本科毕业论文-基于AT89C52单片机的酒后驾驶智能闭锁系统设计.doc

本科毕业论文( 2014 届 ) 题 目： 学 院： 机电与信息工程学院 专 业： 自动化 学生姓名： 学号： 指导教师： 职称（学位）： 讲师 合作导师： 职称（学位）： 完成时间： 2014 年 5 月 1 日 成 绩： 黄山学院教务处制目 录摘要1Abstract2第1章 绪论41.1 选题的原因及意义.41.1.1 选题的原因41.1.2 选题的意义51.2 国内外研究现状61.2.1 国外研究现状61.2.2 国内研究现状81.3 研究内容9第2章 总体方案设计102.1 设计思路102.2 系统方案设计102.2.1 酒精传感器的选型112.2.2单片机的选型122.2.3 模数转换芯片的选型.13第3章 系统硬件设计143.1 AT89系列微控制器的硬件结构特点143.1.1 AT89C52的主要技术性能特点153.2 模数转换芯片ADC0809的性能特点183.3 酒后驾驶闭锁系统硬件电路设计213.3.1 信号采集放大电路设计213.3.2 数码管显示电路设计223.3.3 报警电路设计253.3.4 继电器驱动电路设计25路图.26第4章 系统软件设计274.1主程序流程图274.2 源程序设计28第5章 系统软硬件调试315.1 51系列单片机软件开发及调试工具5.2硬件系统仿真工具5.2.1 仿真电路图及仿真结果.5.3硬件电路连接及程序下载.5.4系统软硬件合成调试.第6章 结论参考文献基于单片机的酒后驾驶智能闭锁系统设计摘要：随着交通行业技术的发展，以及汽车保有量的增加，汽车给人类带来舒适和便捷的同时，也给人类带来了交通事故频发等交通安全隐患，如酒后驾驶、无照驾驶、违规驾驶等，严重威胁着人类生命和财产安全。随着我国公路运输业的发展，同其他国家相比，我国的道路交通安全形式更为严峻，特别是由酒后驾车导致的交通事故发生率比较高。因此，从主动安全角度出发，禁止酒后驾驶人员启动汽车引擎，成为在车辆发生事故之前排除隐患的重要研究课题。 本文在研究国内外防止酒后驾驶技术的基础上，针对酒后驾车导致交通事故频发的事实，设计一种基于单片机的智能防酒后驾驶控制系统。系统先检测司机呼出气体酒精浓度，显示检测结果，并据此执行相应的控制。本次设计主要完成以下几个方面的工作： （1）根据该系统的实际目的和系统装置所使用的特定环境，选择燃料电池型酒精传感器作为检测驾驶员呼出气体酒精含量的工具； 采用合适的仪表放大器、单片机、显示模块、报警模块、继电器驱动模块设计硬件系统； （2）在 Keil uvision3基础上编写完成系统的软件设计，并进行编译调试；（3）在proteus环境下对系统进行仿真（4）整合调试软硬件，并调试检验。 实验表明：酒精传感器模拟信号输出经 A/D 转换为数字信号被AT89系列单片机采集，据传感器输出电压与酒精浓度的对应关系式，系统软件能精确地将该电压信号换算成酒精浓度值，并将该值与电压值由数码管显示。酒精浓度超标时，报警模块启动并发出警告，主控制器控制继电器切断启动机电源，实现了本研究的设计目标和要求。基于 单片机的智能酒后驾驶闭锁系统工作性能稳定可靠，为交通安全提供了主动性防护保障，具有一定的实用价值。 关键词：汽车；酒后驾驶；智能闭锁；单片机DESIGN OF INTELLIGENT LATCH-UP ANTI-DRINK DRIVING SYSTEM BASED ON SINGLE-CHIPAbstract: With the development of transport industry and the increasing of cars, vehicle brings not only comfort and convenience for humanity, but also high frequency of traffic accidents and other safety problems, such as drunk driving, which seriously threaten to human life and property. With the development of Chinas road transport industry, compared with other countries, Chinas road security is more serious, particularly the incidence of traffic accidents caused by drunk driving is relatively so high. Therefore, to prohibit actively drunk-drivers from starting engine become necessary before the event of vehicle accident. Based on preventing drink-driving technologies from home and abroad and microprocessor