PAGE1永磁同步電機(jī)雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的仿真研究PAGE38基于單片機(jī)的酒駕測試儀系統(tǒng)的設(shè)計摘要:近年來，隨著世界各國國汽車的數(shù)量越來越多，汽車的安全問題已經(jīng)越來越引起人們的關(guān)注，根據(jù)最新的數(shù)據(jù)顯示，酒后駕車已經(jīng)成為車禍頻發(fā)的主要原因，我國因酒后駕車而新增的死亡人數(shù)以平均每年7.3%的速度增長，酒后駕車輕則害人害己，重則引發(fā)社會恐慌。為了防止酒后駕車，設(shè)計一種智能電路來檢測駕駛員體內(nèi)的酒精含量并且能夠及時提醒駕駛員不要酒后駕車是非常有必要的。酒駕測試儀通過MQ-3氣體酒精傳感器來采集駕駛員體內(nèi)的酒精濃度，接著通過AD0832轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳遞給單片機(jī)，緊接著由單片機(jī)完成對數(shù)字信號的處理并把得到的酒精濃度與事先設(shè)定好的閾值進(jìn)行比較并顯示在LCD屏幕上。系統(tǒng)中的聲光報警系統(tǒng)會在用戶的酒精濃度達(dá)到閾值時，發(fā)出聲光報警，提醒用戶不要有駕駛車輛的行為，并通過GSM模塊向設(shè)定對象發(fā)送提醒短信，阻止駕駛員的違法行為。軟件設(shè)計方面，系統(tǒng)內(nèi)部各個子程序的功能相對獨(dú)立，易于后期的調(diào)試和其他修改?；趩纹瑱C(jī)的酒駕測試儀不僅體積小，功耗低，同時操作簡便、易于用戶使用。在此基礎(chǔ)上還引入了處理器控制，使產(chǎn)品在功能上具有更高的智能化，能夠滿足一般駕駛用戶的控制測量需要。具有一定的研究意義及實用價值。關(guān)鍵詞:酒駕；單片機(jī)；ADC鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（2020）PAGE1鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（2020）DesignofdrunkdrivingtestersystembasedonsinglechipmicrocomputerAbstract:Inrecentyears,withtheincreasingnumberofcarsincountriesaroundtheworld,carsafetyissueshaveattractedmoreandmoreattention.Accordingtothelatestdata,drunkdrivinghasbecomethemaincauseoffrequentcaraccidents.Thenumberofnewdeathsduetoafter-drivingisincreasingatanaverageannualrateof7.3%.Drinkinganddrivingwillharmpeopleandothers,andwillcausesocialpanic.Inordertopreventdrunkdriving,itisnecessarytodesignanintelligentcircuittodetectthealcoholcontentinthedriver'sbodyandpromptlyremindthedrivernottodrinkanddrive.Thedrunkdrivingtesterusesanalcoholsensortomeasurethealcoholconcentrationinthedriver'sbodyafterdrinking,andthenconvertsitintoadigitalsignalthroughtheA/D0832convertertothesingle-chipcomputer,andthenthesingle-chipcomputercompletestheprocessingofthedigitalsignalanddisplaysthealcoholconcentrationontheLCD.onthescreen.Theaudibleandvisualalarmsystemissuesanaudibleandvisualalarmwhenthealcoholconcentrationexceedsthethreshold.Intermsofsoftware,thefunctionofeachsubroutineisrelativelyindependent,whichisconvenientfordebuggingandmodification.Whenthealcoholconcentrationinthedriver'sbodyexceedsthestandard,thedrunkdrivingtestersystemissufficienttosendoutanaudibleandvisualalarm,andsendaremindermessagetothesetobjectthroughtheGSMmodule.Thedrunkdrivingtesterbasedonsinglechipisnotonlysmallinsizeandlowinpowerconsumption,butalsoeasytooperateandeasyforuserstouse.Atthesametime,processorcontrolisintroduced,whichmakestheproductmoreintelligentinfunctionandcanmeetthecontrolmeasurementneedsofgeneraldrivingusers.Ithascertainresearchsignificanceandpracticalvalue.Keywords:Drunkendriving;Singlechipmicrocomputer;TheADC目錄TOC\o"1-5"\h\z\u1概述 12系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與模塊選擇 22.1系統(tǒng)主要模塊 22.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 33系統(tǒng)硬件設(shè)計 33.1單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 33.2顯示電路 63.3酒精采集電路 73.4報警電路 83.5按鍵電路 93.6GSM模塊 104系統(tǒng)軟件設(shè)計 104.1主程序 104.2A/D轉(zhuǎn)換程序 124.3顯示程序 125系統(tǒng)測試 145.1測試流程 145.2開發(fā)與仿真環(huán)境 145.3測試結(jié)果 166實物調(diào)試 187結(jié)束語 22參考文獻(xiàn) 錯誤!未定義書簽。致謝 錯誤!未定義書簽。附錄 錯誤!未定義書簽。附錄一各模塊連線示意圖 錯誤!未定義書簽。附錄二程序清單 錯誤!未定義書簽。PAGE12基于單片機(jī)的酒駕測試儀系統(tǒng)的設(shè)計1概述隨著于世界各國的國民經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)科技的飛速發(fā)展，各國人民的平均生活水平也在日漸提升。以我國為例，越來越多的家庭擁有了屬于自己的汽車，2020年汽車普及率可能會達(dá)到驚人的15%。出行方便的同時，各種問題也接踵而至，越來越多的交通事故無時無刻不在提醒我們，交通安全不可忘。最新的數(shù)據(jù)顯示，對全人類而言，交通事故已經(jīng)成為人類第九大死亡原因之一，在2020年，道路交通死亡率將繼續(xù)大幅度增長，成為導(dǎo)致死亡發(fā)生的第三大原因。截至2019年，世界各國都積極采取了各種相應(yīng)的有利措施，以期望減少各種交通事故頻繁發(fā)生的堪憂狀況，但交通事故數(shù)量仍然居高不下。交通事故頻發(fā)與人們不遵守交通規(guī)則有著不可推卸的聯(lián)系。根相關(guān)數(shù)據(jù)，有近50%—60%的交通事故與人們不遵守交通規(guī)則行為有關(guān)，其中酒后駕車尤為明顯。酒后違規(guī)駕駛車輛是車禍致死的主要誘因。在1994年到2004年的十年間,我國因酒后駕駛車輛而死亡的人數(shù)近以7.3%的可怕速度逐年增長。針對酒后駕車這種害人害己的行為，需要一款防酒后駕駛系統(tǒng)的出現(xiàn)，能提醒駕駛員自身實際情況不適合駕駛車輛，并在適當(dāng)時刻提醒相關(guān)人員，阻止酒駕人員的違規(guī)行為，對降低交通事故的發(fā)生概率有著極大的促進(jìn)效果。正如我們所知，雖然我國對酒后駕車的處罰之嚴(yán)厲在世界各國首屈一指，但是還是有很多不法司機(jī)始終存在著可怕的僥幸心理，在其認(rèn)知之中，沒有交警或有效監(jiān)管措施，就可以隨心所欲地駕駛車輛。往往發(fā)生事故后才悔之晚矣，再多的懊悔懲罰在木已成舟的情況之下都是于事無補(bǔ)的，所以防酒后駕車控制系統(tǒng)的設(shè)計能防患于未，通過監(jiān)管司機(jī)的方式，降低交通事故的發(fā)生，保障行人以及公眾財產(chǎn)的安全。