1、酒精濃度檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)酒精濃度檢測(cè)儀的設(shè)計(jì) 一、前言一、前言 對(duì)氣體中酒精含量進(jìn)行檢測(cè)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、氣體色譜分析型、紅外線型、比色型。但由于價(jià)格和使用方便的原因，常 用的只有燃料電池型和半導(dǎo)體型兩種。 燃料電池作為一種發(fā)電裝置，它的原理是將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接 轉(zhuǎn)化為電能。當(dāng)前各國(guó)家都在廣泛研究環(huán)保型能源，因?yàn)樗苯涌梢园芽扇細(xì)怏w轉(zhuǎn)變 成電能，并且不產(chǎn)生污染，酒精傳感器只是燃料電池的一方面應(yīng)用。與半導(dǎo)體型的相 比，燃料電池型呼氣酒精檢測(cè)儀有很多優(yōu)勢(shì)，即穩(wěn)定性好，精度高，抗干擾性好。但 是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

2、，并且材料成本高，價(jià) 格昂貴。 如今的酒精濃度檢測(cè)儀都是采用可替代吹管，酒精儀從傳統(tǒng)的機(jī)械檢測(cè)或酒精計(jì) 到現(xiàn)在的利用傳感器和單片機(jī)核心技術(shù)的酒精濃度檢測(cè)儀是在技術(shù)上是一大突破，提 高了檢測(cè)酒精的精確度，社會(huì)公共安全系數(shù)也大大的提高。 但是現(xiàn)在大部分一般的酒精濃度檢測(cè)儀價(jià)格低的靈敏度低，準(zhǔn)確度高的售價(jià)也比 較昂貴，并且大多只是對(duì)結(jié)果進(jìn)行預(yù)警、低報(bào)、高報(bào)三限報(bào)警點(diǎn)設(shè)置。為了得到準(zhǔn)確 的濃度數(shù)值，在 LED 顯示酒精濃度數(shù)值上應(yīng)實(shí)現(xiàn)普及。同時(shí)很多其他氣體會(huì)可能會(huì)對(duì) 檢測(cè)的結(jié)果產(chǎn)生影響，從而影響準(zhǔn)確度，所以在傳感器的腐蝕性以及排除其他干擾的 能力上也待提升?，F(xiàn)在大多都是對(duì)氣體濃度或液體濃度的單一檢測(cè)，

3、最好是能解決一 個(gè)檢測(cè)儀能同時(shí)對(duì)酒精的氣體和液體兩種狀態(tài)下的檢測(cè)。 本課題分為兩部分：硬件設(shè)計(jì)部分和軟件設(shè)計(jì)部分。硬件部分為利用 MQ3 氣敏傳 感器測(cè)量空氣中酒精濃度，并轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后傳給 單片機(jī)系統(tǒng)，由單片機(jī)及其相應(yīng)外圍電路進(jìn)行信號(hào)的處理，顯示酒精濃度值以及超閾 值聲光報(bào)警。程序采用模塊化設(shè)計(jì)思想，各個(gè)子程序的功能相對(duì)獨(dú)立，便于調(diào)試和修 改。而硬件電路又大體可分為單片機(jī)小系統(tǒng)電路、A/D 轉(zhuǎn)換電路、聲光報(bào)警電路、LED 顯示電路，按鍵電路，各部分電路的設(shè)計(jì)及原理將會(huì)在硬件電路設(shè)計(jì)部分詳細(xì)介紹。 二、酒精測(cè)試儀總體方案設(shè)計(jì)二、酒精測(cè)試儀總體方案設(shè)計(jì) 2.1

4、 酒精濃度檢測(cè)儀酒精濃度檢測(cè)儀設(shè)計(jì)要求分析設(shè)計(jì)要求分析 設(shè)計(jì)的酒精濃度測(cè)試儀應(yīng)具有如下特點(diǎn)： （1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，外圍電路帶有LED顯示以及鍵盤響應(yīng)電路， 無需要其他計(jì)算機(jī)，用戶就可以與之進(jìn)行交互工作，完成數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、計(jì)算、 分析等過程。 （2）系統(tǒng)具有低功耗、小型化、高性價(jià)比等特點(diǎn)。 （3）從便攜式的角度出發(fā)，系統(tǒng)成功使用了數(shù)碼管顯示器以及小鍵盤。由單片機(jī) 系統(tǒng)控制鍵盤和LED顯示來實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互操作，界面友好。 （4）軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易懂。 2.22.2 酒精濃度檢測(cè)儀設(shè)計(jì)方案酒精濃度檢測(cè)儀設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)時(shí)，考慮酒精濃度是由傳感器把非電量轉(zhuǎn)換為電量，傳感器輸出的是0-5伏

