基于單片機(jī)的酒駕檢測系統(tǒng)目 錄摘要 IAbstract II緒論 1論文的研究背景與意義 1酒駕檢測系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 1論文研究的主要內(nèi)容和主要工作 2系統(tǒng)總體設(shè)計 3酒駕檢測系統(tǒng)工作原理 3系統(tǒng)器件分析與選型 3單片機(jī)選型 3傳感器選型 5系統(tǒng)總體設(shè)計方案 6系統(tǒng)硬件設(shè)計 7單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計 7時鐘電路 7復(fù)位電路 8電源模塊設(shè)計 8傳感器模塊設(shè)計 9A/D轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計 9液晶顯示電路模塊 11報警電路模塊 12燈光報警電路 12聲音報警電路 13按鍵電路模塊 13系統(tǒng)軟件設(shè)計 15主程序設(shè)計 15數(shù)據(jù)采集子程序 15按鍵輸入模塊 16液晶顯示模塊 16系統(tǒng)調(diào)試 17軟件仿真調(diào)試 17硬件焊接調(diào)試 18總結(jié)與展望 19參考文獻(xiàn) 20致謝 21附錄一系統(tǒng)電路原理圖 22附錄二PCB封裝圖 23附錄三源程序 24PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANII基于單片機(jī)的酒駕檢測系統(tǒng)設(shè)計陳慧禎摘要：隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和生活質(zhì)量的迅速提高，世界進(jìn)入汽車時代，本文研究設(shè)計了一種能夠快速檢測氣體中酒精濃度并且當(dāng)濃度超過設(shè)定閥值時A/D轉(zhuǎn)換電路，A/D轉(zhuǎn)換電路能夠把此信號變?yōu)閿?shù)字信號傳輸給單片機(jī)，LCDLCDKeiluVision4C語言編程，采用模塊化設(shè)計思想，各部分子程序的功能相對來說都比較獨立，便于后期進(jìn)行調(diào)試以及修改。關(guān)鍵詞：酒精濃度傳感器；A/D轉(zhuǎn)換器；STC89C51DesignofdrunkdrivingdetectionsystembasedonmicrocontrollerCHENHUIZHENAbstract:Withtherapiddevelopmentoftheworldeconomyandtherapidimprovementofthequalityoflife,theworldhasenteredtheautomotiveera,andChinahasenteredthe"automobilesociety",butdrivingbehaviorsthatdonotcomplywithtrafficregulationshavebroughthugeharmtohumanlifeandproperty.ThesebehaviorsTrafficaccidentscausedbydrunkdrivingbehaviorinChinaaccountforalargepart.Atpresent,drunkdrivinghasbeenincludedinthescopeofcriminallawinChina,andsocietyurgentlyneedsanelectronicmeasuringinstrumentthatcanhelpdriversquicklyandaccuratelydeterminewhethertheyhavereachedthestandardofdrinkingdriving.Thisarticleresearchesanddesignsadevicethatcanquicklydetectthealcoholconcentrationinthegasandrealizetheaudibleandvisualalarmwhentheconcentrationexceedsthesetthreshold.Thedesigncontentisdividedintotwoparts,hardwareandsoftware.Thehardwarepartisbasedonasingle-chipmicrocomputersystem.Whenthegasentersthealcoholconcentrationsensor,thesensordetectstheresultandconvertsitintoavoltagesignal.ThisvoltagesignalisthenappliedtotheA/Dconversioncircuit,A/D.Theconversioncircuitcanconvertthissignalintoadigitalsignalandtransmitittothesingle-chipmicrocomputer.Atthistime,thesingle-chipmicrocomputerandperipheralcircuitsstarttowork.Thedigitalsignalisanalyzedandprocessed,andtheprocessedresultisinputtotheLCDdisplay.ThealcoholconcentrationvalueisdisplayedontheLCD.Whenthevalueexceedsthesetthreshold,anaudibleandvisualalarmisissuedautomatically.ThesoftwarepartisprogrammedinClanguageinKeiluVision4,adoptingthemodulardesignidea,thefunctionsofeachsubroutinearerelativelyindependent,whichisconvenientforlaterdebuggingandmodification.Keywords:alcoholconcentrationsensor;A/dconverter;SinglechipmicrocomputerPAGEPAGE9緒論論文的研究背景與意義27%56倍。當(dāng)人體內(nèi)有少量酒精攝入時，人體會感覺到激動、振奮、敏感,據(jù)科學(xué)研究少量的酒精攝入會使人鎮(zhèn)靜,而攝入較多酒精則會使人的反應(yīng)力、注意力、判斷力、機(jī)能,60萬人因交400為的酒精濃度快速檢測裝置應(yīng)運而生[1]。1600受市場一般需求以及價格、功能的影響，本次設(shè)計選用半導(dǎo)體型酒精傳感器就可以較好的滿足設(shè)計要求。論文研究的主要內(nèi)容和主要工作本課題分為兩部分：硬件設(shè)計部分和軟件設(shè)計部分。A/D轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換電系統(tǒng)設(shè)計要求如下：1、用戶可以自由設(shè)定上限閥值；2、當(dāng)測量值低于設(shè)定值時，綠燈閃爍；當(dāng)測量值高于設(shè)定值時，蜂鳴器報警，紅燈閃爍；3、裝置體積小、便于攜帶、操作簡單；4、顯示測量值清楚明白。入模塊及液晶顯示模塊共四部分分別開展邏輯設(shè)計以及程序語言編寫。最后，利用Protues軟件對系統(tǒng)設(shè)計開展整體仿真實驗，以驗證系統(tǒng)完整性以可操性，確保滿足全部設(shè)計要求。系統(tǒng)總體設(shè)計酒駕檢測系統(tǒng)工作原理成熟，交通警察擁有豐富的使用經(jīng)驗，歷經(jīng)幾代改進(jìn)。2.1。2.1酒精傳感器基本類型及特點類型高靈敏度、低功耗、快速的響應(yīng)恢復(fù)、長壽命，小巧燃料電池型（電化學(xué)）穩(wěn)定性好、抗干擾性強(qiáng)、精度高、環(huán)保昂貴應(yīng)用場合特殊、適配性較差精度高、穩(wěn)定性差檢測范圍廣、高功耗、壽命短2-1所示。圖2-1半導(dǎo)型氣體傳感器結(jié)構(gòu)示意圖與設(shè)定信息進(jìn)行輸入信息處理，并通過顯示屏、LED發(fā)光二級管與蜂鳴器提示司機(jī)是否已達(dá)到酒精標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)操作簡單便捷，可快速直接檢測駕駛員酒精濃度[3]。系統(tǒng)器件分析與選型單片機(jī)選型51系列單片機(jī)了，它STC51612STC89C510-40MHZ，316RAM3236I/OFlash程序存儲器、SRAM、UART、SPI、A\D、PWM等。3.8-5.5V個引腳）PDIP（40個引腳。CPU為核心，結(jié)合外圍電路組成整個系統(tǒng)，這是比較傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式，而創(chuàng)新點是微處理器CPU不單獨控制各個模塊，而是通過特殊功能寄存器對各功能模塊集中控制，這樣能夠大大提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和工作效率。STC89CXXMCS-51單片機(jī)指令完全兼容，具有較強(qiáng)的+5V或+12V穩(wěn)定性更強(qiáng)，4K的程序存儲器也基本上能夠滿足系統(tǒng)要求，因此本次設(shè)計最終選用STC89C51單片機(jī)來完成[4]。STC89C51單片機(jī)完成本次設(shè)計時，第一步要做的就是深入學(xué)習(xí)和了解STC89C51系列單片機(jī)的兼容性較強(qiáng)，引腳都是互相兼容的。其中本次設(shè)計選用的STC89C51HMOS402-2所示。圖2-2STC89C51引腳圖40只引腳的具體功能說明見表2.2。表2.2STC89C51引腳及功能介紹引腳 功能Vss 用來接地，表示低電平Vcc 用來接電源XTAL1 用來接外部時鐘信號XTAL2 用來接外部時鐘信號RST/VPD 用來輸入復(fù)位信號，還可接備用電源ALE/PROG 8位地址PSEN 用來輸出讀外部程序存儲器的選通信號EA/VPP 通過此引腳來選擇訪問程序存儲器P0.0-P0.7 P0數(shù)據(jù)/8位地址復(fù)用總線端口P1.0-P1.7 P1靜態(tài)通用端口P2.0-P2.7 P28位地址總線動態(tài)端口P3.0-P3.7 P3雙功能靜態(tài)端口需要特別注意的是P1、P2還作為A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)ADC0-ADC7或新增的串行口線。傳感器選型MQ3Al2O3SnO2敏感MQ32-3的靈敏度2-4所示。圖2-3MQ3型氣敏傳感器系統(tǒng)總體設(shè)計方案