由以上分析不難看出，駕駛員飲酒后駕駛車輛甚至醉酒后駕駛車輛，是交通事故出現(xiàn)的重要誘因之一，對公共安全時刻具有重大威脅。雖然有關(guān)部門從未放松對酒駕的監(jiān)管，時刻注意嚴(yán)查酒后駕駛行為，不定期的采取的停車抽查，使用各種渠道宣傳等多種方法，希望通過提高駕駛員安全駕駛意識的方法，從多角度入手減少酒后駕車等違法行為的產(chǎn)生。但由于警力警械有限，不能夠?qū)⑷轿坏谋O(jiān)管實現(xiàn)常態(tài)化，臨時檢查也會對交通流暢造成一定的影響，干擾其他合法駕駛員的駕駛行為，因此單靠執(zhí)法部門的單方面監(jiān)管很從根本上解決問題。我國已經(jīng)完成了醉駕入刑的相關(guān)措施，但然有人知法犯法，抱著僥幸心理鋌而走險，這是對公共財產(chǎn)和他人合法權(quán)益的巨大威脅。僅憑現(xiàn)有手段無法徹底解決酒駕問題，仍然需要利用科技手段的協(xié)助從期根本上減少酒駕事故的發(fā)生。2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與模塊選擇 2.1系統(tǒng)主要模塊a.主芯片主芯片的比較與選擇。方案一：選用以嵌入式為核心的ARM系列單片機(jī)，這是比較經(jīng)典的一款STM32單片機(jī)芯片，該款單片機(jī)是由ST公司生產(chǎn)制作的，在我們的現(xiàn)實生活中有著很多的應(yīng)用。由于其功能強(qiáng)大，程序運(yùn)行也較為流暢，能夠達(dá)到一般正常設(shè)計的需要，有相對應(yīng)的嵌入式系統(tǒng)協(xié)助就可以輕松實現(xiàn)人機(jī)交互，便捷且操作方便，廣受歡迎；另一方面在芯片價格上來講，符合人們的心理預(yù)期，與平時廣泛使用的51單片機(jī)價格相差不大，只會略高一些。雖然該芯片功能齊全，在運(yùn)行價格仿方面存在一定優(yōu)勢，但其在編程方面與51系列橫向?qū)Ρ?，就顯得復(fù)雜繁瑣，對于引腳的設(shè)定和要求更高，后期修改調(diào)試略顯不便。鑒于本設(shè)計系統(tǒng)對于處理速度的要求和成本考慮，再參考開發(fā)需要，本方案是不在考慮范圍之內(nèi)的。方案二：選擇msp430單片機(jī)作為本次設(shè)計的主要控制系統(tǒng)。msp430單片機(jī)對比51單片機(jī)而言，編程調(diào)試方面的難度差異較?。贿\(yùn)行速度不相上下，但是用于開發(fā)本設(shè)計系統(tǒng)，需要的準(zhǔn)備工作更為繁瑣，需要準(zhǔn)備周期更長。綜合考慮本次設(shè)計系統(tǒng)所需的時間和精力，放棄本方案的選用。方案三：采用AT89C52單片機(jī)作為本次設(shè)計的主要控制系統(tǒng)。本款單片機(jī)是屬于前文所講到的51單片機(jī)類別，其功能相對而言相對簡單，內(nèi)部存儲空間有限，但是在功耗和成本方面有著巨大優(yōu)勢，開發(fā)難度相比較嵌入式芯片的ARM系列簡單方便。其隨具有的功能，在外部模塊的協(xié)調(diào)下，增加外部存儲器，對于本設(shè)計系統(tǒng)，在程序運(yùn)行速度方面各方面是完全可以勝任的，綜合考慮開發(fā)的難易程度，以及研發(fā)周期和開發(fā)精力，本芯片更加適合此次設(shè)計。因此，該款單片機(jī)很符合本設(shè)計系統(tǒng)的。綜上所述，本設(shè)計系統(tǒng)采用以AT89C52為主控核心，不選擇ARM系列單片機(jī)STM32單片機(jī)芯片。b.顯示器對于本設(shè)計系統(tǒng)而言，顯示功能是其很重要的一個部分，在很多場合都又不可替代的作用，測量結(jié)果的具體可見也對使用者的體驗有更好的提升。下面是幾種方案的選擇和優(yōu)缺點比較，以此確定適合本設(shè)計系統(tǒng)的顯示模塊的方案。方案一：采用LCD1602液晶顯示模塊來承擔(dān)顯示部分的功能。該款液晶顯示模塊對于本次設(shè)計而言，顯示內(nèi)容比較群面完善，布局合理，包括字符，數(shù)字，文字，字母都可以進(jìn)行相對應(yīng)的取模確定；在顯示所需功率上，該款液晶顯示模塊功耗處于同系列中等水平，在很多的設(shè)計系統(tǒng)中都會采用本模塊作為顯示模塊。同時本設(shè)計系統(tǒng)的要求對顯示模塊的可見范圍不需要很大，該款液晶顯示字符數(shù)為16*2，對于本設(shè)計的要求而言是完全可以勝任的，與51單片機(jī)的處理速度向匹配，適用于本系統(tǒng)的單片機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速率。