酒后驾车控制器酒精探头无线传输技术信息码检测仪设计方案

1 酒后驾车控制器酒精探头无线传输技术信息码检测仪设计方案 究背景 交通事故已成为对人类生命安全威协最大的“第一公害”。全球每年有 50万人因车祸丧生。引起交通事故的基本因素有人、车、路、环境与管理等 ,其中驾驶员本身因素占 70%。而酒后驾车是驾驶员驾驶事故重要因素之一。世界各国统计 ,30% 50%的交通事故由饮酒后驾车所至。我国交通部门报道 ,酒后驾车的交通事故率比平常人高出至少 5 6 倍。在 1989 1990 年中 ,因酒后驾车引起的交通事故平均每年高达 3 万余起。我国交通法规定：禁止酒后驾车。在我们的调查中 ,驾驶员承认有酒后驾车者达 且有 驾驶员经常酒后驾车。酒后驾车与车祸的关系是无可辩驳的。美国近 46%的交通事故与酒精有关 ,且酒后驾车是美国车祸的三种主要危险因之一。联邦德国有 70%的交通事故与酒后开车有关。美、日等国的研究表明，血液中酒精浓度为 ,驾驶能力分别可下 10%、 25%、 30%。饮酒可致驾驶员视觉功能、触觉敏感度、判断能力、注意力等下降 ,从而致交通事故的发生。 目前，我国对于酒后驾车行为的监控主要采取出动警力，不定期抽查的方式。但由于人员有限等原 因，管理仍存在一定的难度，交管部门对此也非常苦恼。由于酒后驾车的危害，交管部门 加大处罚力度。 车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或者等于 2000于 8000驾驶为。属于饮酒驾车，车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或者等于 8000驾驶行为属于醉酒驾车。由公安机关交通管理部门约束至酒醒， 15 日以下拘留和暂扣 3 个月以上 6 个月以下机动车驾驶证。现行道路交通安全法还规定，一年内醉驾被处罚两次以上的，吊销机动车驾驶证， 5 年内不得驾驶营运机动车。 在英国，酒后驾车等于失去工作 ,因为他们上 班的主要的交通工具就是汽车。 2 酒后驾车造成的交通事故对国家、他人、自己产生了难以估计的后果。为了减少这种现象的出现，世界各国都在想办法来解决这个问题。 内外发展现状 气酒精测试 目前全世界几乎所有国家都采用呼气酒精测试仪对驾驶人员进行现场检测，以确定被测量者是否是酒后驾驶。主要有燃料电池型呼气酒精测试仪和半导体型呼气酒精测试仪。可以对气体中酒精含量进行检测的设备有五种基本类型，即：燃料电池型（电化学）、半导体型、红外线型、气体色谱分析型、比色型。但由于价格和使用方便的原因，目前常用的只有 燃料电池型（电化学型）和半导体型两种。这两种能够制造成便携型呼气酒精测试器，适合于现场使用半导体型采用氧化锡半导体作为传感器，这类半导体器件具有气敏特性，当接触的气体中其敏感的气体浓度增加，对外呈现的电阻值就降低。这种半导体在不同工作温度时，对不同的气体敏感程度是不同的，因此半导体型呼气酒精测试仪中都采用加热元件，把传感器加热到一定的温度，该传感器对酒精具有最高的敏感度。燃料电池型呼气酒精测试仪采用燃料电池酒精传感器作为气敏元件，它属于电化学类型，因此又称为电化学型。燃料电池是当前全世界都在广泛研究的环保型 能源，它可以直接把可燃气体转变成电能，而不产生污染，酒精传感器只是燃料电池的一个分支。燃料电池酒精传感器采用贵金属白金作为电极，在燃烧室内充满特种催化剂，使进入燃烧室内的酒精充分燃烧转变为电能，也就是在两个电极上产生电压，电能消耗在外接负载上，此电压与进入燃烧室内气体的酒精浓度成正比。与半导体型相比，燃料电池型呼气酒精测试仪具有稳定性好，精度高，抗干扰性好的优点。但是由于燃料电池酒精传感器的结构要求非常精密，制造难度相当大，目前只有美国、英国、德国等少数几个国家能够生产，加上材料成本高，因此价格相当昂贵，是 半导体酒精传感器的几十倍。半导体型酒精测试仪的最大优点是价格低廉，只有燃料电池型的几分之一，但性能远比燃料电池差，所以通常用在自我检测或一般性测试。对于作为执法或者处罚依据的人体酒精含量检测，就应该使用燃料电池型酒精测试仪。 3 高智能汽车 据报道，英国最近发明了一种高智能汽车，可以自动拒绝司机酒后驾驶。这款崭新设计的高智能坐骑，装有一套名为 “ 个人警察 ” 的监察系统，由红外线摄像机、感应器和带有电脑分析功能的 “ 小黑箱 ” 组成。 “ 小黑箱 ” 会把摄像机录制的司机眼球活动情况以及感应器侦察到的方向盘扭转动作集 中起来进行分析。