湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計

目錄

1產(chǎn)品功能分析...........................................................................................................1

2設(shè)計方案遴選...........................................................................................................1

2.1單片機的選擇...............................................................................................1

2.2系統(tǒng)框圖設(shè)計...............................................................................................1

3產(chǎn)品硬件設(shè)計...........................................................................................................3

3.1按鍵電路設(shè)計...............................................................................................3

3.2LCD1602液晶顯示模塊電路........................................................................4

4軟件設(shè)計...................................................................................................................5

4.1程序流程圖...................................................................................................6

4.2產(chǎn)品程序清單...............................................................................................7

5產(chǎn)品使用說明...........................................................................................................7

6產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)標準...................................................................................................7

參考資料.......................................................................................................................8

附錄1元器件清單..............................................................................................8

附錄2電路原理圖..............................................................................................9

附錄3PCB設(shè)計圖.............................................................................................10

附錄4產(chǎn)品裝配圖............................................................................................11

附錄5產(chǎn)品實物圖............................................................................................12

附錄6程序代碼................................................................................................12

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計

基于51單片機的酒精濃度液晶顯示系統(tǒng)的

設(shè)計與制作

1產(chǎn)品功能分析

我的產(chǎn)品采用了51系列單片機作為核心部件，其內(nèi)部包含了高速處理器以

及低功耗的特性。MQ-3傳感器模塊將酒精氣體轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號，并在傳輸

過程中進行噪聲消除和濾波處理，以確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)精準可靠。該模塊為我的

產(chǎn)品提供了可靠的酒精檢測功能。

在數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C后，信號將被進一步處理和調(diào)制，以獲取更準確的酒

