畢業(yè)論文---基于單片機(jī)的酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯材料</p><p>　　專業(yè)班級： 測控技術(shù)與儀器0703班 </p><p>　　學(xué) 號： 070401078 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師：

2、 </p><p><b>　　2011年 06月</b></p><p>　　基于單片機(jī)的酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　DESIGN OF INTELLIGENT LATCH-UP ANTI-DRINK DRIVING SYSTEM BASED ON SINGLE---CHIP

3、 </p><p>　　學(xué) 院：信息科學(xué)與工程學(xué)院</p><p>　　專 業(yè) 班 級： 測控技術(shù)與儀器</p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　學(xué) 生 姓 名： </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： </p><p&

4、gt;<b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　Abstract2</p><p><b>　　第1章 緒論4</b></p><p>　　1.1 課題的研究目的和意義.......................

5、...................................................................4</p><p>　　1.1.1 課題的研究目的4</p><p>　　1.1.2 課題的研究意義5</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀6</p><p>　　1.2.1 國外研究現(xiàn)狀6<

6、;/p><p>　　1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀8</p><p>　　1.3 研究內(nèi)容9</p><p>　　第2章 總體方案設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)思路10</p><p>　　2.2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.2.1 酒精傳感器的選型11</p&

7、gt;<p>　　2.2.2單片機(jī)的選型12</p><p>　　2.2.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的選型..................................................................................13</p><p>　　第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.1 AT89系

8、列微控制器的硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)14</p><p>　　3.1.1 AT89C52的主要技術(shù)性能特點(diǎn)15</p><p>　　3.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809的性能特點(diǎn)18</p><p>　　3.3 酒后駕駛閉鎖系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)21</p><p>　　3.3.1 信號采集放大電路設(shè)計(jì)21</p><p>　　

9、3.3.2 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)22</p><p>　　3.3.3 報(bào)警電路設(shè)計(jì)25</p><p>　　3.3.4 繼電器驅(qū)動電路設(shè)計(jì)25</p><p>　　3.3.5 系統(tǒng)總體硬件電路圖..................................................................................26&

10、lt;/p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)27</p><p>　　4.1主程序流程圖27</p><p>　　4.2 源程序設(shè)計(jì)28</p><p>　　第5章 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試31</p><p>　　5.1 51系列單片機(jī)軟件開發(fā)及調(diào)試工具</p><p>　　5.2硬件系統(tǒng)仿真工具

11、</p><p>　　5.2.1 仿真電路圖及仿真結(jié)果..............................................................................</p><p>　　5.3硬件電路連接及程序下載.................................................................

12、...................</p><p>　　5.4系統(tǒng)軟硬件合成調(diào)試............................................................................................</p><p><b>　　第6章 結(jié)論</b></p><p><

13、b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　致謝</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著交通行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，以及汽車保有量的增加，汽車給人類帶來舒適和便捷的同時(shí)，也給人類帶來了交通事故頻發(fā)等交通安全隱患，如酒后駕駛、無照駕駛、違規(guī)駕駛等，嚴(yán)重威脅著人類生命

14、和財(cái)產(chǎn)安全。隨著我國公路運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，同其他國家相比，我國的道路交通安全形式更為嚴(yán)峻，特別是由酒后駕車導(dǎo)致的交通事故發(fā)生率比較高。因此，從主動安全角度出發(fā)，禁止酒后駕駛?cè)藛T啟動汽車引擎，成為在車輛發(fā)生事故之前排除隱患的重要研究課題。 </p><p>　　本文在研究國內(nèi)外防止酒后駕駛技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對酒后駕車導(dǎo)致交通事故頻發(fā)的事實(shí)，設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的智能防酒后駕駛控制系統(tǒng)。系統(tǒng)先檢測司機(jī)呼出氣體酒精濃度，顯示檢

15、測結(jié)果，并據(jù)此執(zhí)行相應(yīng)的控制。本次設(shè)計(jì)主要完成以下幾個(gè)方面的工作： </p><p>　?。?）根據(jù)該系統(tǒng)的實(shí)際目的和系統(tǒng)裝置所使用的特定環(huán)境，選擇燃料電池型酒精傳感器作為檢測駕駛員呼出氣體酒精含量的工具； </p><p>　　采用合適的儀表放大器、單片機(jī)、顯示模塊、報(bào)警模塊、繼電器驅(qū)動模塊設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)； </p><p>　?。?）在 Keil uvision3

16、基礎(chǔ)上編寫完成系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，并進(jìn)行編譯調(diào)試；</p><p>　　（3）在proteus環(huán)境下對系統(tǒng)進(jìn)行仿真</p><p>　?。?）整合調(diào)試軟硬件，并調(diào)試檢驗(yàn)。 </p><p>　　實(shí)驗(yàn)表明：酒精傳感器模擬信號輸出經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號被AT89系列單片機(jī)采集，據(jù)傳感器輸出電壓與酒精濃度的對應(yīng)關(guān)系式，系統(tǒng)軟件能精確地將該電壓信號換算成酒精濃度值，并將該值

17、與電壓值由數(shù)碼管顯示。酒精濃度超標(biāo)時(shí)，報(bào)警模塊啟動并發(fā)出警告，主控制器控制繼電器切斷啟動機(jī)電源，實(shí)現(xiàn)了本研究的設(shè)計(jì)目標(biāo)和要求?；?單片機(jī)的智能酒后駕駛閉鎖系統(tǒng)工作性能穩(wěn)定可靠，為交通安全提供了主動性防護(hù)保障，具有一定的實(shí)用價(jià)值。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：汽車；酒后駕駛；智能閉鎖；單片機(jī)

18、 Abstract</p><p>　　With the development of transport industry and the increasing of cars, vehicle brings not only comfort and convenience for humanity, but also high frequency of traffic accidents and ot

19、her safety problems, such as drunk driving, which seriously threaten to human life and property. With the development of China's road transport industry, compared with other countries, China's road security is

20、more serious, particularly the incidence of traffic accidents caused by drunk driving is relatively so h</p><p>　　Based on preventing drink-driving technologies from home and abroad and microprocessor contr

