第一篇：基于LCD显示的空气酒精浓度监测仪的设计
基于LCD显示的空气酒精浓度监测仪的设计（李成章）
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前言
近年来，随着我国经济的高速发展，人民的生活水平迅速提高，越来越多的人有了自己的私家车，而酒后驾车造成的交通事故也频频发生。酒后驾车引起的交通事故是由于司机的过量饮酒造成人体内酒精浓度过高，麻痹神经，造成大脑反应迟缓，肢体不受控制等症状。少量饮酒并不会有上述症状，即人体内酒精浓度比较低时，而人体内酒精超过某一个值时就会引起危险。为此，需要设计一智能仪器能够监测驾驶员体内酒精含量。目前全世界绝大多数国家都采用呼气酒精测试仪对驾驶人员进行现场检测，以确定被测量者体内酒精含量的多少，以确保驾驶员的生命财产安全。此外，空气酒精浓度监测仪还能监测某一特定环境的酒精浓度如酒精生产车间可避免发生起火、爆炸及工业场地酒精中毒等恶性事故，确保环境安全。
本课题研究的是一种以气敏传感器和单片机为主，监测空气酒精浓度，并具有声光报警功能及LCD显示功能的空气酒精浓度监测仪。其可监测出空气环境中酒精浓度值，并根据不同的环境设定不同的阈值，对超过的阈值进行声光报警．来提示危害。
1总体方案设计
本课题采用MQ3气敏传感器，AT89C52单片机实现空气酒精浓度实时测量，通过LCD显示屏实时显示。可以通过键盘设定阈值，超过阈值具有声光报警功能。1．1基于MQ3气敏传感器的空气酒精浓度监测仪的
硬件方案
硬件设计时，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0-5伏的电压值且电压值稳定，外部干扰小等。因此，可以直接把传感器输出电压值经过ADC0809采集数据送入单片机进行处理。此外，还需接人LCD显示，8279键盘／显示器接口芯片，声光报警电路等。
其总体框图如图1所示。
1．2基于MQ3气敏传感器的空气酒精浓度监测仪的软件方案
软件方案主要包括键盘扫描、数据采集、数据处理、显示、声光报警等子程序。仪器开机后经初始化，调用LCD显示子程序显示提示界面、阈值设置界面、测量结果界面等。键盘扫描程序判断是否有键按下。测量时数据采集程序把数据送人到A／D转换器，进行A／I)转换。由数据处理程序完成数据间的转换和数制间转换。当测量数据超过阈值时，报警子程序启动，发出声光报警。
软件主程序流程图如图2所示。
2硬件设计
2．1传感器的选择
本课题选用的是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。MQ3型气敏传感器由微型Al2O3，陶瓷管和SnO2敏感层、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。二者之间的关系表述为：RS／RL=(VC-VRL)／VRL，其中VC为回路电压为10V。负载电阻RL可调为0．5-200K。加热电压Uh为5v。上述这些参数使得传感器输出电压为0-5V。MQ3型气敏传感器的结构和外形如图3所示，标准回路如图4所示，传感器阻值变化率与酒精浓度、外界温度的关系图如图5所示。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。
2．2模数转换电路
模数转换电路的作用是将传感器电路输出的模拟量信号转换为适合单片机处理的数字信号，并输入给单片机。本课题采用的是ADC0809 A／D转换芯片。ADC0809是8路8位逐次比较式A/D转换器，它能分时地对8路模拟量信号进行A／D转换，结果为8位2
进制数据。其由+5V电源供电，片内有带锁存功能的8路选1的模拟开关，由A，B，C的编码来决定选择通道。0809完成一次转换需要1001xS左右。输出具有TTI三态锁存缓冲器，可以直接连到MCS一5l单片机数据总线上。ADC0809可对0-5V的模拟信号进行转换。
2．3键盘电路
8279对键盘部分提供一种扫描工作方式，能对64个按键键盘阵列不断扫描，自动消抖，自动识别出闭合的键并得到键号，能对双键或N键同时按下进行处理。显示部分为显示器提供了按扫描方式工作的显示接口，可以显示多达16位的字符或数字。传感器输出的信号经ADC0809和单片机采集、处理后输出的信号为BCD码形式，它经过8279及显示电路处理后送入LCD显示。此外，酒精浓度监测仪的阈值浓度的设置是由键盘输入的，因此需有一个键盘／显示器接口电路。
键盘有两种工作方式：编码式键盘和非编码式键盘。当键盘中某一个按键被按下时，键盘编码器会自动产生相对应的按键代码，并输出一选通脉冲信号与CPU进行信息联络。编码式键盘使用很方便，目前已有数种大规模集成电路键盘编码器出售，例MM5740AA芯片就是一种专用于64键打字机的键盘编码器，其输出为ASCII码。非编码键盘不含编码器，当某键被按下时，键盘只能送出一个简单的闭合信号，对应的按键代码的确定必须借助于软件来完成。显然，非编码键盘的软件是比较复杂的，并且要占用较多的CPU时间，这是非编码键盘的不足之处。但非编码键盘可以任意组合、成本低、使用灵活，因而智能仪器大多采用非编码式键盘。本课题选用非编码键盘。键盘工作方式为编程扫描方式。
2．4显示电路
LJDl28X64液晶显示模块是128X64点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字(16X16点阵)、128个字符(8X16点阵)及64X256点阵显示RAM(GDRAM)。可与CPU直接接口，提供两种界面来连接微处理机：8一位并行及串行两种连接方式。具有多种功能：光标显示、画面移位、睡眠模式等。
2．5声光报警电路
报警电路分为蜂鸣器报警电路和LED发光报警电路组成。当输入端P1．0为低电平时，有电流通过蜂鸣器，蜂鸣器发出声音报警。而当输入端为高电平时不报警。当输人端P1．1为低电平时，LED点亮报警，反之输入端P1．1为高电平则不报警。
3软件设计
软件设计包括分析仪器系统对软件的要求，程序整体结构设计和程序模块化设计，画出每一子程序的详细流程图，选择合适语言编写程序。最后，将各子程序模块连接成一个完整的程序。
3．1数据采集子程序
ADC0809初始化后，把0通道输入的0-5V的模拟信号转换为对应的数字量OOH-FFH，然后存储到3FH单元中。
3．2数据处理子程序
数据处理子程序主要是系数调整和数制转换，将ADC0809采集的模拟电压值转换为8位二进制数。系数是酒精浓度的最大测量值1500／255=5．88确定。系数调整是为了使十六进制与十进制转换方便，将转换系数．5．88放大10倍取整后为59即3BH作为转换系数。
3．3键盘扫描子程序
键盘扫描子程序为通过扫描判断是否有键按下，如有键按下则读出各个按键值。并根据键值判断是进人提示界面还是完成阈值设定的输入，或返回。
3．3．1提示界面键盘子程序
首先判断是否有键按下，若按下的是“D”键，则进入阈值设定界面。如果不是则返回提示界面继续判断。
3．3．2键盘阈值设定子程序
键盘阈值设定子程序首先判断是否有键按下，若有键按下，判断是“0-9”键，还是“F”键。如果是“0-9”这些数字键。则进行数字键处理，是“F”键则返回重新设定阈值。键盘输入的数字键即为阈值，将其保存在50H开始的3个单元，为了便于比较和显示，阈值的千位50H中，百位和十位放入5lH，个位放人52H中。
3．4显示子程序
本课题显示为LCD显示。显示子程序分为开机界面显示程序，提示界面显示程序，阈值设定界面显示程序，测量界面结果显示程序。
3．5报警子程序
报警子程序执行之前，键盘设定的报警阈值转换为压缩的BCD码并存放在两个存储单元中。传感器输入值A／D转换后，调用比较程序，经过数据处理后显示的测量值与阈值比较，小于阈值则继续执行显示程序。若大于阈值则将单片机的P1．0、P1．1两端口清零进行声光报警。40H、4lH、42H单元存放A／D转换后，并进行十进制转换后的结果。40H和50H分别存放的是处理后的测量值与阈值的千位的压缩BCD码，41H和51H分别存放的是处理后的测量值与阈值的百位、十位压缩的BCD码，42H和52H分别存放的是处理后的测量值与阈值的个位的压缩BCD码。程序首先对40H、50H中的值进行比较大小，如果40I-I中的值大于50H中的值，则进行报警。依此类推，比较41H和51H，42H和52H。
4调试分析
调试分析包括硬件调试分析和软件调试分析及软、硬件联调。由于硬件调试分析和软件调试分析是独立进行的，所以可以先调硬件再调软件。再调试中找出错误、缺陷，判断各种故障，并作出软硬件的修改。直至没有错误。
4．1硬件调试
硬件调试包括传感器电路、显示电路、键盘电路、单片机外围电路、声光报警电路等。下面主要介绍传感器电路、报警电路的调试。
首先把MQ3型气敏传感器按照说明书介绍，接上+6伏工作电源，进行预热5-10分钟。由于气敏传感器里已经集成了放大电路，而用万用表测量可证实其输出是一稳定的0-5V的电压信号，符合ADC0809及单片机的输入条件，因此此信号可以直接接人进行A／D转换而不需要放大、滤波等。
其次对于声光报警电路的调试分为蜂鸣器和LED的调试。经试验可知LJD一2008型实验箱的蜂鸣器和LED只有在低电平工作，了解这一点，对程序的设计很重要。
4．2软件调试
软件调试为利用伟福软件进行模块化调试。调试过程中观察存储单元数据的变化，查找所写程序的错误，并改正。
4．3软、硬件联调
利用伟福仿真器及其自带实现一个模拟仿真系统。把伟福软件模拟器伟福6000的仿真器设置中语言选为“伟福汇编器”。选择仿真器用“。H5l／L”选择仿真头为“POD-H8X5X”选择CPU用“AT89C52”。调入程序编译运行，并把传感器接人电路，看LCD显示器是否显示提示界面。显示提示界面后根据ICD显示器上的提示按键进行下一步操作。看键盘是否能够设定阈值，并显示。设定阈值后，用浸有酒精的棉签靠近气敏传感器，并对着棉签缓缓吹气观察LCD显示的数值。按“F”键重新设定小于测量值的阈值，观察蜂鸣器是否发声及LED是否被点亮。当过了一两分钟后，LCD显示器上数值下降，当小于阈值时蜂鸣器停止发声，LED也熄灭。上述这些功能能够实现则表明达到了课题要求。4．4调试故障及原因分析