精濃度值。通過設(shè)備內(nèi)置的電壓/酒精濃度轉(zhuǎn)換模塊，這些數(shù)字數(shù)據(jù)將被轉(zhuǎn)化為

實際酒精濃度值，并在LCD1602液晶顯示器上進行相應(yīng)的顯示。同時，我們還

設(shè)定了一系列濃度閾值，以便及時監(jiān)測酒精濃度是否超過安全限制，從而保障

使用者的安全。如果濃度超過了設(shè)定的閾值，蜂鳴器將會發(fā)出警報，提醒使用

者采取相應(yīng)的措施。

2設(shè)計方案遴選

選定好要制作的產(chǎn)品后，根據(jù)網(wǎng)上查閱資料并且購買相關(guān)元器件，并檢測

確保元器件的基本功能完好。根據(jù)自身經(jīng)濟和水平技術(shù)的基礎(chǔ)上考慮，產(chǎn)品的

基本形式組成為按鍵模塊，1602液晶顯示模塊，傳感器模塊以及蜂鳴器模塊。

2.1單片機的選擇

本產(chǎn)品選擇的是51系列單片機，該單片機成本價格低有著功耗極小，保密

性強和抗干擾等特點，適用于常用檢測電路，并且該軟件有完整的按位操作系

統(tǒng)，上手難度低，綜合成本、技術(shù)、以及產(chǎn)品功能需求故選擇51系列單片機。

2.2系統(tǒng)框圖設(shè)計

本產(chǎn)品的系統(tǒng)框圖設(shè)計如下：

1

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MQ-3氣體傳感器

（傳輸酒精濃度）

STC89C52單片機外部EEPROM

1602液晶顯示器

（電壓/酒精濃度轉(zhuǎn)換，（儲存酒精閾

（酒精濃度顯）

比較閾值）值）

蜂鳴器（超過閾

值報警）

2

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3產(chǎn)品硬件設(shè)計

由STC89C52RC單片機模塊，LCD1602液晶顯示器模塊，MQ-3酒精傳感器

模塊，蜂鳴器模塊，按鍵模塊以及電源組成。

電路板上面有四個按鍵，為電源按鍵、閾值設(shè)置加減按鍵、復(fù)位按鍵。

MQ-3乙醇氣體傳感器的作用在于檢測空氣中的酒精濃度，而其輸出信號需

要進行進一步處理才能得到有用的信息。在信號調(diào)理電路的協(xié)助下，MQ-3所輸

出的信號將被轉(zhuǎn)換成代表著乙醇濃度變化的電壓信號。這個電壓信號隨后會被

引入單片機系統(tǒng)，進行精確的AD轉(zhuǎn)換并且與預(yù)設(shè)的酒精濃度閾值進行比較。基

于這個比較的結(jié)果，LCD1602顯示器將會顯示相應(yīng)的信息，或者蜂鳴器會發(fā)出報

警信號來提醒用戶當前檢測到的酒精濃度已經(jīng)超過了預(yù)設(shè)范圍。

我的設(shè)計方案中選擇了一種性能較高的單片機，即宏晶公司的STC89C52。

這款芯片內(nèi)核采用了52架構(gòu)，具備8位計算能力，非常適合應(yīng)用于常用檢測電

路。而且，該芯片不僅具有加密安全性高的優(yōu)勢，還可以在系統(tǒng)內(nèi)完成編程，

無需使用額外的編程器或仿真器。此外，該單片機內(nèi)置了ISP監(jiān)控程序、四個

八位并行端口、3個UART定時器、雙數(shù)據(jù)指針以及看門狗功能，為我們的系統(tǒng)

帶來了諸多便利。

STC89C52RC單片機實物圖如圖所示：

圖3.1STC89C52RC單片機實物圖

3.1按鍵電路設(shè)計

S1是復(fù)位鍵，S2，S3則是設(shè)置閾值的按鈕，S2閾值+1，S3閾值-1。

3

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圖3.2按鍵電路原理圖

3.2LCD1602液晶顯示模塊電路

我的設(shè)計中使用了SMC1602液晶屏來展示數(shù)據(jù)。這款液晶屏采用了16x2

字符矩陣，可以一次顯示兩行各16個字符。此外，該液晶屏還支持漢字符號

的顯示，具有較高的顯示效果和穩(wěn)定性，為我的系統(tǒng)提供了可靠的數(shù)據(jù)展示功

能。

圖3.3LCD1602液晶顯示原理圖

4

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圖3.4LCD1602液晶顯示實拍圖

4軟件設(shè)計

5

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4.1程序流程圖

6

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4.2產(chǎn)品程序清單

5產(chǎn)品使用說明

1.接上電源線，按下電源開關(guān)啟動設(shè)備。

2.等待led1602液晶顯示上的數(shù)值歸零。

3.通過按鍵設(shè)置閾值。

4.讓酒精氣體靠近MQ-3傳感器。

5.Lcd1602顯示對應(yīng)濃度值，超過閾值蜂鳴器鳴叫。

6產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)標準

6.J-STD-001E是關(guān)于電氣和電子組件焊接要求的標準。

7.IPC-A-610D(中文版)和IPC-A-610E是關(guān)于電子組件可接受性要求的標

準。

8.IPC-7711/21是關(guān)于電子組件和電路板返工和返修的標準。

9.GB/T11457-2006是信息技術(shù)軟件工程術(shù)語的標準。

7

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10.GB/T8566-2007是關(guān)于信息技術(shù)軟件生命周期過程的標準。