control unit, this paper designs an anti-drunk-driving system to prevent traffic accidents from occurring to the greatest extent. The system tests alcohol concentration in drivers exhaled gas and displays the value. According to the result, the system adopts different control. The main content of this thesis is as following: (1) Select the fuel cell-type alcohol sensor testing the alcohol concentration in drivers breath according to system devices actual purpose and specific environment the system used in. (2) Design the hardware systems, including appropriate instrumentation amplifier、 single-chip、LED display module、alarm module and relay driver module. Complete the software system under the Keil uvision3 .(3)TO emulate the system under the Proteus.(4) Integrate the software into the hardware that has been designed and actual test its performance. The experimental test demonstrates that alcohol sensors analog signal is converted to digital signal stored in register through A/D converting module.The system process the fuel cell-type alcohol sensor signal precisely based on the corresponding relationship between sensor output voltage and alcohol concentration, which are then displayed on LED monitor. When he alcohol concentration exceeds, voice alarm module warns driver, the red light threatens corresponds to the relay, at the same time, and the host controller controls relay shutting down the vehicle engine power to avoid drunk driving actively, realizing this study quirements. Overall, the intelligent latch-up anti-drink driving system work excellently, can satisfy the security demands and the requests of this research. KEY WORDS: automobile, drunk driving, intelligent latch-up, single-chip1 引言 1.1 选题的背景及意义 1.1.1 选题的背景 2008年世界卫生组织的事故调查显示，大约50%60%的交通事故与酒后驾驶有关，酒后驾驶已经被列为车祸致死的主要原因。在中国，每年由于酒后驾车引发的交通事故达数万起；而造成死亡的事故中50%以上都与酒后驾车有关，酒后驾车的危害触目惊心，已经成为交通事故的第一大“杀手”。2010年8月，十一届全国人大常委会第十六次会议将首次审议刑法修正案（八）草案，醉酒驾驶或被判刑。2012年最新出台的酒后驾驶处罚规定刑法第一百三十三条之一（危险驾驶罪） 在道路上驾驶机动车追逐竞驶，情节恶劣的，或者在道路上醉酒驾驶机动车的，处拘役，并处罚金。有前款行为，同时构成其他犯罪的，依照处罚较重的规定定罪处罚。道路交通安全法 第九十一条饮酒后驾驶机动车的，处暂扣六个月机动车驾驶证，并处一千元以上二千元以下罚款。因饮酒后驾驶机动车被处罚，再次饮酒后驾驶机动车的，处十日以下拘留，并处一千元以上二千元以下罚款，吊销机动车驾驶证。 醉酒驾驶机动车的，由公安机关交通管理部门约束至酒醒，吊销机动车驾驶证，依法追究刑事责任；五年内不得重新取得机动车驾驶证。 