报警电路出错，体现在软硬件联调时，程序刚一运行，声音报警电路就发出报警声音而LED正常。经程序检查及对LJD一2008型实验箱蜂鸣器及LED灯的实验，发现该实验箱的蜂蜂鸣器及都是在低电平时工作。而主程序开始就把P1．0口清零了，P1．O口接的是蜂鸣器，这就使程序刚运行蜂鸣器就发出报警声音了。发现这个错误，把程序中不报警时的P1．O口都置高电平，报警时置低电平。
传感器输出电压不稳定。把传感器工作电路接好后急于接到ADC0809上，运行程序发现还未吹酒精气体进传感器而LCD显示的测量数值明显偏大。经看M03型气敏传感器的严原理和使用说明得知该传感器工作时需加热到300~C左右，因此需预热5分钟，使传感器内部敏感元件恢复到初始状态。便于测量结果准确。找到错误原因，在测量前传感器先预热5分钟，接人后续电路，测量结果正常。
5结论及进一步设想
本课题主要任务是设计一个基于单片机的空气酒精浓度监测仪。通过软、硬件联调，实验结果满足设计的基本要求，达到设计的指标。实现可用键盘输入阈值。并用LCD显示，而对超过阈值的浓度值进行声光报警。本设计过程包括了硬件电路设计和软件程序的编写两部分。硬件电路部分结构简单，使用方便，适合大众化使用。软件部分采用模块化设计思想，各个子程序的功能相对独立，便于调试和修改。
应用单片机编写不同的程序嵌入各种仪器中便形成不同功能的智能仪器。作为广泛应用于工程中的智能仪器将有更大的运用空间。空气酒精浓度监测仪将越来越深入的运用到普通人民的生活中
第二篇：酒精浓度测试仪[范文]
酒精浓度测试仪设计报告
一、设计意义
自《刑法修正案(八)》和修改后的《道路交通安全法》正式实施，“醉酒驾驶”正式入刑。不仅交警部门，而且很多车主都期盼能够有便携仪器方便地测量气体酒精浓度，为安全驾驶提供保障，有效减少重大交通事故的发生。本研究设计的酒精浓度测试仪是一款实用性强、安全可靠的气体乙醇浓度检测工具，采用高精度MQ-3乙醇气体传感器对空气中的乙醇浓度进行检测，利用宏晶公司高性能低成本单片机STC89C52对检测信号进行A/D转换和处理，最后通过液晶屏显示输出。本研究设计的酒精浓度测试仪还具有醉酒阈值设定功能，可以根据法律法规或用户需要设定修改醉酒阈值，并进行保存。
二、硬件设计
1、设计框图
本研究设计的酒精浓度测试仪框图如图1所示。MQ-3乙醇气体传感器输出信号经信号调理电路处理，输出随乙醇浓度变化的电压信号，该电压信号送入单片机系统，经AD转换，与设定的醉酒阈值进行比较，并显示或报警。
MQ-3传感器模块MQ-3气体传感器信号调理电路模拟电压信号STC12C5A16AD单片机模/数转换电压/酒精浓度转换醉酒阈值阈值比较外部EEPROM酒精浓度显示过阈报警图1 酒精浓度测试仪方框图
2、乙醇信号检测及调理电路
MQ-3乙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。其技术特点为：
对乙醇蒸汽有很高的灵敏度和良好的选择性 快速的响应恢复特性
长期的寿命和可靠的稳定性 简单的驱动回路
主要技术指标：
MQ-3乙醇气体传感器灵敏度曲线如图2所示，其传感原理为气敏电阻的输出阻值随乙醇气体等浓度变化而变化。
图2 MQ-3乙醇气体传感器灵敏度曲线
MQ-3乙醇气体传感器管脚与测试电路如图3所示。
(a)管脚图(b)测试电路
图3 MQ-3乙醇气体传感器管脚及测试电路
MQ-3乙醇气体传感器及其调理电路原理如图4所示。其外形如图5所示。经过调理，检测信号由电阻值转变成电压值，便于后续电路进行A/D转换和处理。
图4 传感器及调理模块原理图
该传感器模块具有如下特点，方便与单片机系统接口组成检测仪器。 具有信号输出指示。
双路信号输出（模拟量输出及TTL电平输出）TTL输出有效信号为低电平。
(当输出低电平时信号灯亮，可直接接单片机)
模拟量输出0~5V电压，浓度越高电压越高。
3、单片机电路
本设计选用宏晶公司高性能单片机STC89C52，其管脚如图6所示。
图6 STC89C52单片机管脚图
该芯片为52内核8位单片机，适用于常用检测电路。由STC89C52组成的单片机系统原理图如图7所示。图中AOUT为MQ-3传感器模块输出的检测电压信号，送入ADC0832采集芯片端口进行处理，该信号可以根据乙醇气体浓度直接输出报警信号，报警阈值通过模块上的电位器进行调节。
图7 单片机系统原理图
图7中，按键K2和K3为醉酒阈值调整键，其中K2为“增加”，K3为“减小”按键。L2和L3为报警指示灯，分别可以进行酒后和醉酒两级报警。
4、显示电路
显示部分采用SMC 1602液晶屏进行数据显示，其主要技术参数为：
表1 液晶屏技术指标
接口信号说明如表2所示。
表2 液晶屏接口信号说明
与单片机接口电路如图8所示。其中J2的3脚为背光引脚，R9和R10电阻用于调节背光亮度。J2的4、5、6引脚分别接液晶的RS、E/W和E控制引脚，J2的7—14引脚为数据引脚。
图8 LCD与单片机接口电路
5、供电及程序下载电路
本设计采用电池盒接口供电，电源电压5V。同时，其电路原理如图10所示。
图10 供电及程序下载电路
三、Protel硬件开发软件
Protel是目前国内最流行的通用EDA软件，它是将电路原理图设计、PCB板图设计、电路仿真和PLD设计等多个实用工具软件组合后构成的EDA工作平台，是第一个将EDA软件设计成基于Windows的普及型产品。它集成了软件界面、仿真功能和PLD设计和信号完整性分析，在此基础上Protel 99SE又增加了一些新的功能，用户使用更加方便灵活。Protel的功能十分强大，在电子电路设计领域占有极其重要的地位。它以其强大功能和实用性，逐渐获得广大硬件设计人员的青睐，是目前众多EDA设计软件中用户最多的产品之一。1．Protel软件组成
Protel软件主要由电路原理图设计模块、印制电路板设计模块（PCB设计模块）、电路信号仿真模块和PLD逻辑器件设计模块等组成，各模块具有强大的功能，可以很好的实现电路设计与分析。
(1)原理图设计模块（Schematic模块）
电路原理图是表示电气产品或电路工作原理的重要技术文件，电路原理图主要由代表各种电子器件的图形符号、线路和结点组成。图4.1所示为一张电路原理图。该原理图是由Schematic模块设计完成的。Schematic模块具有如下功能：丰富而灵活的编辑功能、在线库编辑及完善的库管理功能、强大的设计自动化功能、支持层次化设计功能等。
(2)印制电路板设计模块（PCB设计模块）
印制电路板（PCB）制板图是由电路原理图到制作电路板的桥梁。设计了电路原理图后，需要根据原理图生设计成印制电路板的制板图，然后在根据制板图制作具体的电路板。印制电路板设计模块具有如下主要功能和特点：可完成复杂印制电路板（PCB）的设计；方便而又灵活的编辑功能；强大的设计自动化功能；在线式库编辑及完善的库管理；完备的输出系统等。
(3)电路信号仿真模块
电路信号仿真模块是一个功能强大的数字/模拟混合信号电路仿真器，能提供连续的模拟信号和离散的数字信号仿真。它运行在Protel的EDA/Client集成环境下，与Protel Advanced Schematic原理图输入程序协同工作，作为Advanced Schematic的扩展，为用户提供了一个完整的从设计到验证仿真设计环境。
在Protel中进行仿真，只需从仿真用元器件库中放置所需的元器件，连接好原理图，加上激励源，然后单击防真按钮即可自动开始。2．PCB板设计
(1)定元件的封装
① 打开网络表（可以利用一些编辑器辅助编辑），将所有封装浏览一遍，确保所有元件的封装都正确无误并且元件库中包含所有元件的封装，网络表中所有信息全部大写，一面载入出问题，或PCB BOM不连续。
② 标准元件全部采用公司统一元件库中的封装。
③ ④⑥⑤元件库中不存在的封装，应自己建立元器件库。(2)建立PCB板框
① 根据PCB结构图，或相应的模板建立PCB文件，包括安装孔、禁布区等相关信息。
② 尺寸标注。在钻孔层中应标明PCB的精确结构，且不可以形成封闭尺寸标注。
(3)载入网络表 ① 载入网表并排除所有载入问题，具体请看《PROTEL技术大全》。其他软件载入问题有很多相似之处，可以借鉴。
② 如果使用PROTEL，网表须载入两次以上（没有任何提示信息）才可以确认载入无误。
(4)布局
① 首先要确定参考点。
一般参考点都设置在左边和底边的边框线的交点（或延长线的交点）上或印制板的插件的第一个焊盘。
② 一但参考点确定以后，元件布局、布线均以此参考点为准。布局推荐使用25MIL网格。
③ 根据要求先将所有有定位要求的元件固定并锁定。④ 布局的基本原则
A.遵循先难后易、先大后小的原则。
B.布局可以参考硬件工程师提供的原理图和大致的布局，根据信号流向规律放置主要原器件。
C.总的连线尽可能的短，关键信号线最短。
D.强信号、弱信号、高电压信号和弱电压信号要完全分开。E.高频元件间隔要充分。F.模拟信号、数字信号分开。
⑤ 相同结构电路部分应尽可能采取对称布局。
⑥ 按照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准来优化布局。(5)PCB设计遵循的规则 ① 地线回路规则：
图11 地线回路规则
环路最小规则，即信号线与其回路构成的环面积要尽可能小，环面积要尽可能小，环面积越小，对外的辐射越少，接收外界的干扰也越小。针对这一规则，在地平面分割时，要考虑到地平面与重要信号走线的分布，防止由于地平面开槽等带来的问题；在双层板设计中，在为电源留下足够空间的情况下，应该将留下的部分用参考地填充，且增加一些必要的过孔，将双面信号有效连接起来，对一些关键信号尽量采用地线隔离，对一些频率较高的设计，需特别考虑其地平面信号回路问题，建议采用多层板为宜。
② 窜扰控制
窜扰（CrossTalk）是指PCB上不同网络之间因较长的平行布线引起的相互干扰，主要是由于平行线间的分布电容和分布电感的作用。克服窜扰的主要措施是：
