離變近。J04H接通電源用示波器AC50mV/1mS檔在3腳應(yīng)能看到一條約50mV<最大雜波為100mV>的噪聲帶，噪聲帶應(yīng)在1.5V，即1/2VDD處，J04H處于正常接收狀態(tài)。接通發(fā)射電源，收發(fā)開2米，應(yīng)能看到碼信號，如果3腳無噪聲帶應(yīng)檢查電壓及電流是否正常，過長的臨時接線會引入分布參數(shù)使LC震蕩停振，如圖3-8。如果噪聲帶正常而收不到碼信號，可將收發(fā)靠近，若仍無信號應(yīng)仔細(xì)檢查F04輸入端碼脈沖是否正常，發(fā)射電流是否正常，如果信號及發(fā)射電流正常，可將F04輸入端電阻增大至47K，調(diào)整天線長度，同時觀察J04H測試端應(yīng)出現(xiàn)編碼脈沖，F(xiàn)04輸入電阻小于10K易引起過調(diào)制，甚至停振。如果信號正常不解碼，應(yīng)仔細(xì)檢查編解碼地址碼是否一致，碼脈沖中間是否有干擾及寬窄脈沖比是否正確，震蕩電阻是否正確。解碼正常后，收發(fā)離開幾十米，用示波器觀察J04H第3腳信號，調(diào)整J04H頂部條狀鍍金電感（與印板間距）即可調(diào)整接受頻率使信號最大，即可獲得最大收發(fā)距離（注意調(diào)整量不宜大于1mm）。電路設(shè)計分析：接收電路如圖3-8，1端接電源、2端接地、4端信息輸出，與單片機(jī)的P3.1口相連。接收到的信息直接傳到單片機(jī)接收串行口。接收信息輸出端接收信息輸出端圖3-8接收電路圖報警語音模塊功能說明：此語音模塊可以發(fā)出兩種不同的語音提示。電路說明：報警語音電路是一個專門的模塊如圖3-9所示，芯片IC起到控制作用，1端接地、2端接電壓VCC=3V、3端、4端是話音選擇方式。當(dāng)脈沖信號通過電容C13傳到3端，喇叭將響起報警提示音，說明是酒后駕車；同理，通過C14傳到4端，喇叭將響起可以行車提示音。對于直流信號，C13,14起到隔直作用。6端輸出脈沖信號，引起喇叭發(fā)音?？刂圃捯舴绞降碾妷河蓡纹瑱C(jī)產(chǎn)生?？刂齐妷篤2控制電壓控制電壓V2控制電壓V1圖3-9報警語音電路穩(wěn)壓降壓模塊由于接收部分是安裝在汽車上，電源是由汽車提供，汽車輸出電壓是12V，而接收部分其他模塊的工作電壓需要5V、3V，因此設(shè)計了此電路。穩(wěn)壓降壓電路如圖3-10，此電路主要有LM337和MC7805兩個穩(wěn)壓片構(gòu)成。LM337是一個三端可調(diào)輸出電壓的變壓器，其內(nèi)部具有過載保護(hù)電路。1端為可調(diào)端、2端輸出電壓為3V。MC7805具有如下特點(diǎn)：輸出電壓為5V，終端具有過載保護(hù)電路，短路保護(hù)，輸出安全保護(hù)。電路分析：X1、X2為汽車上電源輸出線，X2接地，X1接＋12V，經(jīng)由穩(wěn)壓保護(hù)電路接到MC7805，LM337。穩(wěn)壓保護(hù)電路由電容和穩(wěn)壓管構(gòu)成。和酒精含量測試電路中穩(wěn)壓電路相似，這就不再說明。輸出電壓3伏輸出電壓3伏如圖3-10穩(wěn)壓降壓電路執(zhí)行模塊該模塊對汽車進(jìn)行控制操作——汽車點(diǎn)火、車燈亮滅、車?yán)软懪c不響和工作指示燈亮滅。電路設(shè)計分析：繼電器在上電時，開關(guān)被推開；斷電時，開關(guān)被吸合。如圖3-11，P3與汽車的點(diǎn)火開關(guān)相連，當(dāng)三極管Q1為高電位時，繼電器上電，開關(guān)接通P3，12V電壓傳到P3；反之，繼電器吸合，斷開與P3的連接，P3無電壓。P4與汽車大燈相連，當(dāng)三極管Q3為高電位時，大燈接通12V，點(diǎn)亮；反之熄滅。P5與汽車?yán)认噙B，當(dāng)三極管Q4為高電位時，喇叭響；反之不響。與繼電器相連的二極管起到保護(hù)繼電器的作用，防止電壓反相。P2與外部指示燈燈相連作為工作指示燈。P1與機(jī)車的發(fā)動鑰匙相連，當(dāng)發(fā)動車時，P1為高電平。圖3-11執(zhí)行電路接收總體部分接收部分根據(jù)收到的不同信號作出相應(yīng)控制，以實(shí)現(xiàn)酒后駕車控制。電路設(shè)計分析：電路設(shè)計如圖3-12，外圍電路中，變壓模塊提供5V和3V電壓，與其它模塊相連。接收裝置收到信號，從4端傳到P3.0，單片機(jī)內(nèi)部根據(jù)信號作出不同外部操作。P3.4，P3.5與語音芯片的3端、4端相連。當(dāng)這兩個引腳任意一個發(fā)出脈沖信號，喇叭都會發(fā)聲。