所以本設(shè)計系統(tǒng)采用本設(shè)計方案。方案二是采用LCD12864液晶顯示模塊來進(jìn)行顯示部分的處理。由于LCD1602的顯示范圍較小，本方案準(zhǔn)備選取更大的液晶顯示模塊LCD12864。對比發(fā)現(xiàn)，LCD1602的液晶顯示功能更加齊全，很多更復(fù)雜的圖案都可以進(jìn)行顯示；但是缺點也更加明顯，由于產(chǎn)品體積比較大，所以所需要的功耗也是增大，一般的電池供電的系統(tǒng)不能長期使用。因此本設(shè)計系統(tǒng)也不采用本設(shè)計方案。方案三通過選擇OLED這款液晶進(jìn)行顯示，該款液晶對比著LCD12864而言，這款顯示屏相當(dāng)于縮小版的LCD12864，并且個頭小巧，功耗很低，供電電壓只需要3.3V即可，所占單片機(jī)的引腳相對較少，控制相對方便快捷，但是在傳輸速率上要求比較高，這就需要單片機(jī)的時鐘頻率高，由于本設(shè)計采用的是51單片機(jī)，帶動該款液晶略顯吃力，所以不采用該款液晶。最后對比以上三種顯示模塊，選用LCD1602為本設(shè)計系統(tǒng)的顯示模塊的方案。2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)以高性能單片機(jī)系統(tǒng)為控制核心。采用分模塊設(shè)計的方法，首先將各模塊分開獨(dú)立設(shè)計并進(jìn)行各自的相關(guān)調(diào)試，完成確保功能后再將各模塊進(jìn)行集成的設(shè)計。聯(lián)立調(diào)試可以確保集成后的系統(tǒng)功能的穩(wěn)定性和可靠性。這樣的設(shè)計過程更加簡潔有效，對問題分析及修改更及時方便，設(shè)計出的產(chǎn)品也會具有較高的可靠性。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。圖2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖本系統(tǒng)主要由檢測輸入部分、分析控制部分和輸出顯示部分三部分組成，檢測部分完成對信息的采集，輸入部分主要完成信息的輸入和用戶對控制功能的設(shè)置，用戶控制方面，采用按鍵作為輸入設(shè)備。分析控制部分是本設(shè)計的核心內(nèi)容，它接收用戶的輸入和外部信號的輸入分析，完成系統(tǒng)必須的邏輯控制等相關(guān)功能，并將當(dāng)前得到的信息送到顯示部分。顯示部分協(xié)助用戶完成操作控制，并對控制部分輸出的信息進(jìn)行顯示。三部分共同完成系統(tǒng)的主要功能。3系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)電路89C52是MCS-51系列單片機(jī)的基本產(chǎn)品，其內(nèi)部同時具有ROM/EPROM。這樣的最小系統(tǒng)簡單可靠。當(dāng)使用89C52單片機(jī)時，需要在單片機(jī)系統(tǒng)中添加時鐘電路和復(fù)位電路，才能構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)。如圖3-1所示為89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)。由于集成規(guī)模存在很大的限制，該最小應(yīng)用系統(tǒng)多用來控制小型電路，該系統(tǒng)主要由一個晶體振蕩器和兩個陶瓷電容器組成一個諧振電路。這兩個電子元件在使用上沒有正負(fù)差異，使用非常方便，在該系統(tǒng)中，如果振蕩器在MCU外部無法工作或發(fā)生異常工作，則整個電路系統(tǒng)將無法正常工作，因此晶體振蕩器電路的結(jié)構(gòu)對于整個系統(tǒng)非常重要。圖3-1處理器最小系統(tǒng)電路常見的時鐘信號的產(chǎn)生方式通常有兩種：一是內(nèi)部時鐘方式，如圖3-2所示。在89C52單片機(jī)內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機(jī)的XTAL1(18)和XTAL2(19)引腳外接晶振，就可以構(gòu)成簡單的自激振蕩器，并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時鐘脈沖信號。圖中電容C1和C2的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在5~30pF，典型值為30pF。