測(cè)控技術(shù)與儀器畢業(yè)論文

1、<p><b>　　北方民族大學(xué)</b></p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯材料</p><p>　　專業(yè)班級(jí)： 測(cè)控技術(shù)與儀器 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： 20090283 </p><p>　　學(xué)生姓名： 李亮亮

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師： 丁黎明 </p><p><b>　　2013年 04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 D

3、RIVING SYSTEM BASED ON SINGLE---CHIP </p><p>　　學(xué) 院： 電氣信息工程學(xué)院</p><p>　　專 業(yè) 班 級(jí)： 測(cè)控技術(shù)與儀器</p><p>　　學(xué) 號(hào)： 20090283</p><p>　　學(xué) 生 姓 名： 李

4、亮亮</p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： 丁黎明</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　Abstract2</p><p><b>　　第1章 緒論4</b>&

5、lt;/p><p>　　1.1 選題的背景及意義..........................................................................................4</p><p>　　1.1.1 選題的背景4</p><p>　　1.1.2 選題的意義5</p><p>　

6、　1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀6</p><p>　　1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀6</p><p>　　1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀8</p><p>　　1.3 研究?jī)?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)

7、方案設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.2.1 酒精傳感器的選型11</p><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>&l

8、t;p>　　第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.1 AT89系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>

9、<p>　　3.3.1 信號(hào)采集放大電路設(shè)計(jì)21</p><p>　　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(dòng)電路設(shè)計(jì)25</p><p>　　3.3.5 系統(tǒng)總體硬件電路圖...............................

10、...................................................26</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

11、.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</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>

13、;<b>　　第6章 結(jié)論</b></p><p><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

14、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)重威脅著人類生命和財(cái)產(chǎn)安全。隨著我國(guó)公路運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，同其他國(guó)家相比，我國(guó)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(dòng)安全角度出發(fā)，禁止酒后駕駛?cè)藛T啟動(dòng)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(guó)內(nèi)外防止酒后駕駛技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)酒后駕

15、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(cè)司機(jī)呼出氣體酒精濃度，顯示檢測(cè)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(cè)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

16、器驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)； </p><p>　?。?）在 Keil uvision3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>　?。?）在proteus環(huán)境下對(duì)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(hào)輸出經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)被AT89系

17、列單片機(jī)采集，據(jù)傳感器輸出電壓與酒精濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系式，系統(tǒng)軟件能精確地將該電壓信號(hào)換算成酒精濃度值，并將該值與電壓值由數(shù)碼管顯示。酒精濃度超標(biāo)時(shí)，報(bào)警模塊啟動(dòng)并發(fā)出警告，主控制器控制繼電器切斷啟動(dòng)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(dòng)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 humanit

19、y, but also high frequency of traffic accidents and other safety problems, such as drunk driving, which seriously threaten to human life and property. With the development of China's road transport industry, compar

20、ed with other countries, China's road security is more serious, particularly the incidence of traffic accidents caused by drunk driving is relatively so h</p><p>　　Based on preventing drink-driving techn

21、ologies from home and abroad and microprocessor control unit, this paper designs an anti-drunk-driving system to prevent traffic accidents from occurring to the greatest extent. The system tests alcohol concentration i

22、n drivers’ exhaled gas and displays the value. According 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

23、sensor testing the alcohol concentration in driver's </p><p>　　breath according to system device’s actual purpose and specific environment the system used in. </p><p>　　(2) Design the hardwa

24、re systems, including appropriate instrumentation amplifier、 </p><p>　　single-chip、LED display module、alarm module and relay driver module. Complete the software system under the Keil uvision3 .</p>&

25、lt;p>　　(3)TO emulate the system under the Proteus.</p><p>　　(4) Integrate the software into the hardware that has been designed and actual test its </p><p>　　performance. </p><p>

26、;　　The experimental test demonstrates that alcohol sensor’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 precis

27、ely based on the corresponding relationship between sensor output voltage and alcohol concentration, which are then displayed on LED monitor. When he alcohol concentration exceeds, voice alarm module warns driver, the r

28、ed light threatens corresponds to the relay, at the same time,</p><p>　　KEY WORDS: automobile, drunk driving, intelligent latch-up, single-chip</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><