若司机是在头脑清醒的情况下驾车，通常在扭动方向盘之前，会先审视一下行车方向。司机喝得愈醉，审视的时间愈短。 “ 个人警察 ” 系统将根据司机审视时间的长短，来判定司机的醉酒程度，决定是否响起警铃，或使汽车无法启动。 驾驶员酒后开车控制器 市面上存在很多这种仪器。 主要通过吹气，酒精检测设备检测酒精含量，若含量超标切断汽车点火器，使其无法开动，以达到控制作用。但是其中总存在一些弊端。如可靠性、实用性、成本等因素而没有得到推广。 究意义 目前市场上有多种警用酒精测试仪，随着技术的发 展功能越来越多、灵敏度越来越高，它能协助交警定点抽查驾驶员是否饮酒 ,但实施面太窄 ,为给交通管理部门提供科学的管理手段 ,提出了酒后驾车控制器。 基本要求： (1) 安装在汽车上，不用交警和其他人员就能判断司机是否酒后驾车，以确保了司机的安全，又减少了交警等人员的工作量。 (2) 酒精传感器灵敏度高，控制器体积小、功耗低、具有电压比较功能。 (3) 能够检测到酒精含量是否超标，超标则切断点火器，使汽车无法开动，以达到控制酒后驾车。 (4) 这种设备成本要比 呼气酒精测试仪低。 (5) 实现和使用方法简单、 可靠性强、易推广等特点。 4 第一章 基础技术 件介绍 51 是美国 司出品的 51 系列兼容单片机 C 语言软件开发系统，与汇编相比， C 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用 C 来开发，体会更加深刻。 51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全 面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到 51 生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧 凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。下面详细介绍 51 开发系统各部分功能和使用。 件界面如图 1 所示： 图 1 件界面 司在 80 年代末推出的 件。 应用于 000/作系统下的 计软件，采用设计库管理模式， 5 可以网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及 3D 模拟功能，是一个 32 位的设计软件，可以完成电路原理图设计，印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作，可 以设计 32 个信号层， 16 个电源 6 个机加工层。 件的特点： (1)可生成 30 多种格式的电气连接网络表； (2)强大的全局编辑功能； (3)在原理图中选择一级器件， 同样的器件也将被选中； (4)同时运行原理图和 打开的原理图和 间允许双向交叉查找元器件、引脚、网络 (5)既可以进行正向注释元器件标号（由原理图到 也可以进行反向注释（由 原理图），以保持电气原理图和 设计上的一致性； (6)满足国际化设计要求（包括国标标题栏输出 ， 标库）； * 方便易用的数模混合仿真（兼容 (7)支持用 言和原理图设计 成标准的 载文件； * 设计 32 个信号层， 16 个电源 6 个机加工层； (8)强大的“规则驱动”设计环境，符合在线的和批处理的设计规则检查； (9)智能覆铜功能，覆铀可以自动重铺； (10)提供大量的工业化标准电路板做为设计模版； 工作界面是一种标准的 面，如图所示，包括：标题栏、主菜单、标准工具栏、绘图工具栏、状 态栏、对象选择按钮、预览对象方位控制按钮、仿真进程控制按钮、预览窗口、对象选择器窗口、图形编辑窗口。 6 图 2 件界面 程序框图 主程序的设计主要是综合考虑本设计要达到的功能要求，要进行数据、定时器、 A/D 转换等的初始化，实时采集 精传感器模块输出的数据信息，并采集阀值存储模块的数据，进行的相应的处理，实现 1602 实时显示被测气体中的酒精浓度和报警阀值，浓度超过阀值会发光报警提示。主程序流程图如下图 3所示： 7 数 据 初 始 化A / D 转 换 初 始 化定 时 器 初 始 化显 示 初 始 化进 入 后 台 w h i l e 循 环触 发 A / D 转 换换 算 酒 精 浓 度酒 精 浓 度 显 示超 过 阈 值 吗 ？