5、的 電壓值且電壓值穩(wěn)定，外部干擾小等。因此，可以直接把傳感器輸出電壓值經(jīng)過A/D轉(zhuǎn) 換器轉(zhuǎn)換得到數(shù)據(jù)送入單片機(jī)進(jìn)行處理。此外，還需接人LED顯示，4*4鍵盤，報(bào)警電 路等。 其總體框圖如圖2-1所示。 被測(cè) 環(huán)境 氣敏 傳感器 A/D 轉(zhuǎn)換 電路 單片機(jī) 聲光報(bào)警電路 LED 顯示 鍵盤 圖圖2-12-1 基本工作原理圖基本工作原理圖 三、硬件設(shè)計(jì)三、硬件設(shè)計(jì) 3.1 傳感器的選擇傳感器的選擇 本系統(tǒng)直接測(cè)量的是呼氣中的酒精濃度，再轉(zhuǎn)換為血液中的酒精含量濃度，故采 用氣敏傳感器。考慮到周圍空氣中的氣體成分可能影響傳感器測(cè)量的準(zhǔn)確性，所以傳 感器只能對(duì)酒精氣體敏感，對(duì)其他氣體不敏感，故選用 MQ

6、3 型氣敏傳感器。其有很高 的靈敏度、良好的選擇性、長(zhǎng)期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性。MQ3 型氣敏傳感器由微型 Al2O3，陶瓷管和 SnO2 敏感層、測(cè)量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹 鋼的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件的工作提供了必要的工作條件。傳感器的標(biāo)準(zhǔn)回路有 兩部分組成。其一為加熱回路，其二為信號(hào)輸出回路，它可以準(zhǔn)確反映傳感器表面電 阻值的變化。傳感器的表面電阻 RS 的變化，是通過與其串聯(lián)的負(fù)載電阻 RL 上的有效 電壓信號(hào) VRL 輸出面獲得的。負(fù)載電阻 RL 可調(diào)為 05-200K。加熱電壓 Uh 為 5v。上 述這些參數(shù)使得傳感器輸出電壓為 0-5V。MQ3 型氣敏傳感器

7、的結(jié)構(gòu)和外形、標(biāo)準(zhǔn)回路、 傳感器阻值變化率與酒精濃度、外界溫度的關(guān)系圖如圖 3-3 所示。為了使測(cè)量的精度 達(dá)到最高，誤差最小，需要找到合適的溫度，一般在測(cè)量前需將傳感器預(yù)熱 5 分鐘。 圖圖3-13-1 MQ3MQ3 結(jié)構(gòu)和外形結(jié)構(gòu)和外形 圖圖3-23-2 MQ3MQ3 結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖 圖圖3-3 傳感器阻值變化率與酒精濃度、外界溫度之間的關(guān)系傳感器阻值變化率與酒精濃度、外界溫度之間的關(guān)系 3.23.2 A/DA/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，被測(cè)量對(duì)象的有關(guān)變化量，如溫度、壓力、流量、速度等 非電物理量，須經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的模擬電信號(hào)（電壓或電流），這些模擬電 信號(hào)必須轉(zhuǎn)換成

8、數(shù)字量后才能在單片機(jī)中用軟件進(jìn)行處理。實(shí)現(xiàn)模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量 的器件稱為 A/D 轉(zhuǎn)換器（ADC）。 A/D 轉(zhuǎn)換器大致分有三類：一是雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器，優(yōu)點(diǎn)是精度高，抗干擾性好， 價(jià)格便宜，但速度慢；二是逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器，精度、速度、價(jià)格適中；三是- A/D 轉(zhuǎn)換器。 該設(shè)計(jì)中選用的是 ADC0809 屬第二類，是 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器。0809 具有 8 路模擬信 號(hào)輸入端口，地址線（23-25 腳）可決定那一路模擬信號(hào)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。22 腳為地址 鎖存控制，當(dāng)輸入為高電平時(shí)，對(duì)地址信號(hào)進(jìn)行鎖存。6 腳為測(cè)試控制，當(dāng)輸入一個(gè) 2s 的高電平脈沖時(shí)，就開始 A/D 轉(zhuǎn)換