29、;p>　　1.1選題的背景及意義</p><p>　　1.1.1 選題的背景</p><p>　　2008年世界衛(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)被列為車禍致死的主要原因。在中國(guó)，每年由于酒后駕車引發(fā)的交通事故達(dá)數(shù)萬起；而造成死亡的事故中50%以上都與酒后駕車有關(guān)，酒后駕車的危害觸目驚心，已經(jīng)成為交通事故的第一大“殺手”。</p&g

30、t;<p>　　2010年8月，十一屆全國(guó)人大常委會(huì)第十六次會(huì)議將首次審議刑法修正案（八）草案，醉酒駕駛或被判刑。</p><p>　　2012年最新出臺(tái)的酒后駕駛處罰規(guī)定</p><p>　　《刑法》第一百三十三條之一（危險(xiǎn)駕駛罪） 在道路上駕駛機(jī)動(dòng)車追逐競(jìng)駛，情節(jié)惡劣的，或者在道路上醉酒駕駛機(jī)動(dòng)車的，處拘役，并處罰金。 有前款行為，同時(shí)構(gòu)成其他犯罪的，依照處罰

31、較重的規(guī)定定罪處罰。《道路交通安全法》 第九十一條　飲酒后駕駛機(jī)動(dòng)車的，處暫扣六個(gè)月機(jī)動(dòng)車駕駛證，并處一千元以上二千元以下罰款。因飲酒后駕駛機(jī)動(dòng)車被處罰，再次飲酒后駕駛機(jī)動(dòng)車的，處十日以下拘留，并處一千元以上二千元以下罰款，吊銷機(jī)動(dòng)車駕駛證。 醉酒駕駛機(jī)動(dòng)車的，由公安機(jī)關(guān)交通管理部門約束至酒醒，吊銷機(jī)動(dòng)車駕駛證，依法追究刑事責(zé)任；五年內(nèi)不得重新取得機(jī)動(dòng)車駕駛證。 飲酒后駕駛營(yíng)運(yùn)機(jī)動(dòng)車的，處十五日拘留，并處五千元罰

32、款，吊銷機(jī)動(dòng)車駕駛證，五年內(nèi)不得重新取得機(jī)動(dòng)車駕駛證。 醉酒駕駛營(yíng)運(yùn)機(jī)動(dòng)車的，由公安機(jī)關(guān)交通管理部門約束至酒醒，吊銷機(jī)動(dòng)車駕駛證，依法追究刑事責(zé)任；十年內(nèi)不得重新取得機(jī)動(dòng)車駕駛證，重新取得機(jī)動(dòng)車駕駛證后，不得駕駛營(yíng)運(yùn)機(jī)動(dòng)車。 飲酒后或者醉酒駕駛機(jī)動(dòng)車發(fā)生重大交通事故，構(gòu)成犯罪的，依法追究刑事責(zé)任，并由公安機(jī)關(guān)交通管理部門吊銷機(jī)動(dòng)車駕駛證，終生不得重新取得機(jī)動(dòng)</p><p>　　2013年1月1日

33、違章扣分新規(guī)就將在全國(guó)統(tǒng)一正式實(shí)施(2010交通法規(guī)新規(guī)定)， 從新規(guī)定中明顯看出扣分處罰明顯加重，只要觸到這幾條高壓線，12分將一下扣光</p><p>　　1.1.2選題的意義　　每年因交通事故死亡10萬人是一個(gè)什么概念？相當(dāng)于——　　一年國(guó)家消失一個(gè)小城鎮(zhèn)；　　一年中每天從天上掉下一架滿載300人的大型客機(jī)；　　一年中有30萬個(gè)家庭遭到家破人亡的滅頂之災(zāi)；　　一年因交通事故造成的經(jīng)濟(jì)損失可達(dá)數(shù)十億

34、多元人民幣，相當(dāng)一個(gè)中等發(fā)達(dá)縣的全年國(guó)民生產(chǎn)總值；　　一年造成的經(jīng)濟(jì)損失可以養(yǎng)活近萬下崗職工；　　一年造成的經(jīng)濟(jì)損失可以使200萬窮困地區(qū)失學(xué)兒童重新走進(jìn)學(xué)堂。</p><p>　　鑒于酒后駕駛這么大的危害，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，創(chuàng)造人類的美好生活和社會(huì)的和諧。</p><p