饮酒后驾驶营运机动车的，处十五日拘留，并处五千元罚款，吊销机动车驾驶证，五年内不得重新取得机动车驾驶证。 醉酒驾驶营运机动车的，由公安机关交通管理部门约束至酒醒，吊销机动车驾驶证，依法追究刑事责任；十年内不得重新取得机动车驾驶证，重新取得机动车驾驶证后，不得驾驶营运机动车。 饮酒后或者醉酒驾驶机动车发生重大交通事故，构成犯罪的，依法追究刑事责任，并由公安机关交通管理部门吊销机动车驾驶证，终生不得重新取得机动车驾驶证2013年1月1日违章扣分新规就将在全国统一正式实施(2010交通法规新规定)， 从新规定中明显看出扣分处罚明显加重，只要触到这几条高压线，12分将一下扣光。1.1.2 选题的意义每年因交通事故死亡10万人是一个什么概念？相当于一年国家消失一个小城镇；一年中每天从天上掉下一架满载300人的大型客机；一年中有30万个家庭遭到家破人亡的灭顶之灾；一年因交通事故造成的经济损失可达数十亿多元人民币，相当一个中等发 达县的全年国民生产总值；一年造成的经济损失可以养活近万下岗职工；一年造成的经济损失可以使200万穷困地区失学儿童重新走进学堂。鉴于酒后驾驶这么大的危害，很有必要研究一种专门协助司机安全驾驶的辅助工具，即防酒后驾驶的智能闭锁装置，能够适时提醒司机安全驾驶，更避免了因盲目自信而导致的交通事故，创造人类的美好生活和社会的和谐。1.2 国内最新研究研究现状及发展前景1.2.1 国内研究现状我国对于这方面的研究比较少，香港一家公司发明了一种名为 iKEY 的车钥匙，能够有效而方便地防止醉酒驾驶。这种钥匙将感应器、远程信息处理等技术整合在车钥匙上，从外观看，它比正常的车钥匙多了一条锁棒。使用时，司机要先按 iKEY 上的开始按钮，绿色准备灯亮了之后，对着气孔吹气约两秒钟。当呼出气体的酒精含量低于规定值时，它会立即开锁，把锁棒收起来，车钥匙便能顺利插入钥匙孔，启动引擎。否则，钥匙将亮起红灯，锁棒便不能收起来，汽车将无法启动。 目前，国家交通技术领域正在开发研究驾驶行为监控预警技术和装备，研究内容：驾驶状态及车辆运行状态与环境实时检测技术，异常驾驶状态实时识别技术，驾驶意图、行为预测及违规操作判别技术，危险驾驶行为的预警方法与技术，驾驶行为监控预警系统集成技术。研究目的：通过研发异常驾驶状态、违规操作、不良驾驶习惯等检测预警系统与装置，形成驾驶人行为的实时监控技术，为有效减少道路交通事故提供技术支撑，从而开发适用于驾驶行为监控系统原型样机，并将通过实车实验验证。虽然目前隧道窑生产过程的自动化己经取得了长足的进步，但是限于现有的技术和工艺水平，并没有真正实现隧道窑生产的全过程自动化。随着自动控制技术的不断进步，隧道窑生产工艺的不断改进，隧道窑自动控制系统将更加完善，体现隧道窑特性的温度制度和压力制度将实现智能优化控制，控制系统将具有更高的精度、更快的速度以及更强的抗干扰性能。例如，窑炉监控系统能够根据己经设定的烧成制度，对窑内发生的各种变化自动进行调控。当系统当前状态发生变化时，控制系统将驱动执行机构对相应参数做出调整。隧道窑的辅助过程也将进一步实现自动化、一体化。例如，隧道窑的进车、出车、窑门升降按预先设定的程序自动完成，在无人干预的情况下，窑车能在回车线上顺利完成码坯，砖坯转运，卸砖，返回等作业。利用电子计算机技术实现全过程自动化控制的隧道窑可以准确、及时、灵敏地凋整各项热工参数，减少对操作经验的依赖，降低操作人员的劳动强度;提高窑炉运行稳定性，进一步改善产品的质量，增加产品的产量;并且进一步降低能耗，减少能源浪费。1.2.2 发展前景鉴于国内目前这种现状，这种能够自我预防，自我保护的系统拥有广阔的市场及其前景。同时政府也会给与大力的财力支持与技术支持，各大汽车厂家也会期待产品的最终研究结果及其使用性，然后与之合作。这种利国利民的举措最终能不能够投入的生产，最后达到普及，这就要靠我们不断的研究，不断的改进，最终能够满足社会的需求，达到人民的满意。1.3 研究内容本课题将研究基于AT89C51单片机控制的酒后驾车避险系统，重点对酒精检测电路，超标报警电路，汽车自锁控制电路的研究。其中有以下几个难点值得注意：（1）、酒精传感器的选型及其酒精检测电路的设计；（2）、单片机对信号的采集及其处理；（3）、自锁控制电路的设计。具体完成的内容：（1）设计智能闭锁系统的功能、结构组成以及控制系统中的功能模块； （2）认真学习 AT89C51芯片的特性和功能，设计自动控制系统的硬件电路。以AT89C51为核心，功能模块划分为酒精传感器酒精浓度信号采集放大电路、AT89C51 微控制器接口电路、报警电路、酒精浓度显示电路、继电器接口电路等 ；（3）软件编程。按照软件实现的功能，分为酒精传感器模拟输出电压线性化处理、气体浓度显示、报警、继电器驱动子程序等； （4）硬软件结合调试。 2 系统设计要求与技术指标及原理 2.1系统设计要求应用单片机技术设计一个基于单片机的防酒后驾驶控制系统设计。系统能通过高灵敏度的呼气式酒精传感器检测司机的酒精摄入量，当司机体内酒精浓度超标时，控制系统会自动切断汽车启动系统，使汽车无法正常启动。系统可显示司机摄入的酒精浓度，并具有实时监测和光电、语音报警功能。 