A.加大平行布线的间距，遵循3W规则。B.在平行线间插入接地的隔离线。C.减少布线层与地平面的距离 ③ 屏蔽保护
图12 屏蔽保护
对应地线回路规则，实际上也是为了尽量减小信号的回路面积，多用于一些比较重要的信号，如时钟信号，同步信号；对一些特别重要，频率特别高的信号，应该考虑采用铜轴电缆屏蔽结构设计，即将所布的线上下左右用地线隔离，而且还要考虑好如何有效的让屏蔽地与实际地平面有效结合。
④ 走线方向控制规则
相邻层的走线方向成正交结构，避免将不同的信号线在相邻层走成同一方向，以减少不必要的层间窜扰；当由于板结构限制（如某些背板）难以避免出现该情况，特别是信号速率较高时，应考虑用地平面隔离各布线层，用地信号线隔离各信号线。
⑤ 电源与地线层的完整性规则
对于导通孔密集的区域，要注意避免孔在电源和地层的挖空区域相互连接，形成对平面层的分割，从而破坏平面层的完整性，并进而导致信号线在地层 的回路面积增大。
四、软件编程
1、软件流程图
本设计软件主程序流程图如图13所示。
数据初始化定时器初始化A/D转换初始化显示初始化进入后台while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？否酒精浓度显示是报警有键按下吗？否是按键处理 图13 主程序流程图
2、主程序
下面介绍main.c主程序编写，其他程序略。
(1)头文件和一些宏定义
#include
//调用单片机头文件 #define uchar unsigned char //无符号字符型 宏定义
变量范围0~255 #define uint unsigned int //无符号整型 宏定义 变量范围0~65535
#include
sbit CS=P2^4;//CS定义为P2口的第4位脚，连接ADC0832CS脚 sbit SCL=P2^3;//SCL定义为P2口的第3位脚，连接ADC0832SCL脚 sbit DO=P2^2;//DO定义为P2口的第4位脚，连接ADC0832DO脚
sbit beep = P3^2;
//蜂鸣器IO口定义 long dengji,s_dengji = 50;
//酒精等级
bit flag_300ms;uchar key_can;
//按键值的变量 uchar menu_1;
//菜单设计的变量 uchar flag_clock;#include “eeprom52.h”
#include “lcd1602.h”
/***********************1ms延时函数*****************************/ void delay_1ms(uint q){ uint i,j;for(i=0;i for(j=0;j<120;j++);} /******************把数据保存到单片机内部eeprom中******************/ void write_eeprom(){ SectorErase(0x2000);// byte_write(0x2000, s_dengji);byte_write(0x2001, s_dengji);byte_write(0x2060, a_a);} /******************把数据从单片机内部eeprom中读出来*****************/ void read_eeprom(){ // s_dengji = byte_read(0x2000);s_dengji = byte_read(0x2001);a_a = byte_read(0x2060);} /**************开机自检eeprom初始化*****************/ void init_eeprom(){ read_eeprom();//先读 if(a_a!= 2)//新的单片机初始单片机内问eeprom { s_dengji = 80; a_a = 2; write_eeprom();} } /***********读数模转换数据********************************************************/ //请先了解ADC0832模数转换的串行协议，再来读本函数，主要是对应时序图来理解，本函数是模拟0832的串行协议进行的 // 1 0 0 通道 // 1 1 1 通道 unsigned char ad0832read(bit SGL,bit ODD){ unsigned char i=0,value=0,value1=0; SCL=0; DO=1; CS=0;//开始 SCL=1;//第一个上升沿 SCL=0; DO=SGL; SCL=1; //第二个上升沿 SCL=0; DO=ODD; SCL=1; //第三个上升沿 SCL=0; //第三个下降沿 DO=1; for(i=0;i<8;i++) { SCL=1; SCL=0;//开始从第四个下降沿接收数据 value<<=1; if(DO) value++; } for(i=0;i<8;i++) { //接收校验数据 value1>>=1; if(DO) value1+=0x80; SCL=1; SCL=0; } CS=1; SCL=1; if(value==value1) //与校验数据比较，正确就返回数据，否则返回0 return value;return 0;} /*************定时器0初始化程序***************/ void time_init() { EA = 1; //开总中断 TMOD = 0X01; //定时器0、定时器1工作方式1 ET0 = 1; //开定时器0中断 TR0 = 1; //允许定时器0定时 } /****************按键处理显示函数***************/ void key_with(){ if(key_can == 1){ s_dengji ++; //酒精浓度设置数加1 if(s_dengji > 999) s_dengji = 999;} if(key_can == 2){ s_dengji-= 1;//酒精浓度设置数减1 if(s_dengji <= 1) s_dengji = 1;} write_sfm2(2,9,s_dengji); //显示酒精等级 write_eeprom(); //保存数据 } /********************独立按键程序*****************/ uchar key_can;//按键值 void key()//独立按键程序 { static uchar key_new;key_can = 20; //按键值还原 P1 |= 0x0f;if((P1 & 0x0f)!= 0x0f)//按键按下 { delay_1ms(1); //按键消抖动 if(((P1 & 0x0f)!= 0x0f)&&(key_new == 1)) { //确认是按键按下 key_new = 0; switch(P1 & 0x0f) { case 0x0b: key_can = 2;break; //得到k3键值 case 0x07: key_can = 1;break; //得到k4键值 } } } else key_new = 1;} /****************报警函数***************/ void clock_h_l(){ static uchar value;if(dengji >= s_dengji)//报警 { value ++; if(value >= 2) { value = 10; beep = ~beep;//蜂鸣器报警 } }else { if(dengji < s_dengji) //取消报警 { value = 0; beep = 1; } } } /***************主函数*****************/ void main(){ beep = 0; //开机叫一声 delay_1ms(150);P0 = P1 = P2 = P3 = 0xff;//单片机IO口初始化为1 init_eeprom(); //读eeprom数据 time_init(); //初始化定时器 init_1602();while(1){ key(); //独立按键程序 if(key_can < 10) { key_with(); //按键按下要执行的程序 } if(flag_300ms == 1) { flag_300ms = 0; clock_h_l(); //报警函数 dengji = ad0832read(1,0); dengji = dengji * 450 / 255.0; dengji = dengji-130; //首先减去零点漂移，一般是1V if(dengji < 0) dengji = 0; dengji = dengji * 2; //将mV转变成mg/L，系数需要校准 //电压每升高0.1V，实际被测气体的浓度增加20ppm //1ppm=1mg/kg=1mg/L=1×10-6 常用来表示气体浓度，或者溶液浓度。 write_sfm2(1,9,dengji); //显示酒精浓度 } } } /*************定时器0中断服务程序***************/ void time0_int()interrupt 1 { } static uchar value;TH0 = 0x3c;TL0 = 0xb0; // 50ms value ++; if(value % 6 == 0){ flag_300ms = 1; //300ms value = 0;} 五、下载与调试 当程序在uVision环境下编写完成，并编译生成.hex文件后，就可以下载并进行调试了。 1、USB转串口驱动安装 打开USB驱动文件夹下的PL2303_Prolific_DriverInstaller_v130.exe安装文件，按提示安装USB转串口驱动程序。