不同引腳發(fā)出不同聲音。P1.2、P1.6、P1.7分別控制繼電器J1、J2、J3。當(dāng)P1.2置低，12V電源線與P3斷開；反之，接通。同理P1.6、P1.7。P3.7控制P2端口，置高時，與P2相連的外部燈亮；反之，滅。P1.5與P1端口相連，當(dāng)發(fā)動汽車瞬間，一個高電位信號由P1端傳到單片機(jī)內(nèi)，單片機(jī)由此判斷駕駛員是否在發(fā)動汽車。具體單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的控制，在下面一章進(jìn)行說明。圖3-12接收部分總電路本章小結(jié)本章首先介紹電路中的各個模塊的功能，電路設(shè)計，再整體分析總體電路。通過對電路設(shè)計分析，來說明硬件是如何實(shí)現(xiàn)對該控制器要求。軟件設(shè)計軟件設(shè)計通過軟件的方式來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的某些控制。具體說明該設(shè)備工作情況。單片機(jī)理論說明本章只對軟件設(shè)計中所用到的相應(yīng)理論作說明。中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)是為使CPU具有對單片機(jī)外部或內(nèi)部隨機(jī)發(fā)生的事件的實(shí)時處理而設(shè)置的。中斷系統(tǒng)由5個中斷請求源，2個中斷優(yōu)先級。5個中斷請求源為：(1)——外部中斷0請求，由引腳輸入，中斷請求標(biāo)志位為IE0。(2)——外部中斷1請求，由引腳輸入，中斷請求標(biāo)志位為IE1。(3)定時器/計數(shù)器T0溢出中斷請求，中斷請求標(biāo)志為TF0。(4)定時器/計數(shù)器T1溢出中斷請求，中斷請求標(biāo)志為TF1。(5)串行口中斷請求，中斷請求標(biāo)志為TI或RI。如表4-1和4-2所示，中斷請求標(biāo)志位分別由特殊功能寄存器TCON和SCON的相應(yīng)為鎖存。IT0——選擇外部中斷請求為跳沿觸發(fā)方式或電平觸發(fā)方式的控制位。IT0=0，為電平觸發(fā)方式，引腳上低電平有效。IT0=1，為跳沿觸發(fā)方式，引腳上的電平從高到低的負(fù)跳變有效。IT1——選擇外部中斷請求為跳沿觸發(fā)方式或電平觸發(fā)方式，其意義和IT0類似。IE0——外部中斷0的中斷請求標(biāo)志位。IE1——外部中斷1的中斷請求標(biāo)志位。TF0——定時器/計數(shù)器T0溢出中斷請求標(biāo)志位。當(dāng)啟動T0計數(shù)后，定時器/計數(shù)器T0從初值開始加1計數(shù)，當(dāng)最高位產(chǎn)生溢出時，由硬件置”1”TF0，向CPU申請中斷，CPU響應(yīng)中斷。TF1——定時器/計數(shù)器T1溢出中斷請求標(biāo)志位，功能和TF0類似。TR0——當(dāng)為“1“時，定時器/計數(shù)器T0開始計數(shù)。TR1——功能和TR0類似。表4-1TCON中的中斷請求標(biāo)志位TCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0位地址8FH8DH8BH8AH89H88HTI——串行口的發(fā)送中斷請求標(biāo)志位。RI——串行口接收中斷請求標(biāo)志位。表4-2SCON中的中斷請求標(biāo)志位SCONTIRI位地址99H98H如表4-3，IE中各位功能如下：EA——中斷允許總控制位EA=0，CPU屏蔽所有的中斷請求，EA=1，CPU開放所有中斷。ES——串行口中斷允許位ES=0，禁止串口中斷，ES=1，允許串口中斷。ET1——定時器/計數(shù)器T1的溢出中斷允許位ET1=0，禁止T1中斷，ET1=1，允許T1中斷。EX1——外部中斷1中斷允許位EX1=0，禁止外部中斷1中斷，EX1=1，允許外部中斷1中斷。ET0——定時器/計數(shù)器T0的溢出中斷允許位，功能與ET1類似EX0——外部中斷0中斷允許位，功能與EX1類似表4-3IE的中斷允許控制位IEEAESET1EX1ET0EX0位地址AFHACHABHAAHA9HA8H如表4-4，IP中各位功能如下：PS——串行口中斷優(yōu)先級控制位PS=1，串行口中斷定義為高優(yōu)先級中斷，PS=0，串行口定義為低優(yōu)先級中斷。PT1——定時器T1中斷優(yōu)先級控制位PT1=1，定時器T1定義為高優(yōu)先級中斷，PT1=0，定時器T1定義為低優(yōu)先級中斷。