在這個設(shè)計中，我選擇了一個12Mhz的石英晶體振蕩器來產(chǎn)生振蕩，以確保單片機(jī)的正常運(yùn)行，這與晶體振蕩器的常規(guī)設(shè)計相對應(yīng)。另一種是外部時鐘方式。這里不做介紹。圖3-289C52內(nèi)部時鐘電路系統(tǒng)應(yīng)該使中央處理器和系統(tǒng)的每個模塊回到初始狀態(tài)，并讓程序從初始狀態(tài)和0000H地址開始執(zhí)行；如果系統(tǒng)處于振蕩器的正常工作狀態(tài)，MCU可以做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整并使整個電路返回到初始狀態(tài)。此時，必須將RST設(shè)置為高電平，以使單片機(jī)擺脫鎖定和運(yùn)行現(xiàn)象，然后重新啟動以便開始操作，通斷開關(guān)是主要的復(fù)位電路。設(shè)計中使用的電容為10uF。在RST引腳引入高電平并保持2個機(jī)器周期時，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作，持續(xù)保持高電平將死循環(huán)操作。最簡單的上電自動復(fù)位電路中上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充放電來實現(xiàn)的。只要Vcc的上升時間不超過1ms,就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位。除了上電復(fù)位外，經(jīng)常用到的還有按鍵手動復(fù)位的方法。本次酒駕測試系統(tǒng)就是用的按鍵手動復(fù)位的方法。按鍵手動復(fù)位又分為電平方式和脈沖方式兩種。圖3-3復(fù)位電路雖然帶有芯片的微型計算機(jī)的使用正在加深，但作為核心組件，不能承擔(dān)實現(xiàn)全部功能，因此還需其他電路模塊輔助工作。3.2顯示電路顯示部分采用一塊無字庫的LCD1602液晶顯示屏，通過對1602取模來顯示，再根據(jù)具體需求來進(jìn)行顯示部分的處理，然后根據(jù)這些處理，進(jìn)行打點操作。液晶顯示器的原理是通過液晶的物理特性和電顯示特性，通過電壓變化刺激顯示區(qū)域來呈現(xiàn)具體的所需圖像。液晶顯示器的特點是厚度小，適合直接驅(qū)動大規(guī)模集成電路，易于實現(xiàn)全彩色顯示。目前，液晶顯示器用于各種領(lǐng)域，例如便攜式計算機(jī)，數(shù)碼相機(jī)和移動信息終端（pda）移動通信設(shè)備。將晶液顯示器作為輸出器件應(yīng)用到單片機(jī)系統(tǒng)中時以下幾個優(yōu)點：液晶顯示器內(nèi)部的每一個點在收到信號后會一直保持該亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管等顯示器，需要不斷傳輸信號刷新亮點，才能產(chǎn)生要求的圖像。所以，液晶顯示器畫質(zhì)高，畫面穩(wěn)，不會因為閃爍等原因影響顯示。液晶顯示器作為數(shù)字式產(chǎn)品，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，用戶操作更加方便。與顯示面積相似的傳統(tǒng)顯示器比較而言在重量上要輕得多。耗電少，液晶顯示器的功耗主要是內(nèi)部的電極以及用來驅(qū)動IC，電量的消耗較少，與同類型顯示器相比而言耗電較為可觀。1602液晶顯示屏的中文字庫具有4位/8位并行、2線/3線串行多種接口方式，調(diào)用其中的字符，并顯示在顯示屏上。8路數(shù)據(jù)信號發(fā)送到LCD顯示器上，并在其中譯碼顯示，它還具有中文字符的數(shù)據(jù)庫，支持普通的中文漢字信號的發(fā)射。LCD1602的D0-D7連接單片機(jī)的P1端口控制其顯示內(nèi)容，內(nèi)容為8位內(nèi)容，通過RS/RW/E端口，單片機(jī)控制它的使能信號從而控制LCD的顯示方式。顯示方式一般為從左到右，從上到下，通過這三個管腳的配置最終實現(xiàn)了該顯示方式。顯示模塊具體接口電路如下圖所示。圖3-4顯示電路3.3酒精采集電路本系統(tǒng)是通過測量駕駛員呼出的氣體，得到駕駛員呼出的酒精含量，再通過一定方法得到血液中的酒精含量濃度，因為我們設(shè)計采用的是氣敏傳感器，這種采集方法操作方便但是精度有限。測量精度主要是因為空氣中的其他氣體成分會很大程度上影響氣體傳感器的精度，然后進(jìn)一步影響到傳感器測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。