畢業(yè)設(shè)計-基于單片機(jī)的酒精濃度測試儀設(shè)計-資料下載頁

　　

【正文】 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報 告用紙 第 17 頁 共 57 頁 圖 按鍵電路圖 ⑵獨立式按鍵 是直接用 I/O 口線構(gòu)成的單個按鍵電路。每個獨立式按鍵占有一根I/O 口線。各根 I/O 口線之間不會相互影響。在此電路中，按鍵輸入部采用低電平有效，上拉電阻保證了按鍵斷開時， I/O 口線有確定的高電平，（ STC89C52 .P1 口內(nèi)部接有上拉電阻）所以就不需要再外接上拉電阻。 ⑶鍵盤抖動的消除：抖動的消除大致可以分為硬件削抖和軟件削抖。 ①硬件削抖是采用硬件電路的方法對鍵盤的按下抖動及釋放抖動進(jìn)行削抖，經(jīng)過削抖電路后使按鍵的電平信號只有兩種穩(wěn)定狀態(tài)。 ②軟件削抖的基本原理是當(dāng)檢測出鍵盤閉合時，先執(zhí)行一個延時子程序產(chǎn) 生數(shù)毫秒的延時，待接通時的前沿抖動消失后再判別是否有健按下。當(dāng)按鍵釋放時，也要經(jīng)過數(shù)毫秒延時，待后沿抖動消失后再判別鍵是否釋放。 ③由于應(yīng)用硬件削抖還需要外加器件，成本相對較高，所以本系統(tǒng)選擇軟件延時削抖的方法。 外圍擴(kuò)充存儲器電路 基于 STC85C52 單片機(jī)具有 4KB 的程序存儲器（ ROM）， 256B 的數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），由于考慮到本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理與存儲所需的容量，現(xiàn)在需要擴(kuò)充存儲器的容量 。在應(yīng)用中要保存一些參數(shù)和狀態(tài)，據(jù)了解基于 EEPROM 的存儲芯片是一種很好的選擇。我們選定了 AT24C02 存儲 器。電路圖見圖 ： 圖 外圍擴(kuò)充存儲電路圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報 告用紙 第 18 頁 共 57 頁 時鐘芯片 電路 因為此系統(tǒng)需要記錄測量發(fā)生的時間，所以需要時鐘芯片來記錄不同人在不同時間的監(jiān)測數(shù)據(jù)，因此我們在系統(tǒng)中加入了時鐘芯片。對時鐘芯片的要求首先是低功耗，其次是編程簡單，縮短程序開發(fā)時間，實際上也就縮短了系統(tǒng)用于實際生產(chǎn)所用的開發(fā)周期以及成本，在本系統(tǒng)，我們選擇了 DS1302 時鐘芯片。 圖 時鐘電路圖 ⑴ 我們時鐘電路選擇的芯片是 DS1302，其內(nèi)含一個實時時鐘 /日歷和 31 字節(jié)靜態(tài)RAM，可以通過串行接口與單片機(jī)通信。而通信時，僅需要 3個口線：（ 1） RES（復(fù)位）， （ 2） I/O 數(shù)據(jù)線，（ 3） SCLK（串行時鐘）。時鐘 /RAM 的讀 /寫數(shù)據(jù)以一字節(jié)或多達(dá) 31字節(jié)的字符組方式通信。其工作時功耗很低，廣泛應(yīng)用于電話，傳真，便攜式儀器等產(chǎn)品領(lǐng)域。 表 42 時鐘控制字對照表 寄存器名 命令字 取值 范圍 各位內(nèi)容 寫操作 讀操作 7 6 5 4 3～ 0 秒寄存器 80H 81H 00～ 59 CH 10SEC SEC 分寄存器 82H 83H 00～ 59 0 10MIN MIN 時寄存器 84H 85H 01～ 12 00～ 23 1/24 0 10/（ A/P） HR HR 日寄存器 86H 87H 01～ 28， 2 31 0 0 10DATE DATE 月寄存器 88H 89H 01～ 12 0 0 0 10M MONTH 周寄存器 8AH 8BH 01～ 07 0 0 0 0 DAY 年寄存器 8CH 8DH 01～ 99 10YEAR YEAR 寫保護(hù)寄存器 