21、ol unit, this paper designs an anti-drunk-driving system to prevent traffic accidents from occurring to the greatest extent. The system tests alcohol concentration in drivers’ exhaled gas and displays the value. Accordi

22、ng to the result, the system adopts different control. The main content of this thesis is as following: </p><p>　　(1) Select the fuel cell-type alcohol sensor testing the alcohol concentration in driver'

23、;s </p><p>　　breath according to system device’s actual purpose and specific environment the system used in. </p><p>　　(2) Design the hardware systems, including appropriate instrumentation ampl

24、ifier、 </p><p>　　single-chip、LED display module、alarm module and relay driver module. Complete the software system under the Keil uvision3 .</p><p>　　(3)TO emulate the system under the Proteus.&

25、lt;/p><p>　　(4) Integrate the software into the hardware that has been designed and actual test its </p><p>　　performance. </p><p>　　The experimental test demonstrates that alcohol sen

26、sor’s analog signal is converted to digital signal stored in register through A/D converting module.The system process the fuel cell-type alcohol sensor signal precisely based on the corresponding relationship between se

27、nsor output voltage and alcohol concentration, which are then displayed on LED monitor. When he alcohol concentration exceeds, voice alarm module warns driver, the red light threatens corresponds to the relay, at the s

28、ame time,</p><p>　　KEY WORDS: automobile, drunk driving, intelligent latch-up, single-chip</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 課題研究的目的和意義</p><p>　　1.1.1 課題研

29、究的目的</p><p>　　近年來隨著經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，人們的生活水平日益提高，私家車也越來越多，各種應(yīng)酬隨之而來，“酒”這東西貼近了我們的生活。而酒后駕車也頻頻發(fā)生，給人們的生活和生命安全帶來了巨大的傷害。據(jù)德國一家調(diào)研機(jī)構(gòu)預(yù)測，全球汽車（包括個(gè)人用車和商用車）保有量最遲到 2010 年將突破 10 億量[1]。隨著汽車保有量的增加，交通事故也在不斷的增加，全世界每年約有 120 萬人死于道路交通事故，受傷者多達(dá)

30、 5000 萬人，同時(shí)全球道路交通事故每年造成的直接經(jīng)濟(jì)損失為 5180 億美元，可見道路交通安全問題已成為全球性的主題[2-3]。隨著汽車使用量的增加和道路交通事業(yè)的發(fā)展，也給社會帶來了負(fù)面影響，其中道理交通事故就是其中之一[4]。目前我國汽車保有量約占世界的 2%，但交通事故死亡人數(shù)卻占 15%左右 ，同發(fā)達(dá)國家相比，我國的道路交通安全形式嚴(yán)峻[5-6]。截至到 2008 年，雖然我國加強(qiáng)了預(yù)防交通事故的措施，但是交通事故數(shù)量還是相

31、當(dāng)驚人（如表 1所示）[7]。</p><p>　　表 1 2004-2008 期間全國交通事故起數(shù)和死亡人數(shù)</p><p>　　據(jù)世界衛(wèi)生組織的事故調(diào)查顯示，大約50%-60%的交通事故與酒后駕駛有關(guān)。酒后駕駛已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織列為車禍致死的首要原因。在我國，母國勇分析了我國2000 年交通事故原因，明顯指出駕駛員是造成交通事故的主要原因（如表 2）[8]。牟建霖指出我國機(jī)動車駕駛員

32、酒后駕車約占 20%，每年因酒后駕車發(fā)生交通事故死亡人數(shù)超過 5000 人[9]。趙衛(wèi)興，高巖等人分析了 1994～2004 年酒后駕駛死亡人數(shù)占交通事故總死亡人數(shù)的比例，指出該比例從1994年的2%上升到2004年的4.4%，平均每年以7.3%的速度增長，可見酒后駕車的危害觸目驚心，已經(jīng)成為引發(fā)交通事故的罪魁禍?zhǔn)譡10]。</p><p>　　表 2 2000 年道路交通事故原因分析 </p>

33、<p>　　為了能夠有效的防止酒后駕駛造成的此類危害，研究一種酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)是非常必要的，從而能夠強(qiáng)制性防止酒后駕車，降低交通事故的發(fā)生率。對于酒后駕車這種現(xiàn)象，張瑋指出雖然各個(gè)國家都對酒后駕車執(zhí)行了嚴(yán)格的規(guī)定[11-13]，但是還有很多人不能嚴(yán)格遵守這個(gè)規(guī)定，酒后駕車事件還是很頻繁，因此研究這種能夠自動防止酒后駕車的裝置更為必要。本研究設(shè)計(jì)的智能閉鎖系統(tǒng)，能夠通過高敏度的呼氣式酒精傳感器，通過檢測司機(jī)呼出氣體的酒精含量

34、當(dāng)檢測到司機(jī)呼出氣體內(nèi)酒精含量超標(biāo)時(shí)，能夠阻止駕駛員開啟汽車引擎，使汽車無法啟動，同時(shí)語音報(bào)警，提醒駕駛員“注意安全，不要酒后駕車”，從而有效減少交通事故的發(fā)生，提高我國道理安全水平，更好地保障我們的交通秩序，保護(hù)人們的出行安全，構(gòu)建和諧的交通環(huán)境。</p><p>　　1.1.2 課題研究的意義</p><p>　　據(jù)來自某國際組織的一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：每33分鐘就會有一人死于與飲酒有關(guān)的

35、交通事故。盡管有大多數(shù)人認(rèn)為酒后駕車釀成的交通事故永遠(yuǎn)不可能發(fā)生在自己的身上，但專家的統(tǒng)計(jì)結(jié)果證明：在每個(gè)人的一生中卷入與喝酒有關(guān)的交通事故的可能性為30%。顯而易見，飲酒與開車是多么可怕的致命結(jié)合，正是由于酒后開車這個(gè)“罪魁禍?zhǔn)住笔沟靡荒荒槐静辉摪l(fā)生的慘劇接連上演，造成一個(gè)個(gè)幸福美滿的家庭支離破碎。雖然我國現(xiàn)行法律規(guī)定對酒后駕車造成重大傷亡事故的肇事者，追究其刑事責(zé)任，但是對沒有造成重大傷亡事故的酒后駕車者的懲罰比較低，最多也只是拘留