PX1——外部中斷1中斷優(yōu)先級控制位PX1=1，外部中斷1定義為高優(yōu)先級中斷，PX1=0，外部中斷1定義為低優(yōu)先級中斷。PT0——定時器T0中斷優(yōu)先級控制位，功能與PT1類似。PX0——外部中斷1中斷優(yōu)先級控制位，功能與PX1類似。表4-4中斷優(yōu)先級寄存器IPIPPSPT1PX1PT0PX0位地址BCHBBHBAHB9HB8H定時/計數(shù)器單片機(jī)內(nèi)有兩組16位定時/計數(shù)器，分別為定時器0與定時器1，兩者可獨(dú)立操作，各自擁有一個中斷向量。定時器輸入信號源為振蕩器除以12的頻率，而計數(shù)器輸入信號源為外部引腳T0與T1，除此之外計時與計數(shù)是不分的。定時/計數(shù)器具有4種工作方式。如表4-5是工作方式寄存器TMOD。各位功能說明：GATE——門控位GATE=0，僅由運(yùn)行控制位TRX(X=0，1)=1來啟動定時/計數(shù)器運(yùn)行。GATE=1，由TRX(X=0，1)=1和外中斷引腳(或)上的高電平共同來啟動定時/計數(shù)器運(yùn)行。M1,M0——工作方式選擇位C/——計數(shù)器模式和定時器模式選擇位C/=0，為定時器模式，C/=1，為計數(shù)器模式，計數(shù)器對外部輸入引腳T0或T1的外部脈沖計數(shù)。表4-5工作方式寄存器TMODT1方式字段T0方式字段GATEC/M1M0GATEC/M1M0如表4-6是定時/計數(shù)控制寄存器TCON，對各位進(jìn)行如下說明；TF1，TF0——T1，T0計數(shù)溢出標(biāo)志位，功能在中斷系統(tǒng)中已說明。TR1，TR0——計數(shù)運(yùn)行控制位其余在中斷系統(tǒng)中已作說明。表4-6定時/計數(shù)控制寄存器TCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0在這個設(shè)計中，運(yùn)用了方式一和二。以下介紹這兩種方式。方式一：當(dāng)M1、M0為01時，定時/計數(shù)器工作與方式一，這時方式一為16位的計數(shù)器，由THX作高位和TLX作低位構(gòu)成。有關(guān)控制位前面已講述。方式二：當(dāng)M1、M2為10時，定時/計數(shù)器工作在方式二。其特點(diǎn)：自動恢復(fù)初值的8位定時/計數(shù)器，THX作為常數(shù)緩沖器，當(dāng)TLX計數(shù)溢出時，在置1溢出標(biāo)志TFX的同時，還自動的將THX中的常數(shù)送至TLX，使TLX從初值開始重新計數(shù)。這種工作方式可以省去用戶軟件中重裝初值的程序，簡化初值計算，可以相當(dāng)精確確定定時時間。串行口單片機(jī)內(nèi)部有—個可規(guī)劃的串行端口，為一個全雙工(FullDuplex)的通訊端口，故可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。串行端口的優(yōu)點(diǎn)就是使用較少的傳輸線即可完成數(shù)據(jù)的傳輸。同時，其通訊端口也是一個接收緩沖式的串行端口，在SFR中有一個SBUF的寄存器，專門供存放發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)，所以欲發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，僅需對SBUF寄存器進(jìn)行存取即可，非常方便使用。實(shí)際上，發(fā)送及接收各有一個SBUF寄存器，且占用同一地址(99H)，究竟如何分辨到底使用哪一個寄存器呢?其方法很簡單，依照讀取或?qū)懭隨BUF寄存器的動作來決定。當(dāng)指令寫入SBUF時，即是將數(shù)據(jù)寫入串行數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖器SBUF中發(fā)送出去；反之，當(dāng)讀取SBUF數(shù)據(jù)時，則是讀取串行數(shù)據(jù)接收緩沖器SBUF中的數(shù)據(jù)。串行端口接收到一個字節(jié)的數(shù)據(jù)后，產(chǎn)生串行端口中斷，通知CPU至SBUF讀取數(shù)據(jù)，此時串行端口可繼續(xù)接收第二個數(shù)據(jù)，當(dāng)?shù)诙€數(shù)據(jù)接收完成時，存于SBUF中的第一個數(shù)據(jù)若尚未被讀取，則第一個數(shù)據(jù)將會丟失。