安装完成后，插入USB下载线后，在[开始]-[控制面板]-[打印机和其他硬件]-[设备管理器]，在“端口”分支下有（Prolific USB-to-Serial Comm Port(COMX)。X表示串口号，如果没有说明USB转串口驱动没有安装，须重新安装。记住括号里的COM口号。 图14 成功安装USB转串口驱动示意图 2、下载程序 打开STC单片机下载软件文件夹，点击运行STC_ISP_V481.exe程序，出现如下界面。 图15 下载软件 正确选择MCU 类型，COM口（与刚才安装的COM号一致），最高波特率和最低波特率都选2400bps或者1200bps（下载线内PL2303芯片所限，没办法！），并打开正确的.hex数据文件。 点击“Download/下载”按纽，窗口出现提示： Chinese:正在尝试与 MCU/单片机 握手连接...Connection is failure.You can try: 1.Give your MCU Power On Reset.2.Stop operation, then re-select COM Port.3.Because PLCC-DIP/PQFP-DIP Socket trace too long.4.Update the STC ISP.exe version.5.If still error, your MCU Firmware is error or null.Chinese:连接失败，请尝试以下操作： 1.在单片机停电状态下，点下载按钮，再给单片机上电 2.停止下载，重新选择 RS-232 串口, 接好电缆 3.可能需要先将 P1.0/P1.1 短接到地 4.可能外部时钟未接 5.因 PLCC、PQFP 转换座引线过长而引起时钟不振荡，请 调整参数 6.可能要升级电脑端的 STC ISP.exe 软件 7.若仍然不成功，可能 MCU/单片机内无 ISP 系统引导码，或需退回升级，或 MCU 已损坏 8.若使用 USB 转 RS-232 串口线下载，可能会遇到不兼容的问题，可以让我们帮助购买兼容的 USB 转 RS-232 串口线 仍在连接中, 请给 MCU 上电...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。 酒 精 计 温 度 浓 度 换 算 表 ..word ..溶液温度 ℃ 酒精计读数 100 99 98 97 96 95 温度在＋20℃时用体积百分数或质量百分数表示酒精浓度 体积分数 质量分数 体积分数 质量分数 体积分数 质量分数 体积分数 质量分数 体积分数 质量分数 体积分数 质量分数 40 96.6 0.957369 95.3 0.94127 94 0.92528 92.6 0.908181 91.6 0.896043 90.4 0.881561 39 96.8 0.959856 95.4 0.942505 94.2 0.927612 92.8 0.910616 91.8 0.898466 90.6 0.883968 38 96.9 0.9611 95.6 0.944976 94.4 0.930071 93 0.913054 92 0.900891 90.9 0.887584 37 97.1 0.963591 95.8 0.947449 94.6 0.932533 93.3 0.916715 92.3 0.904533 91.1 0.889998 36 97.3 0.966084 96 0.949925 94.8 0.934998 93.5 0.919159 92.5 0.906964 91.3 0.892414 35 97.4 0.967331 96.2 0.952404 95 0.937465 93.7 0.921605 92.7 0.909398 91.6 0.896043 34 97.6 0.969828 96.3 0.953644 95.2 0.939935 93.9 0.924054 92.9 0.911834 91.8 0.898466 33 97.8 0.972328 96.5 0.956127 95.4 0.942407 94.1 0.926506 93.1 0.914273 92 0.900891 32 98 0.974831 96.7 0.958612 95.6 0.944882 94.4 0.930188 93.4 0.917936 92.2 0.903318 31 98.1 0.976083 96.9 0.9611 95.8 0.947359 94.6 0.932646 93.6 0.920382 92.5 0.906964 30 98.3 0.978589 97.1 0.963591 96 0.949839 94.8 0.935107 93.8 0.92283 92.7 0.909398 29 98.4 0.979843 97.3 0.966084 96.2 0.952322 95.1 0.938803 94 0.92528 92.9 0.911834 28 98.6 0.982353 97.5 0.96858 96.4 0.954808 95.3 0.94127 94.2 0.927733 93.1 0.914273 27 98.8 0.984866 97.7 0.971078 96.6 0.957296 95.5 0.94374 94.5 0.931417 93.4 0.917936 26 99 0.987382 97.9 0.973579 96.8 0.959786 95.8 0.947449 94.7 0.933876 93.6 0.920382 25 99.2 0.9899 98.1 0.976083 97 0.96228 96 0.949925 94.9 0.936338 93.9 0.924054 24 99.3 0.99116 98.3 0.978589 97.2 0.964776 96.2 0.952404 95.1 0.938803 94.1 0.926506 23 99.5 0.993683 98.5 0.981098 97.4 0.967274 96.4 0.954885 95.4 0.942505 94.3 0.92896 22 99.7 0.996208 98.6 0.982353 97.6 0.969776 96.6 0.957369 95.6 0.944976 94.6 0.932646 21 99.8 0.997471 98.8 0.984866 97.8 0.97228 96.8 0.959856 95.8 0.947449 94.8 0.935107 20 100 1 99 0.987382 98 0.974786 97 0.962345 96 0.949925 95 0.93757 19 99.2 0.9899 98.2 0.977296 97.2 0.964837 96.2 0.952404 95.2 0.940036 18 99.3 0.99116 98.3 0.978551 97.4 0.967331 96.4 0.954885 95.4 0.942505 17 99.5 0.993683 98.5 0.981065 97.6 0.969828 96.6 0.957369 95.6 0.944976 16 99.7 0.996208 98.7 0.983581 97.8 0.972328 96.8 0.959856 95.9 0.948687 15 99.8 0.997471 98.9 0.986099 98 0.974831 97 0.962345 96.1 0.951164 14 1 99.1 0.988621 98.1 0.976083 97.2 0.964837 96.3 0.953644 13 99.2 0.989882 98.3 0.978589 97.4 0.967331 96.5 0.956127 12 99.4 0.992408 98.5 0.981098 97.6 0.969828 96.7 0.958612 11 99.6 0.994936 98.7 0.98361 97.8 0.972328 96.9 0.9611 10 99.7 0.996201 98.9 0.986124 98 0.974831 97.1 0.963591 9 99.9 0.998733 99 0.987382 98.2 0.977336 97.3 0.966084 8 99.2 0.9899 98.3 0.978589 97.5 0.96858 7 99.3 0.99116 98.5 0.981098 97.6 0.969828 6 99.4 0.992421 98.7 0.98361 97.8 0.972328 5 99.5 0.993683 98.9 0.986124 98 0.974831 4 99.7 0.996208 99 0.987382 98.2 0.977336 3 99.8 0.997471 99.2 0.9899 98.4 0.979843 2 1 99.4 0.992421 98.5 0.981098 1 99.5 0.993683 98.7 0.98361 0 99.7 0.996208 98.9 0.986124 ..word ..