圖2-4MQ-3靈敏度特性曲線本系統(tǒng)相較傳統(tǒng)酒精檢測裝置從出發(fā)點進(jìn)行改變，傳統(tǒng)該類設(shè)備操作者為相關(guān)執(zhí)51將酒駕行為扼殺在搖籃之中。51系列單片機(jī)，它的內(nèi)存和容量相對來說比較充足，內(nèi)部的芯片還可ISPMQ-3A/DADC0832，ADC0832MQ-3輸出的電壓信號后將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量傳送給單片機(jī)89C51。89C51作為微處理器MCULCD16020-5VMQ3ADC0832，經(jīng)過2-52-5系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)硬件設(shè)計A/D音報警電路與按鍵電路模塊共九部分組成。單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計（A/D擴(kuò)展等實現(xiàn)預(yù)先設(shè)定的功能，達(dá)到設(shè)計要求完成設(shè)計[5]。STC89C51STC89C513-1所示。時鐘電路

3-1單片機(jī)最小系統(tǒng)原理框圖次設(shè)計采用內(nèi)部震蕩方式獲得時鐘信號。具體方法是把一個晶體震蕩器外接在引腳XTAL1XTAL26MHz12MHz24MHz12MHz3-2C1、C2[6]。Y112MHZC130PC230PGNDXTAL1Y112MHZC130PC230PGNDXTAL1XTAL2

圖3-289C51內(nèi)部時鐘電路圖89C51RST5ms想要正常工作的話，復(fù)位后RST引腳的高電平必須立即消失，否則單片機(jī)就會不停的復(fù)位，循環(huán)往復(fù)而無法進(jìn)行正常工作。作者按下相應(yīng)的復(fù)位按扭完成復(fù)位操作，是手動復(fù)位[7]3-3所示。VCC++C310uf S0SWSPSTRSTR110K圖3-389C51復(fù)位電路圖電源模塊設(shè)計DC3-4所示。P1POWER2 1S1246P1POWER2 1S1246246135

圖3-4電源供電模塊電路圖+5VMQ3應(yīng)，此時就可以通過測量到的電壓值來確定酒精濃度了[8]3-5示。R10481R1048123RL3AFA1kBFB654R75.1VCCINMQ-3A/D轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計

3-5信號采集電路3133135VCCA/D轉(zhuǎn)換器就是制數(shù)字信號，之后把數(shù)字信號傳輸給計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理，ADC0832是美國生產(chǎn)的8A/D256級，能夠滿足設(shè)0-5V32μS，而且因為是雙數(shù)據(jù)輸出，可以數(shù)據(jù)PAGEPAGE19DI轉(zhuǎn)化速度較快，因此已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。ADC0832引腳圖，如圖3-6所示；其每個引腳及功能見表3.1。表3.1ADC0832引腳及功能引腳 功能CS 通過電平高低決定芯片是否工作，低電平有效CH0 模擬量可以從此端口輸入CH1 模擬量可以從此端口輸入GND 接地端口，代表低電平DI 數(shù)字信號從這個端口輸入，可以選擇通道控制DO 數(shù)字信號從這個端口輸出，可以轉(zhuǎn)換\h數(shù)據(jù)輸出CLK 時鐘信號輸入端口Vcc/REF 電源端口U2P1.4P1.4INGND12348VCC7P1.26 P1.35CS VCCCH0 CLKCH1 DOGND DIADC0832圖3-6ADC0832引腳圖在裝置實際工作時，ADC0832DODI端是不會同時有效的，并且由于0832DODIP1.3端CSP1.4CSCSCLK端口接到單片機(jī)P1.2DIDI/DODI23DI端應(yīng)輸入兩位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能[9]3-7ADC0832與89C51單片機(jī)連接電路圖。INGND