同理，將一字節(jié)數(shù)據(jù)寫入發(fā)送SBUF中，便會通過串行瑞口將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，發(fā)送完畢后便產(chǎn)生中斷，通知CPU數(shù)據(jù)已發(fā)送完成，可繼續(xù)送下一個數(shù)據(jù)。串行口共有四種工作方式，有兩個寄存器控制串行口。做如下介紹：如表4-7，串行口控制寄存器SCON，各位功能為：SM0、SM1——串行口4種工作方式選擇位。SM2——多機(jī)通訊控制位，本設(shè)計未用到，在此就不作介紹。REN——允許串行接收位，REN=1，允許串行接收，REN=0，禁止串行接收。TB8——發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)，在方式二和三時，TB8是要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)。RB8——接收到的第9位數(shù)據(jù)，在方式二和三時，RB8是存放接收的第9位數(shù)據(jù)。TI——發(fā)送中斷標(biāo)志位，TI=1，表示一幀數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束，TI的狀態(tài)可供軟件查詢，也可申請中斷。CPU響應(yīng)中斷后，向SBUF中寫入要發(fā)送的下一幀數(shù)據(jù)。TI必須由軟件清0。RI——接收中斷標(biāo)志位，RI=1，表示一幀數(shù)據(jù)接收完畢，并申請中斷，要求CPU從接收SBUF取走數(shù)據(jù)。該位狀態(tài)可供軟件查詢。RI必須由軟件清0。表4-7串行口控制寄存器SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI如表4-8，特殊功能寄存器PCON，其沒有位尋址功能。SMOD——波特率選擇位，其功能在波特率計算中說明。表4-8PCON寄存器SMOD本設(shè)計選擇串行口工作方式三，本文只對方式三作介紹。方式三發(fā)送發(fā)送前，先設(shè)置TB8，然后將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入SBUF，即啟動發(fā)送。串行口能把TB8取出，并裝入到第9位的位置，再逐一發(fā)送出去。發(fā)送完畢，則把TI位置“1”。方式三接收當(dāng)要接收數(shù)據(jù)時，而將SCON寄存器的REN位設(shè)定為1，每當(dāng)RXD引腳上檢測到負(fù)緣狀態(tài)信號后就會激活串行端口的接收動作。在接到正確的起始位后(低電位)，開始接收數(shù)據(jù)位，直到SCON中的RI＝0、SM2＝0或RI＝0且接收到的停止位為1時，才自動把8位數(shù)據(jù)送入SBUF內(nèi)。接著把停止位放入RB8中，然后設(shè)定接收中斷標(biāo)志RI＝1，產(chǎn)生串行端口中斷請求。經(jīng)過一個位時間后，不論上述條件是否成立，RX控制方塊均會重新開始檢測RXD引腳有無負(fù)緣狀態(tài)信號，以準(zhǔn)備接收下一批數(shù)據(jù)。波特率是串行口每秒發(fā)送或接收的位數(shù)。方式三的波特率的計算方式三波特率=×定時器T1的溢出率T1的溢出率取決于T1的工作方式和初值程序流程圖通過程序流程圖來對軟件設(shè)計進(jìn)行說明，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計要求。發(fā)射部分程序流程圖如圖4-1為發(fā)射部分的主程序，實(shí)現(xiàn)吹氣識別，酒精含量是否超標(biāo)判圖4-1發(fā)射主程序流圖別，及把信息碼和判別控制碼發(fā)送給接收部分的功能。在程序中，用一分鐘來判斷是否吹氣，若吹氣了執(zhí)行吹氣后操作；反之，停止工作。程序中的其它操作由以下流圖實(shí)現(xiàn)。用到了T0計時中斷如圖4-10，外部0中斷如圖4-11，串口傳輸如圖4-14。如下圖4-2T0計時中斷子程序流圖，選擇的工作方式1，16位的計時器。計數(shù)初值為TH0=3CH，TL0=B0H，每隔50ms中斷一次，中斷1200次為1分鐘。計時一分鐘的標(biāo)志位初始值置位1200，當(dāng)計時一分鐘的標(biāo)志位為0時，停止計時中斷。圖4-2T0中斷程序流圖如下圖4-3外部中斷0程序流圖。