溶液温度 ℃ 酒精计读数 94 93 92 91 90 89 温度在＋20℃时用体积百分数或质量百分数表示酒精浓度 体积分数 质量分数 体积分数 质量分数 体积分数 质量分数 体积分数 质量分数 体积分数 质量分数 体积分数 质量分数 40 89.2 0.867168 88 0.852864 86.8 0.838648 85.8 0.826868 84.5 0.811643 83.4 0.79884 39 89.4 0.869561 88.2 0.855242 87.1 0.842194 86.1 0.830396 84.8 0.815148 83.7 0.802325 38 89.7 0.873154 88.5 0.858813 87.3 0.844561 86.3 0.83275 85.1 0.818658 84 0.805815 37 89.9 0.875553 88.8 0.86239 87.6 0.848116 86.6 0.836287 85.3 0.821 84.3 0.80931 36 90.2 0.879156 89 0.864778 87.8 0.850489 86.8 0.838648 85.6 0.824519 84.6 0.812811 35 90.4 0.881561 89.2 0.867168 88.1 0.854053 87.1 0.842194 85.9 0.828043 84.8 0.815148 34 90.6 0.883968 89.5 0.870758 88.2 0.855242 87.4 0.845745 86.2 0.831573 85 0.817487 33 90.9 0.887584 89.8 0.874353 88.6 0.860005 87.6 0.848116 86.5 0.835108 85.1 0.818658 32 91.1 0.889998 90 0.876753 88.9 0.863584 87.9 0.851676 86.7 0.837467 85.4 0.822173 31 91.4 0.893623 90.2 0.879156 89.1 0.865973 88.1 0.854053 87 0.841011 85.7 0.825693 30 91.6 0.896043 90.5 0.882764 89.4 0.869561 88.4 0.857622 87.3 0.844561 86 0.829219 29 91.8 0.898466 90.8 0.886378 89.7 0.873154 88.6 0.860005 87.6 0.848116 86.3 0.83275 28 92.1 0.902104 91.1 0.889998 90 0.876753 88.9 0.863584 87.9 0.851676 86.5 0.835108 27 92.3 0.904533 91.3 0.892414 90.2 0.879156 89.2 0.867168 88.1 0.854053 86.8 0.838648 26 92.6 0.908181 91.5 0.894833 90.5 0.882764 89.4 0.869561 88.4 0.857622 87.1 0.842194 25 92.8 0.910616 91.8 0.898466 90.7 0.885173 89.7 0.873154 88.7 0.861197 87.4 0.845745 24 93.1 0.914273 92 0.900891 91 0.888791 90 0.876753 89 0.864778 87.7 0.849302 23 93.3 0.916715 92.3 0.904533 91.3 0.892414 90.2 0.879156 89.2 0.867168 88 0.852864 22 93.5 0.919159 92.5 0.906964 91.5 0.894833 90.5 0.882764 89.5 0.870758 88.4 0.857622 21 93.8 0.92283 92.8 0.910616 91.8 0.898466 90.7 0.885173 89.7 0.873154 88.7 0.861197 20 94 0.92528 93 0.913054 92 0.900891 91 0.888791 90 0.876753 89 0.864778 19 94.2 0.927733 93.2 0.915494 92.2 0.903318 91.2 0.891206 90.3 0.880358 89.3 0.868364 18 94.4 0.930188 93.5 0.919159 92.5 0.906964 91.5 0.894833 90.6 0.883968 89.5 0.870758 17 94.6 0.932646 93.7 0.921605 92.7 0.909398 91.7 0.897254 90.8 0.886378 89.8 0.874353 16 94.9 0.936338 93.9 0.924054 93 0.913054 92 0.900891 91 0.888791 90 0.876753 15 95.1 0.938803 94.2 0.927733 93.2 0.915494 92.2 0.903318 91.3 0.892414 90.3 0.880358 14 95.3 0.94127 94.3 0.92896 93.4 0.917936 92.5 0.906964 91.5 0.894833 90.5 0.882764 13 95.5 0.94374 94.6 0.932646 93.6 0.920382 92.7 0.909398 91.7 0.897254 90.8 0.886378 12 95.7 0.946212 94.8 0.935107 93.9 0.924054 92.9 0.911834 92 0.900891 91 0.888791 11 96 0.949925 95 0.93757 94.1 0.926506 93.2 0.915494 92.2 0.903318 91.3 0.892414 10 96.2 0.952404 95.2 0.940036 94.3 0.92896 93.4 0.917936 92.5 0.906964 91.5 0.894833 9 96.4 0.954885 95.5 0.94374 94.5 0.931417 93.6 0.920382 92.8 0.910616 91.8 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..word ..溶液温度 ℃ 酒精计读数 76 75 74 73 72 71 温度在＋20℃时用体积百分数或质量百分数表示酒精浓度 体积分数 质量分数 体积分数 质量分数 体积分数 质量分数 体积分数 质量分数 体积分数 质量分数 体积分数 质量分数 40 69.5 0.643001 68.6 0.633276 67.5 0.621448 66.4 0.609684 65.4 0.599043 64.3 0.587399 39 69.8 0.646252 68.9 0.636513 67.8 0.624668 66.7 0.612886 65.7 0.60223 64.6 0.590568 38 70.2 0.650594 69.2 0.639755 68.1 0.627892 67.1 0.617163 66 0.605422 65 0.594802 37 70.5 0.653857 69.6 0.644084 68.5 0.632198 67.4 0.620376 66.4 0.609684 65.4 0.599043 36 70.8 0.657124 69.9 0.647337 68.8 0.635433 67.8 0.624668 66.7 0.612886 65.7 0.60223 35 71.2 0.661488 70.2 0.650594 69.1 0.638673 68.1 0.627892 67 0.616093 66.1 0.606486 34 71.5 0.664766 70.6 0.654945 69.5 0.643001 68.4 0.631121 67.4 0.620376 66.4 0.609684 33 71.8 0.668049 70.9 0.658214 69.8 0.646252 68.8 0.635433 67.7 0.623594 66.7 0.612886 32 72.1 0.671337 71.2 0.661488 70.1 0.649508 69.1 0.638673 68 0.626817 67 0.616093 31 72.5 0.675729 71.5 0.664766 70.5 0.653857 69.5 0.643001 68.4 0.631121 67.4 0.620376 30 72.8 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0.559077 60.7 0.549718 59.7 0.539367 58.8 0.530093 3 63.9 0.583179 62.9 0.572667 62 0.56325 61 0.552833 60.1 0.543501 59.1 0.53318 2 64.2 0.586343 63.3 0.576866 62.3 0.566384 61.4 0.556994 60.4 0.546607 59.4 0.536271 1 64.6 0.590568 63.6 0.58002 62.6 0.569523 61.7 0.560119 60.7 0.549718 59.8 0.5404 0 64.9 0.593743 63.9 0.583179 63 0.573716 62 0.56325 61.1 0.553873 60.1 0.543501 ..word ..