有 键 按 下 吗 ？ 按 键 处 理酒 精 浓 度 显 示报 警是是否否图 3 主程序框图 晶显示程序框图 主程序实现的功能：与硬件相结合实现酒精浓度检测系统的各个功能。主要是检测与显示，门限调整与显示，检测数据显示功能子函数的调用。显示流程图如图 4 所示。 8 图 4 序流程图 忙？ 初始化 显数据 开始 是 否 9 第二章 总体设计方案 精浓度检测仪设计要求分析 设计的酒精浓度测试仪应具有如下特点： （ 1）数据采集系统以单片机为控制核心，外围电路带有 需要其他 计算机，用户就可以与之进行交互工作，完成数据的采集 、存储 、 计算 、 分析等过程 。 （ 2）系统具有低功耗 、 小型化 、 高性价比等特点 。 （ 3）从便携式的角度出发，系统成功使用了数码管显示器以及小键盘 。 由单片机系统控制键盘和 面友好 。 （ 4）软件设计简单易懂。 精浓度检测仪设计方案 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部干扰小等。因此，可以直接把传感器输出电压值经 单片机 A/行处理。此外，还需接 入液晶 显示，键盘 设定， 报警电路等。其总体框图如图 5所示 ， 与设定的醉酒阈值进行比较，并显示或报警。 M Q - 3 气 体 传 感 器信 号 调 理 电 路M Q - 3 传 感 器 模 块模 / 数 转 换电 压 / 酒 精 浓 度转 换阈 值 比 较 外 部 E E P R O 阈 值模 拟 电 压 信 号酒 精 浓 度 显 示 过 阈 报 警S T C 1 2 C 5 A 1 6 A D 单 片 机 10 图 5 基本工作原理图 第三章 酒精测试仪硬件设计 感器的选择 本系统直接测量的是呼气中的酒精浓度，再转换为血液中的酒精含量浓度，故采用气敏传感器。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 气敏传感器。 图 6 构和外形 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。 瓷管和 感层、测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢的腔体内，加热器为气敏元件的工作提供了必要的工作条件。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 变化，是通过与其串联的负载电阻 的有效电压信号 出面获得的。负载电阻 调为 0 5热电压 5v。上述这些参数使得传感器输出电压为 0 11 3M Q - 3 4 4G N D+ 5 构图 感器模块具有的特点： 拟量输出及 平输出） 压，浓度越高电压越高 性能参数 1） 准工作条件表 表 1 准工作条件表 符号 参数名称 技术条件 备注 路电压 15V AC C 热电压 C C 载电阻 可调 热电 阻 31 3 室温 热功耗 9002） 敏度特性表 表 2 敏度特性表 12 符号 参数名称 技术参数 备注 感体电阻 1 8(200)适用范围： 10 1000（ 200/100）（ 200/100）浓度斜率 准工作条件 温度： 20 2 对湿度： 65% 5% 预热时间 不少于 24 小时 气敏元件对不同种类，不同浓度的气体有不同的电阻值，在不同温湿度的条件下，变化如图 8，因此在使用此类型气敏元件时，灵敏度的调整是很重要的。 图 8 气敏元件的温湿度特性图 20， 33%件下， 200乙醇蒸汽中元件电阻。 不同温度，湿度下， 200乙醇蒸汽中元件电阻。 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，一般在测量前需将传感器预热 5 分钟。 醇气体传感器可以应 用用于机动车驾驶人员及其他严禁酒后作业人员的现场检测，也用于其他场所乙醇蒸汽的检测。 