2.2系统设计技术指标1，设计51单片机最小系统；2，设计LED显示电路；3，设计信号采集转换电路；4，设计控制切断汽车启动系统接口电路 2.3 系统原理AT89C52单片机LED显示ADC0809放大器酒精传感器警告提示电源供电汽车引擎电源驱动继电器 系统硬件原理框图下面对该系统做下简单的介绍：本系统主要由电源模块、酒精传感器、AT89系列单片机、模数转换模块、LED显示模块、报警模块、继电器驱动模块等组成，其主要任务是采集酒精传感器的输出电压信号，放大后经过ADC0809模数转换和AT89C52单片机处理，当检测到酒精浓度超过标定值时，能够通过LED显示传感器的输出电压值，并通过报警模块和驱动继电器动作，切断汽车引擎电源。2.4 各器件的选型 2.4.1酒精传感器的选型目前普遍使用的只有燃料电池型（电化学型）和半导体型二种。这二种能够制造成便携型呼气酒精测试器，适合于现场使用，半导体基本使用于民用市场；电化学型基本使用于执法交警部门，在国外，电化学使用范围更广。 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，它对外呈现的电阻值就降低，半导体型呼气酒精测试仪就是利用这个原理做成的。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，在该温度下，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，在燃烧室内充满了特种催化剂，它能使进入燃烧室内的酒精充分燃烧转变为电能，也就是在二个电极上产生电压，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，这就是燃料电池型呼气酒精测试仪的基本工作原理。 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，抗干扰性好的明显优点。但遗憾的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，目前世界上只有欧美等少数几个国家能够生产。因其材料成本高（相当于半导体酒精传感器的几十倍），所以价格相当昂贵，导致燃料电池型酒精测试仪的价格是半导体型酒精测试仪好几倍的事实基于本次设计要求和使用环境、精度的考虑，本次课题选用燃料电池型酒精传感器。 燃料电池型酒精传感器的消耗电流小，并且通电初期的稳定时间短，其电路部分仅需要电池就可以满足供电需要，比半导体传感器的精度高、灵敏度高、性能稳定、抗干扰性强，适宜用在检验人体呼出气体的酒精含量中。2.4.2 单片机的选型 随着信息技术的高速发展，如今越来越多的电子产品向智能化、微型化、低功耗方向发展，越来越多的产品需要实时控制和信号处理，要求电子设计技术需要有新的变革和飞跃，而以往的纯数字电路设计系统工作量大、灵活性差、系统可靠性差。单片机的设计系统克服了纯数字电路系统设计中存在的缺陷，使电子电路设计有了新的飞跃69。单片机将微处理器（CPU）、存储器（ROM 和 RAM 等）、输出/输入口（I/O）、定时/计数器、中断系统等集成在一块集成电路芯片上，称之为单片微型计算机，简称单片机（MCU）。单片机的应用从根本上改变了控制系统传统的设计思想和设计方法。以前采用硬件电路实现的大部分控制功能，单片机可以通过软件方法来实现。单片机从工业测控对象、环境、接口特点等出发，向着增强控制功能、提高工业环境下的可靠性、灵活方便的构成应用计算机系统界面接口的方向发展。其主要特点有品种多样，型号繁多，性能提高，容量扩大，低功耗，软件应用配套，具有系统扩展和配置等。主要应用领域包括:智能化家用电器、办公自动化设备、商业营销设备、工业自动化控制、智能化仪表、智能化通信产品、汽车电子产品、航空航天系统和高防军事、尖端武器等领域70。目前最常用的是 AVR、MCS-51、PIC 系列单片机。51系列单片机的优点之一是它从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作的系统，称作位处理器，能够进行的位传送、置位、清零、测试、逻辑运算等，功能完备。51系列的另外一个优点是乘法和除法指令，给编程带来方便7Intel公司51系列的典型产品是8051，片内有4K字节的一次性程序存储器（OTP）。Atmel公司就将其改为电可改写的闪速存储器（Flash），容许改写1000次以上，这给编程和调试带来极大的便利，其产品AT89C51、AT89C52等成为了当今最流行的八位单片机。 PIC 系列单片机采用 Harvard 双总线结构，运行速度快，指令流水线结构，程序存储器的访问和数据存储器的访问并行处理。但编程时分页比较麻烦，扩展能力比较弱。AVR是集合了PIC和51的优势的，指令周期比PIC还要快，性价比比PIC要高，FLASH在线编程比PIC方便，学AVR会感到它的结构跟PIC差不多，很多相似的，就是用C语言开发置位麻烦一点，位操作不如PIC和51方便，工业级也用的不广，多用于仪器、通信上。基于本设计要求的性价比以及所实现功能，选用Atmel公司的AT89C52单片机。