所以在選用傳感器時需要選擇的傳感器對酒精氣體敏感，對其他氣體不敏感，MQ3型氣敏傳感器就比較適合。它有較的靈敏度、良好的選擇性、使用壽命比較長，在使用中的穩(wěn)定性也比較可靠。MQ3型氣敏傳感器核心由陶瓷管和SnO2敏感層、微型Al2O3，測量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件，他們被固定在特殊材質(zhì)的腔體內(nèi)。內(nèi)部傳感器友兩部分組成。其一為加熱回路，加熱器是氣敏元件工作必不可少的元件。其二為信號輸出回路，主要反映傳感器表面電阻值的變化。而傳感器表面電阻RS的變化，是通過與其串聯(lián)的負(fù)載電阻RL而獲得的。負(fù)載電阻RL在0 .5-200K范圍內(nèi)調(diào)整。加熱電壓為5v。上述這些參數(shù)保證了傳感器輸出電壓為0-5V。MQ3型氣敏傳感器的結(jié)構(gòu)和外形如圖3-3所示。為了確保我們測量的精度高，誤差小，需要進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱時間一般在測量前5分鐘開始。圖3-5MQ-3結(jié)構(gòu)和外形圖3-6MQ-3結(jié)構(gòu)圖酒精傳感器MQ3采集所利用到的電壓需要采用轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這里我們采用ADC0832芯片進(jìn)行采集。A/D轉(zhuǎn)換器（ADC）的功能是將模擬集轉(zhuǎn)換為數(shù)字集，以便于計算機(jī)處理，隨著VLSI技術(shù)的飛速發(fā)展，存在許多類型的A/D轉(zhuǎn)換器芯片。不同的芯片具有不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和不同的轉(zhuǎn)換原理。根據(jù)轉(zhuǎn)換原理，可以將不同的轉(zhuǎn)換芯片分為：計數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器，逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，雙積分A/D轉(zhuǎn)換器，與之并行可分為直接A/D轉(zhuǎn)換器和間接A/D轉(zhuǎn)換器。根據(jù)分辨率的不同，它可以分為4-16位轉(zhuǎn)換器。本系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換電路如下圖所示。圖3-7酒精信號采集電路假設(shè)RV1端的電壓為U1，滑動變阻器兩端的電阻值為R1和R2，則采集到的電壓為U0=(U1*R1)/(R1+R2)(3-1)單片機(jī)通過AD模塊降采集到的U0進(jìn)行計算，得出此時的電流值，AD模塊是8位，因此一共采集到2的8次方的數(shù)據(jù)，U0被分為512塊。ADC0832對電流的采集有四個階段，即采樣、保持、量化和編碼。采樣是將連續(xù)時間信號變成離散時間信號的過程。經(jīng)過采樣，時間連續(xù)、數(shù)值連續(xù)的模擬信號就變成了時間離散、數(shù)值連續(xù)的信號，稱為采樣信號。采樣電路相當(dāng)于一個模擬開關(guān)，模擬開關(guān)周期性地工作。理論上，每個周期內(nèi)，模擬開關(guān)的閉合時間趨近于0。在模擬開關(guān)閉合的時刻（采樣時刻），我們就“采”到模擬信號的一個“樣本”。量化是將連續(xù)數(shù)值信號變成離散數(shù)值信號的過程。理論上，經(jīng)過量化，我們就可以將時間離散、數(shù)值連續(xù)的采樣信號變成時間離散、數(shù)值離散的數(shù)字信號。ADC0832采用逐次比較的方法完成A/D轉(zhuǎn)換的，由單一的+5V電源供電。片內(nèi)有鎖存功能的8路選1的模擬開關(guān)，由C、B、A引腳的功能來決定所選的通道。0832完成一次轉(zhuǎn)換需100μs左右，輸出具有TTL三態(tài)鎖存緩沖器，可直接連接到MCS-51的數(shù)據(jù)總線上。通過適當(dāng)?shù)耐饨与娐罚?832可對0-5V的模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換。3.4報警電路當(dāng)檢測酒精含量出現(xiàn)異常時，系統(tǒng)通過聲光報警系統(tǒng)模塊電路進(jìn)行報警。報警方式在本課題中主要是采用是蜂鳴器報警。蜂蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。