【基于STC89C52单片机的酒精检测报警装置设计6900字（论文）】

[5]。图4.1为给出了本设计的系统总原理图。图4.1系统总原理图4.2酒精浓度检测电路利用MQ-3酒精传感器检测酒精信号，并传递出对应的模拟信号，通过CH0口送给A/D模块进行转换，转换后通过P11引脚输出数字信号给单片机，然后单片机控制显示屏显示出数值。因此MQ-3酒精传感器就是将检测到的酒精浓度信号给模数转换模块再给单片机[6]。酒精信号检测电路如图4.2所示。图4.2酒精信号采集电路4.3液晶显示电路该模块选择了LCD1602作为数值的显示器，模块初始化之后才能使用该显示器。初始化结束后，可以对坐标和字符进行设置，来实现想要的要求。在显示屏显示过字符后，会自动向右移动，移动的位置正好够放下一个字符，依次来实现屏幕的滚动效果。在屏幕显示字符之前还需要对显示屏进行状态监测，只有在显示屏是非工作状态下，才可以开始显示字符。图4.3为LCD1602引脚图，表1为引脚接口说明表。图4.3LCD1602引脚图表1引脚接口说明表编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极4.4声光报警模块该模块是采用的是TMB12A05蜂鸣器，它是有源的，理想电流是直流。蜂鸣器驱动电路里边有蜂鸣器、限流电阻和三极管。在蜂鸣器发声元件的两端施加直流电压就可以使它发声[7]。限流电阻：限流，阻碍电流过大。接在三极管的一端，保护三极管，防止被烧毁。三极管：如果流经三极管的是较低的电流，则允许通过，三极管导通，蜂鸣器发声；反之，三极管就会坏掉，蜂鸣器就不发声。所以，当A/D转换模块输出的数据超过设定的阈值时，单片机通过控制P5口，让流经三极管的是较低的电流，蜂鸣器就可以报警。图4.4为蜂鸣器驱动电路。图4.4蜂鸣器驱动电路该模块除了蜂鸣器电路，还有一个LED灯显示电路，如图4.5所示。当A/D转换模块输出的数据超过设定的阈值时，单片机给P14口一个低电平让红色的LED灯亮；反之，单片机就会给P13口一个低电平让绿色的LED灯亮。图4.5LED灯显示电路4.5GSM模块电路本模块使用SIM800C芯片来实现,该模块可发送和接收抄表信息,提高系统的灵活性,降低花销及功耗[8]。SlM800C芯片是属于SIMCOM公司的，单片机是通过串口来控制该模块的，只有两根线就可以实现单片机与GSM模块的连接。TXD引脚通过P10口与单片机相连，RXD引脚通过P11口与单片机连接，单片机与GSM就可以进行数据的相互传输，如图4.6所示。当触发警报的时候，单片机就会对SIM800C进行一个AT指令操作，因为用户进行通信方面的业务都是通过AT指令来实现的。图4.6SIM800C模块原理图4.6模数转换电路模数转换模块采用的芯片是ADC0832。它是双通道的芯片，是美国国家半导体公司生产的[9]。一般来说，A/D转换芯片是用四条线与单片机相连，这四条线的接口是CS、CLK、DO、DI。但是DI、DO端不是同时工作，这个芯片又是双通道的，可以都连在相同的一根线上使用，所以四条线就变成了三条线。CS通过P3、DI和DO通过P2、CLK通过P1与单片机连接，并且ADC0832也是用CH0通道与MQ-3连接的。CS处于低电平的状态，该模块才能工作。所以信号转换的时候，CS就一直是低电平，只有转换结束才能变回不工作的状态，也就是变回高电平。转换的时候，向CH0口输入模拟量数据，向DI口选择数据信号，向CLK输入时钟信号，三个数据信号都有才能进行转换。在第1个时钟脉冲曲线还没有向下变化，也就是转换还没开始，DI端必须是高电平，因为低电平的时候转换模块才会工作。模数转换电路如图4.7所示。图4.7模数转换电路4.7按键电路不同的环境，不同的状态下酒精检测浓度的标准也是不一样的，所以需要的标准的阈值也不一样。我们就可以通过三个按键来设置阈值，按键电路如图3.10所示。图中有三个按键K2、K3、K4，K4是开关，只有酒精浓度在安全范围内才能启动。