36、15天處罰 [9,14]。由于這種輕微的處罰根本不足以引起駕駛員的重視，因此酒后駕車者還是比較多。酒精在人體血液內(nèi)達(dá)到一定濃度時(shí)，人對外界的反應(yīng)能力及控制能力就會下降，尤其是處理緊急情況的能力下降。駕駛員血液中酒精含量越高，發(fā)生撞車意外的機(jī)會越高。</p><p>　　根據(jù)來自4538位新浪網(wǎng)友的調(diào)查顯示，有81.29%的被調(diào)查者同意酒后駕駛屬于違法行為，但在被問及是否有過酒后駕駛行為時(shí)，僅有20.63%的被調(diào)查

37、者從未有過酒后駕車的行為。在被問及酒后駕駛?cè)藛T存在何種心理時(shí)，有39.84%的被調(diào)查者認(rèn)為酒后駕駛?cè)藛T過高的相信自己的駕駛技術(shù)，27.35%的被調(diào)查者認(rèn)為酒后駕駛?cè)藛T的安全意識不強(qiáng)。另外，有18.97%的被調(diào)查者認(rèn)為酒后駕駛?cè)藛T存在僥幸心理。</p><p>　　針對這種現(xiàn)象，很有必要研究一種專門協(xié)助司機(jī)安全駕駛的輔助工具，即防酒后駕駛的智能閉鎖裝置，能夠適時(shí)提醒司機(jī)安全駕駛，更避免了因盲目自信而導(dǎo)致的交通事故，

38、創(chuàng)造人類的美好生活和社會的和諧。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1 國外研究現(xiàn)狀</p><p>　　針對司機(jī)酒后駕車事故頻繁的現(xiàn)象，國外最早開始研發(fā)針對酒后駕駛的酒精測試儀。1957 年 1 月 23 日，世界上第一臺醉酒呼吸分析儀在瑞典首次投入使用，它可以當(dāng)場直接測試。它能檢測出司機(jī)呼出氣體中的酒精含量，并將這一結(jié)果顯示

39、于儀器的顯示屏上。交警據(jù)此判斷該司機(jī)是否酒后駕駛。目前，英國、澳大利亞、比利時(shí)、法國、荷蘭、新西蘭、西班牙、瑞典等歐洲國家，普遍采用的辦法是在交通事故現(xiàn)場，交警隨身攜帶呼氣式酒精測試儀，對司機(jī)呼出氣體中的酒精含量進(jìn)行快速檢測，根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行事故處理并給予駕駛員一定的懲罰。 為了能夠協(xié)助駕駛員主動測試是否酒后駕駛，國外許多國家先后研究了用于汽車上的不同酒后測試辦法。 </p><p>　　英國布里斯托爾大學(xué)生理學(xué)

40、家霍爾瓦特設(shè)計(jì)了一種高智能座駕，其上裝有一套名為“個(gè)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。通過“小黑箱”攝像機(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，從分析方向盤轉(zhuǎn)動情況儀器中獲得的信息與從掃描司機(jī)瞳孔移動裝置獲得的信息發(fā)生聯(lián)系并進(jìn)行比較，通過這一對照完全可以確定司機(jī)是否頭腦清醒。根據(jù)司機(jī)審視行車方向長短，判定司機(jī)的醉酒程度。 </p><p&g

41、t;　　意大利主要方法是在車上配備酒精檢測 MEMS 傳感器，將 MEMS 傳感器置于方向盤的中間位置，酒精檢測 MEMS 傳感器將元件植入在直徑 8mm 的密封外殼內(nèi)、連同信號處理電路等一起嵌入方向盤內(nèi)，通過該傳感器檢測駕駛員呼出氣體的酒精含量。 </p><p>　　瑞典紳寶用附帶酒精檢測功能的鑰匙組件“Alcokey”，在汽車遙控器內(nèi)部嵌入小型酒精測試器，當(dāng)司機(jī)按下遙控車鑰匙的時(shí)候，該探測器就會同時(shí)開始工作

42、。檢測司機(jī)飲酒度的方法是：司機(jī)必須向測酒鑰匙的底部呼氣檢測呼氣酒精含量。 最近瑞典豪華品牌沃爾沃汽車公司推出車載酒精檢測系統(tǒng)，它通過一個(gè)無線手持設(shè)備檢測駕駛者呼出空氣中的酒精含量，從而判斷駕駛者血液中的酒精濃度。</p><p>　　而日產(chǎn)的反酒后駕駛控制系統(tǒng)命名為 Carwings 的車載藍(lán)牙綜合安全系統(tǒng)，該套系統(tǒng)主要是把酒精測試聲納安置在變檔器上，可以通過對眨眼情況探測分析出司機(jī)清醒狀態(tài)的面部識別系統(tǒng)，以及對

43、駕駛情形進(jìn)行探測分析，系統(tǒng)可以做出感應(yīng)[14，44，45]。日本汽車業(yè)巨頭豐田將研制一種裝在機(jī)動車輛上的防酒后駕駛系統(tǒng)。</p><p>　　英國通過車載“個(gè)人警察”的監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)司機(jī)審視行車方向的長短，從而來判斷司機(jī)的醉酒程度，來判斷是否發(fā)出報(bào)警信號或使汽車無法啟動。意大利通過置于方向盤內(nèi)的 MEMS 酒精傳感器檢測駕駛員呼出氣體酒精濃度，當(dāng)檢測其超過安全駕駛標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，使汽車無法啟動。瑞典紳寶主要方法是利用帶有

44、酒精檢測功能的鑰匙組件“Alcokey”，當(dāng)司機(jī)按下遙控車鑰匙時(shí)，該探測器就開始工作，司機(jī)必須向測酒鑰匙底部呼氣，當(dāng)檢測到呼氣酒精含量超標(biāo)時(shí)，無法向車輛控制組件發(fā)出解除警報(bào)信號，從而使汽車無法啟動。沃爾沃的車載酒精檢測系統(tǒng)，是把該檢測系統(tǒng)的結(jié)果通過無線傳感技術(shù)傳給汽車的電子控制系統(tǒng)單元，當(dāng)酒精含量超過系統(tǒng)中的設(shè)定值的上線，該系統(tǒng)將阻止啟動動機(jī)。而日產(chǎn)的防酒后駕駛控制系統(tǒng)通過變檔器上的探測聲納探測司機(jī)手上的汗液中含有酒精，便會自動上鎖，并