選擇的外部下降沿引起外部中斷。對于各控制位如何設(shè)定，上一節(jié)講過，在這不重復(fù)。流圖中有個吹氣標(biāo)志位，當(dāng)為1時，說明已吹氣；為0時，則沒吹氣，沒有進(jìn)入外部中斷0。圖4-3外部中斷程序流圖如下圖4-4吹氣后的程序流圖，串口傳輸選擇工作方式三，存在圖4-4吹氣后操作子程序流圖T1溢出率問題。根據(jù)接收器要求，選擇1K波特率，T1計時器選擇工作在方式二，經(jīng)計算，TL1=0xF3，TH1=0xF3。因?yàn)樵搯纹瑱C(jī)具有一個電壓比較器功能，參考電位和酒精含量檢測到的電位，經(jīng)比較后，結(jié)果存到單片機(jī)特殊位AOUT中。超標(biāo)控制碼和不超標(biāo)控制碼，可自己設(shè)定。信息碼的產(chǎn)生，是這個設(shè)計的亮點(diǎn)。信息碼的主要是讓該設(shè)備具有電子鎖功能。首先每臺設(shè)備都有個編號，由編號產(chǎn)生信息碼。我們把編號分成35位二進(jìn)制。每五位放入信號碼的高五位，后三位根據(jù)信號本身發(fā)射順序編排。這樣產(chǎn)生七個信息碼。由于每臺設(shè)備的編號都不同，因此這臺的發(fā)射器用在其他任何一臺接收器上都不能讓汽車發(fā)動，這樣就起到電子鑰匙作用。如圖4-5就實(shí)現(xiàn)這一功能。圖4-5信息碼產(chǎn)生子程序流圖如圖4-6為串口傳輸子程序流圖，串口傳輸，把信號送到SBUF中，開始傳送，當(dāng)TI=1說明信息傳送完畢。串口工作在方式三，它具有第九位TB8，這一位可作為奇偶校驗(yàn)位。對接收到信息進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。圖4-6串口傳輸子程序流圖接收部分程序流程圖如圖4-7為接收部分的主程序流圖。其實(shí)現(xiàn)接收信息，判斷信息是否正確，若正確，判斷酒精含量是否超標(biāo)，若超標(biāo)，執(zhí)行超標(biāo)控制；反之，執(zhí)行不超標(biāo)控制。若接收不到正確信息，則不停接收，直到正確為止。其中信息碼的接收是采用一次接收3次8個信息碼，接收完畢在判斷是否正確。圖4-7接收部分主程序流圖如圖4-8為串口接收子程序流圖。其選擇工作方式三，存在T1溢出率問題，根據(jù)接收器要求，選擇1K波特率，T1計時器選擇工作方式二，經(jīng)計算，TL1=0xF3，TH1=0xF3。若RI=1說明這個信息接收完畢。先把這些信息存在特定地址，每次連續(xù)存3次8個碼，再比較，如不正確，在重復(fù)以上過程。圖4-8串口接收子程序流圖如圖4-9酒精含量超標(biāo)子程序流圖，發(fā)出報警提示音后，當(dāng)車鑰匙發(fā)動車時會出現(xiàn)無法啟動、車大燈亮起和喇叭響起。圖4-9酒精含量超標(biāo)子程序流圖如圖4-10為酒精含量不超標(biāo)子程序流圖，先發(fā)出提示音可以行駛。圖4-10酒精含量不超標(biāo)子程序流圖本章小結(jié)首先簡要講述軟件設(shè)計上用到的一些單片機(jī)原理——中斷系統(tǒng)、定時/計數(shù)器和串行口，然后用發(fā)射和接收兩部分的程序流程圖對軟件方面進(jìn)行具體介紹，最終說明該設(shè)備是如何實(shí)現(xiàn)所要求的功能。其中特別介紹檢測信息碼設(shè)計。安裝調(diào)試安裝調(diào)試工作是本課題一個重要環(huán)節(jié)，主要檢測該設(shè)計是否可行。從安裝調(diào)試過程、調(diào)試方法、實(shí)際遇到問題進(jìn)行說明。安裝調(diào)試過程安裝調(diào)試是先根據(jù)電路設(shè)計圖，把各零器件焊接在電路板上，對其進(jìn)行硬件和軟件上的調(diào)試，最終使其能實(shí)現(xiàn)設(shè)計要求。安裝時注意端點(diǎn)的虛焊、漏焊、錯焊等常見問題。文中重點(diǎn)對調(diào)試進(jìn)行說明。首先對各個模塊進(jìn)行調(diào)試，保證各個模塊能夠?qū)崿F(xiàn)自身功能；然后對整體進(jìn)行調(diào)試，先硬件調(diào)試，在軟件調(diào)試，但對硬件調(diào)試時，需要運(yùn)行程序，因此硬件調(diào)試和軟件調(diào)試同時進(jìn)行。本設(shè)計調(diào)試過程為：發(fā)射部分調(diào)試，第一調(diào)試指示燈紅綠黃是否能正常工作。通過程序讓紅綠黃燈依次相隔10秒亮；第二調(diào)試吹氣話筒在吹氣時是否能被單片機(jī)檢測到。