溶液温度 ℃ 酒精计读数 52 51 50 49 48 47 温度在＋20℃时用体积百分数或质量百分数表示酒精浓度 体积分数 质量分数 体积分数 质量分数 体积分数 质量分数 体积分数 质量分数 体积分数 质量分数 体积分数 质量分数 40 44.4 0.386955 43.4 0.377368 42.4 0.367824 41.4 0.358325 40.4 0.348869 39.2 0.337579 39 44.8 0.390802 43.8 0.381197 42.7 0.370683 41.8 0.36212 40.8 0.352646 39.6 0.341336 38 45.2 0.394656 44.2 0.385034 43.1 0.3745 42.2 0.365921 41.2 0.35643 40 0.345099 37 45.5 0.397552 44.5 0.387916 43.5 0.378324 42.5 0.368777 41.5 0.359273 40.4 0.348869 36 45.9 0.401419 44.9 0.391765 43.9 0.382156 42.9 0.37259 41.9 0.363069 40.8 0.352646 35 46.3 0.405293 45.3 0.395621 44.3 0.385994 43.3 0.376411 42.3 0.366873 41.2 0.35643 34 46.7 0.409174 45.7 0.399485 44.7 0.38984 43.7 0.380239 42.7 0.370683 41.5 0.359273 33 47.1 0.413063 46.1 0.403355 45 0.392728 44.1 0.384074 43.1 0.3745 41.9 0.363069 32 47.4 0.415984 46.4 0.406263 45.4 0.396586 44.4 0.386955 43.4 0.377368 42.4 0.367824 31 47.8 0.419885 46.8 0.410146 45.8 0.400452 44.8 0.390802 43.8 0.381197 42.7 0.370683 30 48.2 0.423794 47.2 0.414036 46.2 0.404324 45.2 0.394656 44.2 0.385034 43.1 0.3745 29 48.6 0.42771 47.6 0.417934 46.6 0.408203 45.6 0.398518 44.5 0.387916 43.5 0.378324 28 49 0.431633 48 0.421839 47 0.41209 45.9 0.401419 44.9 0.391765 43.9 0.382156 27 49.4 0.435563 48.3 0.424772 47.3 0.41501 46.3 0.405293 45.3 0.395621 44.3 0.385994 26 49.7 0.438516 48.7 0.42869 47.7 0.418909 46.7 0.409174 45.7 0.399485 44.7 0.38984 25 50.1 0.442459 49.1 0.432615 48.1 0.422816 47.1 0.413063 46.1 0.403355 45.1 0.393692 24 50.4 0.445422 49.5 0.436547 48.5 0.42673 47.5 0.416959 46.4 0.406263 45.4 0.396586 23 50.9 0.450368 49.9 0.440487 48.9 0.430651 47.8 0.419885 46.8 0.410146 45.8 0.400452 22 51.2 0.453342 50.2 0.443446 49.2 0.433597 48.2 0.423794 47.2 0.414036 46.2 0.404324 21 51.6 0.457313 50.6 0.447399 49.6 0.437531 48.6 0.42771 47.6 0.417934 46.6 0.408203 20 52.2 0.463284 51 0.451359 50 0.441473 49 0.431633 48 0.421839 47 0.41209 19 52.4 0.465278 51.4 0.455326 50.4 0.445422 49.4 0.435563 48.4 0.425751 47.4 0.415984 18 52.7 0.468272 51.7 0.458307 50.7 0.448388 49.8 0.439501 48.8 0.42967 47.8 0.419885 17 53.1 0.472271 52.1 0.462287 51.1 0.45235 50.1 0.442459 49.2 0.433597 48.2 0.423794 16 53.5 0.476278 52.5 0.46... 《单片机原理与应用》 课程设计报告 题 目：LCD数字式温度湿度测量计 专 业：自动化 班 级：A1332 学 号：10 姓 名：曾志勇 指导老师：查兵 2016-06-08 目 录 1.设计题目、要求及分工..................................1 1.1.设计要求.........................................1 1.2.分工.............................................1 2.系统设计方案论证与选择................................1 3.系统硬件电路设计......................................1 3.1.单片机的选择......................................1 3.2.温度传感器电路的设计..............................2 3.3.LCD1602显示设计..................................3 4.系统软件设计..........................................4 4.1.主程序...........................................4 4.2.读出温度子程序....................................6 5.系统仿真调试结果记录及分析...........................11 6.总结.................................................13 参考文献................................................14 设计题目、要求及分工 1.1.设计要求 （1）熟悉掌握单片机的中断，定时器及各并行口的应用；（2）熟悉掌握单片机温度湿度的测量方法；（3）利用温度传感器及单片机完成对温度的检测；（4）掌握将检测的温度信号转换为数码管显示的数字信号； （5）设计一个简单数字温度计，能够测量通常环境下的温度，能够实现零下温度的测量，能够测量小数，精度为0.01度。 1.2.分工 经过我和队友的商讨，为了能最大发挥各自的长处。我主要负责程序的编写与单片机的调试。他主要负责一些相关资料文献的查找与课程设计报告。 1.系统设计方案论证与选择 在日常生活和生产中，我们经常要测量环境的温度湿度，传统的测量方式采用水银温度计和干湿球湿度计查算法，存在着误差大，操作使用不便等问题，采用工业级测量仪表价格昂贵。采用AT89C51和温度传感器等构成的LCD数字式温度湿度测量计精度高且价格便宜。 由于本设计是测温电路，可以使用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行A/D转换，将数据传入80C51单片机中，单片机处理后，通过LED显示出当前实测温度。 2.系统硬件电路设计 2.1.单片机的选择 单片80C51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统。 本次设计需要注意的几个端口： P0口（39—32）：是一组8位漏极开路行双向I/O口，也既地址/数据总线复用口。可作为输出口使用时，每位可吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入输入端用。在访问外部数据存储器时，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，PO口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求接上拉电阻。P3口（10—17）：是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输入缓冲级可驱动（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出端口。作输出端口时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。 2.2.温度传感器电路的设计 DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。 64位ROM的结构开始8位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后8位是前面56位的CRC检验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入户报警上下限。DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EERAM。高速暂存RAM的结构为8字节的存储器，结构如图2.3所示。头2个字节包含测得的温度信息，第3和第4字节TH和TL的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第5个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义：低5位一直为1，TM是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为0，用户要去改动，R1和R0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率S18B20温度转换的时间比较长，而且分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。