U2CS CS VCCCH0CLKCH1DOGND DI234ADC0832

567VCCK3GND567VCC

U1P1.0 VCCP1.0 VCCP1.1 (AD0)P0.0P1.2 (AD1)P0.1P1.3 (AD2)P0.2P1.4 (AD3)P0.3P1.5 (AD4)P0.4P1.6 (AD5)P0.5P1.7 (AD6)P0.6RST P3.0(RXD)P3.1(TXD)P3.2(INT0)P3.3(INT1)(A15)P2.7P3.4(T0)(A14)P2.6P3.5(T1)(A13)P2.5P3.6(WR)(A12)P2.4P3.7(RD)(A11)P2.3XTAL2 XTAL1 (A9)P2.1GND (A8)P2.02434565789101112131415161718192089C51

40 VCC39 D738 D837 D936 D1035 D1134 D1233 D1332 D1431302928 K227 K126 JD25 EN24 RS23 2221 LEDG圖3-7ADC0832與89C51單片機(jī)連接電路圖液晶顯示電路模塊LCD好的滿足本設(shè)計的要求。LCD160216×2個4.5V-5.5V特別適合本裝置[10]LCD1602163-83.2。1602GNDVCCVCCRSGNDENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7VCCGNDGNDVCCVCCRSGNDENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7VCCGND12345678910111213141516引腳 功能GND 接地端口

圖3-8LCD1602引腳圖表3.2LCD1602引腳及功能VCC 電源端，接+5V電源V0 液晶顯示器對比度調(diào)接端RS 寄存器選擇RW 讀寫信號線E 決定顯示器是否可用D0～D7 8位數(shù)據(jù)輸入輸出端口腳背光正極腳背光負(fù)極RSRS應(yīng)為低電平。設(shè)計將一個10K的電阻和一個1K電阻串聯(lián)起來接到LCD1602的4腳上，其中1K電阻接地，電壓采樣點采取分壓形式來控制灰度，經(jīng)過多次調(diào)試后灰度恰當(dāng)。液晶顯示電路如圖3-9所示。液晶顯示器與單片機(jī)通過一個上拉電阻連接，電路如圖3-10所示。1602VCCR610KR51k1VCCR610KR51k12345678910111213141516GNDVCCGNDENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7VCCGND3-9液晶顯示電路CLKDO/DIPortSPSTK3C1C2GND

U11602GNDVCC401602GNDVCC40J112345678910KRSGNDEN1234567VCCR610K1213R51k31302928VCCGND151616PIN143233341135103693783839P1.0 VCCP1.1 (AD0)P0.0P1.2 (AD1)P0.1P1.3 (AD2)P0.2P1.4 (AD3)P0.3P1.5 (AD4)P0.4P1.6 (AD5)P0.5P1.7 (AD6)P0.6RST P3.0(RXD)P3.1(TXD)P3.2(INT0)P3.3(INT1)(A15)P2.7P3.4(T0) (A14)P2.6P3.5(T1) (A13)P2.5P3.6(WR)(A12)P2.4P3.7(RD)(A11)P2.3XTAL2 XTAL1 (A9)P2.1GND (A8)P2.0VCC234567891011121314 2715 2616 2517 2418 2319 2220 2189C51報警電路模塊

圖3-10液晶顯示器與單片機(jī)連接電路圖常工作時，另一種也可以正常發(fā)揮報警作用。燈光報警電路燈光報警電路圖如圖3-11，此電路采用一紅一綠兩個LED指示燈分別與兩個分D1LEDRR42.2kP2.2D3LEDGD1LEDRR42.2kP2.2D3LEDGR2220P2.0VCC聲音報警電路

