基于单片机的酒精检测系统设计

基于单片机的酒精检测系统设计内容摘要：

化工学院毕业 (设计 )论文 :基于单片机的酒精检测系统设计 Flash 编程和程序校验期间， P1 接收低 8位地址。 表 和 的第二功能 表 •P2口： P2 是一个带有内部上拉电阻的 8位双向 I/O 口， P2的输出缓冲级可驱（吸收 或输出电流） 4个 TTL 逻辑门电路。 对端口 P2 写“ 1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，同时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（ IIL）。 在访问外部程序存储器或 16位地址的外部数据存储器（例如执行 MOV@DPTR 指令）时， P2 口送出高 8位地址数据。 在访问 8位地址的外部数据存储器（如执行 MOV@RI 指令）时， P2 口输出 P2 锁存器的内容。 Flash 编程或校验时， P2 亦接收高位地址和一些控制信号。 •P3口： P3 口时一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。 P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4个 TTL 逻辑门电路。 对 P3 口写入‘ 1’时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。 此时，被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流（ IIL）。 P3 口作为一般的 I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表 22 所示： 此外， P3口还接收一些用于 Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。 •RST：复位输入。 当振荡器工作时， RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 •ALE/ ：当访问外部程序存储器或数据存储器时， ALE(地址锁存允许 )输出脉冲用于锁存 地址的低 8位字节。 一般情况下， ALE 仍以时钟振荡频率的 1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。 要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。 端口引脚 第二功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） （外中断 0） （外中断 1） T0（定时 /计数器 0） T1（定时 /计数器 1） 引脚号 功能特性P 1 . 0 T2 （定时 / 计数器 2 外部计数脉冲输入），时钟输出P 1 . 1 T 2 E X （定时 / 计数 2 捕获 / 重装载触发和方向控制）广东石油化工学院毕业 (设计 )论文 :基于单片 机的酒精检测系统设计 6 （外部数据存储器写选通） (外部数据存储器读选通 ) 表 P3口第二功能 如有必要，可通过对 特殊功能寄存器（ SFR）区中的 8EH 单元的 D0 位复位，可禁止ALE 操作。 该位置复位后，只有一条 MOVX 和 MOVC 指令才能将 ALE 激活。 此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置 ALE 禁止位无效。 • /VPP：外部访问允许。 欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址为 0000HFFFH）， 端必须保持低电平（接地）。 需要注意的是：如果加密位 LB1 被编程，复位时内部会锁存 端状态。 如 端为高电平（接 Vcc 端）， CPU 则执行内部程序存储器中的指令。 Flash 存储器编程时，该引脚加上＋ 12V 的编 程允许电源 Vpp,当然这必须是该器件是使用 12V 编程电压 Vpp。 •XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。 •XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。 [1] 模数转换器的简介 实现 A/D 转换的基本方法很多，有计数法、逐次逼近法、双斜积分法和并行转换法。 由于逐次逼近式 A/D 转换具有速度、分辨率高等优点，而且采用这种方法的 ADC 芯片成本低，所以我们采用逐次逼近式 A/D 转换器。 