9、。7 引腳為 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié) 束時(shí)，7 腳輸出高電平。9 腳為 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許端，當(dāng) OE 腳為高電平時(shí)，A/D 轉(zhuǎn) 換數(shù)據(jù)輸出。10 腳為 0809 的時(shí)鐘輸入端。 3.2.1 ADC0809 的引腳及功能 逐次比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器在精度、速度、和價(jià)格上都適中，是最常用的 A/D 轉(zhuǎn)換器 件。芯片采用的是 ADC0809，以下介紹 ADC0809 的引腳及功能。芯片如圖 3-4 所示。 圖圖 3-43-4 ADC0809ADC0809 的引腳的引腳 ADC0809 是一種逐次比較式 8 路模擬輸入、8 位數(shù)字量輸出的 A/D 轉(zhuǎn)換器。由圖可 見，ADC0

10、809 共有 28 個(gè)引腳，采用雙列直插式封裝。主要引腳功能如下： IN0-IN7 是 8 路模擬信號(hào)輸入端。 D0-D7 是 8 位數(shù)字量輸入端。 A、B、C 與 ALE 控制 8 路模擬通道的切換，A、B、C 分別與 3 根地址線或數(shù)據(jù) 線相連，3 位編碼對(duì)應(yīng) 8 個(gè)通道地址端口。 需要注意的是：ADC0809 雖然有 8 路模擬通道可以同時(shí)輸入 8 路模擬信號(hào)，但每個(gè) 瞬間只能換 1 路，共用一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，各路之間的切換由軟件改變 C、A、B 引腳上的代碼來實(shí)現(xiàn)。地址鎖存與譯碼電路完成對(duì) A、B、C 3 個(gè)地址位進(jìn)行 鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇，其轉(zhuǎn)換結(jié)果通過三態(tài)

11、輸出鎖存器存放、輸出， 因此可以直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連，圖 3-5 為通道選擇表。 圖圖 3-53-5 通道選擇表通道選擇表 OE、START、CLK 為控制信號(hào)端，OE 為輸出允許端，START 為啟動(dòng)信號(hào)輸入端， CLK 為時(shí)鐘信號(hào)輸入端。 VR(+)和 VR(-)為參考電壓輸入端。 3.2.2 ADC0809 的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)換原理 ADC0809 的結(jié)構(gòu)框圖如圖 3-6。ADC0809 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。0809 完成一次轉(zhuǎn)換需 100s 左右，輸出具有

12、 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?809 可對(duì) 0-5V 的模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 START CLK OEVR(+) VR() VCC GND EOC D0 . . . D7 三態(tài)輸 出鎖存 器 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換 器 地址鎖 存與密 碼 C B A ALE 8 路模 擬量開 關(guān) IN7 . IN0 圖圖 3-63-6 ADC0809ADC0809 的結(jié)構(gòu)框圖的結(jié)構(gòu)框圖 3.2.3 ADC0809 連線圖 ADC0809 與單片機(jī)的連線圖如圖 3-7： 圖圖 3-73-7 ADC0809ADC0809 的連線圖的連線圖 3.33.3

13、89C5189C51 單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng) 單片機(jī)是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力(如算術(shù)運(yùn)算， 邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理)的微處理器(CPU)，隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，只讀 程序存儲(chǔ)器(ROM)，輸入輸出電路(I/O 口)，可能還包括定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行通信口(SCI)， 顯示驅(qū)動(dòng)電路(LCD 或 LED 驅(qū)動(dòng)電路)，脈寬調(diào)制電路(PWM)，模擬多路轉(zhuǎn)換器及 A/D 轉(zhuǎn) 換器等電路集成到一塊單塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)雖小然而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這些電路 能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。 3.3.1 單片機(jī)片內(nèi)結(jié)構(gòu) 51 單片機(jī)的片內(nèi)結(jié)構(gòu)如圖