主要技术指标： 10 20 30 40 50 60H 13 图 9 主要技术指标 压比较电路 绍 要特点如下： （ 1）工作电源电压范围宽，单电源、双电源均可工作，单电源： 2 36V，双电源 : 1 18V； （ 2）消耗电流小， （ 3）输入失调电压小， 2 （ 4）共模输入电压范围宽， （ 5）输出与 兼容； （ 6）输出可以用开路 集电极连接“或”门； 采用双列直插 8 脚塑料封装（ 微形的双列 8 脚塑料封装（ 14 图 10 脚图 高增益 ,宽频带器件 ,象大多数比较器一样 ,如果输出端到输入端有寄生电容而产生耦合 ,则 很容易产生振荡 象仅仅出现在当比较器改变状态时 ,输出电压过渡的间隙 标准 的设计对减小输入 输出寄生电容耦合是有助的 0K 将减小反馈信号 ,而且增加甚至很小的正反馈量 (滞回 0导致快速转换 ,使得不可能产生由于寄生电容引起的振荡 否则直接插入 在引脚上加上电阻将引起输入 输出在很短的转换周期内振荡 ,如果输入信号是脉冲波形 ,并且上升和下降时间相当快 ,则滞回将不需要。 比较器的所有没有用的引脚必须接地 . 置网络确立了其 静态电流与电源电压范围 0V 无关。 通常电源不需要加旁路电容，差分输入电压可以大于 不损坏器件 输出部分是集电极开路 ,发射极接地的 出晶体管 ,可以用多集电极输出提供或 OR 能。输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上 ,不受 电压值的限制。此输出能作为一个简单的对地 路 (当不用负载电阻没被运用 ),输出部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的值所限制 16 ,输出晶体管将 退出而且输出电压将很快上升。输出饱和电压被输出晶体管大约 60 制。当负载电流很小时 ,输出晶体管的低失调电压 (约 许 输出箝位在零电平。 线图 压比较图如图 11： 15 A O U 3M Q - 3. 1 67V C 393R T 110 D+ 5V+ 51 压比较图 片机系统 本设计选用宏晶公司高性能单片机 管脚如图 12 所示。 图 12 片机管脚图 宏晶科技生产的新一代单片机，包含中央处理器（ 程序存储器 （ 数据存储器（ 定时 /计数器、 口 2、 I/O 接口、高速 A/D 转换、 口、 门狗及片内 R/C 16 振荡器和外部晶振振荡等模块，几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块。 片机相比传统 能更加强大，有些特殊功能寄存器被扩展为专用的特殊寄存器。 功能特性 具体功能特性如下： （ 1） 高速： 1 个时钟 /机器周期，增强型 8051 内核，速度比普通 8051 快 8 12倍。 （ 2） 宽 电压： （ 3） 增加外部掉电检测电路，可在掉电时及时将数据保存进 常工作时无需操作 （ 4） 增加第二复位功能脚，（高可靠复位，可调复位门槛电压，频率小于 12需此功能）。 （ 5） 低功耗设计：空闲模式（可由任意一个中断唤醒）；掉电模式（可由外部中断唤醒），可支持下降沿 /上升沿和远程唤醒。 （ 6） 工作频率： 0 35当于普通 8051:0 4205 （ 7） 时钟：外部晶体或内部 荡器可选，在 载编程用户程序时设置。 （ 8） 8/16/20/32/40/48/52/56/60/62K 字节片内 序存储器，擦写次数 10万次以上。 （ 9） 1280 字节片内 据存储器。 （ 10） 芯片内 能，擦写次数 10 万次以上。 （ 11） 系统可编程 /在在应用可编程，无需编程器 /仿真器。 （ 12） 8 通道， 10 位高速 速可达 25 万次 /秒， 2 位 可当 2 路 D/ （ 13） 2 通道捕获 /比较单元（ ,也可用来再实现 2 个定时器或2 个外部中断（支持上升沿 /下降沿中断）。 （ 14） 4 个 16 位定时器，兼容 8051 的定时器 0， 2 路 现 2 个定时器。 （ 15） 可编程时钟输出功能， 出时钟， 出时钟， 出时钟。 （ 16） 硬件看门口（ （ 17） 高速 行通信端口。 （ 18） 全双异步串行口（ 兼容普通 8051 串口。 （ 19） 先进的指令集结构，兼容普通 8051 指令集，有硬件乘法 /除法指令。 （ 20） 通用 I/O 口（ 37/40/44 个），复位后为准双向口 /弱上拉（普通 8051 I/O 17 口）可设置成四种模式：准双向口 /弱 上拉，推挽 /强上拉，仅为输入 /高阻，开漏每个 I/O 口驱动能力均可达到 20整个芯片最大不超过 100 引脚说明 单片机采用 40 引脚的双列直插封装方式。 40 条引脚说明如下： 1）主电源引脚 ）外接晶振引脚 3）控制或与其它电源复用引脚 ）输入 /输出引脚 1） （ 一个漏极开路型准双向 I/O 口。