采用第四章將的外部中斷程序，吹氣后產(chǎn)生一個下降沿信號，單片機(jī)響應(yīng)外部中斷，執(zhí)行外部中斷程序，讓黃燈亮。若黃燈亮吹氣判斷調(diào)試成功；第三調(diào)試酒精探頭是否能正常工作。程序設(shè)置為當(dāng)酒精含量超標(biāo)紅燈亮，反之綠燈亮。加熱酒精探頭一分鐘后，進(jìn)行含酒精和不含酒精兩次測試，觀察兩次結(jié)果是否正確，若正確調(diào)試成功。接收部分調(diào)試，第一檢測變壓模塊輸出的電壓是否正確。采用示波器觀察其輸出端電壓是否正確；第二調(diào)試?yán)^電器是否能正常工作。編程，讓繼電器不停開閉；第三調(diào)試語音電路是否正常工作。由報警語音模塊知，分別向兩個控制端發(fā)送脈沖信號，看是否發(fā)出正確語音；第四調(diào)試五個輸出端輸出是否正確。根據(jù)繼電器與輸出端連接情況，用示波器觀察其輸出電壓是否符合設(shè)計要求。傳輸調(diào)試，第一將發(fā)射的串行輸出口直連在接收的串行輸入口，調(diào)試發(fā)送接收是否正確。用示波器觀察輸出、輸入信號波形是否正確；第二采用無線發(fā)送接收裝置，調(diào)試發(fā)送接收是否正確，和導(dǎo)線直連方法相同。整體調(diào)試，將編寫的總程序燒錄芯片，對整個裝置進(jìn)行調(diào)試，看是否能夠完整實(shí)現(xiàn)設(shè)計要求，達(dá)到酒后駕車的控制。調(diào)試方法調(diào)試的方法有很多，分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。硬件調(diào)試(1)檢查連接線是否連接正確，有沒有短路、斷路。(2)檢查各個零器件是否能夠工作正常，工作電壓是否正確。(3)存在可調(diào)電阻、電容，要進(jìn)行調(diào)整，使其相關(guān)設(shè)備工作在最佳狀態(tài)。(4)對于特殊的零器件要采用特殊的設(shè)備進(jìn)行調(diào)試。如單片機(jī)內(nèi)部工作狀態(tài)用仿真器調(diào)試。軟件調(diào)試(1)編寫程序先要編譯通過，用編譯軟件觀察每條指令的工作過程。要保證程序正確，再調(diào)試。(2)燒錄芯片的程序，看是否按照預(yù)先設(shè)計的思路運(yùn)行，如不能正常運(yùn)行，可在程序里加入測試點(diǎn)，檢測程序出錯處。(3)加入程序過大，而找不到出錯的地方，可將程序分解，程序進(jìn)行調(diào)試，直到找到出錯地方。以上方法是調(diào)試中的一些常用方法。本設(shè)計具體調(diào)試用例在調(diào)試過程中，出現(xiàn)一些問題。在下文中分析。黃燈忽亮忽滅在進(jìn)行發(fā)射部分指示燈調(diào)試時，出現(xiàn)了黃燈忽亮忽滅情況，有時不亮。首先檢查兩端電壓是否正常，發(fā)現(xiàn)電壓比設(shè)計要求的低。在檢查與黃燈的相連的電阻，阻值正確。接觸電阻，黃燈亮，說明電阻焊接不穩(wěn)。重焊后，黃燈工作正常。在接受部分調(diào)試語音電路時，出現(xiàn)喇叭不響。首先檢測喇叭兩端的電壓，電壓正常。然后檢測語音片子的電壓，正常。接著檢測語音片子輸出端是否有脈沖信號（在電路設(shè)計模塊設(shè)計中介紹過該電路），正常。最后檢測這個電路各連接線是否導(dǎo)通，發(fā)現(xiàn)有一處連接線斷開。連接好，喇叭還是不響，在檢查喇叭一端引腳時，發(fā)現(xiàn)接觸不良，重焊后，喇叭響。語音電路的喇叭不響在接受部分調(diào)試語音電路時，出現(xiàn)喇叭不響。首先檢測喇叭兩端的電壓，電壓正常。然后檢測語音片子的電壓，正常。接著檢測語音片子輸出端是否有脈沖信號（在電路設(shè)計模塊設(shè)計中介紹過該電路），正常。最后檢測這個電路各連接線是否導(dǎo)通，發(fā)現(xiàn)有一處連接線斷開。連接好，喇叭還是不響，在檢查喇叭一端引腳時，發(fā)現(xiàn)接觸不良，重焊后，喇叭響。接收部分不工作當(dāng)進(jìn)行整體軟件調(diào)試時，發(fā)射器發(fā)射信號，接收端也接收到信號，可是接收部分不工作。加了一個測試點(diǎn)——在信號檢測正確時，接收端的外部指示燈滅。可是檢測到的指示燈都是亮，說明接收到的信息是錯的，為了檢測接收到的信息正確性，首先調(diào)試發(fā)送一個信息是否正確，然后發(fā)送兩個，最后發(fā)送全部信息，檢測出錯位置，最后查找到檢測信號的程序編寫出錯。