14、 3-8 所示。它把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都 集成在一個(gè)尺寸有限的集成電路芯片上。按功能劃分，它有如下功能部件組成： 微處理器（CPU） 。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)。 程序存儲(chǔ)器（ROM/EPROM） 。 4 個(gè) 8 位并行 I/O 口（P0 口、P1 口、P2 口、P3 口） 。 一個(gè)串行口。 2 個(gè) 16 位定時(shí)器、計(jì)數(shù)器。 2 個(gè) 16 位定時(shí)器、計(jì)數(shù)器。 中斷系統(tǒng)。 特殊功能寄存器（SFR） 。 PSEN 88 E O C X T A L 1 CPU （運(yùn)算器） （控制器） 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM P0P2程序存儲(chǔ)器 ROM/EPROM P1 串 行 口 定時(shí) 器/計(jì) 數(shù)器 中斷

15、系 統(tǒng) 特殊功能 寄存器 （SFR） P3 ALEEA IN7 . I 0 X T A L 2 8 8 RESET 圖圖 3-83-8 5151 單片機(jī)片內(nèi)結(jié)構(gòu)單片機(jī)片內(nèi)結(jié)構(gòu) 上述功能部件都是通過片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是 CPU 加上外圍 芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。但 CPU 對(duì)各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控 制方式。 從硬件角度來看，與 MCS-51 指令完全兼容的新一代 AT89CXX 系列機(jī)，比在片外加 EPROM 才能相當(dāng)?shù)?8031 單片機(jī)抗干擾性能強(qiáng)，與 87C51 單片機(jī)技能相當(dāng)，但功耗小。 程序修改直接用+5V 或+12V 電源擦除，更顯方便、而且其工作

16、電壓放寬至 2.7V-6V，因 而受電壓波動(dòng)的影響更小，而且 4K 的程序存儲(chǔ)器完全能滿足單片機(jī)系統(tǒng)的軟件要求， 故 AT89C51 單片機(jī)是構(gòu)造本檢測(cè)系統(tǒng)的更理想的選擇。 3.3.2 89C51 芯片介紹 掌握 MCS-51 單片機(jī)，應(yīng)首先了解 MCS-51 的引腳，熟悉并牢記各引腳的功能， MCS-51 系列中各種型號(hào)芯片的引腳是互相兼容的。制作工藝為 HMOS 的 MCS-51 的單片 機(jī)都采用 40 只引腳的雙列直插封裝方式，如圖 3-9 所示。 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST (TXD) P3.1 (INT0) P3.2 (IN

17、T1) P3.3 T0 P3.4 T1 P3.5 (WR) P3.6 (RD) P3.7 XTAL1 XTAL2 GND Vcc P0.0 (AD0) P0.1 (AD1) P0.2 (AD2) P0.3 (AD3) P0.4 (AD4) P0.5 (AD5) P0.6 (AD6) P0.7 (AD7) EA/VPP PSEN P2.7 (A15) P2.6 (A14) P2.5 (A13) P2.4 (A12) P2.3 (A11) P2.2 (A10) P2.1 (A9) P2.0 (A8) PDIP (RXD) P3.0 ALE/PROG 圖圖 3-93-9 AT89C51AT89C51

18、 芯片管腳圖芯片管腳圖 40 只引腳按其功能來分，可分為如下 3 類： 電源及時(shí)鐘引腳：Vcc、Vss、XTAL1、XTAL2。 電源引腳接入單片機(jī)的工作電源。Vcc 接+5V 電源，Vss 接地。 時(shí)鐘引腳 XTAL1、XTAL2 外接晶體與片內(nèi)的反相放大器構(gòu)成了 1 個(gè)晶體振蕩器，它 為單片機(jī)提供了時(shí)鐘控制信號(hào)。2 個(gè)時(shí)鐘引腳也可外接獨(dú)立的晶體振蕩器。XTAL1 接外 部的一個(gè)引腳。該引腳內(nèi)部是一個(gè)反相放大器的輸入端。這個(gè)反相放大器構(gòu)成了片內(nèi) 振蕩器。如果采用外接晶體振蕩器時(shí)，此引腳接地。XTAL2 接外部晶體的另一端，在該 引腳內(nèi)部接至內(nèi)部反相放大器的輸出端。若采用外部時(shí)鐘振蕩器時(shí)，該引