45、通過車內(nèi)的聲音報(bào)警發(fā)出“酒后駕車”的聲音提示，該系統(tǒng)還可以通過對司機(jī)的臉部活動和行車狀況探測出司機(jī)是否酒后駕車，并會發(fā)出報(bào)警聲，并自動收緊安全帶，同時(shí)導(dǎo)航系統(tǒng)中顯示“不要酒后駕車”信息。</p><p>　　1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀</p><p>　　我國對于這方面的研究比較少，香港一家公司發(fā)明了一種名為 i—KEY 的車鑰匙，能夠有效而方便地防止醉酒駕駛。這種鑰匙將感應(yīng)器、遠(yuǎn)程信息處理等

46、技術(shù)整合在車鑰匙上，從外觀看，它比正常的車鑰匙多了一條鎖棒。使用時(shí)，司機(jī)要先按 i—KEY 上的開始按鈕，綠色準(zhǔn)備燈亮了之后，對著氣孔吹氣約兩秒鐘。當(dāng)呼出氣體的酒精含量低于規(guī)定值時(shí)，它會立即開鎖，把鎖棒收起來，車鑰匙便能順利插入鑰匙孔，啟動引擎。否則，鑰匙將亮起紅燈，鎖棒便不能收起來，汽車將無法啟動。 目前，國家交通技術(shù)領(lǐng)域正在開發(fā)研究駕駛行為監(jiān)控預(yù)警技術(shù)和裝備，研究內(nèi)容：駕駛狀態(tài)及車輛運(yùn)行狀態(tài)與環(huán)境實(shí)時(shí)檢測技術(shù)，異常駕駛狀態(tài)實(shí)時(shí)識別技

47、術(shù)，駕駛意圖、行為預(yù)測及違規(guī)操作判別技術(shù)，危險(xiǎn)駕駛行為的預(yù)警方法與技術(shù)，駕駛行為監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)集成技術(shù)。研究目的：通過研發(fā)異常駕駛狀態(tài)、違規(guī)操作、不良駕駛習(xí)慣等檢測預(yù)警系統(tǒng)與裝置，形成駕駛?cè)诵袨榈膶?shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)，為有效減少道路交通事故提供技術(shù)支撐，從而開發(fā)適用于駕駛行為監(jiān)控系統(tǒng)原型樣機(jī)，并將通過實(shí)車實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。雖然目前隧道窯生產(chǎn)過程的自動化己經(jīng)取得了長足的進(jìn)步，但是限于現(xiàn)有的技術(shù)和工藝水平，并沒有真正實(shí)現(xiàn)隧道窯生產(chǎn)的全過程</p>

48、<p><b>　　1.3研究內(nèi)容</b></p><p>　　本課題主要研究一種能自動防止司機(jī)酒后駕駛的智能閉鎖系統(tǒng)，本研究主要采用中檔芯片作為該智能閉鎖系統(tǒng)的核心，通過呼氣式酒精傳感器測試司</p><p>　　機(jī)呼出氣體的酒精含量，并且能夠通過液晶顯示器顯示該酒精含量值，當(dāng)司機(jī)體內(nèi)血液酒精含量超過安全駕駛標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，能夠報(bào)警，并通過繼電器切斷汽車引擎的

49、電源，使汽車無法啟動。 </p><p>　　本研究主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容： </p><p>　?。?）設(shè)計(jì)智能閉鎖系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)組成以及控制系統(tǒng)中的功能模塊； </p><p>　　（2）認(rèn)真學(xué)習(xí) AT89C52芯片的特性和功能，設(shè)計(jì)自動控制系統(tǒng)的硬件電路。以</p><p>　　AT89C52為核心，功能模塊劃分為酒精傳感器酒精濃

50、度信號采集放大電路、</p><p>　　AT89C52 微控制器接口電路、報(bào)警電路、酒精濃度顯示電路、繼電器接口電路等 ；</p><p>　?。?）軟件編程。按照軟件實(shí)現(xiàn)的功能，分為酒精傳感器模擬輸出電壓線性化處理、氣體濃度顯示、報(bào)警、繼電器驅(qū)動子程序等； </p><p>　　（4）硬軟件結(jié)合調(diào)試。 </p><p>　　第2章 總體方

51、案設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　本研究設(shè)計(jì)的酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)，采用燃料電池型酒精傳感器，通過該酒精傳感器檢測駕駛員呼出氣體的酒精含量，判斷是否超過安全駕駛標(biāo)準(zhǔn)，而且要求通過硬件系統(tǒng)處理，能夠顯示該酒精濃度，使駕駛員能夠清楚的看到已經(jīng)飲酒過度，所以需要選擇一種顯示儀器來顯示駕駛員呼出氣體酒精濃度值，基于這種要求，本次

52、設(shè)計(jì)選用LED顯示模塊。為了能夠警示駕駛員不要酒后駕駛，本系統(tǒng)中需要設(shè)計(jì)一種報(bào)警系統(tǒng)，能夠在駕駛員欲酒后駕駛時(shí)，發(fā)出警告提示。該智能閉鎖系統(tǒng)的最主要功能是為了當(dāng)檢測到司機(jī)呼出氣體內(nèi)酒精濃度超標(biāo)時(shí)，能夠自動切斷汽車引擎電源，所以需要一種執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠自動的切斷汽車引擎電源，本次設(shè)計(jì)選用繼電器來達(dá)到這個(gè)目的，通過繼電器的動作來控制汽車引擎電源是否開啟。通過選用本方案中的元件，該智能閉鎖系統(tǒng)能夠通過快速檢測駕駛員呼出氣體的酒精濃度是否超標(biāo)，通過

53、單片機(jī)的放大、采集處理檢測駕駛員呼出氣體酒精含量是否超標(biāo)，當(dāng)檢測到駕駛員飲酒過度時(shí)，能夠顯示酒精濃度值和報(bào)警提示不要酒后駕車，并快速切斷汽車引擎電源，停止啟動發(fā)動機(jī)。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　基于以上的構(gòu)思，設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖，如下圖所示：</p><p><b>　　數(shù)字量</b&

