论文总字数：16281字

目 录

第一章 前言 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究目的 1

1.3 设计功能 1

第二章 系统方案的设计 2

2.1 系统设计要点 2

2.2系统总体框图 2

2.3 单片机方案的选择 2

2.4显示电路的选择 3

2.5按键的选择 3

2.6电源的选择 4

2.7 单片机简介 4

2.8 酒精模块简介 5

第三章 系统硬件电路设计 6

3.1 STC89C52单片机系统 6

3.2显示电路设计 7

3.3 按键控制模块 9

3.4模数转换电路 10

3.5三极管控制电路 11

3.6酒精采集电路 11

第四章 系统软件设计及实现 13

4.1设计的软件环境简介 13

4.2软件流程图设计 14

第五章 系统的调试与分析 15

5.1系统制作 15

5.2 硬件调试 16

5.3 软件调试 16

5.4整机调试 16

结论 16

参考文献 18

致 谢 19

第一章 前言

1.1 研究背景

酒精使脑部及神经系统逐渐迟钝，大多人喜欢少量饮酒的主要原因是喝少量酒对人有镇定或放松的作用。跟许多人的想法正好相反的是，尽管是少量的酒精，也没有刺激振奋的作用。相反，酒精让人们在抑制力方面的能力减弱，导致出现创造力，或是有时候可能会导致实际的侵略攻击性行为。 

酒精对司机的影响大致会有如下表现：忽视信号灯；逆向行驶；左右摇摆、突发的转向、在道路中间驾驶；乱踩刹车；转弯幅度大；蛇形；没有原因就停车；开车速度极慢；突然转弯或违法转弯；天黑时不开前灯。据数据表明，驾驶员酒后驾车，交通事故发生的比率比没有饮酒高出16倍。由日常道路交通安全违法行为和交通肇事案例来看，机动车驾驶员酒后驾车约占38.6%；而摩托车交通肇事中，酒后驾驶的比例则高达72.3%。酒后驾驶让人付出了惨痛的代价，为了避免类似事故的发生，酒精浓度检测仪随之产生。

1.2 研究目的

本次设计的一种智能酒精浓度测量系统主要是在人们饮酒时提示少量饮酒，注意健康，或者在饮酒驾车时进行检测，当该系统测量的酒精浓度超过设定的阈值时，由蜂鸣器和LED灯进行报警，提醒饮酒人员酒后禁止驾车。从而确保安全驾驶。

1.3 设计功能

本次设计的一种智能酒精浓度测量系统主要实现的功能是单片机根据采集到的实时酒精浓度进行逻辑的判断，对饮酒人员起着监督警报作用。

1、酒精浓度检测模块的设计；用酒精传感器对酒精浓度进行检测，充分理解该传感器的属性，制作数据采集模块来协助完成数据的采集。 

2、A/D转换模块的设计；首先选择转换器，把采集的酒精浓度的模拟信号进行转换之后发送到单片机来进行存储、处理。 

3、键盘模块的设计；使用键盘来设立酒精浓度在不同的环境里面的阈值。 

4、声光报警模块的设计；超过设定的阈值直观地给予警示。 

5、液晶显示模块的设计；准确显示出检测到的数据。 

6、通过蓝牙模块将数据实时上传手机APP。

第二章 系统方案的设计

2.1 系统设计要点

设计的要点主要为以下所列出的两条；分别是硬件、软件的设计，硬件的设计就是选择相应的器件实现基础的功能，实现什么功能就要选择相关的器件，然后查找器件的数据手册确定器件的引脚与应用，最后需要掌握原理，来实现硬件原理图的绘制工作。

软件的设计需要设计出各个模块的子程序函数，子程序需要执行相应的功能，编写模块化的代码，然后进行主程序的设计。这其中包括了模块化程序的调试，与主程序的调试，直到程序正确稳定运行。

2.2系统总体框图

基于单片机的一种智能酒精浓度测量系统主要包括了以下的几个接口与模块，分别是模数转换电路，显示电路，酒精检测电路等，单片机采集酒精浓度通过LCD1602显示出来，具有控制电路，来进行控制报警输出。如图2.1所示。