19、腳接受時(shí)鐘 振蕩器的信號(hào)，即把此信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 控制引腳：、ALE、RESET（RST）。此類引腳提供控制信號(hào)，有的還PSENEA 具有復(fù)用功能。 RST/VPD引腳：RESET（RST）是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行 時(shí)，在此引腳加上持續(xù)時(shí)間大于 2 個(gè)機(jī)器周期（24 個(gè)振蕩周期）的高電平時(shí)，就可以 完成復(fù)位操作。在單片機(jī)工作時(shí)，此引腳應(yīng)為0.5V 低電平。VPD為本引腳的第二功能， 即備用電源的輸入。當(dāng)主電源發(fā)生故障，降低到某一規(guī)定值的低電平時(shí)，將+5V 電源自 動(dòng)接入 RST 端，為內(nèi)部 RAM 提供備用電源，以保證片內(nèi) RAM 的信息不丟失，從而使單

20、片機(jī)在復(fù)位后能正常進(jìn)行。 ALE/ 引腳：ALE 引腳輸出為地址鎖存允許信號(hào)，當(dāng)單片機(jī)上電正常工作PROG 后 ALE 引腳不斷輸出正脈沖信號(hào)。當(dāng)單片機(jī)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE 輸出信號(hào)的負(fù)跳沿 用于單片機(jī)發(fā)出的低 8 位地址經(jīng)外部鎖存器鎖存的鎖存控制信號(hào)。即使不訪問外部鎖 存器，ALE 端仍有正脈沖信號(hào)輸出，此頻率為時(shí)鐘振蕩器頻率的 1/6。 為該引腳PROG 的第二功能。在對(duì)片內(nèi) EPROM 型單片機(jī)編程寫入時(shí)，此引腳作為編程脈沖輸入端。 引腳：程序存儲(chǔ)器允許輸出控制端。在單片機(jī)訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此PSEN 引腳輸出脈沖負(fù)跳沿作為讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。此引腳接外部程序存儲(chǔ)器的 O

21、E（輸出允許端）。 /VPP引腳：功能為片內(nèi)程序存儲(chǔ)器選擇控制端。當(dāng)引腳為高電平時(shí)，EAEAEA 單片機(jī)訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，但在 PC 值超過 0FFFH 時(shí)，即超出片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的 4KB 地址范圍時(shí)將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。當(dāng)引腳為低時(shí)，單片機(jī)只訪EA 問外部程序存儲(chǔ)器，不論是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 I/O 口引腳：P0、P1、P2、P3，為四個(gè) 8 位 I/O 口的外部引腳。P0 口、P1 口、 P2 口、P3 口是 3 個(gè) 8 位準(zhǔn)雙向的 I/O 口，各口線在片內(nèi)均有固定的上拉電阻。當(dāng)這 3 個(gè)準(zhǔn)雙向 I/O 口作輸入口使用時(shí)，要向該口先寫 1，另外準(zhǔn)雙向口 I/O 口無高阻

22、的“浮 空”狀態(tài)。 由于單片機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、耗電少等突出特點(diǎn)，所以本系統(tǒng)采 用 89C51 單片機(jī)，硬件設(shè)計(jì)電路圖如圖 1 所示。89C51 內(nèi)部有 4KB 的 EPROM，128 字節(jié) 的 RAM，所以一般都要根據(jù)所需存儲(chǔ)容量的大小來擴(kuò)展 ROM 和 RAM。本電路接高電EA 平，沒有擴(kuò)展片外 ROM 和 RAM。 3.3.3 晶振電路和復(fù)位電路 電路圖如下： 圖圖 3-103-10 晶振與復(fù)位電路晶振與復(fù)位電路 3.43.4 LEDLED 顯示電路顯示電路 LED 顯示有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種顯示方式。本設(shè)計(jì)使用并行輸入硬件譯碼靜態(tài) 顯示電路，靜態(tài)顯示電路中，各位可獨(dú)立顯示

