毕业论文题目酒精浓度检测仪的设计学生马晓江指导教师曹建生年级0901专业电子信息工程技术系别电子工程摘要......................................序言.....................................酒精浓度监测仪的硬件电路设计........................2.1 89C51单片机系统 (5)2.1.1 单片机片内结构 (6)2.1.2 89C51 芯片介绍 (9)2.2传感器的选择 (11)2.3 A/D转换电路 (13)2.3.1 ADC0809的引脚及功能 (14)2.4 LED显示电路 (16)2.4.1 LED显示器的结构 (17)2.4.2 LED 显示器的工作原理 (19)酒精浓度监测仪的软件设计 (2)3.1 主程序 (21)3. 2数据采集子程序 (22)3. 3数据处理子程序 (22)3. 4报警子程序 (24)结论 (2)参考文献： (2)致谢 (2)目前全世界绝大多数国家都采用呼气酒精测试仪对驾驶人员进行现场检测，以确定被测量者体内酒精含量的多少，以确保驾驶员的生命财产安全。

酒精浓度监测仪是一种以气敏传感器和单片机为主，监测空气酒精浓度，并具有声光报警功能的空气酒精浓度监测仪。

其可监测出空气环境中酒精浓度值，并根据不同的环境设定不同的阈值，对超过的阈值进行声光报警来提示危害。

此外，空气酒精浓度监测仪还能监测某一特定环境的酒精浓度如酒精生产车间可避免发生起火、爆炸及工业场地酒精中毒等恶性事故，确保环境安全。

关键词单片机酒精浓度监测仪A/D转换声光报警序言随着经济高速发展，越来越多的人有了自己的私家车，而酒后驾车造成的交通事故也频繁发生。

为此，需要设计一智能仪器能够检测驾驶员体内酒精含量。

本论文研究的是一种以气敏传感器和单片机为主，监测空气酒精浓度，并具有声光报警功能的空气酒精浓度监测仪。

其可监测出空气环境中酒精浓度值，并可根据不同的环境设定不同的阈值，对超过的阈值进行声光报警来提示危害。

本课题分为两部分：硬件设计部分和软件设计部分。

硬件部分为利用MQ3^敏传感器测量空气中酒精浓度，并转换为电压信号经A/D转换后传给单片机系统，由单片机及其外围电路进行信号的处理，显示浓度值以及超阈值声光报警。

软件部分用汇编语言进行编程，程序采用模块化设计思想。

各个子程序的功能相对独立，便于调试和修改。

而硬件电路又大体可分为单片机小系统电路、A/D转换电路、声光报警电路、LED 显示电路，各部分电路的设计及原理将会在硬件电路设计部分详细介绍；程序的设计使用汇编语言编程。

酒精浓度检测仪的硬件电路设计硬件设计时，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伏的电压值并且电压值稳定，外部干扰小等。

因此，可以直接把传感器输出电压值经过ADC0809采集数据送入单片机进行处理。

酒精浓度监测仪的硬件电路设计主要包括：传感器测量电路、89C51单片机系统、A/D转换电路、声光报警电路、LED显示电路。

酒精浓度监测仪硬件设计电路框图如图2-1 。

图2-1硬件方案总体框图2.1 89C51单片机系统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。

2.1.1单片机片内结构51单片机的片内结构如图2-2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：⑴微处理器(CPU。

⑵数据存储器(RAM)⑶程序存储器(ROM/EPROM⑷ 4 个8 位并行I/O 口( P0 口、P1 口、P2 口、P3 口)。

(5) —个串行口。

⑹2个16位定时器、计数器。

⑹2个16位定时器、计数器。

图2-2 51单片机片内结构⑺中断系统。

⑻特殊功能寄存器(SER。

上述功能部件都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构依旧是CPU加上外围芯片的传统结构模式。

但CPU对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。

下面对框图2-1中各功能部件作一简单介绍：1、中央处理器CPUCPU是单片机的核心部件，它通常由运算器、控制器和中断电路等器件组成。

CPU进行算术运算和逻辑操作的字长有4位、8位、16位和32位之分，字长越长运算速度越快，数据处理能力也越强。

2、存储器在单片机内部，ROM和RAM存储器是分开制造的。

通常，ROM存储器容量较大，RAM存储器的容量较小，这是单片机用于控制的一大特点。

⑴ROM存储器ROM存储器一般为1-64K字节，用于存放应用程序，故又称为程序存储器。

(2) RAM存储器通常，单片机片内RAM存储器容量为64-256字节，最多可达48K字节。

RAM存储器主要用来存放实时数据或作为通用寄存器、数据堆栈和数据缓冲器之用。

3、中断系统具有5个中断源，2级中断优先权。

4、定时器/计数器片内有2个16位的定时器/计数器，具有4种工作方式。

在应用中，往往需要精确的定时，或对外部事件进行计数，因而需在单片机内部设置定时器/计数器部件。

5、I/O接口和特殊功能部件I/O接口电路有串行和并行两种。

串行I/O用于串行通信，它可以把单片机内部的并行8位数据(8位机)变成串行数据向外传送，也可以串行接收外部送来的数据并把它们变成并行数据送给CPU处理。

并行I/O口电路可以使单片机和存储器或外设之间并行地传送8位数据(8位机)o通常，特殊功能部件包括：定时器、计数器、A/D、D/A、DMA通道和系统时钟等电路。

定时器、计数器用于产生定时脉冲，以实现单片机的定时控制；A/D 和D/A转换器用于模拟量和数字量之间的相互转换，以完成实时数据的采集和控制，DMA通道可以使单片机和外设之间实现数据的快速传送。