图2.1 系统结构框图

2.3 单片机方案的选择

设计方案一：使用美国生产的单片机PIC单片机，PIC的单片机种类也是非常的多可以根据应用的不同采用不同打单片机。其中有8位处理速度的单片机，16位处理速度的单片机，32位处理速度的单片机，这些都是根据处理速度的差异而定的。PIC单片机的开发环境是公司特有的编译开发环境，这对于不是从事这种芯片的专业的单片机开发工程师来说入手还是比较困难的。开发这种单片机是离不开数据手册的，成百上千的寄存器系统对于开发者来说也是相对比较复杂。这种单片机由于开发的从事者相对较少的，所以资料来源也是比较少的。如果开发中遇到难以解决的问题参考是非常少的，很可能因为一个问题导致开发的中断。最基础的IO管脚的驱动也需要配置相关的寄存器，需要了解单片机引脚是输入还是输出，然后进行配置应用。PIC单片机的写程序的设备也是相对比较贵的，程序的烧写也是非常的不方便。

方案设计二：国产还有一款宏晶科技的STC89C52单片机系列，该系列的单片机完全符合AT系列单片机需求，并且功能上加以改进，避免了串行烧写数据的麻烦，只要应用串口就可以下载程序，大大方便了开发。单片机的IO管脚引用也是很便利的。不必区分引脚的方向，只要检测或者控制输出就可以达到我们想要的效果。开发的环境也是大多数开发人员必须掌握的KEIL开发软件，应用的非常的广阔。单片机的处理速度完全可以满足普通的要求。另外单片机的开发资料非常的多，当系统有问题可以根据前人的经验然后摸索。如果遇到问题解决的方式也是多种多样的非常的方便。

综上所诉，考虑到经济性、便利性、实用性等多方面的综合考虑决定采用STC89C52单片机来作为主控制进行本次的设计与开发。

2.4显示电路的选择

设计方案一：应用数码管作为人机交互界面来显示数据与信息。数码管的应用可以说是非常的普及的我们在生活中可以常常见到。数码管具有的特点就是非常的高亮与醒目，让人们可以在很远的距离就可以识别数据信息。数码管的组成就是相应的LED部分亮来组成数字与字符。但是由于数码管的本身结构导致了，显示的内容受到了一些的限制。除此之外数码管的显示程序需要自己去控制编写延时时间，通过刷新时间来控制显示的内容。所以说在一些特定的场合比如低温的条件下或者显示的数据也是相对较少的情况下可以采用数码管作为人机的交互界面。

设计方案二：应用LCD1602液晶显示作为人机的交互界面，来实现系统的显示输出。液晶的显示相对来说还是比较美观大方的。由于结构的原因显示的字符数量也是非常的多，并且可以根据不同的需求显示不同的字符，应用起来也是非常的灵活。在一些的应用中显示的非常清楚可以根据具体的项目编写不一样的显示意义。LCD1602的显示速度也是相对比较快的，与单片机的连接可以采用并行的传输方式连接显示，驱动程序的编写也是非常的方便。在显示上液晶的大部分优点是远远高于数码管的，所以采用液晶去进行设计也是非常的可行的。

综上所诉由于项目设计采用常温状态下就可以满足结合优点与缺点综合考虑选择液晶显示作为人机交互界面。

2.5按键的选择

方案一：按键的功能就是实现系统的输入，可以使用轻触式按键，这种按键带有自复位功能，当我们的手作用在按键的时候按键闭合，当手松开之后按键自动弹开。根据这种特性来制作按键输入电路进行按键信息的输入非常的方便单片机的检测。按键的一端接地，当按下的时候按键导通，与单片机引脚连接就会加测到信号。应用简单方便。

方案二：使用自锁按键作为输入数据的按键系统，自锁按键当按下的时候按键不会复位，会一直保存在这种状态下，单片机可以检测到按键的信号，这种按键由于保持在一种状态所以没有电平的高低变化，不是非常的有利于单片机的高低电平的检测。这种按键单片机的引脚会一直检测，可以从单片机的IO口的具体状态来识别按键的基本状态。

本次设计的项目需要输入信息，采用轻触按键更加的方便所以采用方案一。

2.6电源的选择

方案一：

采用交流变压器的方式，通过变压器将AC220V电压转换为DC5V输出。电源的设计相对比较复杂，需要考虑变压器的参数，由于存在比较高的交流电压，还必须考虑电路的滤波。由于系统中存在比较高的电压，系统的安全性也相对变得比较低，如果发生电源故障可能导致电路带点或者直接烧毁电路。