54、gt;</p><p><b>　　控制轉(zhuǎn)換</b></p><p><b>　　系統(tǒng)硬件原理框圖</b></p><p>　　下面對該系統(tǒng)做下簡單的介紹：</p><p>　　本系統(tǒng)主要由電源模塊、酒精傳感器、AT89系列單片機(jī)、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、LED顯示模塊、報(bào)警模塊、繼電器驅(qū)動模塊等組成，其主要

55、任務(wù)是采集酒精傳感器的輸出電壓信號，放大后經(jīng)過ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換和AT89C52單片機(jī)處理，當(dāng)檢測到酒精濃度超過標(biāo)定值時(shí)，能夠通過LED顯示傳感器的輸出電壓值，并通過報(bào)警模塊和驅(qū)動繼電器動作，切斷汽車引擎電源。</p><p>　　2.2.1酒精傳感器的選型</p><p>　　隨著科學(xué)的發(fā)展，酒精傳感器的種類越來越多，目前來說對氣體中酒精含量進(jìn)行檢測的設(shè)備主要有以下幾種類型：燃料電池

56、型（電化學(xué)型）、半導(dǎo)體型、紅外線型、氣體色譜分析型、比色型[60-61]。下面主要介紹半導(dǎo)體型和燃料電池型酒精傳感器。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，它對外呈現(xiàn)的電阻值就降低，半導(dǎo)體型呼氣式酒精測試儀就是利用這個(gè)原理做成的。這種半導(dǎo)體在不同工作溫度時(shí)，對不同氣體敏感程度是不同的，因此對于半導(dǎo)體型呼氣酒精測試儀中一般都采用加熱元件，把傳感器加熱到一定的溫度，在該溫度下，該

57、傳感器對酒精具有最高的靈敏度[61]。但是由于半導(dǎo)體型酒精傳感器感度低、不能精確計(jì)量、穩(wěn)定性和重復(fù)性差、以及功耗大[62-63]，所以國外很少用其現(xiàn)場,實(shí)時(shí)檢測司機(jī)是否酒后駕車。燃料電池型酒精傳感器采用貴金屬白金作為電極，在燃料室內(nèi)充滿了特種催化劑，它能使進(jìn)入燃料室內(nèi)的酒精充分燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，也就是在兩個(gè)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)入燃料室內(nèi)的氣體的酒精濃度成正比。燃料電池型酒精傳感器屬于電化學(xué)類型，燃料電池是當(dāng)前世

58、界上廣泛研究</p><p>　　目前普遍使用的酒精傳感器為半導(dǎo)體型和燃料電池型，這兩種酒精傳感器易于制造成便捷型呼氣式酒精測試器，適用于現(xiàn)場使用。國內(nèi)普遍使用半導(dǎo)體型酒精測試儀，因?yàn)樗闹饕獌?yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉，只是燃料電池型的幾分之一，但是它的性能遠(yuǎn)比燃料電池的要差，所以它通常用在要求不高的場合，如自我檢測或一般性定性檢測[60]。但是對于應(yīng)用在汽車領(lǐng)域，主要用來精確測量人體呼出氣體酒精含量的檢測，應(yīng)該需要完全符合

59、GA307-2001標(biāo)準(zhǔn)的燃料電池型酒精傳感器，確保對人體呼出酒精氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)、精確定量檢測?；诒敬卧O(shè)計(jì)要求和使用環(huán)境、成本等方面的考慮，本次課題選用燃料電池型酒精傳感器。 </p><p>　　燃料電池型酒精傳感器的消耗電流小，并且通電初期的穩(wěn)定時(shí)間短，其電路部分僅需要電池就可以滿足供電需要，比半導(dǎo)體傳感器的精度高、靈敏度高、性能穩(wěn)定、抗干擾性強(qiáng)，適宜用在檢驗(yàn)人體呼出氣體的酒精含量中。</p>

60、<p>　　2.2.2單片機(jī)的選型</p><p>　　隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，如今越來越多的電子產(chǎn)品向智能化、微型化、低功耗方向發(fā)展，越來越多的產(chǎn)品需要實(shí)時(shí)控制和信號處理，要求電子設(shè)計(jì)技術(shù)需要有新的變革和飛躍，而以往的純數(shù)字電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)工作量大、靈活性差、系統(tǒng)可靠性差。單片機(jī)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)克服了純數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的缺陷，使電子電路設(shè)計(jì)有了新的飛躍[69]。單片機(jī)將微處理器（CPU）、存儲器（ROM

61、和 RAM 等）、輸出/輸入口（I/O）、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等集成在一塊集成電路芯片上，稱之為單片微型計(jì)算機(jī)，簡稱單片機(jī)（MCU）。單片機(jī)的應(yīng)用從根本上改變了控制系統(tǒng)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。以前采用硬件電路實(shí)現(xiàn)的大部分控制功能，單片機(jī)可以通過軟件方法來實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)從工業(yè)測控對象、環(huán)境、接口特點(diǎn)等出發(fā)，向著增強(qiáng)控制功能、提高工業(yè)環(huán)境下的可靠性、靈活方便的構(gòu)成應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)界面接口的方向發(fā)展。其主要特點(diǎn)有品種多樣，型號繁多，性能提高，

62、容量擴(kuò)大，低功耗，軟件應(yīng)用配套，具有系統(tǒng)擴(kuò)展和配置等。主要應(yīng)用領(lǐng)域包括:智能化家用電器、辦公自動化設(shè)備、商業(yè)營銷設(shè)備、工業(yè)自動化控制、智能化儀表、智能化通信產(chǎn)品、汽車電子產(chǎn)品、航空航天系統(tǒng)和高防軍事、尖端武器等</p><p>　　目前最常用的是 AVR、MCS-51、PIC 系列單片機(jī)。</p><p>　　51系列單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)之一是它從內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作的系統(tǒng)，稱作位

