基于单片机模块STC89C52模块的酒精浓度测试

目录

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1. 实验任务 (1)

2．设计方案 (1)

2.1硬件设计 (1)

2.1.1 MCU微控制单元 (1)

2.1.2 MQ-3酒精传感器 (3)

2.1.3 TLC549模数转换 (4)

2.1.4 LCD1602液晶显示 (5)

2.2软件设计 (5)

2.2.1 编译语言的选择 (5)

2.2.2 主程序模块 (5)

2.2.3 A/D转换模块 (6)

2.2.4 按键输入模块 (7)

2.2.5 液晶显示输出模块 (8)

3.实验结果 (9)

4.心得体会 (10)

附录 (11)

附录1 参考文献 (11)

附录2 硬件电路原理图 (12)

附录3 硬件电路PCB图 (14)

附录4 程序清单 (16)

1. 实验任务

设计一个基于单片机的酒精浓度检测系统，检测结果用LED或LCD显示器显示。基于STC89C52单片机，MQ-3酒精浓度传感器，本设计设计一种具有检测及超限报警功能的酒精浓度测试系统。

2．设计方案

2.1硬件设计

由于本次设计需要用到单片机，来完成对酒精浓度的检测，分析了网上的相似课题，有很多是用酒精浓度传感器MQ-3来完成酒精浓度检测系统的设计。鉴于本次时间限制，本次设计中采用的是STC89S52单片机来控制整个电路，电路中采用的是LCD1602来显示实验实时数据。A/D芯片的选择中，用到的是TI公司生产的TLC549，主要是这块芯片的性能优良，时序操作简单，能很好的解决本次设计中对实时数据转换的要求。系统结构框图如图1所示：

图1 系统结构框图

2.1.1微控制单元STC89C52

基于本系统设计内容的需要，综合考虑后，我们选择STC89C52单片机为控制核心。主要基于考虑STC89C52是低功耗,超低价,高速，高可靠,强抗静电，强抗干扰,功能强大的单片机。

STC89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，片内振荡器及时钟电路。同时STC89C52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部

件工作直到下一个硬件复位。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发本。STC单片机有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。

STC89C52单片机引脚如图2：

图2 STC89C52引脚图

•Vcc：电源电压

•GND：地

•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。

•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。

•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（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。

•P3口：P3口时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。

•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 ：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。

•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89C5X 单片机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。在次期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次信号。

• EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFH），端必须保持低电平（接地）。

•XTAL1：振荡器反相放大器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

2.1.2 MQ-3酒精传感器

MQ-3酒精传感器对乙醇蒸气有很高的灵敏度，并且响应和恢复快速。另外，MQ-3酒精传感器简单的驱动回路和可靠的稳定性是相比较于其他型号传感器的优点。MQ-3酒精传感器可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，也可用于其他场所乙醇蒸气的检测。

MQ-3酒精传感器有6只针状管脚，其中4个管脚（两个A和两个B）用于信号读取，两个H脚用于提供加热电流。电路图如下图3：

图3 MQ-3传感器电路原理图

2.1.3 TLC549模数转换

TLC549是TI公司生产的一种低价位、高性能的8位A/D转换器，它以8位开关电容逐次逼近的方法实现A/D转换，其转换速度小于17us，最大转换速率为40000HZ，4MHZ典型内部系统时钟，电源为3V至6V。它能方便地采用三线串行接口方式与各种微处理器连接，构成各种廉价的测控应用系统。TLC549有8引脚，为双列直插是封装，起相应引脚功能如下：

REF+：正基准电压输入 2.5V≤REF+≤Vcc+0.1。

REF－：负基准电压输入端，-0.1V≤REF-≤2.5V。且要求：（REF+）－（REF-）≥1V。

VCC：系统电源3V≤Vcc≤6V。

GND：接地端。

CS：芯片选择输入端，要求输入高电平VIN≥2V，输入低电平VIN≤0.8V。

DATA OUT：转换结果数据串行输出端，与 TTL 电平兼容，输出时高位在前，低位在后。

ANALOGIN：模拟信号输入端，0≤ANALOGIN≤Vcc，当ANALOGIN≥REF+电压时，转换结果为全“1”(0FFH)，ANALOGIN≤REF-电压时，转换结果为全“0”(00H)。

I/O CLOCK：外接输入/输出时钟输入端，同于同步芯片的输入输出操作，无需与芯片内部系统时钟同步。

在实际使用过程中，起时序图如图4所示。

图4 TLC549时序图