在访问外部存储器时，它是分时多路转换的地址 (低 8 位 )和数据总线，在访问期间激活了内部的上拉电阻。 （ 2） （ 带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。在 程和程序验证时，它接收低 8 位地址。 （ 3） （ 一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。在访问 外部存储器时，它送出高 8 位地址。在对 程和程序验证期间，它接收高8 位地址。 （ 4） （ 一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。在访问外部存储器时，它送出高 8 位地址。在对 程和程序验证期间，它接收高8 位地址。 晶显示电路 一种工业字符型液晶，能够同时显示 16 32 个字符。（ 16列 2 行）。在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产 品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：发光管、 码管、液晶显示器。发光管和 硬件都比较简单。 在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点： 18 （ 1）由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（ 样需要不断刷新新亮点。因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。 （ 2）液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便 。 （ 3）液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。 （ 4）相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动 ，因而耗电量比其它显示器要少得多。 引脚说明： 第 1 脚： 地电源。 第 2 脚： 5V 正电源。 第 3 脚： 液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度。 第 4 脚： 寄存器选择，高电平时选择数据寄 存器、低电平时选择指令寄存器。 第 5 脚： R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当 R/W 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 低电平 R/W 为高电平时可以读忙信号，当 高电平 R/W 为低电平时可以写入数据。 第 6 脚： E 端为使能端，当 E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第 7 14 脚： 8 位双向数据线。 第 15 脚：背光源正极。 第 16 脚：背光源负极。 液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平 ，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符。 1602 内部显示地址如图 14 所示： 19 图 14 1602 内部显示地址 本设计的灰度调节是采用 10k 电阻和 1k 电阻分压的形式，灰度适中。液晶显示电路如图 15 所示： 1 2 3 4 5 6 7 8 910 11 12 13 14 15 16160216P I N+5G N 5G N D+5 5 液晶显示电路 盘电路 本设计采用按键接低的方式来读取按键，单片机初始时，因为为高电平，当按键按下的时候，会给单片机一个低电平，单片机对信号进行处理 单片机键盘有独立键盘和矩阵式键盘两种：独立键盘每一个 I/O 口上只接 一个按键，按键的另一端接电源或接地（一般接地），这种接法程序比较简单且系统更加稳定；而矩阵式键盘式接法程序比较复杂，但是占用的 I/O 少。根据本设计的需要这里选用了独立式键盘接法。 独立式键盘的实现方法是利用单片机 I/常开按键的一端接地，另一端接一个 I/O 口，程序开始时将此 I/O 口置于高电平，平时无键按下时 I/O 口保护高电平。