总之，某一单片机内部究竟包括哪些特殊功能部件以及特殊功能部件的数量是和它的型号有关的。

单片机是整个系统的核心，对系统起监督、管理、控制作用，并进行复杂的信号处理，产生测试信号及控制整个检测过程。

所以在选择单片机时，参考了以下标准。

(1) 运行速度。

单片机运行速度一般和系统匹配即可。

(2) 存储空间。

单片机内部存储器容量，外部可以扩展的存储器(包括I/O Fl)空间(3) 单片机内部资源。

单片机内部存储资源越多，系统外接的部件就越少，这可提高系统的许多技术指标。

(4) 可用性。

指单片机是否能很容易地开发和利用，具体包括是否有合适的开发工具，是否适合于大批量生产、性能价格比，是否有充足的资源，是否有现成的技术资源等。

(5) 特殊功能。

一般指可靠性、功耗、掉电保护、故障监视等。

从硬件角度来看，与MCS-51指令完全兼容的新一代AT89CXX系列机，比在片外加EPROM才能相当的8031单片机抗干扰性能强，与87C51单片机技能相当，但功耗小。

程序修改直接用+5V或+ 12V电源擦除，更显方便、而且其工作电压放宽至2.7V-6V ，因而受电压波动的影响更小，而且 4K 的程序存储器完全能满足单片机系统的软件要求，故 AT89C51单片机是构造本检测系统的更理想的选择。

2.1.2 89C51芯片介绍掌握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HMO 的 MCS-5啲单片机都采用40只引脚的双列直插封装方式，如图 2-3所示。

PDIP图2-3 AT89C51芯片管脚图40只引脚按其功能来分，可分为如下 3类：⑴电源及时钟引脚：Vcc 、Vss 、XTAL1 XTAL2P1.0 PI .I P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7RST (RXD) P3.0 (TXD) P3.1 (INT0) P3.2 (INT1) P3.3 T0 P3.4 T1 P3.5 (WR) P3.6 (RD) P3.7 XTAL1 XTAL2 GND 匚 匚 匚 匚匚 匚 匚 匚 匚 L 厂 匚 n 匚 VccP0.0 (AD0)P0.1 (AD1)P0.2 (AD2)P0.3 (AD3)P0.4 (AD4)P0.5 (AD5)P0.6 (AD6)P0.7 (AD7)EA/VPPALE/PROGPSENP2.7 (A15)P2.6 (A14)P2.5 (A13)P2.4 (A12)P2.3 (A11)P2.2 (A10)P2.1 (A9)P2.0 (A8)电源引脚接入单片机的工作电源。

Vcc接+5V电源，Vss接地。

时钟引脚XTAL1 XTAL2外接晶体与片内的反相放大器构成了1个晶体振荡器，它为单片机提供了时钟控制信号。

2个时钟引脚也可外接独立的晶体振荡器。

XTAL1接外部的一个引脚。

该引脚内部是一个反相放大器的输入端。

这个反相放大器构成了片内振荡器。

如果采用外接晶体振荡器时，此引脚接地。

XTAL2接外部晶体的另一端，在该引脚内部接至内部反相放大器的输出端。

若采用外部时钟振荡器时，该引脚接受时钟振荡器的信号，即把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端。

⑵控制引脚：PSEN、ALE EA、RESE( RST。

此类引脚提供控制信号，有的还具有复用功能。

①RST/V PD引脚：RESE(RST是复位信号输入端，高电平有效。

当单片机运行时，在此引脚加上持续时间大于2个机器周期(24个振荡周期)的高电平时，就可以完成复位操作。

在单片机工作时，此引脚应为<0.5V低电平。

V PD为本引脚的第二功能，即备用电源的输入。

当主电源发生故障，降低到某一规定值的低电平时，将+5V电源自动接入RST端, 为内部RAM提供备用电源，以保证片内RAM的信息不丢失，从而使单片机在复位后能正常进行。

②ALE/ PROG引脚：ALE引脚输出为地址锁存允许信号，当单片机上电正常工作后ALE引脚不断输出正脉冲信号。

当单片机访问外部存储器时，ALE输出信号的负跳沿用于单片机发出的低8位地址经外部锁存器锁存的锁存控制信号。

即使不访问外部锁存器，ALE端仍有正脉冲信号输出，此频率为时钟振荡器频率的1/6。

PROG为该引脚的第二功能。

在对片内EPRO型单片机编程写入时，此引脚作为编程脉冲输入端。

③PSEN引脚：程序存储器允许输出控制端。

在单片机访问外部程序存储器时，此引脚输出脉冲负跳沿作为读外部程序存储器的选通信号。