圖3-11燈光報警電路圖VCC3-12所示為聲音報警電路，在電路中蜂鳴器PNP2.2K的限流電阻，它的主要作用是限流。VCCF1AF1BUZZERP2.5FR1BUZZERP2.5FR12.2KQ19012GND按鍵電路模塊GND

3-12聲音報警電路圖I/O的高電平并保持。10-200ms系統(tǒng)來說卻影響較大，S1S2S3SWSPSTSWSPSTSWSPSTP2.6P2.7P3.710-200毫秒之間，按鍵的抖動會帶來電平的抖動，10msRSS1S2S3SWSPSTSWSPSTSWSPSTP2.6P2.7P3.73-13按鍵電路圖系統(tǒng)軟件設(shè)計程序完成。主程序設(shè)計4-1所示。數(shù)據(jù)采集子程序

4-1主程序流程框圖數(shù)據(jù)采集子程序功能是把連續(xù)的模擬量信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字量信號后再傳送給單片機(jī)。圖4-2所示為數(shù)據(jù)采集子程序流程框圖。4-2數(shù)據(jù)采集子程序流程框圖按鍵輸入模塊LCD顯示屏上顯示。4-3P2.6、P2.7P3.7P1端口自帶上拉電阻，所以不需要接上拉電阻進(jìn)行電壓放大。液晶顯示模塊

圖4-3按鍵子程序流程框圖自帶上拉電阻，所以中間加了一個上拉電阻將電壓進(jìn)行擴(kuò)大。LCD的子程序流程見4-4。圖4-4LCD1602子程序流程框圖系統(tǒng)調(diào)試調(diào)試。軟件仿真調(diào)試ProtuesProtues5-1圖5-1系統(tǒng)仿真電路圖LCD1602LCDLCD顯LCD部分的調(diào)試。然后再檢查按鍵電路是否能夠正常工作，1602的電平來對按鍵模塊進(jìn)行調(diào)試。之后是傳感器電路模塊，在仿真軟件ProteusMQ3MQ3，通過改變滑動變阻器的阻值來等效酒LCD顯示屏上的顯示隨著阻值改變而改變，則說明電路連接正器顯示的測量值大于設(shè)定值時，裝置能夠紅燈閃爍并發(fā)出蜂鳴聲則檢驗成功。硬件焊接調(diào)試導(dǎo)致電路板短路等情況的發(fā)生。各引腳的電壓，VCCGND5V?5.5V之間是正常的?？偨Y(jié)與展望最終設(shè)計出了一種能夠快速檢測氣體中酒精濃度并且當(dāng)濃度超過設(shè)定閥值時實A/D轉(zhuǎn)換電路，A/D轉(zhuǎn)換電路能夠把此信號變?yōu)閿?shù)字信號傳輸給單片機(jī)，此LCDKeil4C而且可以直接將寫好的程序通過匯編形成.hexProteus中實現(xiàn)仿真。編程難點A/D轉(zhuǎn)換和電壓與濃度的轉(zhuǎn)換計算。LED能夠及時有效的預(yù)防交通事故的發(fā)生。PAGEPAGE21參考文獻(xiàn)張偉.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002:12-14.何立民.高級教程應(yīng)用與設(shè)計[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2007:34-35.鄭學(xué)堅.微型計算機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2006:24-26.李建忠.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].陜西:西安電子科技大學(xué)出版社,2008:59-60.何希才.傳感器及其應(yīng)用[M].北京:國防工業(yè)出版社,2001:47-48.謝宜仁.單片機(jī)硬件接口電路及實例解析[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009:12-13.周鴻武.\h基于單片機(jī)的酒精濃度檢測儀設(shè)計[J].制造業(yè)自動化.2012,(12):97-99.王瑜瑜,.[J]..201,李維提,郭強(qiáng).液晶顯示應(yīng)用技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2000:56-58.

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