当有键按下时，此 I/O 口与地短路迫使 I/O 口为低电平。按键释放后，单片机内部的上拉电阻使 I/O 口仍然保持高电平。我们所要做的就是在 程序中查寻此 I/O 口的电平状态就可以了解我们是否有按键动作了。 在用单片机对键盘处理的时候涉及到了一个重要的过程，那就是键盘的去抖动。这里说的抖动是机械的抖动，是当键盘在未按到按下的临界区产生的电平不稳定正常现象，并不是我们在按键时通过注意可以避免的。这种抖动一般 10200毫秒之间，这种不稳定电平的抖动时间对于人来说太快了，而对于时钟是微秒的单片机而言则是慢长的。硬件去抖动就是用部分电路对抖动部分加之处理，软件去抖动不是去掉抖动，而是避抖动部分的时间，等键盘稳定了再对其处理。所以这里选择了软件去抖 动，实现法是先查寻按键当有低电平出现时立即延时10200 毫秒以避开抖动（经典值为 20 毫秒），延时结束后再读一次 I/O 口的值， 20 这一次的值如果为 1 表示低电平的时间不到 10200 毫秒，视为干扰信号。当读出的值是 0 时则表示有按键按下，调用相应的处理程序。硬件电路如图 16 所示： H H +G N D 图 16 按键电路 警电路 a r n 11w a r n 2+ 5 1 2L S 1S P E A K E 1S W S P S T+ 5 光报警电路 21 光提示电路 文单词的缩写，主要含义： 光二极管，是一种能够将电能转化为可 见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光；它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光。据分析， 特点非常明显，寿命长、光效高、辐射低与功耗低。作为目前全球最受瞩目的新一代光源， 其高亮度、低热量、长寿命、无毒、可回收再利用等优点，被称为是 21 世纪最有发展前景的绿色照明光源。我国的 0 世纪 70 年代，经过近 40 年的发展，产品广泛应用于景观照明和普通照明领域，我国已成为世界第一大照明电器生产国和第二大照明电器出口国。近几年来，随着人们对半导体发光材料研究的不 断深入， 造工艺的不断进步和新材料（氮化物晶体和荧光粉）的开发和应用，各种颜色的超高亮度得了突破性进展，其发光效率提高了近 1000 倍，色度方面已实现了可见光波段的所有颜色，其中最重要的是超高亮度白光 出现，使 用领域跨越至高效率照明光源市场成为可能。曾经有人指出，高亮度 是人类继爱迪生发明白炽灯泡后，最伟大的发明之一。 本设计利用 示酒精是否超标。 音报警电路 蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、 报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。 ；蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器在电路中用字母“ H”或“ 旧标准用“ “ “ ）表示。 1压电式蜂鸣器 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。 多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（ 5V 直流工作电压） ,多谐振荡器起振 ,输出 音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。 压电蜂鸣 片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。 电磁式蜂鸣器 电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互缠绕。 蜂鸣器驱动电路一般都包含以下几个部分：一个三极管、一个蜂鸣器、一个限流电阻。蜂鸣器为发声元件，在其两端施加直流电压（有源蜂鸣器）或者方波 22 （无源蜂鸣器）就可以发声，其主要参数是外形尺寸、发声方向、工 作电压、工作频率、工作电流、驱动方式（直流 /方波）等。这些都可以根据需要来选择。本设计采用有源蜂鸣器。 三极管 开关作用，其基极的低电平使三极管饱和导通，使蜂鸣器发声；而基极高电平则使三极管关闭，蜂鸣器停止发声。 