8EH 8FH WP 0 0 0 0 慢充電寄存器 90H 91H TCS TCS TCS TCS DS DS RS RS 時鐘突發(fā)寄存器 BEH BFH 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報 告用紙 第 19 頁 共 57 頁 ⑵ DS1302 主要性能有：時實時鐘能計算 2100 年之前的秒、分、時、日、日期、星期、月、年的能力，還有閏年的調(diào)整能力；讀 /寫時鐘或 RAM 數(shù)據(jù)時，有單字節(jié)和多字節(jié)傳送兩種方式；與 DS1202/TTL 兼容。 ⑶ DS1302 引腳概述： X1,X2：振蕩源，外接 32。 768KHZ 晶振； SCLK：串行時鐘輸入端。 ⑷ 日歷、時鐘寄存器與控制字對照表、 日歷、時鐘寄存器命令字、取值范圍以及各位內(nèi)容對照表。見表 42。 LCD1602 液晶顯示 設(shè)計 LCD1602 液晶顯示模塊與計算機(jī)的接口電路有兩種方式。它與單片機(jī)的接口方法分為直接訪問方式和間接控制方式。 直接訪問方式是把液晶模塊作為存儲器或 I/O 設(shè)備直接接在單片機(jī)的總線上，單片機(jī)以訪問存儲器或 I/O 設(shè)備的方式操作液晶顯示模塊的工作。 間接控制方式則不使用單片機(jī)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，而是利用它的 I／ 0 口來實現(xiàn)與顯示模塊的聯(lián)系。即將液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的 P0 口連接作為數(shù)據(jù)總線，另外三根時序控制信號線通常利用 單片機(jī)的 P2 口中未被使用的 I／ O口來控制。這種訪問方式不占用存儲器空間，它的接口電路與時序無關(guān)，其時序完全靠軟件編程實現(xiàn)。 本系統(tǒng)采用間接控制方式： 以下為液晶顯示電路接線原理圖見圖 : 圖 液晶電路圖 在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用液晶顯示器作為輸出器件有以下幾個有點： 顯示質(zhì)量高：由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（ CRT）那樣需要不斷刷新新亮點。因此，液晶顯桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報 告用紙 第 20 頁 共 57 頁 示器畫質(zhì)高且不會閃爍 。 數(shù)字式接口：液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。 體積小、重量輕：液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕的多。 功耗低：相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動 IC 上，因而耗電量比其他顯示器要少的多。 在主電路圖中接在 P0 口處有一個排阻 RP1 ，由于 P0口沒有內(nèi)接上拉電阻，為了為P0 口外接線路有確定的高電平，所以要接上排阻 RP1，使用的是 10K 的排阻，以確保有P0 口有穩(wěn)定的電平。電路連接圖見圖 : LCD 按其顯示方式通?？梢苑譃閿嗍?、點字符式、點陣式等。還有黑白、多灰度、彩色顯示等。液晶顯示原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就顯示黑色，這樣就可以顯示出圖形。針對于本系統(tǒng)要顯示漢字，字母，數(shù)字等，以及其在一個界面同時要顯示的字?jǐn)?shù)，本系統(tǒng)要以圖形的形式顯示各運行結(jié)果，我們最 終選擇 LCD1602 型號的 LCD。 ⑵ 字符顯示：字符顯示比較復(fù)雜，一個字符由 16x8 點陣組成，即要找到和顯示屏是某幾個位置對應(yīng)的 RAM 區(qū)的字節(jié)，再使不同的位置為‘ 1’其他的為‘ 0’；為‘ 1’的點亮， 為‘ 0’的不亮，這樣就顯示出一個字符。 圖 上拉電阻電路圖 報警 設(shè)計 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，一般的工作狀態(tài)可以通過指示燈或數(shù)碼顯示來指示，供操作人員參考，了解系統(tǒng)的工作狀況。但對于某些緊急狀態(tài)，比如系統(tǒng)檢測到的錯誤狀態(tài)等，為了使操作人員不至于忽視，及時采取措施，往往還需要有某種更能引人注意，提起警覺的報警信號。這種報警信號通常有三種類型：一是閃光報警，因為閃動的指示燈更能提醒人們注意；二是鳴音報警，發(fā)出特定的音響，作用于人的聽覺器官，易于引起和加強(qiáng)警覺；三是語音報警，不僅能 起到報警作用，還能直接給出警報種類的信息。其中，桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報 告用紙 第 21 頁 共 57 頁 前兩種報警裝置因硬件結(jié)構(gòu)簡單，軟件編程方便，常常在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用；而語音報警雖然警報信息較直接，但硬件成本高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，軟件量也增加。 閃光 報警 實現(xiàn)單頻音報警的接口電路比較簡單， 只要當(dāng)值高于警報值的時候給一個低電頻就能驅(qū)動二極管發(fā)光 ,簡單易懂 。 以下為報警電路接線圖見圖 ： 圖 報警電路圖 這一章比較具體的說明了系統(tǒng)硬件設(shè)計的內(nèi)容，通過模塊化的設(shè)計思想，把一個復(fù)雜的單片機(jī)系統(tǒng)按照功能劃分成 一個個單獨的電路模型，分別進(jìn)行設(shè)計，最后在集成到一起。這種方法對于設(shè)計復(fù)雜的單片機(jī)系統(tǒng)很有效。大大提高系統(tǒng)設(shè)計的效率與質(zhì)量。由于我主要負(fù)責(zé)的是硬件設(shè)計，所以只是簡單的介紹硬件方面的內(nèi)容。 電源 電路 設(shè)計 在本次設(shè)計中，需要一個比較大的電壓源和一個 5V 的單片機(jī)供電源，為了實現(xiàn)便攜式，設(shè)用一個 9V 的電壓源，一般 6節(jié)電池和一個 9V 的電池都可以提供，因而需要一個電壓轉(zhuǎn)換吧 9V 轉(zhuǎn)換成 5V，設(shè)用選用了， ASM117 穩(wěn)壓芯片。工作原理如圖 低壓層直流穩(wěn)壓電源電路原理圖。該電路是由基準(zhǔn)電壓、電壓放大和電流放大等 3 個環(huán)節(jié)組成。其中，基準(zhǔn)電壓由 TL431 產(chǎn)生，按圖中電路連接，當(dāng)通過 R0 的電流在 0． 5~10 mA時可獲得穩(wěn)定的 2． 5 V 基準(zhǔn)輸出。 圖 低壓層直流穩(wěn)壓電源電路原理圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報 告用紙 第 22 頁 共 57 頁 輸出電壓的具體數(shù)值由運算放大器 UA 確定，采用同相放大器的優(yōu)越性在于其輸入阻抗極大，可很好地將 TL431 輸出的 2． 5 V 電壓與后級電路隔離，使其不受負(fù)載變化的影響；運放與電阻 R3 和 R2組成比例放大環(huán)節(jié)，可對基準(zhǔn)電壓按要求進(jìn)行比例放大輸出，但輸出電壓最大不能超過運放的電源電壓。 5. 軟件 設(shè)計 編譯 語言的選擇 對于單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用中，逐漸引入了高級語言， C 語言就是其中的一種。匯編語言的可控性較高級語言來說更具優(yōu)越性。程序編寫語言比較常見的有 C語言、匯編語言。