逐次逼近型 ADC 包括 1个比较器、一个模数转换器、 1个逐次逼近寄存器（ SAR）和 1 个逻辑控制单元。 逐次逼近型是将采 样信号和已知电压不断进行比较，一个时钟周期完成 1 位转换，依次类推 ,转换完成后，输出二进制数。 这类型 ADC 的分辨率和采样速率是相互牵制的。 优点是分辨率低于 12 位时，价格较低，采样速率也很好。 [39] ADC0809 是带有 8 位 A/D 转换器、 8 路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS 组件。 它是逐次逼近式 A/D 转换器，可以和单片机直接接口。 ADC0809 是一种典型的 A／ D 转换器，是 8 位 8通道的 A／ D转换器。 ADC0809 由一个 8位 A／ D转换器、一个 8路模拟量开关、 8路模拟量地址锁存／译码器和一个三态数据 输出锁存器组成。 A／ D 转换器的主要技术指标是分辨率、转换误差、转换速度。 1 MCS51 与 ADC0809 的接口 ADC0809 时钟信号由单片机的 ALE 信号 2分频获得。 ADC0809 通道地址由 P0 口的低 3位直接与 ADC0809 的 A、 B、 C 相连。 转换后的 N个数据顺序存放到起始地址为 data_addr数据存区。 [6] （ 1） ADC0809 的内部逻辑结构 第二章 硬件器件简介 由下图可知， ADC0809 由一个 8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个 A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。 多路开关可选通 8个模拟通道，允许 8 路模拟 量分时输入，共用 A/D 转换器进行转换。 三态输出锁器用于锁存 A/D 转换完的数字量，当OE 端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。 结构如图 图 ADC0809内部结构 （ 2）． ADC0809 引脚结构 ADC0809 各脚功能如下： D7D0： 8 位数字量输出引脚。 IN0IN7： 8位模拟量输入引脚。 VCC： +5V工作电压。 GND：地。 REF（ +）：参考电压正端。 REF（ ）：参考电压负端。 START： A/D 转换启动信号输入端。 ALE：地址锁存允许信号输入端。 （以上两种信号用于启动 A/D 转换） . EOC：转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。 OE：输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。 CLK：时钟信号输入端（一般为 500KHz）。 A、 B、 C：地址输入线。 引脚如图 广东石油化工学院毕业 (设计 )论文 :基于单片 机的酒精检测系统设计 8 图 ADC0809引脚 ADC0809 对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围 是 0－ 5V，若信号太小，必须进行放大 ；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。 [11] 地址输入和控制线： 4条 ALE 为地址锁存允许输入线，高电平有效。 当 ALE 线为高电平时，地址锁存与译码器将 A， B， C 三条地址线的地址信 号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。 A， B 和 C 为地址输入线，用于选通 IN0－ IN7上的一路模拟量输入。 通道选择表如下表 所示。 表 ADC0809通道选择表 C B A 选择的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 数字量输出及控制线： 11 条 ST 为转换启动信号。 当 ST 上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行 A/D 转换；在转换期间， ST 应保持低电平。 EOC 为转换结束信号。 当 EOC 为高第二章 硬件器件简介 电平时，表明转换 结束；否则，表明正在进行 A/D 转换。 OE 为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。 OE＝ 1，输出转换得到的数据； OE＝ 0，输出数据线呈 高阻状态。 D7－ D0 为数字量输出线。 [15] CLK 为时钟输入信号线。 因 ADC0809 的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为 500KHZ， VREF（＋）， VREF（－）为参考电压输入。 (2)． ADC0809 应用说明 1． ADC0809 内部带有输出锁存器，可以与 AT89S51 单片机直接相连。 2． 初始化时，使 ST 和 OE 信号全为低电平。 3． 送要转换的哪一通道的地址到 A， B， C 端口上。 4． 在 ST 端给出一个至少有 100ns 宽的正脉冲信号。 5． 是否转换完毕，我们根据 EOC 信号来判断。 6． 当 EOC 变为高电平时，这时给 OE 为高电平，转换的数据就输出给单片机了。 工作时序如下所示： ADC0809 的 CH0 和 CH1为模拟输入端， CS 为片选引脚，只有 CS 置低才能对 ADC0809 进行配置和启动转换。 CLK 为 ADC0809 的时钟输入端。 CS 在整个转换过程中都必须为低，当 CS 为低时，在数据输入端 DI（数据输入端）加一个高电平，接着在 CLK 上加一个时钟， DI 上的逻辑 1就会使 ADC0809 的 DI 脱离高阻态，然后通道配置数据伴随着时钟通过 DI 端移入多路器，当最后一位数据移入多路器时， DI 变 为高阻态，在这以前 DO（数据输出端）都为高阻态。 在经过一个时钟，DO 脱离高阻态，从而启动转换。 接着从处理器接收时钟信号，每经过一个时钟 ，转换后的数据就会从高位到低位依次从 DO 移出，经过 8 个时钟后，数据又以从低位到高位的形式从 DO 移出（也是每个时钟移一位）。 当最后一位数据移出时转换完成。 当 CS 从低变为高时， ADC0832 内部所有寄存器清零。 如想要进行下一次转换， CS 必须做一个从高到低的跳变，后跟着地此配置数据重复上面的过程。 [2] LCD1602 的读写工作时序图如图 和图 所示： 图 LCD1602读操作时序 广东石油化工学院毕业 (设计 )论文 :基于单片 机的酒精检测系统设计 10 当处于读状态时， RS 处于低脉冲， R/W 为高脉冲， E 为高脉冲 ， D0~D7=状态字 当处于读数据时， RS 为高脉冲， R/W 为高脉冲， E 为高脉冲， D0~D7=数据。 图 LCD1602写操作时序 当处于 写指令 时， RS 为低脉冲 ， R/W 为低脉冲 ， D0~D7=指令码， E=高脉冲 当处于 写数据 时， RS 为高脉冲 ， R/W 为低脉冲 ， E 为高脉冲， D0~D7=数据 . 在 LCD1602 液晶上 显示相应的读写数据。 在液晶上显示的格式如下： C 0 2 A D D R E S S : 0 X 0 1 W R : 0 1 0 R E A D : 0 1 0 D 触发器的简介 在本设计中使用的是 74ls74触发器， SD 和 RD 接至基本 RS 触发器的输入端，它们分别是预置和清零端，低电平有效。 当 SD=0 且 RD=1时 ,不论输入端 D 为何种状态，都会使 Q=1， Q=0，即触发器置 1；当 SD=1 且 RD=0 时，触发器的状态为 0,SD 和 RD通常又称为直接置 1 和置 0端。 我们设它们均已加入了高电平，不 影响电路的工作。 工作过程如下： [10,13] =0 时，与非门 G3和 G4 封锁，其输出 Q3=Q4=1，触发器的状态不变。 同时，由于Q3至 Q5 和 Q4 至 Q6的反馈信号将这两个门打开，因此可接收输入信号 D， Q5=D，Q6=Q5=D。 CP 由 0变 1时触发器翻转。 这时 G3和 G4 打开，它们的输入 Q3 和 Q4的状态由G5和 G6 的输出状态决定。 Q3=Q5=D， Q4=Q6=D。 由基本 RS 触发器的逻辑功能可知，Q=D。 ，在 CP=1 时输入信号被封锁。 这是因为 G3和 G4 打开后，它们的输出第二章 硬件器件简介 Q3和 Q4 的 状态是互补的 ,即必定有一个是 0，若 Q3 为 0，则经 G3输出至 G5输入的反馈线将 G5封锁，即封锁了 D 通往基本 RS 触发器的路径；该反馈线起到了使触发器维持在 0状态和阻止触发器变为 1状态的作用 ,故该反馈线称为置 0维持线 ,置 1阻塞线。 Q4为 0时，将 G3和 G6 封锁， D 端通往基本 RS 触发器的路径也被封锁。 Q4输出端至G6反馈线起到使触发器维持在 1状态的作用，称作置 1维持线； Q4输出至 G3输入的反馈线起到阻止触发器置 0的作用 ,称为置 0阻塞线。 因此，该触发器常称为维持 阻塞触发器。 总之，该触发器是在 CP 正跳沿前接受输入信号 ，正跳沿时触发翻转，正跳沿后输入即被封锁 ,三步都是在正跳沿后完成，所以有边沿触发器之称。 与主从触发器相比 ,同工艺的边沿触发器有更强的抗干扰能力和更高的工作速度。 [16] 在 TTL 电路中，比较典型的 d 触发器电路有 74ls74。 74ls74 是一个边沿触发器数字电路器件，每个器件中包含两个相同的、相互独立的边沿触发 d触发器电路。 结构如下 图。