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作者：浙江同济科技职业学校

指导教师：曾松伟

　　作品简介

　　平台选型说明

　　单片机开发板(以STC15F2K61S2芯片为控制核心)

　　设计说明

　　硬件线路

　　ADC转换

　　正常情况下ADC0832有8只引脚，CH0和CH1为模拟输入端，CS为片选引脚，只有CS置低才能对ADC0832进行配置和启动转换。CLK为ADC0832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ADC0832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。

　　复位电路

　　单片机开始工作的时候，必须处于一种确定的状态，否则，不知哪是第一条程序和如何开始运行程序。本系统有而两个复位，一是STC15开发板固有的复位电路，二是外部复位，复位电路采用的是开关复位电路，开关K未按下是上电复位电路，上电复位电路在上电的瞬间，由于电容上的电压不能突变，电容处于充电(导通)状态，故RST脚的电压与VCC相同。随着电容的充电，RST脚上的电压才慢慢下降。选择合理的充电常数，就能保证在开关按下时是RST端有两个机器周期以上的高电平从而使STC15内部复位。开关按下时是按键手动复位电路，RST端通过电阻与VCC电源接通，通过电阻的分压就可以实现单片机的复位。

　　DS1302

　　因为此系统需要记录测量发生的时间，所以需要时钟芯片来记录不同人在不同时间的监测数据，因此我们在系统中加入了时钟芯片。对时钟芯片的要求首先是低功耗，其次是编程简单，缩短程序开发时间，实际上也就缩短了系统用于实际生产所用的开发周期以及成本，在本系统，我们选择了DS1302时钟芯片。我们时钟电路选择的芯片是 DS1302，其内含一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，可以通过串行接口与单片机通信。而通信时，仅需要3个口线：(1)RES(复位)，(2)I/O数据线，(3)SCLK(串行时钟)。时钟/RAM的读/写数据以一字节或多达31字节的字符组方式通信。其工作时功耗很低，广泛应用于电话，传真，便携式仪器等产品领域。DS1302主要性能有：时实时钟能计算2100年之前的秒、分、时、日、日期、星期、月、年的能力，还有闰年的调整能力;读/写时钟或RAM数据时，有单字节和多字节传送两种方式;与DS1202/TTL兼容。DS1302引脚概述：X1,X2：振荡源，外接32。768KHZ晶振;SCLK：串行时钟输入端。

　　LCD1602液晶显示

　　LCD1602液晶显示模块与计算机的接口电路有两种方式。它与单片机的接口方法分为直接访问方式和间接控制方式。直接访问方式是把液晶模块作为存储器或I/O设备直接接在单片机的总线上，单片机以访问存储器或I/O设备的方式操作液晶显示模块的工作。间接控制方式则不使用单片机的数据系统，而是利用它的I/0口来实现与显示模块的联系。即将液晶显示模块的数据线与单片机的P0口连接作为数据总线，另外三根时序控制信号线通常利用单片机的P口中未被使用的I/O口来控制。这种访问方式不占用存储器空间，它的接口电路与时序无关，其时序完全靠软件编程实现。LCD1602字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16×1，16×2，20×2和40×2行等的液晶显示模块，模块组件内部主要由LCD显示屏、控制器、列驱动器和偏压产生电路构成。

　　1602液晶显示屏采用标准的16脚接口，其中各接口的功能如下表

　　所示：

　　报警设计

　　在单片机应用系统中，一般的工作状态可以通过指示灯或数码显示来指示，供操作人员参考，了解系统的工作状况。但对于某些紧急状态，比如系统检测到的错误状态等，为了使操作人员不至于忽视，及时采取措施，往往还需要有某种更能引人注意，提起警觉的报警信号。实现单频音报警的接口电路比较简单，只要当值高于警报值的时候给一个低电频就能驱动二极管发光,简单易懂。

　　传感器

　　考虑到周围空气中的气体成分可能影响传感器测量的准确性，所以传感器只能对酒精气体敏感，对其他气体不敏感，故选用MQ3型气敏传感器。其有很高的灵敏度、良好的选择性、长期的使用寿命和可靠的稳定性。传感器的标准回路有两部分组成。其一为加热回路，其二为信号输出回路，它可以准确反映传感器表面电阻值的变化。传感器的表面电阻RS的变化，是通过与其串联的负载电阻RL上的有效电压信号VRL输出面获得的。负载电阻RL可调为0.5-200K。加热电压Uh为5v。为了使测量的精度达到最高，误差最小，需要找到合适的温度，一般在测量前需要20s上述这些参数使得传感器输出电压为0-5V。我们调节RL到一个固定的值，当酒精浓度到达一定值时，电压会有个升压变化，从而使液晶显示屏有个含酒精量的数据。

　　按键

　　独立式按键是直接用I/O口线构成的单个按键电路。每个独立式按键占有一根I/O口线。各根I/O口线之间不会相互影响键盘抖动的消除：抖动的消除大致可以分为硬件削抖和软件削抖。

　　本系统由酒精传感器对待测气体(液体)进行检测，转换成输出电压信号，仪单片机为核心的控制、信号采集处理、报警电路以及显示。把MQ3气体传感器装在方向盘上，当司机进入驾驶室，有个按钮，司机驾驶汽车必将在驾驶位置上就坐，这时司机的重力便触发了座位下的按钮，整个检测过程开始。并且此时的开关一直保持闭合状态，如果司机离开座位，开关便转为断开状态，若想启动汽车需重新检测。测试仪进行气体检测的基本步骤是单片机采集酒精传感器的响应信号，并且进行转换，储存在数据储存器中，然后单片机通过特定的算法进行气体浓度的识别，同时将分析的值与设定值进行对比，对超出设定值进行报警，并且将结果输出到LCD显示屏幕上，从而切断点火电源，发动机处于被锁状态，汽车无法启动，实现了控制酒后驾车的功能。

　　本系统采用C语言编写，C语言编写的程序比用汇编编写的程序更符合人们的思考习惯。还有很多处理器都支持C编译器，这样意味着处理器也能很快上手。且具有良好的模块化、容易阅读、维护等优点，且编写的模块程序易于移植。软件编写的主体思路是将系统按功能模块化划分，然后根据模块要实现的功能写各个子程序程序编写包括主程序，液晶显示程序， AD转换程序和时钟程序。

　　作品特色

　　产品系统设计体现了操作简单，安装维护方便，价格低廉，结构简单，抗干扰的优点,解决酒后驾驶的交通问题。安装在车的方向盘上，酒精传感器结合单片机提醒司机。只有在司机坐在驾驶位上它才检测，当司机喝酒以后酒精测试系统测试到司机酒精含量。半导体酒精传感器对呼出的气体进行分析与单片机形成了一个智能化的系统，同时LCD液晶显示喝酒含量多少与报警系统提醒功能更加人性化地预防安全事故. 此产品能得推广，半导体酒精传感器成本低，性价比高，精确度好，可批量化，经济效益明显高。