63、處理器，能夠進(jìn)行的位傳送、置位、清零、測試、邏輯運(yùn)算等，功能完備。51系列的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是乘法和除法指令，給編程帶來方便[7</p><p>　　Intel公司51系列的典型產(chǎn)品是8051，片內(nèi)有4K字節(jié)的一次性程序存儲器（OTP）。Atmel公司就將其改為電可改寫的閃速存儲器（Flash），容許改寫1000次以上，這給編程和調(diào)試帶來極大的便利，其產(chǎn)品AT89C51、AT89C52……等成為了當(dāng)今最流行的八位單片

64、機(jī)。</p><p>　　PIC 系列單片機(jī)采用 Harvard 雙總線結(jié)構(gòu)，運(yùn)行速度快，指令流水線結(jié)構(gòu)，程序存儲器的訪問和數(shù)據(jù)存儲器的訪問并行處理。但編程時(shí)分頁比較麻煩，擴(kuò)展能力比較弱。</p><p>　　AVR是集合了PIC和51的優(yōu)勢的，指令周期比PIC還要快，性價(jià)比比PIC要高，F(xiàn)LASH在線編程比PIC方便，學(xué)AVR會感到它的結(jié)構(gòu)跟PIC差不多，很多相似的，就是用C語言開發(fā)置位

65、麻煩一點(diǎn)，位操作不如PIC和51方便，工業(yè)級也用的不廣，多用于儀器、通信上。</p><p>　　基于本設(shè)計(jì)要求的性價(jià)比以及所實(shí)現(xiàn)功能，選用Atmel公司的AT89C52單片機(jī)。</p><p>　　2.2.3模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的選型</p><p>　　AD轉(zhuǎn)換就是模數(shù)轉(zhuǎn)換，顧名思義，就是把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。 </p><p>　　下面簡要

66、介紹常用的幾種類型的基本原理及特點(diǎn)：積分型、逐次逼近型、并行比較型/串并行型。</p><p>　　1）積分型（如TLC7135） </p><p>　　積分型AD工作原理是將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間(脈沖寬度信號)或頻率(脈沖頻率)，然后由定時(shí)器/計(jì)數(shù)器獲得數(shù)字值。其優(yōu)點(diǎn)是用簡單電路就能獲得高分辨率，但缺點(diǎn)是由于轉(zhuǎn)換精度依賴于積分時(shí)間，因此轉(zhuǎn)換速率極低。初期的單片AD轉(zhuǎn)換器大多采用積分型，現(xiàn)在

67、逐次比較型已逐步成為主流。 </p><p>　　2）逐次比較型（如ADC0808/ADC0809）</p><p>　　逐次比較型AD由一個(gè)比較器和DA轉(zhuǎn)換器通過逐次比較邏輯構(gòu)成，從MSB開始，順序地對每一位將輸入電壓與內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行比較，經(jīng)n次比較而輸出 數(shù)字值。其電路規(guī)模屬于中等。其優(yōu)點(diǎn)是速度較高、功耗低，在低分辯率（<12位）時(shí)價(jià)格便宜，但高精度（>12位）時(shí)價(jià)

68、格很高。 </p><p>　　3）并行比較型/串并行比較型（如TLC5510） </p><p>　　并行比較型AD采用多個(gè)比較器，僅作一次比較而實(shí)行轉(zhuǎn)換，又稱FLash(快速)型。由于轉(zhuǎn)換速率極高，n位的轉(zhuǎn)換需要2n-1個(gè)比較器，因此電路規(guī)模也極大，價(jià)格也高，只適用于視頻AD轉(zhuǎn)換器等速度特別高的領(lǐng)域。 </p><p>　　串并行比較型AD結(jié)構(gòu)上介于并行型和逐次

69、比較型之間，最典型的是由2個(gè)n/2位的并行型AD轉(zhuǎn)換器配合DA轉(zhuǎn)換器組成，用兩次比較實(shí)行轉(zhuǎn)換，所以稱為 Half flash(半快速)型。還有分成三步或多步實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換的叫做分級（Multistep/Subrangling）型AD，而從轉(zhuǎn)換時(shí)序角度 又可稱為流水線（Pipelined）型AD，現(xiàn)代的分級型AD中還加入了對多次轉(zhuǎn)換結(jié)果作數(shù)字運(yùn)算而修正特性等功能。這類AD速度比逐次比較型高，電路 規(guī)模比并行型小。 </p>&

70、lt;p>　　AD轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　1）分辯率(Resolution) 指數(shù)字量變化一個(gè)最小量時(shí)模擬信號的變化量，定義為滿刻度與2n的比值。分辯率又稱精度，通常以數(shù)字信號的位數(shù)來表示。 </p><p>　　2） 轉(zhuǎn)換速率(Conversion Rate)是指完成一次從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字的AD轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間的倒數(shù)。積分型AD的轉(zhuǎn)換時(shí)間是毫秒級屬低速AD，逐次比 較

71、型AD是微秒級屬中速AD，全并行/串并行型AD可達(dá)到納秒級。采樣時(shí)間則是另外一個(gè)概念，是指兩次轉(zhuǎn)換的間隔。為了保證轉(zhuǎn)換的正確完成，采樣速率 (Sample Rate)必須小于或等于轉(zhuǎn)換速率。因此有人習(xí)慣上將轉(zhuǎn)換速率在數(shù)值上等同于采樣速率也是可以接受的。常用單位是ksps和Msps，表 示每秒采樣千/百萬次（kilo / Million Samples per Second）。 </p><p>　　0809是一款

72、8通道復(fù)用的8位AD轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)獲取的關(guān)鍵部分是它的8位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。這個(gè)部分主要是由3部分組成：256R的階梯網(wǎng)絡(luò)，連續(xù)逼近的電阻，和比較器。連續(xù)逼近電阻（SAR）通過8次迭代去大約逼近輸入電壓，只要輸出是幾位，那么就需要幾次迭代。SAR通過8組開關(guān)組和比較器完成獲取輸入電壓對應(yīng)參考電壓的數(shù)字信號。</p><p>　　基于本次設(shè)計(jì)的要求，選用ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。</p><p>