35、>　　1.2 國(guó)內(nèi)最新研究研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景</p><p>　　1.2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀</p><p>　　我國(guó)對(duì)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(duì)著氣孔吹

36、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(huì)立即開鎖，把鎖棒收起來，車鑰匙便能順利插入鑰匙孔，啟動(dòng)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(dòng)。 目前，國(guó)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?jī)?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(cè)技術(shù)，異常駕駛狀態(tài)實(shí)時(shí)識(shí)別技術(shù)，駕駛意圖、行為預(yù)測(cè)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

37、規(guī)操作、不良駕駛習(xí)慣等檢測(cè)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(dòng)化己經(jīng)取得了長(zhǎng)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><p>　　1.2.2 發(fā)展前景</p><p>　　鑒于國(guó)內(nèi)目前這種現(xiàn)狀，這種能夠自我預(yù)防，自我

38、保護(hù)的系統(tǒng)擁有廣闊的市場(chǎng)及其前景。同時(shí)政府也會(huì)給與大力的財(cái)力支持與技術(shù)支持，各大汽車廠家也會(huì)期待產(chǎn)品的最終研究結(jié)果及其使用性，然后與之合作。這種利國(guó)利民的舉措最終能不能夠投入的生產(chǎn)，最后達(dá)到普及，這就要靠我們不斷的研究，不斷的改進(jìn)，最終能夠滿足社會(huì)的需求，達(dá)到人民的滿意。</p><p><b>　　1.3研究?jī)?nèi)容</b></p><p>　　本課題將研究基于AT89

39、C51單片機(jī)控制的酒后駕車避險(xiǎn)系統(tǒng)，重點(diǎn)對(duì)酒精檢測(cè)電路，超標(biāo)報(bào)警電路，汽車自鎖控制電路的研究。其中有一下幾個(gè)難點(diǎn)值得注意：</p><p>　　（1）、酒精傳感器的選型及其酒精檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)；</p><p>　?。?）、單片機(jī)對(duì)信號(hào)的采集及其處理；</p><p>　?。?）、自鎖控制電路的設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　具體

40、完成的內(nèi)容：</b></p><p>　　（1）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>　?。?）認(rèn)真學(xué)習(xí) AT89C51芯片的特性和功能，設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件電路。以</p><p>　　AT89C51為核心，功能模塊劃分為酒精傳感器酒精濃度信號(hào)采集放大電路、</p><p>　　AT89

41、C51 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>　　（3）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(dòng)子程序等； </p><p>　　（4）硬軟件結(jié)合調(diào)試。 </p><p>　　第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求與技術(shù)指標(biāo)及原理 </p><p>&l

42、t;b>　　2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的防酒后駕駛控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)能通過高靈敏度的呼氣式酒精傳感器檢測(cè)司機(jī)的酒精攝入量，當(dāng)司機(jī)體內(nèi)酒精濃度超標(biāo)時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切斷汽車啟動(dòng)系統(tǒng)，使汽車無法正常啟動(dòng)。系統(tǒng)可顯示司機(jī)攝入的酒精濃度，并具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和光電、語音報(bào)警功能</p><p>　　2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)</p

43、><p>　　1，設(shè)計(jì)51單片機(jī)最小系統(tǒng)；</p><p>　　2，設(shè)計(jì)LED顯示電路；</p><p>　　3，設(shè)計(jì)信號(hào)采集轉(zhuǎn)換電路；</p><p>　　4，設(shè)計(jì)控制切斷汽車啟動(dòng)系統(tǒng)接口電路</p><p><b>　　2.3系統(tǒng)原理</b></p><p><b&g

44、t;　　控制轉(zhuǎn)換</b></p><p><b>　　系統(tǒng)硬件原理框圖</b></p><p>　　下面對(duì)該系統(tǒng)做下簡(jiǎn)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(dòng)模塊等組成，其主要任務(wù)是采集酒精傳感器的輸出電壓信號(hào)，放大后經(jīng)過ADC0809模