壓電式蜂鳴器壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（1.5~15V直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,輸出1.5~2.5kHZ的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。電磁式蜂鳴器電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互纏繞。蜂鳴器驅(qū)動電路一般都包含以下幾個部分：一個三極管、一個蜂鳴器、一個限流電阻。蜂鳴器為發(fā)聲元件，在其兩端施加直流電壓（有源蜂鳴器）或者方波（無源蜂鳴器）就可以發(fā)聲，其主要參數(shù)是外形尺寸、發(fā)聲方向、工作電壓、工作頻率、工作電流、驅(qū)動方式（直流/方波）等。這些都可以根據(jù)需要來選擇。本設(shè)計采用有源蜂鳴器。三極管Q1起開關(guān)作用，其基極的低電平使三極管飽和導(dǎo)通，使蜂鳴器發(fā)聲；而基極高電平則使三極管關(guān)閉，蜂鳴器停止發(fā)聲。圖3-8聲光報警電路圖3.5按鍵電路按鍵在本電路中的作用十分關(guān)鍵，其是用戶輸入的唯一途徑，用于切換LED和風(fēng)扇的開關(guān)狀態(tài)，所以按鍵設(shè)計的好壞直接影響著用戶體驗。按鍵的設(shè)計通常情況下還需要考慮消抖，也就是當(dāng)手按下按鍵后，雖然松開了，但是對于機(jī)械按鍵來說，還是存在著抖動，這種抖動會造成單片機(jī)檢測的錯誤判斷，所以都是采用硬件消抖或者軟件消抖的方式。硬件消抖會增加產(chǎn)品的成本，而軟件消抖則不會，所以這里采用了軟件消抖。圖3-7切換按鍵電路3.6GSM模塊GSM模塊，是將GSM射頻芯片、基帶處理芯片、存儲器、功放器件等集成在一塊線路板上，具有獨(dú)立的操作系統(tǒng)、GSM射頻處理、基帶處理并提供標(biāo)準(zhǔn)接口的功能模塊。GSM模塊具有發(fā)送SMS短信，語音通話，GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)然贕SM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的所有基本功能。簡單來講，GSM模塊加上鍵盤、顯示屏和電池，就是一部手機(jī)。本設(shè)計為偏向于報警功能的設(shè)備，所以選用SIM800L模塊，因為其具有較好的穩(wěn)定性，及較高的性價比，價格低廉，易于普及?？梢允褂脩舾鶕?jù)需要，以短信形式及時發(fā)送信息，方便用戶隨時了解自身的情況，以避免酒駕現(xiàn)象的出現(xiàn)。4系統(tǒng)軟件設(shè)計本設(shè)計研究的是酒家測試系統(tǒng)系統(tǒng)，傳感器選用MQ-3型酒精傳感器，通過該傳感器檢測駕駛員呼出氣體中的酒精含量，傳輸給單片機(jī)判斷其是否超過安全駕駛標(biāo)準(zhǔn)，如果超標(biāo)則通過LED以及蜂鳴器發(fā)出的聲光報警來提醒駕駛員體內(nèi)酒精含量已經(jīng)超標(biāo)，并且通過數(shù)碼管來顯示駕駛員體內(nèi)的酒精含量，使駕駛員能夠清晰的看到自己體內(nèi)的酒精濃度起到警示的作用。4.1主程序系統(tǒng)程序主要完成A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)碼管顯示、聲光報警等功能。軟件通過酒精傳感器的測量結(jié)果進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)值比較判斷駕駛員的飲酒程度，對不同的酒精濃度進(jìn)行顯示以及報警。酒精濃度采集，當(dāng)傳感器檢測到有酒精的時候，傳感器兩腳之間的電阻減小，對應(yīng)與氣體傳感器負(fù)載的電阻分壓變大，將這一變化的數(shù)值送入模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊中，之后通過軟件編寫對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，再將這一變化值成功的通過驅(qū)動數(shù)碼管顯示。判定濃度是否超標(biāo)，一旦被測濃度超過了這一數(shù)值，啟動蜂鳴器發(fā)出警示音。系統(tǒng)軟件整體流程圖如圖4-1所示：圖4-1系統(tǒng)軟件整體流程圖4.2A/D轉(zhuǎn)換程序ADC0832的數(shù)據(jù)寬度為8位，數(shù)據(jù)最快轉(zhuǎn)換時間為32μS，其頻率為250KHZ。