K2和K3是用来调整数值的增大和减小。这三个按键是通过P15口、P16口、P17口与单片机连接。图4.8按键电路软件设计5.1整体软件控制流程整个软件首先要先对各个变量初始化，包括计时变量、定时器变量、闪烁标志、蜂鸣器标志位、酒精浓度值、浓度阈值、继电器变量、指示灯变量等。然后调用函数ADC_Dispose()来读取MQ-3AD转换后的值并处理该数据。接着判断测量的浓度值是否超过了设定的阈值，如果没有超过，则继续读取下一时钟周期MQ-3检测到的酒精浓度值;如果超过了，则调用函数GSM_Init()来发出声光报警并通过GSM发送短信至移动端，然后继续读取下一时钟周期MQ-3检测到的酒精浓度值，如图5.1所示。图5.1整体软件流程图5.2GSM软件控制流程GSM软件控制流程分为两大步骤如图5.2-图5.3所示，第一步是GSM的初始化，第二步为发送短信。GSM的初始化要经过设置无回显指令、配置短信接收格式、设置文本模式、删除所有接收短信四个阶段。短信的发送需要经过设置文本模式、选择TE字符集、编辑短信内容、设置结束符四个阶段。图5.2SIM800C初始化流程图图5.3英文短信发送流程图5.3A/D转换的软件实现A/D转换的启动是时钟脉冲下降的时候才开始的，如图5.4所示。在转换时，时钟必须保证在10KHZ~1280KHZ这个允许的范围内进行。而本系统使用的定时器产生的时钟是500KHZ，刚好在这个范围内，可以当做输入时钟的值。转换完成之后得到的数字量，刚好与酒精传感器输出的电压值对应，接着还要进行数据处理得到对应的真实值。图5.4AD转换流程控制图5.4按键软件控制流程按键模块只有三个按键，key2和key3分别用于酒精上限值的加和减，来调节阈值。Key4是设定的阈值在安全的范围内才进行状态的切换，启动或者暂停。为了降低危险发生的可能性，在酒精浓度超限的时候则不能启动。按键控制流程如下图5.5所示。图5.5按键软件控制流程图5.5阈值设定及显示的软件流程把检测到的电压值进行AD转换之后，要和阈值进行对比。所以就要设定阈值，按下按键，根据三个按键被按下的次数设定对应的阈值，并且设定完之后会被存储起来，方便对比检测到的酒精浓度，接着完成以后的声光报警功能。阈值的设定及液晶显示的流程图如下图5.6所示。图5.6阈值的设定及液晶显示的流程图装置的调试6.1整体功能调试程序该设计的模块编程结构有便于调试、错误检查和可移植的特性。通过各个模块的分割和协调来完成整体功能的检测。在生成十六进制文件之前，需要经过KEIL编译器正常的编译程序。接着把该生成的文件载入到MCU当中，正常开机后即可完成以后的操作。在连通电源以后，酒精检测器的运行会根据初始化程序。第一步先初始化设定的酒精浓度阈值，按下设定阈值的按键，系统记录被按下的次数，然后阈值就会被重置。在与实时检测到的酒精浓度进行了比较之后，完成下一次的阈值设定。如果所测浓度值超出阈值，则会发出警报，并且显示开机以后所有时间的酒精浓度值。左图为装置正常状态。右图为装置报警状态。图6.1装置正常状态图6.2装置报警状态6.2声光报警和发短信测试为了让所设定的要求被满足，当MQ-3检测到的酒精浓度值超过了设定的阈值后，单片机给P5口低电平，蜂鸣器发声，给P14口低电平，二极管发亮，并且控制SIM800C发送短信给他人。左图为GSM模块初始化状态。右图为GSM模块报警状态。图6.3GSM模块初始化状态图6.4GSM模块报警状态6.3液晶显示程序设计本装置使用LCD1602液晶，可显示两行字符，一行十六个。第一行表示的是检测到的酒精浓度，第二行是设定的阈值，这样可以对两行数值进行清晰的对比。为了准确地显示必要的数值信息，对液晶显示模块进行单独测试。并且程序要对1602进行指令操作和写入操作。左图为液晶模块初始化状态。右图为报警时液晶模块显示状态。图6.5液晶模块初始化状态图6.6液晶模块报警状态结束语经过几个月的学习研究，不断地查找资料，设计的酒精浓度检测报警装置达到了自己