45、數(shù)轉(zhuǎn)換和AT89C52單片機(jī)處理，當(dāng)檢測(cè)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(dòng)繼電器動(dòng)作，切斷汽車引擎電源。</p><p>　　第三章 各器件的選型</p><p>　　3.1酒精傳感器的選型</p><p>　　目前普遍使用的只有燃料電池型（電化學(xué)型）和半導(dǎo)體型二種。這二種能夠制造成便攜型呼氣酒精測(cè)試器，適合于現(xiàn)場(chǎng)使用

46、，半導(dǎo)體基本使用于民用市場(chǎng)；電化學(xué)型基本使用于執(zhí)法交警部門，在國(guó)外，電化學(xué)使用范圍更廣。 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(duì)外呈現(xiàn)的電阻值就降低，半導(dǎo)體型呼氣酒精測(cè)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(duì)不同的氣體敏感程度是不同的，因此半導(dǎo)體型呼氣酒精測(cè)試儀中都采用加熱元件，把傳感器加熱到一定的溫度，在該溫度下，該傳感器對(duì)酒精具有最高的敏感

47、度。 燃料電池型呼氣酒精測(cè)試儀采用燃料電池酒精傳感器作為氣敏元件，它屬于電化學(xué)類型，因此又稱為電化學(xué)型。燃料電池是當(dāng)前全世界都在廣泛研究的環(huán)保型能源，它可以直接把可燃?xì)怏w轉(zhuǎn)變成電能，而不產(chǎn)生污染。作為酒精傳感器只是燃料電池的一個(gè)分支。燃料電池酒精傳感器采用貴金屬白金作為電極，在燃燒室內(nèi)充滿了特種催化劑，它能使進(jìn)入燃燒室內(nèi)的酒精充分燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，也就是在二個(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)入燃燒室內(nèi)氣體的酒精

48、濃度成正比，</p><p>　　基于本次設(shè)計(jì)要求和使用環(huán)境、精度的考慮，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><p><b>　　3

49、.2單片機(jī)的選型</b></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(hào)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(chǔ)器（ROM 和 RA

50、M 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(jiǎn)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(cè)控對(duì)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(hào)繁多，性能提高，容量擴(kuò)大

51、，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(dòng)化設(shè)備、商業(yè)營(yíng)銷設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)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)，稱作位處理器，

52、能夠進(jìn)行的位傳送、置位、清零、測(cè)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(chǔ)器（OTP）。Atmel公司就將其改為電可改寫的閃速存儲(chǔ)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機(jī)。&l

53、t;/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(chǔ)器的訪問和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(shì)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(huì)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)置位麻煩一點(diǎn)

54、，位操作不如PIC和51方便，工業(yè)級(jí)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(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。 </p><p>　　下面簡(jiǎn)要介紹常用

55、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(hào))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(jiǎn)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)在逐次比較

56、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(duì)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)格很高。

57、 </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比較型之

58、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(jí)（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(jí)型AD中還加入了對(duì)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><p

59、>　　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(hào)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(hào)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(jí)屬低速AD，逐次比 較型AD是

60、微秒級(jí)屬中速AD，全并行/串并行型AD可達(dá)到納秒級(jí)。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8通道復(fù)

61、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(duì)應(yīng)參考電壓的數(shù)字信號(hào)。</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>　　第

62、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(chǔ)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, 所以, 它

63、和8051 系列單片機(jī)是兼容的系列 這個(gè)系列對(duì)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(duì)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(chǔ)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 這就大大縮

64、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(huì)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>

65、<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(duì)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(chǔ)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)行反復(fù)系

66、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>　　(

67、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>&l

68、t;p>　　(5)片內(nèi) Flash 存儲(chǔ)器 (10)片內(nèi) EEPROM </p><p>　　在89 系列單片機(jī)中 AT89C1051 的 Flash 存儲(chǔ)器容量最小 只有1 K 而 AT89S55 的Flash 存儲(chǔ)器容量最大有20K 在這個(gè)系列中 結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)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)串行外圍

69、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(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失

70、性存儲(chǔ)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(chǔ)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UART串行通

71、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(jí)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(duì)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</p>

72、;<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(dòng)8 個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)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(chǔ)器或程序存儲(chǔ)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 編程時(shí)，P

73、0 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(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門電路。對(duì)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)部存在上拉電阻，某