2.4.3模数转换芯片的选型 AD转换就是模数转换，顾名思义，就是把模拟信号转换成数字信号。 下面简要介绍常用的几种类型的基本原理及特点：积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型。1）积分型（如TLC7135） 积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率)，然后由定时器/计数器获得数字值。其优点是用简单电路就能获得高分辨率，但缺点是由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率极低。初期的单片AD转换器大多采用积分型，现在逐次比较型已逐步成为主流。 2）逐次比较型（如ADC0808/ADC0809）逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成，从MSB开始，顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较，经n次比较而输出数字值。其电路规模属于中等。其优点是速度较高、功耗低，在低分辩率（12位）时价格很高。 3）并行比较型/串并行比较型（如TLC5510） 并行比较型AD采用多个比较器，仅作一次比较而实行转换，又称FLash(快速)型。由于转换速率极高，n位的转换需要2n-1个比较器，因此电路规模也极大，价格也高，只适用于视频AD转换器等速度特别高的领域。 串并行比较型AD结构上介于并行型和逐次比较型之间，最典型的是由2个n/2位的并行型AD转换器配合DA转换器组成，用两次比较实行转换，所以称为 Half flash(半快速)型。还有分成三步或多步实现AD转换的叫做分级（Multistep/Subrangling）型AD，而从转换时序角度 又可称为流水线（Pipelined）型AD，现代的分级型AD中还加入了对多次转换结果作数字运算而修正特性等功能。这类AD速度比逐次比较型高，电路 规模比并行型小。 AD转换器的主要技术指标1）分辩率(Resolution) 指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量，定义为满刻度与2n的比值。分辩率又称精度，通常以数字信号的位数来表示。 2） 转换速率(Conversion Rate)是指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需的时间的倒数。积分型AD的转换时间是毫秒级属低速AD，逐次比 较型AD是微秒级属中速AD，全并行/串并行型AD可达到纳秒级。采样时间则是另外一个概念，是指两次转换的间隔。为了保证转换的正确完成，采样速率 (Sample Rate)必须小于或等于转换速率。因此有人习惯上将转换速率在数值上等同于采样速率也是可以接受的。常用单位是ksps和Msps，表 示每秒采样千/百万次（kilo / Million Samples per Second）。 0809是一款8通道复用的8位AD转换器，数据获取的关键部分是它的8位模/数转换器。这个部分主要是由3部分组成：256R的阶梯网络，连续逼近的电阻，和比较器。连续逼近电阻（SAR）通过8次迭代去大约逼近输入电压，只要输出是几位，那么就需要几次迭代。SAR通过8组开关组和比较器完成获取输入电压对应参考电压的数字信号。基于本次设计的要求，选用ADC0809模数转换芯片。 3 系统硬件设计 3.1 AT89系列微控制器的硬件结构特点 AT89 系列单片机是 ATMEL公司的8 位Flash单片机系列 这个系列单片机的最大特点是在片内含有Flash存储器 因此, 在应用中有着十分广泛的前途, 特别是在便携式省电及特殊信息保存的仪器和系统中显得更为有用 AT89 系列单片机是以 8051 核构成的, 所以, 它和8051 系列单片机是兼容的系列 这个系列对于以 8051 为基础的系统来说, 是十分容易进行取代和组成的 故而对于熟悉 8051 的用户来说, 用ATMEL公司的 89系列单片机进行取代8051 的系统设计是轻而易举的事。89 系列单片机的优点： (1)内部含 Flash 存储器 在系统的开发过程中可以十分容易进行程序的修改 这就大大缩短了系统的开发周期 同时 在系统工作过程中能有效地保存一些数据信息 即使外界电源损坏也不会影响到信息的保存。 (2)和 80C51插座兼容 89 系列单片机的引脚是和80C51 的引脚一样的 所以 当用 89系列单片机取代80C51 时 可以直接进行代换 这时 不管采用40引脚或是44 引脚的产品 只要用相同引脚的89系列单片机取代 80C51 的单片机即可。 (3)静态时钟方式 89 系列单片机采用静态时钟方式 所以可以节省电能 这对于降低便携式产品的功耗十分有用。 (4)错误编程亦无废品产生 一般的 OTP 产品 一旦错误编程就成了废品 而 89 系列单片机内部采用了 Flash 存储器 所以 错误编程之后仍可以重新编程 直到正确为止 故不存在废品。 (5)可进行反复系统试验 用89 系列单片机设计的系统 可以反复进行系统试验 每次试验可以编入不同的程序 这样可以保证用户的系统设计达到最优 而且 随用户的需要和发展 还可以进行修改 使系统不断能追随用户的最新要求。 89系列单片机的内部结构 89系列单片机的内部结构和80C51 相近 主要含有如下一些部件： (1)8031 CPU (6)片内RAM (2)振荡电路 (7)并行 I O 接口 (3)总线控制部件 (8)定时器 (4)中断控制部件 (9)串行 I O 接口 (5)片内 Flash 存储器 (10)片内 EEPROM 在89 系列单片机中 AT89C1051 的 Flash 存储器容量最小 只有1 K 而 AT89S55 的Flash 存储器容量最大有20K 在这个系列中 结构最简单的是 AT89C1051 它内部不含串行接口;最复杂的是 AT89S8252 它内部不但含标准的串行接口 还含有一个串行外围接口 SPI Watchdog 定时器 双数据指针 EEPROM电源下降的中断恢复等功能和部件。 3.1.1 AT89C52的主要技术性能特点AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。AT89C52的主要功能特性有：兼容MCS51指令系统，8k可反复擦写(1000次）Flash ROM ,32个双向I/O口，256x8bit内部RAM，3个16位可编程定时/计数器中断，时钟频率0-24MHz,2个串行中断,可编程UART串行通道, 2个外部中断源,共8个中断源,2个读写中断口线,3级加密位,低功耗空闲和掉电模式 ,软件设置睡眠和唤醒功能。而在本次设计中只需要用到最基本的4个输入输出I/O口功能。通过汇编或是C语言编程，可以用指令对单片机的各输入输出进行控制，还可以进行各种基本运算。AT89C52单片机各引脚功能如下： P0 口P0 口是一组8 位漏极开路型双向I/O 口， 也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8 个TTL逻辑门电路，对端口P0 写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。 P1 口 P1 是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。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)。P2 口P2 是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 的输出缓冲级可驱动（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，此时可作输入口，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MOVX 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MOVX 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 口是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 口除了作为一般的I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能 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/PROG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。对Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH 单元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。该位置位后，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。 PSEN程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN 有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。 EA/VPP外部访问允许。欲使CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000HFFFFH），EA 端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1 被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA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振荡器反相放大器的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。