本章小結(jié)本章介紹了一般的安裝調(diào)試過程，方法。重點(diǎn)介紹了本設(shè)計的調(diào)試過程，結(jié)合調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題，介紹所采用的方法。哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）結(jié)論酒后駕車控制器是根據(jù)實(shí)際交通事故發(fā)生情況而設(shè)計。本文設(shè)計是為了有效控制酒后駕車。首先介紹三種設(shè)計方案，比較之間優(yōu)缺點(diǎn)。根據(jù)實(shí)際情況、設(shè)計要求，闡述自己最終設(shè)計方案。其中詳細(xì)介紹本方案結(jié)構(gòu)框圖、各模塊功能及大致工作過程，最后論證此方案的可行性。其次對電路中的各個模塊功能、電路設(shè)計及整體總電路進(jìn)行分析。分析十個模塊，及發(fā)射和接收兩個部分總電路，說明硬件是如何實(shí)現(xiàn)該控制器要求。然后講述軟件設(shè)計。其中生成信息碼，檢測信息碼是設(shè)計的一個亮點(diǎn)。信息碼采用設(shè)備編號，具有唯一性。檢測時，進(jìn)行一個一個數(shù)據(jù)包檢測。文中用程序流程圖對軟件方面進(jìn)行具體介紹，最終說明該設(shè)備是如何實(shí)現(xiàn)要求功能。最后介紹安裝調(diào)試過程，說明在實(shí)際過程中有效可靠控制酒后駕車。發(fā)射部分加熱酒精探頭一分鐘，判斷是否吹氣一分鐘，發(fā)送信息碼及設(shè)備停止工作一分鐘。接收部分開始工作也不會超過30秒。整個工作不超過四分鐘。工作具有有效性。因?yàn)榘l(fā)射部分很小，并與接收部分分離，它可隨身攜帶。駕駛員只要打開電源一分鐘后，向其吹氣就可，沒有任何復(fù)雜操作。接收部分安裝在汽車上，不易卸載。該設(shè)備方便，簡易，易推廣，在實(shí)際應(yīng)用中有其價值。致謝在張新潮老師悉心指導(dǎo)和幫助下，完成了畢業(yè)設(shè)計。在畢設(shè)的過程中，從張老師身上學(xué)到了好多東西，特別是解決問題的方法、樂觀的精神以及做人的道理。在畢設(shè)中，感謝宗成閣老師幫助，還有師兄師姐和身邊的同學(xué)，遇到問題，他們總是很熱情幫忙解決，在此感謝他們。參考文獻(xiàn)1楊素行.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教材.高等教育出版社，1997：613-992張玉仙等.第三屆全國敏感元件與傳感器學(xué)術(shù)會議論文集，北京.1933：122-1243張毅剛等.新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003：8-984徐愛鈞等.單片機(jī)高級語言C51應(yīng)用程序設(shè)計.電子工業(yè)出版社，1999：17-735陳龍三.C語言控制與應(yīng)用.清華大學(xué)出版社，2001：108-2126周立功等.增強(qiáng)型80C51單片機(jī)速成與實(shí)踐.北京航空航天大學(xué)出版社，2003：114-2667胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù).清華大學(xué)出版社，2001：193-3518沈慶陽.8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用.清華大學(xué)出版社，2002：50-1109馬家辰.MCS-51單片機(jī)原理及接口技術(shù).哈爾濱工業(yè)大學(xué)，1998：35-9410BartonJSetal.IntrinsicOpticalFibreSensorforMonitoringAcousticEmission.SensorsandActuators,1992,31(3):110-11411C2H5OHGasSensor.MicroChemicalSystemsPreliminaryDataSheet.1-412MC78XX/LM78XX/MC78XXA3-Terminal1APositiveVoltageRegulator.FairchildSemiconductor.1-28PRELIMINARYDATASHEET附錄1中文譯文AT89CX051微控制器的模擬-數(shù)字變換器應(yīng)用AtmelAT89C1051和AT89C2051微控制器是具有低引腳數(shù)和寬工作電壓范圍的單片閃光器（Flash）和不可缺少的比較器。