74、個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)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(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門電路。對(duì)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)引腳被外部信號(hào)拉低

75、時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(chǔ)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(hào)。 </p><p><b>　　P3 口</b></p><p&

76、gt;　　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(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門電路。對(duì)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 口還接收一些用于Fl

77、ash 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 </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(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

78、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(hào)，因此它可對(duì)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(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE 脈沖。對(duì)Flash 存儲(chǔ)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(duì)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指令才能將

79、ALE 激活。此外，該引腳會(huì)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(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52 由外部程序存儲(chǔ)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(chǔ)器，將跳過兩次PSEN信

80、號(hào)。 </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(chǔ)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(huì)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(chǔ)器中的指令。 </p><p>

81、　　Flash 存儲(chǔ)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><p&g

82、t;　　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(chǔ)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(duì)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)據(jù)也將丟

83、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(duì)（RCAO2H、RCAP2L）是定時(shí)器2 在16 位捕獲方式或16 位自動(dòng)重裝載方式下的捕獲/

84、自動(dòng)重裝載寄存器。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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，也即尋址

85、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)</p&g

86、t;<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，對(duì)外部的

87、模擬信號(hào)進(jìn)行取樣比較，確定其所在的等級(jí)，即所對(duì)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>　　（2）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。REF

88、（+）：參考電壓正端。REF（-）：參考電壓負(fù)端。START：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端。ALE：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。（以上兩種信號(hào)用于啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）.EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)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(hào)輸入端（一般為500KHz）。A、B、C：地址輸入線。ADC0809對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是0－5V，若信號(hào)太小

89、，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(hào)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上的一路模

90、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(dòng)信號(hào)。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(hào)。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(hào)，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，輸出轉(zhuǎn)

91、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(hào)線。因ADC0809的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)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>　

92、?。?）． 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>　　（2）． 初始化時(shí)，使ST和OE信號(hào)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>　　（4）． 在ST端給出一個(gè)至少有100ns寬的正脈沖信號(hào)。</p><p>　?。?）． 是否

93、轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號(hào)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(hào)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。它們?cè)?/p>

94、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(hào)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(hào)，首先通過儀表放大器AD623放大，最后把已放大的模

95、擬電壓信號(hào)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(guó)模擬器件公司（Analog Devices Inc,簡(jiǎn)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： </p

96、><p>　　（1）在單電源3～12V下提供滿電源幅度輸出，使設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單； </p><p>　?。?）雖為單電源工作方式優(yōu)化設(shè)計(jì)，但在±2.5V～±6V雙電源時(shí)，仍有優(yōu)良性能； </p><p>　?。?）增益通過一只外接電阻可方便地調(diào)節(jié)。無外接電阻時(shí)，被設(shè)置為單位增益（G=1），接入電阻時(shí)，增益可高達(dá)1000； </p><

97、p>　　（4）共模抑制比隨增益的增加而增大，保持最小誤差； </p><p>　?。?）低功耗，寬電源電壓，適合電池供電電路，線性度、溫度穩(wěn)定性、可靠性好 ；</p><p>　?。?）具有較寬的共模輸入范圍，可以放大具有低于地電平150mV的共模電壓信號(hào) ；</p><p>　?。?）高精度直流、交流性能。 </p><p>　　AD

98、623的基準(zhǔn)電壓連接在微功率二端帶隙穩(wěn)壓管二極管LM385的輸出端上，這樣有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定，因?yàn)長(zhǎng)M385有非常強(qiáng)的穩(wěn)壓功能，穩(wěn)壓范圍可穩(wěn)住上下波動(dòng)40mV的電壓。而且LM385具有非常低的動(dòng)態(tài)阻抗，功耗低，特別適用于變化范圍很大的電源和具有優(yōu)異調(diào)整能力的場(chǎng)合，非常適合用于微功率電路。信號(hào)采集放大電路如圖所示：</p><p>　　本設(shè)計(jì)中采用電位器模擬經(jīng)酒精傳感器轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)再經(jīng)過放大器的輸入信號(hào)。</