特殊功能寄存器在AT89C52 片内存储器中，80H-FFH 共128 个单元为特殊功能寄存器（SFE），并非所有的地址都被定义，从80HFFH 共128 个字节只有一部分被定义，还有相当一部分没有定义。对没有定义的单元读写将是无效的，读出的数值将不确定，而写入的数据也将丢失。不应将数据“1”写入未定义的单元，由于这些单元在将来的产品中可能赋予新的功能，在这种情况下，复位后这些单元数值总是“0”。 AT89C52除了与AT89C51所有的定时/计数器0 和定时/计数器1 外，还增加了一个定时/计数器2。定时/计数器2 的控制和状态位位于T2CON，T2MOD，寄存器对（RCAO2H、RCAP2L）是定时器2 在16 位捕获方式或16 位自动重装载方式下的捕获/自动重装载寄存器。数据存储器AT89C52 有256 个字节的内部RAM，80H-FFH 高128 个字节与特殊功能寄存器（SFR）地址是重叠的，也就是高128字节的RAM 和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它们是分开的。当一条指令访问7FH 以上的内部地址单元时，指令中使用的寻址方式是不同的，也即寻址方式决定是访问高128 字节RAM 还是访问特殊功能寄存器。如果指令是直接寻址方式则为访问特殊功能寄存器。 3.2 模数转换芯片ADC0809的性能特点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。 （1）ADC0809的内部逻辑结构由下图可知，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。该八位转换芯片，是把基准电压量化成256等份，然后通过逐次逼近法，对外部的模拟信号进行取样比较，确定其所在的等级，即所对应的8位二进制数的大小。由此可知，8位转换芯片的精确度为基准电压除以256的值，如接5V基准电压时，精确度约为0.020V。 （2）ADC0809引脚结构ADC0809各脚功能如下：D7-D0：8位数字量输出引脚。IN0-IN7：8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OC：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。ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是05V，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。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IN0IN7上的一路模拟量输入。通道选择表如下表所示。CBA选择的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7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。OE1，输出转换得到的数据；OE0，输出数据线呈高阻状态。D7D0为数字量输出线。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。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。ADC0809 是一个典型的8 位8 通道逐次逼近式数模转换芯片，可实现8 路模拟信号的分时采集，外接时钟频率一般不高于640 KHz，一次数据转换时间大约为100 s。ADC0809数据采集方式有3 种：延时，查询，中断。它们在电路连接和程序编写中都有所不同。3.3 酒后驾驶智能闭锁系统硬件电路设计 3.3.1 信号采集放大电路设计本次选用的酒精传感器为燃料电池型酒精传感器，该燃料电池型酒精传感器基于电化学原理制备而成，电路仅需要电池就可以满足其工作。传感器输出为模拟电压信号，首先通过仪表放大器AD623放大，最后把已放大的模拟电压信号传输至ADC0809的输入端进行模数转换(A/D)。仪表放大器选用的是AD623,它可以采用单电源供电，外接电阻后增益最高可达1000倍，放大倍数与增益电阻的关系式如式（3-1）为：G =1+100 K/R。AD623放大器是美国模拟器件公司（Analog Devices Inc,简称ADI）推出的一种低价格、单电源、输出摆幅能达到电源电压的最新放大器，其主要特点为： （1）在单电源312V下提供满电源幅度输出，使设计更为简单； （2）虽为单电源工作方式优化设计，但在2.5V6V双电源时，仍有优良性能； （3）增益通过一只外接电阻可方便地调节。无外接电阻时，被设置为单位增益（G=1），接入电阻时，增益可高达1000； （4）共模抑制比随增益的增加而增大，保持最小误差； （5）低功耗，宽电源电压，适合电池供电电路，线性度、温度稳定性、可靠性好 ；（6）具有较宽的共模输入范围，可以放大具有低于地电平150mV的共模电压信号 ；（7）高精度直流、交流性能。 AD623的基准电压连接在微功率二端带隙稳