河北工程大学毕业设计论文
2酒精测试仪总体方案设计
2.1 酒精浓度检测仪设计要求分析
设计的酒精浓度测试仪应具有如下特点:
(1)数据采集系统以单片机为控制核心,外围电路带有LED显示以及键盘响应电路,无需要其他计算机,用户就可以与之进行交互工作,完成数据的采集?存储?计算?分析等过程?
(2)系统具有低功耗?小型化?高性价比等特点?
(3)从便携式的角度出发,系统成功使用了数码管显示器以及小键盘?由单片机系统控制键盘和LED显示来实现人机交互操作,界面友好? (4)软件设计简单易懂?
2.2 酒精浓度检测仪设计方案
设计时,考虑酒精浓度是由传感器把非电量转换为电量,传感器输出的是0-5伏的电压值且电压值稳定,外部干扰小等?因此,可以直接把传感器输出电压值经过A/D转换器转换得到数据送入单片机进行处理?此外,还需接人LED显示,4*4键盘,报警电路等?其总体框图如图2-1所示?
声光报警电路 被测 环境 气敏传感器 A/D转换电路 单片机 LED显示 键盘
图2-1系统设计方框图
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单片机酒精浓度测试仪用MQ3酒精传感器采集气体信号,并通过数模转换器将模拟信号转换成数字信号送至单片机,单片机对数字信号进行分析处理,并将所得的结果显示出来,可以通过键盘设置不同环境下酒精浓度的不同阀值,如果所检测出的酒精浓度超过了所设定的阀值,那么单片机就能控制蜂鸣器发出声音报警?键盘采用3个独立键盘进行数据输入设定;显示部分用5个数码管显示当前数据,数码管分别用2个74HC573锁存器控制段选和位选?
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3酒精测试仪的硬件设计
3.1 单片机模块电路的设计
本硬件由五部分组成:单片机模块,模数转换模块,酒精传感器模块,温度传感模块?本系统由单片机AT89S51控制,其直接控制三个模块:数转换模块将酒精传感器采集到模拟电压信号转换成输送到单片机控制处理,温度传感器DS18B20可以将采集到的温度信号直接以数字信号的形式传到单片机,LCD显示模块可以将经过单片机处理过的酒精气体浓度和温度的具体量化值显示?
单片机是一种集成电路芯片,采用超大规模技术把具有数据处理能力(如算术运算,逻辑运算?数据传送?中断处理)的微处理器(CPU),随机存取数据存储器(RAM),只读程序存储器(ROM),输入输出电路(I/O口),可能还包括定时计数器,串行通信口(SCI),显示驱动电路(LCD或LED驱动电路),脉宽调制电路(PWM),模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块单块芯片上,构成一个虽小然而完善的计算机系统?这些电路能在软件的控制下准确?迅速?高效地完成程序设计者事先规定的任务?
3.1.1 单片机片内结构
51单片机的片内结构如图3-1所示?它把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上?按功能划分,它有如下功能部件组成:
（1）微处理器(CPU)? （2）数据存储器(RAM)? （3）程序存储器(ROM/EPROM)?
（4）4个8位并行I/O口(P0口?P1口?P2口?P3口)? （5）一个串行口?
（6）2个16位定时器?计数器? （7）中断系统?
（8）特殊功能寄存器(SFR)?
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图3-1系统硬件设计原理图
3.1.2单片机的选择
AT89S51是低功耗?高性能?采用CMOS工艺的8位单片机,其片内具有8KB 的可在线编程的Flash 存储器?该单片机采用了ATMEL公司的高密度?非易失性存储器技术,与工业标准型80C51单片机的指令系统和引脚完全兼容;片内的Flash存储器可在线重新编程,或者使用通用的非易失性存储器编程;通用的8位CPU与在线可编程Flash集成在一块芯片上,从而使AT89S52 功能更加完善,应用更加灵活;具有较高的性能价格比,使其在嵌入式控制系统中有着广泛的应用前景?掌握MCS-51单片机,应首先了解MCS-51的引脚,熟悉并牢记各引脚的功能,MCS-51系列中各种型号芯片的引脚是互相兼容的?制作工艺为HMOS的MCS-51的单片机都采用40只引脚的双列直插封装方式,如图3-2所示?
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