73、;　　第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 AT89系列微控制器的硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)</p><p>　　AT89 系列單片機(jī)是 ATMEL公司的8 位Flash單片機(jī)系列 這個(gè)系列單片機(jī)的最大特點(diǎn)是在片內(nèi)含有Flash存儲器 因此, 在應(yīng)用中有著十分廣泛的前途, 特別是在便攜式 省電及特殊信息保存的儀器和系統(tǒng)中顯得更為有用 AT89 系列單片機(jī)是以 8051 核構(gòu)成的, 所

74、以, 它和8051 系列單片機(jī)是兼容的系列 這個(gè)系列對于以 8051 為基礎(chǔ)的系統(tǒng)來說, 是十分容易進(jìn)行取代和組成的 故而對于熟悉 8051 的用戶來說, 用ATMEL公司的 89系列單片機(jī)進(jìn)行取代8051 的系統(tǒng)設(shè)計(jì)是輕而易舉的事。</p><p>　　89 系列單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)： </p><p>　　(1)內(nèi)部含 Flash 存儲器 在系統(tǒng)的開發(fā)過程中可以十分容易進(jìn)行程序的修改 這

75、就大大縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期 同時(shí) 在系統(tǒng)工作過程中能有效地保存一些數(shù)據(jù)信息 即使外界電源損壞也不會影響到信息的保存。 </p><p>　　(2)和 80C51插座兼容 89 系列單片機(jī)的引腳是和80C51 的引腳一樣的 所以 當(dāng)用 89系列單片機(jī)取代80C51 時(shí) 可以直接進(jìn)行代換 這時(shí) 不管采用40引腳或是44 引腳的產(chǎn)品 只要用相同引腳的89系列單片機(jī)取代 80C51 的單片機(jī)即可。 </p&g

76、t;<p>　　(3)靜態(tài)時(shí)鐘方式 89 系列單片機(jī)采用靜態(tài)時(shí)鐘方式 所以可以節(jié)省電能 這對于降低便攜式產(chǎn)品的功耗十分有用。 </p><p>　　(4)錯(cuò)誤編程亦無廢品產(chǎn)生 一般的 OTP 產(chǎn)品 一旦錯(cuò)誤編程就成了廢品 而 89 系列單片機(jī)內(nèi)部采用了 Flash 存儲器 所以 錯(cuò)誤編程之后仍可以重新編程 直到正確為止 故不存在廢品。 </p><p>　　(5)可進(jìn)

77、行反復(fù)系統(tǒng)試驗(yàn) 用89 系列單片機(jī)設(shè)計(jì)的系統(tǒng) 可以反復(fù)進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn) 每次試驗(yàn)可以編入不同的程序 這樣可以保證用戶的系統(tǒng)設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu) 而且 隨用戶的需要和發(fā)展 還可以進(jìn)行修改 使系統(tǒng)不斷能追隨用戶的最新要求。 </p><p>　　89系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) </p><p>　　89系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和80C51 相近 主要含有如下一些部件： </p><p>

78、;　　(1)8031 CPU (6)片內(nèi)RAM </p><p>　　(2)振蕩電路 (7)并行 I O 接口 </p><p>　　(3)總線控制部件 (8)定時(shí)器 </p><p>　　(4)中斷控制部件 (9)串行 I O 接口 </p>

79、<p>　　(5)片內(nèi) Flash 存儲器 (10)片內(nèi) EEPROM </p><p>　　在89 系列單片機(jī)中 AT89C1051 的 Flash 存儲器容量最小 只有1 K 而 AT89S55 的Flash 存儲器容量最大有20K 在這個(gè)系列中 結(jié)構(gòu)最簡單的是 AT89C1051 它內(nèi)部不含串行接口;最復(fù)雜的是 AT89S8252 它內(nèi)部不但含標(biāo)準(zhǔn)的串行接口 還含有一個(gè)

80、串行外圍接口 SPI Watchdog 定時(shí)器 雙數(shù)據(jù)指針 EEPROM電源下降的中斷恢復(fù)等功能和部件。 </p><p>　　3.1.1 AT89C52的主要技術(shù)性能特點(diǎn)</p><p>　　AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度

81、、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　AT89C52的主要功能特性有：兼容MCS51指令系統(tǒng)，8k可反復(fù)擦寫(>1000次）Flash ROM ,32個(gè)雙向I/O口，256x8bit內(nèi)部RAM，3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷，時(shí)鐘頻率0-24MHz,2個(gè)串行中斷,可編程UAR

82、T串行通道, 2個(gè)外部中斷源,共8個(gè)中斷源,2個(gè)讀寫中斷口線,3級加密位,低功耗空閑和掉電模式 ,軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能。而在本次設(shè)計(jì)中只需要用到最基本的4個(gè)輸入輸出I/O口功能。通過匯編或是C語言編程，可以用指令對單片機(jī)的各輸入輸出進(jìn)行控制，還可以進(jìn)行各種基本運(yùn)算。</p><p>　　AT89C52單片機(jī)各引腳功能如下：</p><p>　　PDIP封裝的AT89C52引腳圖</

83、p><p><b>　　P0 口</b></p><p>　　P0 口是一組8 位漏極開路型雙向I/O 口， 也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8 個(gè)TTL邏輯門電路，對端口P0 寫“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash 編

84、程時(shí)，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 </p><p><b>　　P1 口</b></p><p>　　P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉

85、電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出一個(gè)電流(IIL)。</p><p><b>　　P2 口</b></p><p>　　P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門電路。對端口P2 寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部

86、信號拉低時(shí)會輸出一個(gè)電流(IIL)。在訪問外部程序存儲器或16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR 指令）時(shí)，P2 口送出高8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX @RI 指令）時(shí)，P2 口輸出P2 鎖存器的內(nèi)容。Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號。 </p><p><b>　　P3 口</b></p>&l

87、t;p>　　P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口。P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門電路。對P3 口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。 </p><p>　　P3 口除了作為一般的I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能 </p><p>　　P3 口還接收一些

88、用于Flash 閃速存儲器編程和程序校驗(yàn)的控制信號。 </p><p><b>　　RST</b></p><p>　　復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 </p><p><b>　　ALE/PROG</b></p><p>　　當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)

89、據(jù)存儲器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8 位字節(jié)。一般情況下，ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)將跳過一個(gè)ALE 脈沖。對Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH 單元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。該位置位后，只有一條 MOVX 和MOVC指