温度传感器18B20汇编程序,采用器件默认的12位转化,最大转化时间750微秒，可以将检测到的温度直接显示到80C51的两个数码管上。 高速暂存RAM的第6、7、8字节保留未用，表现为全逻辑1。第9字节读出前面所有8字节的CRC码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。 当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第1、2字节。单 片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以0.0625℃／LSB式表示。 当符号位S＝0时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转换为十进制；当符号位S＝1时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。表2是一部分温度值对应的二进制温度数据。 DS18B20完成温度转换后，就把测得的温度值与RAM中的TH、TL字节内容作比较。若T＞TH或T＜TL，则将该器件内的报警标志位置位，并对主机发出的报警搜索命令做出响应。因此，可用多只DS18B20同时测量温度并进行报警搜索。 在64位ROM的最高有效字节中存储有循环冗余检验码（CRC）。主机ROM的前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比较，以判断主机收到的ROM数据是否正确。 另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作按协议进行。操作协议为：初使化DS18B20（发复位脉冲）→发ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据。 图 2-1 温度传感器电路 2.3.LCD1602显示设计 图 2-2 LCD显示电路图 LCD1602显示流程： 图3-3 流程图 3.系统软件设计 3.1.主程序 主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量温度值。温度测量每1s进行一次。主程序流程图如图4.1所示： #include //初始化LCD1602 //写地址 80表示初始地址 LcdWriteCom(0x88);LcdWriteData('C');while(1){ LcdDisplay(Ds18b20ReadTemp());Delay1ms(1000);//1s钟刷一次 // } } /* 函数名 : LcdDisplay()* 函数功能 : LCD显示读取到温度/ void LcdDisplay(int temp)//lcd显示 { unsigned char datas[] = {0, 0, 0, 0, 0};//定义数组 float tp;if(temp< 0) //当温度值为负数 { LcdWriteCom(0x80); //写地址 80表示初始地址 LcdWriteData('-');//显示负 temp=temp-1; temp=~temp; tp=temp; temp=tp*0.0625*100+0.5;} else { LcdWriteCom(0x80); LcdWriteData('+'); tp=temp; temp=tp*0.0625*100+0.5; } datas[0] = temp / 10000;datas[1] = temp % 10000 / 1000;datas[2] = temp % 1000 / 100;datas[3] = temp % 100 / 10;datas[4] = temp % 10;LcdWriteCom(0x82); //写地址 80表示初始地址 LcdWriteData('0'+datas[0]);//百位 LcdWriteCom(0x83); //写地址 80表示初始地址 LcdWriteData('0'+datas[1]);//十位 LcdWriteCom(0x84); //写地址 80表示初始地址 LcdWriteData('0'+datas[2]);//个位 LcdWriteCom(0x85); //写地址 80表示初始地址 //显示 ‘.’ //写地址 80表示初始地址 LcdWriteData('.');LcdWriteCom(0x86); LcdWriteData('0'+datas[3]);//显示小数点 LcdWriteCom(0x87); //写地址 80表示初始地址 } LcdWriteData('0'+datas[4]);//显示小数点 图 3-1主程序流程图 3.2.读出温度子程序 读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节。在读出时必须进行CRC 校验，校验有错时不能进行温度数据的改写。读出温度子程序流程图如下图所示： #include“temp.h” void Delay1ms(uint y){ uint x; } uchar Ds18b20Init(){ uchar i;DSPORT = 0;i = 70; //将总线拉低480us~960us for(;y>0;y--){ for(x=110;x>0;x--);} while(i--);//延时642us DSPORT = 1; //然后拉高总线，如果DS18B20做出反应会将在15us~60us后总线拉低 } void Ds18b20WriteByte(uchar dat)i = 0;while(DSPORT)//等待DS18B20拉低总线 { } return 1;//初始化成功 i++;if(i>5)//等待>5MS { } Delay1ms(1);return 0;//初始化失败 { uint i, j;for(j=0;j<8;j++) { DSPORT = 0;i++;DSPORT = dat & 0x01;//然后写入一个数据，从最低位开始 i=6;while(i--);//延时68us，持续时间最少60us DSPORT = 1; //然后释放总线，至少1us给总线恢复时间才能接 //每写入一位数据之前先把总线拉低1us 着写入第二个数值 } uchar Ds18b20ReadByte(){ uchar byte, bi;uint i, j;for(j=8;j>0;j--){ DSPORT = 0;//先将总线拉低1us i++;DSPORT = 1;//然后释放总线 i++;i++;//延时6us等待数据稳定 bi = DSPORT;//读取数据，从最低位开始读取 /*将byte左移一位，然后与上右移7位后的bi，注意移动之后移掉 } dat >>= 1;那位补0。*/ byte =(byte >> 1)|(bi << 7); } i = 4;//读取完之后等待48us再接着读取下一个数 while(i--); } return byte;void Ds18b20ChangTemp(){ Ds18b20Init();Delay1ms(1);Ds18b20WriteByte(0xcc); //跳过ROM操作命令 Ds18b20WriteByte(0x44);//温度转换命令 //等待转换成功，而如果你是一直刷着的话，就不// Delay1ms(100);用这个延时了 } void Ds18b20ReadTempCom(){ Ds18b20Init(); } int Ds18b20ReadTemp(){ int temp = 0; 命令 tml = Ds18b20ReadByte();tmh = Ds18b20ReadByte();temp = tmh;temp <<= 8;Delay1ms(1);Ds18b20WriteByte(0xcc);//跳过ROM操作命令 Ds18b20WriteByte(0xbe);//发送读取温度命令 uchar tmh, tml;Ds18b20ChangTemp();Ds18b20ReadTempCom(); //先写入转换命令 //然后等待转换完后发送读取温度 //读取温度值共16位，先读低字节 //再读高字节 } temp |= tml;return temp;读出温度子程序 读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节。在读出时须进行CRC校验，校验有错时不进行温度数据的改写。得出温度子程序流程图如下图所示。 图 3-2 温度转换命令子程序 温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令。当采用12位分辨率时，转换时间约为750ms。在本程序设计中，采用1s显示程序延时法等待转换的完成。温度转换命令子程序流程图如下图所示。 图 3-2 4.系统仿真调试结果记录及分析 硬件调试比较简单，首先检查电感的焊接是否正确，然后可用万用表测试或通电检测。软件调试可以先编写显示程序并进行硬件的正确性检验，然后分别进行主程序、读出温度子程序、温度转换命令子程序、计算温度子程序和现实数据刷新子程序等的编程及调试 由于DS18B20与单片机采用串行数据传送，因此，对DS18B20进行读/写编程时必须严格地保证读/写时序；否则将无法读取测量结果。 电路Isis仿真测试 烧写程序至单片机： 液晶显示室温为+28.06度 用手触摸DS18B20,发现温度上升为+32.75度，证明温度传感正常工作。 5.总结 这次课程设计，主要是以STC89C51单片机为核心的，对温度的检测与显示进行了简单的设计与阐述。因没有湿度传感器模块，所以未进行湿度检测。本次课程设计可以说是软硬结合，又以硬件为主。