值存储模块 (1) 工作电压： (2) 输入 /输出引脚兼容 5V； (3) 应用在内部结构： 128 8(1K),256 8(2K),512 8(4K),1024 8(8K),20488(16K)； (4) 二线串行接口； (5) 输入引脚经施密特触发器滤波抑制噪声； (6) 双向数据传输协议； (7) 兼容 400 (8) 支持硬件写保护； (9) 高可靠性； (10) 读写次数： 1,000,000 次； (11) 数据保存： 100 年。 一个 2K 位串行 内部含有 256 个 8 位字节，司的先进 术实质上减少了器件的功耗。 一个16 字节页写缓冲器。该器件通过 线接口进行操作，有一个专门的写保护功能。 持 线数据传送协议 线协议规定任何将数据传送到总线的器件作为发送器。任何从总线接收数据的器件为接收器。数据传送是由产生串行时钟和所有起始停止信号的主器件控制的。主器件和从器件都可以作为发送器或接收器，但由主器件控制传送数据（发送或接收）的模式，通过器件地址输入端 以实现将最多 8 个 件连接到总线上。 23 R 1 01 0 k+ 5 s c C 0 1 0 2 _ S C 0 2 _ S D 7 值存储模块 第四章 测试与结论 试与调试 件调试 调试过程中首先要检测的就是硬件电路的设计原理 是否正确、能否达到预期效果以及实现方法是否简便等等；其次在焊接好难有线电路之后，认真检查电路的焊接情况。这次采用的是分块调试的方法，酒精探测电路，控制电路以及单片机控制电路进行调试。在对每个模块的进行调试过程中又采用了由局部到整体，由简单到复杂的调试方法，最后再将各个模块总和成一个整体。 在调试过程中遇到的问题有： (1)由于在焊电路之前没有认真的查看单片机的管脚，使得管脚的顺序全部焊错了，最后只好重新买器件重焊； (2)酒精值一直显示很高，经过查阅资料和换元件测试发现，酒精传感器初次使用得通电几小时以上才可以正常使用，要做老化试验。 (3)在解码程序的编写过程中，随着理解的深入也作了相应的修改。 件调试 当程序在 境下编写完成，并编译生成 件后，就可以下载并进行调试了。 1、 串口驱动安装 打开 动文件夹下的 装文件，按提示安装 串口驱动程序。安装完成后，插入 载线后，在 开 24 始 -控制面板 -打印机和其他硬件 -设备管理器 ，在“端口”分支下有（ X 表示串口号，如果没有说明 串口驱动没有安装，须重新安装。记住括号里的 号。 2、下载程序 打开 片机下载软件文件夹，点击运行 序，出现如下界面。 图 18 下载软件 正确选择 型， （与刚才安装的 一致），最高波特率和最低波特率都选 2400者 1200下载线内 片所限，没办法！），并打开正确的 据文件。 点击“ 载”按纽，窗口出现提示： 在尝试与 片机 握手连接 . is n is or 接失败，请尝试以下操作： 25 下载按钮，再给单片机上电 新选择 口 , 接好电缆 接到地 换座引线过长而引起时钟不振荡，请 调整参数 件 能 片机内无 统引导码， 或需退回升级，或 损坏 口线下载，可能会遇到不兼容 的问题，可以让我们帮助购买兼容的 串口线 仍在连接中 , 请给 电 . 按下电路板上的电源按纽，保证其有个失电至上电的过程，则窗口显示开始烧录芯片。 芯片烧录成功后，程序开始运行，酒精浓度测试仪正常工作。 论 首先这是一个基于单片机的课程设计，单片机是这学期学习的课程，虽然不陌生，但是用起来还发 现很多的问题。硬件方面还好解决，弄明白就可以了，但软件方面就非常困难了，虽然以前还做过这方面的实验，但那都是是些简单应用。这次设计真的让我长进了很多，单片机课程设计重点就在于软件算法的设计，需要有很巧妙的程序算法，有好多的东西，只有我们去试着做了，才能真正的掌握，只学习理论有些东西是很难理解的，更谈不上掌握。 其次，就是使用到的各种元器件。这次我使用的基本上都是已经学过的元件，但真正用起来才发现自己还差的很多，所以我又重新对所用到的器件仔仔细细，认认真真的研究了一遍从引脚，到时序，再到最后的电路整体 构成，下了非常大的功夫才最后弄出来。 26 第六章 总结与展望 通过这次创新环节让我学到了很多，焊接技术提高了不少，以及对万用表的的使用熟练了，使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。 在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这