99、p><p>　　3.3.2 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　（1）八段數(shù)碼管</b></p><p>　　八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多路一位小數(shù)點(diǎn)，實(shí)際是8個(gè)LED擺放排列而成。當(dāng)特定的某幾個(gè)數(shù)碼管點(diǎn)亮?xí)r，就顯示了特定的數(shù)字形狀。有共陽極和共陰極之分，共陽極是指8個(gè)輸入端a、b、c、d、e、f、g、dp要輸入低電平才會(huì)是相應(yīng)LED點(diǎn)亮，

100、共陰極則須輸入高電平。本次設(shè)計(jì)用的是共陽極的數(shù)碼管。右圖是其結(jié)構(gòu)原理圖。</p><p>　　（2）74LS47譯碼芯片</p><p>　　74LS47是常用的BCD對(duì)七段顯示器譯碼器/驅(qū)動(dòng)器，可對(duì)共陽極七段數(shù)碼管進(jìn)行譯碼功能。引腳圖如右圖圖所示例。如當(dāng)輸入DCBA=0010 則輸出abcdefg=0010010。故使顯示器顯示"2"。其四位BCD碼與對(duì)應(yīng)的譯碼及數(shù)碼

101、管顯示關(guān)系為：</p><p>　　DCBA=0000,abcdefg=1000000，數(shù)碼管顯示0；</p><p>　　DCBA=0001,abcdefg=1111001，數(shù)碼管顯示1；</p><p>　　DCBA=0010,abcdefg=0100100，數(shù)碼管顯示2；</p><p>　　DCBA=0011,abcdefg=0110

102、000，數(shù)碼管顯示3；</p><p>　　DCBA=0100,abcdefg=0011001，數(shù)碼管顯示4；</p><p>　　DCBA=0101,abcdefg=0010010，數(shù)碼管顯示5；</p><p>　　DCBA=0110,abcdefg=0000011，數(shù)碼管顯示6；</p><p>　　DCBA=0111,abcdefg=

103、1111000，數(shù)碼管顯示7；</p><p>　　DCBA=1000,abcdefg=0000000，數(shù)碼管顯示8；</p><p>　　DCBA=1001,abcdefg=0011000，數(shù)碼管顯示9；</p><p>　　數(shù)碼管與譯碼器及單片機(jī)接口如下圖所示：</p><p>　　3.3.3 報(bào)警電路設(shè)計(jì)</p><

104、p>　　酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)當(dāng)由AT89C52單片機(jī)的P2.1口檢測(cè)到人體內(nèi)血液酒精濃度超過0.2g/L，即呼出氣體中酒精含量為47.43ppm時(shí)，將控制報(bào)警器發(fā)出提醒安全指示。</p><p>　　3.3.4 繼電器驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　當(dāng)檢測(cè)到人體內(nèi)血液濃度超過標(biāo)定值時(shí)，如果駕駛員有意向開啟汽車鑰匙（電路里面用按鈕表示），那么酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)將驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作（電路

105、設(shè)計(jì)中由單片機(jī)的P2.0口控制繼電器），切斷汽車引擎電源，從而使汽車無法啟動(dòng)，從而有效的防止駕駛員酒后駕車。繼電器驅(qū)動(dòng)電路原理圖如下圖，繼電器為雙刀雙擲HRS2H-S-DC5V小功率電磁繼電器，額定電壓3V～24V,額定電力消耗200mW～360mW。</p><p>　　3.3.5 系統(tǒng)總體硬件電路圖</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>&l

106、t;b>　　4.1主程序流程圖</b></p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　4.2 源程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　#include<reg52.h></p>

107、;<p>　　#define ui unsigned int</p><p>　　sbit U4_OE=P3^4;//對(duì)各控制引腳進(jìn)行定義；</p><p>　　sbit U4_EOC=P3^5;</p><p>　　sbit U4_ALE=P3^6;</p><p>　　sbit U4_START=P3^7;</

108、p><p>　　sbit U3=P2^0;</p><p>　　sbit R5=P2^1;</p><p>　　void delay(ui x) //延時(shí)子程序，延時(shí)時(shí)間由實(shí)參傳值確定；</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　ui i;</b>

109、;</p><p>　　while(x--)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(i=0;i<10;i++) {;}</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p>

110、<p><b>　　//主程序；</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　void display5in0(ui zhi);//各個(gè)子程序的聲明，延時(shí)程序在前則不必；</p><p>　　void warni