這篇應(yīng)用手冊描述了這兩種低成本的數(shù)字化變換技術(shù)。它們被用于AtmelAT89C1051和AT89C2051微控制器的比較器中。RC模擬數(shù)字變換器這種變換方法組成簡單，但準(zhǔn)確性下降和變換時間長。在下列提到的例子中，分辨率超過50毫伏，準(zhǔn)確性低于0.1volt或是更少。變換時間為7毫秒或是更少如圖一所示，如果采用RC模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換方法只需要一個AT89CX051微控制器，兩個電阻器和一個電容器。微控制器的輸出（11腳）大約從零和VCC間變化。它交替為電容充放電。這個電容器與內(nèi)部比較器的非反向輸入相連（12腳）。微控制器計算電容器電壓達(dá)到與內(nèi)部變換比較器輸入電壓的時間。比較器電壓要和未知輸入電壓相匹配（13腳）。未知電壓是所測時間的函數(shù)。在圖一中HP5082-7300LED所顯示不需要變化，但是要用軟件來實(shí)現(xiàn)簡單二進(jìn)制電壓作用。模數(shù)變換器在兩個顯示屏上顯示伏特和0.1伏特。電壓分辨率不利用RC轉(zhuǎn)換軟件的判別，它在提供調(diào)試工具的同時也給出了一個方法。典型電容器充放電周期波形如圖二所示。放電部分曲線和充電部分曲線相同，大約都在VC=VCC=2線上。除了已給出的說明的地方，放電部分周期運(yùn)用了下面的方程和討論：下列指數(shù)方程中，電容器的電壓是時間的函數(shù)：其中VC是t時刻的電容器電壓，VCC是給定電壓，RC是電容器和電阻器值的乘積。電壓單位為伏，時間單位為秒。電阻為歐姆，電容為法拉。乘積RC為時間恒量，影響網(wǎng)絡(luò)的波形。當(dāng)電容器充放電開始時波形最陡，并隨時間變化。不能用浮點(diǎn)計算和超函數(shù)來求解指數(shù)方程是RC變換方法的首要問題。在一個壓縮的時間范圍里，指數(shù)曲線呈現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其寬度的陡升趨勢，近似為垂線。曲線在橫向的持續(xù)變化超過了橫向變化，產(chǎn)生了很大的誤差。是這種方法失敗的原因。而且它不能解決曲線在漸近線VCC附近劇烈震動的問題。如果每一次取樣時間間隔里使用查表繪出計算初值，微型控制器不需要適時解決指數(shù)方程。這種方法在簡化變換軟件時，可以根據(jù)應(yīng)用需要把數(shù)據(jù)編碼和格式化?？赡苁箶?shù)據(jù)對稱以減小表的大小。RC轉(zhuǎn)換方法的第二個問題是方程各項(xiàng)值變化引起的固有誤差。圖三是電阻電容積值的變化導(dǎo)致電壓變化的放大圖。如圖所示，隨著電容電阻乘積中電壓減小，電容電壓隨之減小。電容器充放電周期的對稱減小了電容電阻乘積值變化帶來的影響，提高了變換準(zhǔn)確性。這是通過周期充電部分的計算電壓小于VCC/2而放電部分的計算電壓大于VCC/2。誤差在VCC/2達(dá)到最小。在RC被賦值之前，比較器輸出采樣時間間隔必須確定。采樣間隔應(yīng)盡可能小以縮短變換時間和增大變換分辨率。采樣間隔受執(zhí)行必要編碼所需時間限制。編碼時間由微控制器的時鐘速度決定。在伏特計應(yīng)用中，由于微控制器在12MHZ時鐘下運(yùn)行，每五微秒為一個采樣間隔。時間恒量RC影響著電容器充放電的波形。時間恒量必須選擇合適的值以使波形最陡部分達(dá)到所需的分辨水平。充電部分的波形最陡出現(xiàn)在原點(diǎn)附近，而放電部分則出現(xiàn)在VCC附近。由于波形的對稱，兩個部分的波形可能用同一時間恒量來計算。圖四是電壓和原點(diǎn)附近采樣時間關(guān)系放大圖。在圖中，是變換器達(dá)到所需分辨率的所需電壓。是先前所定的采樣間隔。曲線坐標(biāo)VC表示電容電壓，在曲線中呈直線。在圖中，由于采樣在電壓間隔中心進(jìn)行，所以曲線的斜面是理想的。實(shí)際可能要小一些。也有可能大?；蛘叻直媛蕰p小。將采樣時間間隔從原點(diǎn)偏移1/2t以后，其中心點(diǎn)對應(yīng)第一次電壓間隔采樣點(diǎn)。為了求得第一次采樣所需斜面，要獲得時間恒量的最小值，解方程一得RC然后設(shè)為所需分辨率得最小值（0.05volt）,時間為先前確定的采樣間隔（5毫秒）。在第一個采樣點(diǎn)＝1/2計算RC。其中VC=1/2,t＝1/2R和C的乘積不能小于計算出的時間恒量最小值。用帶1％公差電阻和5％公差的電容