11.GB/T8567-2006是計算機軟件文檔編制規(guī)范的標準。

參考資料

[1]陳明熒.8051單片機課程設(shè)計實訓教材[M].北京：清華大學出版社，

2003

[2]徐新艷.單片機原理、應(yīng)用與實踐[M].北京：高等教育出版社，2005

[3]吳金戌，沈慶陽，郭庭吉.8051單片機實踐與應(yīng)用[M].北京：清華大

學出版社，2002

[4]王千.實用電子電路大全[M].電子工業(yè)出版社，2001

[5]馮博琴.微型計算機原理與接口技術(shù)[M].北京：清華大學出版社，

2004

[6]張毅剛.MCS-51單片機應(yīng)用設(shè)計[M].哈爾濱工業(yè)大學出版社，2004

[7]張淑清，姜萬錄等.單片微型計算機接口技術(shù)及應(yīng)用[M].國防工業(yè)出

版社，2003

[8]吳金戌，沈慶陽，郭庭吉.8051單片機實踐與應(yīng)用[M].北京：清華大

學出版社，2001

[9]趙亮,侯國銳.單片機C語言編程與實例[M].北京:人民郵電出版

社,2003

[10]王振紅，李洋，郝承祥.WT588D語音芯片的工作原理及其在智能控制

系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電子器件2002年3月第25卷第1期

附錄1元器件清單

序號名稱代號規(guī)格型號數(shù)量備注

AD采集芯

1片1ADC08321

2蜂鳴器B1蜂鳴器1

3電容C110uF1

4電容C2,C320pF2

5指示燈D1發(fā)光二極管1

6液晶LCD1LCD16021

7三極管Q190121

R1,R2,

8電阻R42K3

電阻電阻R310K1

8

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9電阻R51K1

10電阻R64.7歐1

S1,S2,

11按鍵S3SW-PB3

12電源開關(guān)SW1sw-灰色1

13單片機U1STC89C521

14酒精傳感器U2MQ-31

15晶振Y112M1

附錄2電路原理圖

9

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附錄3PCB設(shè)計圖

10

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附錄4產(chǎn)品裝配圖

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附錄5產(chǎn)品實物圖

附錄6程序代碼

#include<reg52.h>

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

sbitCS=P2^4;

sbitCLK=P2^3;

sbitDODI=P2^2;

sbitbeep=P3^2;

longdengji,s_dengji=80;

12

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uintflag_300ms;

sbitrs=P2^7;

sbitrw=P2^6;

sbite=P2^5;

sbitkey1=P1^2;

sbitkey2=P1^3;

voiddelay_1ms(uintq)

{

uinti,j;

for(i=0;i<q;i++)

for(j=0;j<120;j++);

}

voiddelay_uint(uintq)

{

while(q--);

}

voidwrite_com(ucharcom)

{

rs=0;

rw=0;

P0=com;

delay_uint(25);

e=1;

delay_uint(100);

e=0;

}

voidwrite_data(uchardat)

{

rs=1;

rw=0;

P0=dat;

delay_uint(25);

e=1;

13

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delay_uint(100);

e=0;

}

voidwrite_lcd3(ucharhang,ucharadd,uintdate)

{

if(hang==1)

write_com(0x80+add);

else

write_com(0x80+0x40+add);

write_data(0x30+date/100%10);

write_data(0x30+date/10%10);

write_data(0x30+date%10);

}

voidwrite_string(ucharhang,ucharadd,uchar*p)

{

if(hang==1)

write_com(0x80+add);

else

write_com(0x80+0x40+add);

while(1)

{

if(*p=='\0')break;

write_data(*p);

p++;

}

}

voidinit_1602()

{

write_com(0x38);

write_com(0x0c);

write_com(0x06);

write_string(1,0,"Alcohol:00mg/L");

write_string(2,0,"Thresho:80mg/L");

write_lcd3(2,9,s_dengji);

}

14

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unsignedcharad0832read(bitSGL,bitODD)

{

unsignedchari=0,value=0;

CLK=0;

DODI=1;

CS=0;

CLK=1;

CLK=0;

DODI=ODD;

CLK=1;

CLK=0;

DODI=SGL;

for(i=0;i<8;i++)

{

CLK=1;

value<<=1;

CLK=0;

if(DODI==1)

value++;

}

returnvalue;

}

ucharkey_can;

voidkey()

{

if(key1==0||key2==0)

{

delay_1ms(1);

if(key1==0)

key_can=1;

if(key2==0)