23、，只要在該位的段碼線上保持段碼電平， 該位就能保持相應(yīng)的顯示字符。電路中采用了鎖存譯碼器 MC14495 將 P1 口低 4 位輸出 的 BCD 碼譯成七段字型碼，利用 P1 口高四位做為各鎖存譯碼器的所存信號(hào)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定 顯示。LED 使用的是共陰極 7 段數(shù)碼管。 數(shù)碼管顯示電路如下 圖圖 3-113-11 數(shù)碼管顯示電路數(shù)碼管顯示電路 3.53.5 鍵盤電路鍵盤電路 鍵盤有兩種工作方式：編碼式鍵盤和非編碼式鍵盤。處理方式有掃描法和線反轉(zhuǎn) 法。本設(shè)計(jì)采用的是非編碼鍵盤，并利用掃描法處理按鍵，消抖由軟件實(shí)現(xiàn)。 鍵盤掃描電路圖 3-12： 圖圖 3-123-12 按鍵電路按鍵電路 3.63.6

24、報(bào)警電路報(bào)警電路 報(bào)警電路圖 3-13： 圖圖 3-133-13 報(bào)警電路報(bào)警電路 四、四、軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì) 4.14.1 主程序框圖主程序框圖 主程序流程圖如下圖 4-1 所示。 圖圖 4-14-1 主程序框圖主程序框圖 初始化 LCD 顯示子程序 數(shù)據(jù)處理子程序 鍵盤掃描子程序 序 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 序 大于閾值？ 聲光報(bào)警 N 開始 Y 4.24.2 數(shù)據(jù)采集子程序程序框圖數(shù)據(jù)采集子程序程序框圖 A/D 轉(zhuǎn)換子程序流程圖如下圖 3-2 所示。ADC0809 初始化后，把 0 通道輸入的 0- 5V 的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的數(shù)字量 OOH-FFH，然后將對(duì)應(yīng)數(shù)值存儲(chǔ)到內(nèi)存單元。程序 框圖如

25、圖 4-2 圖圖 4-24-2 數(shù)據(jù)采集子程序框圖數(shù)據(jù)采集子程序框圖 4.34.3 報(bào)警子程序程序框圖報(bào)警子程序程序框圖 系統(tǒng)設(shè)定閾值并保存在以 50H 開始的 3 個(gè)單元，為了便于比較和顯示，閾值的千 位放入 50H 中，百位和十位放入 5lH，個(gè)位放人 52H 中。報(bào)警電路分為蜂鳴器報(bào)警電路 和 LED 發(fā)光報(bào)警電路組成。當(dāng)輸入端 P3.5 為低電平時(shí)，有電流通過蜂鳴器，蜂鳴器發(fā) 出聲音報(bào)警。而當(dāng)輸入端為高電平時(shí)不報(bào)警。 報(bào)警子程序執(zhí)行之前，將報(bào)警閾值轉(zhuǎn)換為壓縮的 BCD 碼并存放在兩個(gè)存儲(chǔ)單元中。 傳感器輸入值 A/D 轉(zhuǎn)換后，調(diào)用比較程序，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后顯示的測(cè)量值與閾值比較， 小于閾

26、值則繼續(xù)執(zhí)行顯示程序。若大于閾值則將單片機(jī)的 P3.5 口清零進(jìn)行聲光報(bào)警。 40H、4lH、42H 單元存放 A/D 轉(zhuǎn)換后，并進(jìn)行十進(jìn)制轉(zhuǎn)換后的結(jié)果。40H 和 50H 分別存 放的是處理后的測(cè)量值與閾值的千位的壓縮 BCD 碼，41H 和 51H 分別存放的是處理后的 測(cè)量值與閾值的百位、十位壓縮的 BCD 碼，42H 和 52H 分別存放的是處理后的測(cè)量值與 閾值的個(gè)位的壓縮 BCD 碼。程序首先對(duì) 40H、50H 中的值進(jìn)行比較大小，如果 40H 中的 值大于 50H 中的值，則進(jìn)行報(bào)警。依此類推，比較 41H 和 51H，42H 和 52H。程序框圖 開始 啟動(dòng) ADC0809 通道，并延時(shí) 100s 轉(zhuǎn)換完？ 讀出 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果 結(jié)果存入內(nèi)存單元 返