ADC0832轉(zhuǎn)換器將CHO口輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字量00H-FFH，然后將對應(yīng)數(shù)值存儲到內(nèi)存單元。程序框圖如圖4-2所示開始開始啟動ADC0832通道讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果存入內(nèi)存單元返回轉(zhuǎn)換是否完成YN圖4-2A/D轉(zhuǎn)換模塊流程圖4.3顯示程序液晶顯示模塊是慢速顯示設(shè)備。在執(zhí)行每條指令之前，請確保模塊的busy標(biāo)志為低，表示它不忙，否則該指令將無效。要顯示字符，請輸入顯示字符的地址，并告訴模塊字符的實際位置。軟件流程如下圖所示：開始開始LCD初始化延時設(shè)第一行顯示位置顯示第一行內(nèi)容設(shè)第二行顯示位置顯示第二行內(nèi)容圖4-3顯示程序流程圖5系統(tǒng)測試5.1測試流程按照約定俗成的調(diào)節(jié)步驟，按照先硬件后軟件，先掉電檢測再上電檢測的順序開始調(diào)試，大致流程下圖：圖5-1系統(tǒng)調(diào)試示意圖按照上述流程圖的順序?qū)φ麢C(jī)分別進(jìn)行單機(jī)檢測、上電檢測、分模塊功能實現(xiàn)以及總機(jī)調(diào)試。在進(jìn)行這些檢測之前需要對電源進(jìn)行單獨(dú)的調(diào)試。硬件調(diào)試的目的是為了保證硬件體系的可靠性，硬件連接的準(zhǔn)確性。根據(jù)原理圖進(jìn)行焊接的實物不能確定不出現(xiàn)錯誤，因從也是必需要先行驗證后才能進(jìn)行軟硬件總體調(diào)試。這是整個體系可以正常工作的根本保障，同樣也是整個設(shè)計的關(guān)鍵步驟。硬件調(diào)試分為上電前的調(diào)試和上電后的調(diào)試。通電前調(diào)試是為了保證電路中不存在短路、開路和焊縫，主要設(shè)備使用數(shù)字式萬用表，在檢查時還應(yīng)注意元器件的放置是否正確，尤其是電容的極性沒有防焊，因此通電后如果操作不當(dāng)可能發(fā)生爆炸等危險情況危及人身安全，上電后的調(diào)試有待進(jìn)一步確認(rèn)。任何電路都離不開電源，必需測量各測試點的電壓值是否正常，特別是要確保體系電源電路的正常運(yùn)行。在沒有軟件的環(huán)境下，體系只能測量體系電源電路的輸入輸出及各模塊的成果是否正常。電源電路測量輸出電壓是否正常。用數(shù)字萬用表的電壓檔測量電壓，每個模塊電路檢測輸入和輸出是否精確，數(shù)字萬用表用于測量。比如，用于紅外傳感器，還應(yīng)把傳感器安排在差別的環(huán)境中，觀察網(wǎng)絡(luò)到的數(shù)據(jù)是否與相應(yīng)的趨勢劃一，對于本系統(tǒng)，在不同的應(yīng)用背景和環(huán)境下，判斷其是否正常工作，滿足功能需求。在本設(shè)計系統(tǒng)中，采用的是模塊化編程，將每個模塊分別建立一個相對應(yīng)的.C文件，然后整體添加到工程中進(jìn)行顯示，但是整體工程中只有一個main函數(shù)也即是只有一個程序主函數(shù)，其他都是子函數(shù)，用于主函數(shù)調(diào)用。5.2開發(fā)與仿真環(huán)境本設(shè)計的開發(fā)環(huán)境為KeiluVisio5，仿真環(huán)境為proteus。KeiluVisio5是德國KeilSoftware公司出品的適用于51系列兼容單片機(jī)的C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。該西永編程使用傳統(tǒng)的C語言的語法來開發(fā).與常用于51的匯編語言相比，C語言在結(jié)構(gòu)性、可讀性上有明顯的優(yōu)勢，對新手更為友好，學(xué)習(xí)入門快，能更快的進(jìn)行簡單的應(yīng)用,可以極大的提高項目開發(fā)工作的效率，減少研發(fā)所需的時間。同時我們可以在需要的位置嵌入需要的匯編語言，使程序的作效率大大提升。Keil在提供了C語言環(huán)境的同時保留了匯編代碼高效,快速的特點，使得我們能更好的研發(fā)相關(guān)產(chǎn)品。Keil有以下幾個特點：1.擁有更便捷的源代碼編輯器，適用于各種情況；2.器件庫全面，可以找到所需元器件，支持繪制元件；3.項目管理器更方便的管理項目，不易產(chǎn)生錯誤；

4.MAKE工具的高集成特性使匯編、編譯和連接更快捷；