匯編語言的機(jī)器代碼生成效率高，控制性好，但就是移植性不高。 C 語言編寫的程序比用匯編編寫的程序更符合人們的思考習(xí)慣。還有很多處理器都支持 C編譯器，這樣意味著處理器也能很快上手。且具有良好的模塊化、容易閱讀、維護(hù)等優(yōu)點，且編寫的模塊程序易于移植。基于 C語言和匯編語言的優(yōu)缺點，本系統(tǒng)采用C語言編寫方法。 軟件編寫的主體思路是將系統(tǒng)按功能模塊化劃分，然后 根據(jù)模塊要實現(xiàn)的功能寫各個子程序。整個軟件程序的編寫采用查詢式方式編寫的。 主程序模塊 主程序?qū)崿F(xiàn)的功能：與硬件相結(jié)合實現(xiàn)便攜式酒精濃度檢測儀的各個功能。主要是檢測與顯示，時間調(diào)整與顯示，數(shù)據(jù)存儲。功能子函數(shù)的調(diào)用。見圖 圖 主程序流程圖 初始化時鐘 初 始 化 LCD 屏 顯示開機(jī)畫面 顯示時間 顯示主菜單 初始化 CPU 開始 讀鍵 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報 告用紙 第 23 頁 共 57 頁 開始使能芯片輸入通道控制字產(chǎn)生時鐘信號讀取 2 字節(jié)數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)據(jù)校驗送入指定寄存器結(jié)束 A/D 轉(zhuǎn)換 模 塊 ⑴模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的主要功能就是將經(jīng)放大器放大的模擬電壓信號轉(zhuǎn)化為 MCU能夠處理的數(shù)字信號，并傳送給 MCU。 ⑵ ADC0832 轉(zhuǎn)換的流程圖見下圖 圖 A/D 芯片的數(shù)據(jù) CS 口，連接 51 單片機(jī)的 口， CLK 接 ， D1 和 D0 接 口。 工作時序如下所示： ADC0832 有 8只引腳， CH0 和 CH1 為模擬輸入端， CS 為片選引腳，只有 CS 置低才能對 ADC0832 進(jìn)行配置和啟動轉(zhuǎn)換。 CLK 為 ADC0832 的時鐘輸入端。CS 在整個轉(zhuǎn)換過程中都必須為低，當(dāng) CS 為低時，在數(shù)據(jù)輸入端 DI（數(shù)據(jù)輸入端）加一個高電平，接著在 CLK 上加一個時鐘， DI 上的邏輯 1就會使 ADC0832 的 DI 脫離高阻態(tài)，然后通道配 置數(shù)據(jù)伴隨著時鐘通過 DI 端移入多路器，當(dāng)最后一位數(shù)據(jù)移入多路器時，DI 變?yōu)楦咦钁B(tài)，在這以前 DO（數(shù)據(jù)輸出端）都為高阻態(tài)。在經(jīng)過一個時鐘， DO脫離高阻態(tài)，從而啟動轉(zhuǎn)換。接著從處理器接收時鐘信號，每經(jīng)過一個時鐘，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)就會從高位到低位依次從 DO 移出，經(jīng)過 8 個時鐘后，數(shù)據(jù)又以從低位到高位的形式從 DO移出（也是每個時鐘移一位）。當(dāng)最后一位數(shù)據(jù)移出時轉(zhuǎn)換完成。當(dāng) CS從低變?yōu)楦邥r，ADC0832 內(nèi)部所有寄存器清零。如想要進(jìn)行下一次轉(zhuǎn)換， CS必須做一個從高到低的跳變，后跟著地此配置數(shù)據(jù)重復(fù)上面的過程。 按 鍵 輸入 模塊 ⑴按鍵時顯現(xiàn)人機(jī)對話的一個控制按鈕，通過按鍵的操作，對系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)送操作指令，后經(jīng)與 MCU串行通信，然后在液晶上顯示。 ⑵按鍵查詢式的流程圖見下圖（圖 ） : 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報 告用紙