90、令才能將ALE 激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE 禁止位無效。 </p><p><b>　　PSEN</b></p><p>　　程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89C52 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次P

91、SEN信號。 </p><p><b>　　EA/VPP</b></p><p>　　外部訪問允許。欲使CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H—FFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 </p><p

92、>　　Flash 存儲器編程時(shí)，該引腳加上+12V 的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V 編程電壓Vpp。 </p><p><b>　　XTAL1</b></p><p>　　振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 </p><p><b>　　XTAL2</b></p><

93、;p>　　振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p><b>　　特殊功能寄存器</b></p><p>　　在AT89C52 片內(nèi)存儲器中，80H-FFH 共128 個(gè)單元為特殊功能寄存器（SFE），并非所有的地址都被定義，從80H—FFH 共128 個(gè)字節(jié)只有一部分被定義，還有相當(dāng)一部分沒有定義。對沒有定義的單元讀寫將是無效的，讀出的數(shù)值將不確定，而寫入的數(shù)

94、據(jù)也將丟失。不應(yīng)將數(shù)據(jù)“1”寫入未定義的單元，由于這些單元在將來的產(chǎn)品中可能賦予新的功能，在這種情況下，復(fù)位后這些單元數(shù)值總是“0”。 </p><p>　　AT89C52除了與AT89C51所有的定時(shí)/計(jì)數(shù)器0 和定時(shí)/計(jì)數(shù)器1 外，還增加了一個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器2。定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 的控制和狀態(tài)位位于T2CON，T2MOD，寄存器對（RCAO2H、RCAP2L）是定時(shí)器2 在16 位捕獲方式或16 位自動重裝載方式下

95、的捕獲/自動重裝載寄存器。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)存儲器</b></p><p>　　AT89C52 有256 個(gè)字節(jié)的內(nèi)部RAM，80H-FFH 高128 個(gè)字節(jié)與特殊功能寄存器（SFR）地址是重疊的，也就是高128字節(jié)的RAM 和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它們是分開的。當(dāng)一條指令訪問7FH 以上的內(nèi)部地址單元時(shí)，指令中使用的尋址方式是不同的，

96、也即尋址方式?jīng)Q定是訪問高128 字節(jié)RAM 還是訪問特殊功能寄存器。如果指令是直接尋址方式則為訪問特殊功能寄存器。 </p><p>　　3.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809的性能特點(diǎn)</p><p>　　ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。 （1）ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)<

97、/p><p>　　由下圖可知，ADC0809由一個(gè)8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。</p><p>　　該八位轉(zhuǎn)換芯片，是把基準(zhǔn)電壓量化成256等份，然后通過逐次逼近法，

98、對外部的模擬信號進(jìn)行取樣比較，確定其所在的等級，即所對應(yīng)的8位二進(jìn)制數(shù)的大小。由此可知，8位轉(zhuǎn)換芯片的精確度為基準(zhǔn)電壓除以256的值，如接5V基準(zhǔn)電壓時(shí)，精確度約為0.020V。 </p><p>　?。?）ADC0809引腳結(jié)構(gòu)</p><p>　　ADC0809各腳功能如下：D7-D0：8位數(shù)字量輸出引腳。IN0-IN7：8位模擬量輸入引腳。VCC：+5V工作電壓。GND：地。

99、REF（+）：參考電壓正端。REF（-）：參考電壓負(fù)端。START：A/D轉(zhuǎn)換啟動信號輸入端。ALE：地址鎖存允許信號輸入端。（以上兩種信號用于啟動A/D轉(zhuǎn)換）.EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出引腳，開始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高電平。OE：輸出允許控制端，用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。CLK：時(shí)鐘信號輸入端（一般為500KHz）。A、B、C：地址輸入線。ADC0809對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是0－5V，若

100、信號太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。</p><p>　　地址輸入和控制線：4條</p><p>　　ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng)ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0－IN7上

101、的一路模擬量輸入。通道選擇表如下表所示。</p><p>　　數(shù)字量輸出及控制線：11條 </p><p>　　ST為轉(zhuǎn)換啟動信號。當(dāng)ST上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。當(dāng)EOC為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE＝1

102、，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7－D0為數(shù)字量輸出線。</p><p>　　CLK為時(shí)鐘輸入信號線。因ADC0809的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ，</p><p>　　VREF（＋），VREF（－）為參考電壓輸入。</p><p>　　ADC0809應(yīng)用說明：</p><p&

103、gt;　?。?）． ADC0809內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與AT89S51單片機(jī)直接相連。</p><p>　?。?）． 初始化時(shí)，使ST和OE信號全為低電平。</p><p>　?。?）． 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C端口上。</p><p>　?。?）． 在ST端給出一個(gè)至少有100ns寬的正脈沖信號。</p><p>　?。?）

104、． 是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號來判斷。</p><p>　?。?）． 當(dāng)EOC變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。</p><p>　　ADC0809 是一個(gè)典型的8 位8 通道逐次逼近式數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，可實(shí)現(xiàn)8 路模擬信號的分時(shí)采集，外接時(shí)鐘頻率一般不高于640 KHz，一次數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間大約為100 μs。ADC0809數(shù)據(jù)采集方式有3 種：延時(shí)，查詢，中斷

105、。它們在電路連接和程序編寫中都有所不同。</p><p>　　3.3 酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1 信號采集放大電路設(shè)計(jì)</p><p>　　本次選用的酒精傳感器為燃料電池型酒精傳感器，該燃料電池型酒精傳感器基于電化學(xué)原理制備而成，電路僅需要電池就可以滿足其工作。傳感器輸出為模擬電壓信號，首先通過儀表放大器AD623放大，最后把已

106、放大的模擬電壓信號傳輸至ADC0809的輸入端進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)。儀表放大器選用的是AD623,它可以采用單電源供電，外接電阻后增益最高可達(dá)1000倍，放大倍數(shù)與增益電阻的關(guān)系式如式（3-1）為：G =1+100 K/R。</p><p>　　AD623放大器是美國模擬器件公司（Analog Devices Inc,簡稱ADI）推出的一種低價(jià)格、單電源、輸出擺幅能達(dá)到電源電壓的最新放大器，其主要特點(diǎn)為： &l