方案二：

采用USB电源的供电方式，由于科技的进步，现在具有USB接口的设备是非常多的，比如手机充电器的插头，充电宝，笔记本电脑等。所以我们采用的是USB接口。电源的选择也比较稳定，没有高压部分电路相对比较的安全。在没有特殊的要求前提下，USB的供电方式已经变成设备的首选方式。

在这里，我们选择的方案二。

2.7 单片机简介

单片机是控制系统的核心，单片机可以说是一个高集成的微机芯片，将各种资源封装在一块集成的芯片上，单片机的各个模块是以基本单元为基础的。单片机的应用非常的频繁宽泛。单片机主要是对单片机的管脚进行操作，片内的资源进行操作，不同单片机的内部资源也是有差异的，每一个系列，每一个种类都是不一样的，在开发的时候可以参考对应系列的单片机数据手册来开发。实现对引脚的操作，片内资源的应用。单片机可以检测外部的一些信号，比如开关量信号，按键信号，实际上主要是识别外部设备的高低电平。通过操作引脚来实现外部控制，基于外围搭建的电路，来控制单片机的引脚高低电平，间接的就实现了外部的控制。除此之外我们还可以用片内的资源来实现数据的采集与输出，比如比较常用的UART接口资源，通过配置寄存器来实现数据的接收与发送基本功能。单片机的优点在于体积非常的小巧。可以减小控制设备的体积，做到了高度的集成化、并且性能非常的可靠，可以根据不同的需要来选择保护等级，与应用场所。并且单片机的功耗也是相对较低，可以实现弱电压工作与控制。所以单片机被大范围的使用，大批量的应用于各种设备之中。单片机的发展速度也是越来的越快，根据不同的需求更是多种多样。有需求就有发展，正是在这种背景之下单片机迎来的蓬勃的发展，技术也在逐渐的突破更新之中。单片机的应用于稳定得到了多数人的认可，更是得到了人们的信赖，人们也在逐渐尝试新的技术应用。单片机的强大，导致了应用的范围逐加深，现在的设备都是通过单片机来搭建一些外围电路，来实现各种功能，来实现各个功能体系，这种设备构成了现在的通用设备控制器，控制各种场合的不同设备，实现不同的功能需求。这种通过单片机控制的控制器需要搭建外围的器件，采用人工焊接来实现外围电路的集成搭建。在组成系统之后还需要对单片机进行编写程序，单片机只有执行各种不同的程序才能实现各种不同的相应功能。编写程序需要对单片机进行先关的了解，掌握单片机的应用方法熟练开发系统与流程。这样就构成了单片机整个系统的电路运行，可以实现不同的功能。

当世界上的微型计算机出现的时候，就注定了单片机的发展，才开始的单片机是微型单片机，也是现在的单片机。单片机最先发展的是美国开发的，可以说是单片机之父，从此开启了单片机的发展历程，开始了单片机的应用与技术的进步。

单片机的发展也是分成了多个阶段，每一个阶段都是技术壁垒的逐渐突破，也是一个大大飞跃，在第一个阶段的探索过程最先使用的是48系列的单片机技术，这种技术在当时是非常的先进的，这种系列单片机出现带来了巨大的改变，将工业技术大大的推进了，在当时的情况下这种技术已经非常的自豪了；第二阶段是在第一阶段上的不断进步，人们将寄存器指令，功能更多的融入到单片机系统中，这样导致了单片机的功能变的更加的丰富，运用也是更加的方便。单片机的第三个阶段是向更加高级的方向发展，将单片机做成一个控制系统，后来出现了96单片机系列，这种单片机是一种新型的单片机，这种单片机在芯片的内部就集成了非常多的强大功能，包括了模拟量与数字量的转化、芯片的接口集成驱动、PWM的输出功能使得单片机的应用范围更加大、也是更加的智能。第四阶段也是当前的阶段，除了片内功能的加大，应用的便利性。还推出了各个领域的专用单片机使用单片机的范围也变得更加的专业与普遍。单片机集成了CPU系统，引脚的驱动中断系统，定时系统，数据收发采集系统大大提高了单片机的灵活性。在一些仪器设备中加入了单片机，让设备与以前变的更加的智能，更加的强大。

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