当今科技发展迅速，单片机开发有着光明的前景。由于单片机经济实用、开发简便等特点依然在工业控制、家电等领域占据了广泛的市场。所以我选择这样的设计课题，并且能通过此次设计来提高自己软件编制和硬件电路设计的能力。在我完成这次课程设计的过程中，当看到自己将专业知识用于解决实际的问题时，那份成就感和喜悦感是难以形容的。在这次实际的编程以及调试程序过程中，我发现自己学很多课本以外的东西。光靠自己在书本上所学过的这点知识是远远不够的，真正地认识到了工作就是学习的道理。尤其是对于编程来说，需要硬件的功底，也需要软件的能力。当程序有一点点错误时，将使整个程序无效，需要自己静下心来发现错误，改正错误，一次又一次得进行调试，锻炼了沉着踏实的心态。 通过这次对数字温度计的设计与制作，让我们了解了设计电路的程序，也让我们了解了关于数字温度计的原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真，仿真成功之后才实际接线的。 但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，在实际接线中有着各种各样的条件制约着。并且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。 通过这次学习，让我们对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。从这次的课程设计中，我真正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识应用到实际当中，学习单机片机更是如此，程序只有在经常写和读的过程中才能提高，这就是我在这次课程设计中的最大收获。这次课程设计对我来说是一次比较全面的、富有创造性和探索性的锻炼，令我深有感触，对于我今后的学习、工作和生活都将是受益非浅。 参考文献 （1）江世明.单片机原理与应用.上海交通大学出版社.2013；（2）朱清慧.电子线路设计、制版与仿真.清华大学出版社.2011.6； （3）黄同成.程序设计基础与教程（C语言）.湖南人民出版社.2011.12； （4）王东峰等.单片机C语言应用100例[M].北京电子工业出版社,2009； （5）陈海宴.51单片机原理及应用[M].北京航空航天大学出版社.2010； （6）胡汉才.单片机原理及接口技术[M].北京清华大学出版社.1996； （7）高稚允，高岳.光电检测技术[M].北京国防工业出版社.1983； 数学建模实验 实验目的运用药物注射模型，熟练使用MATLAB曲线拟合方法，解释饮酒驾车的一些实际问题。 实验原理 由于酒精不需要进入肠道即可被吸收，且胃对其吸收速率也非常快，本题应采用“快速静脉注射模型”。酒精主要存在于血液中，故本例应计算吸收室的血药浓度c1(t)=A1e-αt+B1e-βt，因A1，α，B1，β之间有关联，为提高精确度，重新解微分方程得和题目对应的模型拟合计算。 实验内容 国家质量监督检查检疫局2004年5月31日发布了新的《车辆驾驶人员血液、呼气酒精含量阀值与检查》国家新标准，新标准规定，车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或等于20毫克/百毫升，小于80毫克/百毫升为饮酒驾车（原标准是小于100毫克/百毫升），血液中酒精含量大于或等于80毫克/百毫升为醉就驾车（原标准是大于100毫克/百毫升）。 某人在中午12点喝了一瓶啤酒，下午6点检查时符合新的驾车标准，紧接着他在吃晚饭的时候又喝了一瓶啤酒，为了保险起见他呆到凌晨2点才驾车回家，又一次遭遇检查时却被定为饮酒驾车，这让他既懊恼又困惑，为什么喝同样多的酒，两次检查的结果会不一样呢？ （1）某人中午12点喝了一瓶啤酒，下午6点检查合格，晚饭又喝一瓶，次日凌晨2点检查未通过，请对此情况做出解释。 （2）短时间内喝啤酒3瓶多长时间之后才能驾车？ （3）怎样估计血液中的酒精含量在什么时候最高？ （4）如果天天喝酒，是否还能开车？ 解答： 建立常微分方程模型，假设喝进去的酒精从胃吸收的转移速率与胃里酒精含量成正比；血液代谢酒精的速度与浓度成正比； 如图所示： X 胃 C 血液 代谢物 K1 K2 设胃里初始含量为X0，血液中初始含量为C0=0 则 即 即 解得 题目所给数据的C0=0，即此时 MATLAB命令： T=[0.25 0.5 0.75 1.5 2.5 3.5 4.5 16]; C=[30 4]; cftool打开曲线拟合工具箱，X data选择T，Y data选择C，拟合方式选择Custom Equation，拟合，参数如图 拟合得：a=2.273,b=0.1822,c=103.4 即K1=2.273，K2=0.1822，X0=103.4，可以发现拟合的比较好。 第一题 喝一瓶啤酒时X0=51.7，此时 而，故符合驾车标准 紧接着又喝一瓶，此时X0约为51.7，C0=18.8367。到凌晨二点过了8小时，此时 可以发现并没有大于20，但是当过后7.2小时时，略大于20，属于酒驾。题目所给情况可能是晚上喝酒不是快速喝下导致的误差。 第二题 短时间喝三瓶啤酒时X0=155.1，此时 MATLAB命令： T=0:0.1:24; C=168.616*exp(-0.1878*T)-168.616*exp(-1.971*T); plot(T,C,’r’) hold on plot([0 24],[20 20],’g’) 得 可发现与C=20相交于11、12之间 T=11:0.1:12; C=168.616*exp(-0.1878*T)-168.616*exp(-1.971*T) 输出： C = 至 列 21.3665 20.9690 20.5789 20.1960 19.8202 19.4515 19.0896 至 列 18.7344 18.3859 18.0438 17.7081 故11.4小时后驾车不会违反规定 题目三 观察上图可知最高点在1-2之间 T=1:0.1:2; C=168.616*exp(-0.1878*T)-168.616*exp(-1.971*T) 输出： C = 至 列 116.2545 117.8569 118.7560 119.0852 118.9541 118.4526 至 列 117.6543 116.6193 115.3972 114.0283 112.5457 故在喝酒后约1.3小时后血液中酒精含量最高 第四题 为简化问题，假设一天只喝一次，每次快速喝下n瓶，则 要求：，依此类推 考虑到48小时后的影响很小，故只需在数日内符合即可认为符合，这里取十天。 考虑到平常人的酒量，为排除呕吐等不正常代谢酒精方式和脏器超负荷工作带来的误差，只考虑小于等于10瓶啤酒 MATLAB： 建立函数 function C24=CalcC24(n,C0,i) T=0:0.5:24; C=(C0+56.2053*n)*exp(-0.1878*T)-56.2053*n*exp(-1.971*T); C24=(C0+56.2053*n)*exp(-0.1878*24)-56.2053*n*exp(-1.971*24); plot((T+i*24),C,＇Color＇,[((-1)^n+1)/(2*n) ((-1)^(n+1)+1)/(2*n) ((-1)^n+1)/(2*n)]) hold on end 输入命令： hold off clear clc C0=0; for n =1:10 for i=0:10 temp=CalcC24(n,C0,i); C0=temp; end end plot([0 264],[20 20],’r’); 得： 可发现若每日喝十瓶啤酒的情况下经过18小时，血液中的酒精浓度就能降低到20mg/100ml以下，即若早上八点喝十瓶啤酒，凌晨两点驾车即不违反新交法 若每隔12小时快速饮酒n瓶，同样考虑十天 MATLAB 建立函数： function C12=CalcC12(n,C0,i) T=0:0.5:12; C=(C0+56.2053*n)*exp(-0.1878*T)-56.2053*n*exp(-1.971*T); C12=(C0+56.2053*n)*exp(-0.1878*12)-56.2053*n*exp(-1.971*12); plot((T+i*12),C,＇Color＇,[((-1)^n+1)/(2*n) ((-1)^(n+1)+1)/(2*n) ((-1)^n+1)/(2*n)]) hold on end 输入命令： hold off clear clc C0=0; for n =1:5 for i=0:20 temp=CalcC12(n,C0,i); C0=temp; end end plot([0 264],[20 20],＇r＇) 得： 可以发现喝完2瓶啤酒可以在9.8小时后降低到20mg/100ml以下，而喝完三瓶仅在喝完11.94小时后降低到20mg/100ml以下，也就是仅有每十二小时3.6分钟符合要求，忽略不计。 故每12小时可饮酒2瓶可以驾车不违反新交法 综上所述，每12小时可以和2瓶啤酒，每24小时可以喝10瓶及以下的啤酒不违反新交法。 模型评价与改进 1.解得对应模型，综合运用MATLAB软件，准确求解，在运用MATLAB进行数据拟合时，得到了较理想化的曲线。 2.本模型引用了医药动力学的二室模型进行计算，可靠性较高 3.从问题出发，分析了应该考虑的各种情况，建立了一般的数学模型，并进行实例验证，从而证明我们建立的数学模型可以较好的解决实际问题。 模型的缺点 1.本文的模型参数仅是依靠一组数据拟合求解得出，有一定的偏差。 2.模型为使计算简便，使所得的结果更理想化，忽略了一些次要的因素。 3计算所得.和题目所述不尽相同，不过因拟合得较好，只能考虑本身操作的误差。 — END —第三篇：酒精浓度温度对照表
第四篇：单片机课程设计报告LCD显示温度
第五篇：《数学建模实验-血液酒精浓度》
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