[资料分享]基于单片机防酒驾酒精检测报警系统装置设计基于数字电路演讲计时protues仿真设计

Posted 2023-03-07 Mr song song

基于数字电路演讲计时protues仿真设计

一、课程设计的目的

1. 掌握数字计时显示的原理。

2. 掌握基本的逻辑门电路、译码器、触发器、计数器、555脉冲产生电路常用数字电路的综合设计方法。

3. 熟悉使用仿真软件Protues进行数字电路仿真设计的方法。

二、设计要求

4. 演讲的时间可以设定（在6分钟以内包括6分钟）；

5. 在演讲的时间到达时刻有报警提示；

6. 用数码管显示演讲所用的时间；

7. 用LED灯模拟显示秒数（每过10秒亮一个灯）；

8. 可以时间清零，重复计时使用。

三、方案设计与论证

本设计为实现计数报警功能，首先可以用脉冲开关实现计数脉冲的产生；其次可以用74LS192计数器和74LS138译码器实现计数和数字的显示，最后用蜂鸣器实现报警，为了让LED灯持续亮10秒，可以用555定时器实现；总的来说电路有两部分组成，一部分是计数译码部分，另一部分是报警部分。

方案一：使用 COMS 数字芯片，使用专用时钟芯片，使用十进制计数器，以及使用万用板焊接电路，分模块搭建电路，使用专用电源供电。优点：计时准确，反应灵敏，思路简单，性能稳定，成功率高，便于调试。缺点：驱动能力弱，走线复杂，对数电知识的利用并不充分。

方案二：使用 TTL 数字芯片，使用 74LS192 多进制计数器，用 555 定时器自建时钟模块，使用 USB 供电，使用 PCB 制板。优点：电路驱动能力强，不必考虑输入脚悬空的问题，充分利用了模电、数电的知识，外观漂亮，供电方便。缺点：整体布局比较麻烦，排查错误比较麻烦，时钟性能一般。

在比较两个方案的优缺点后，选择了第二个方案，进行由上而下层次化的设计，先定义和规定各个模块的结构，再对模块内部进行详细设计。通过仿真，原理图设计，PCB 制作，分步骤调试，来解决方案二的不足。使做出来的效果又好，又能充分利用学过的数电知识。可以体现数电课设的真正内涵。我们设计的计时报警器，严格按照设计要求，具有整点报时，显示等功能；特别是，我们的调时调分开关，都加上了消抖电路，使用了模拟电路消抖，省去了一些数字芯片，这些都是我们组，区别于其他组的地方

基于单片机防酒驾酒精检测报警系统装置设计

-、功能说明

通过MQ3传感器检测酒精浓度，信号由ADCO832进行处理模数转化再到单片机进行处理，当检测到浓度超过“酒驾”报警值时，红灯亮起，当检测到浓度超过“醉驾”报警值时，红灯亮同时蜂呜器启动，可通过按键对报警值进行设置，可通过按键保存当前检测到的浓度值，之后可对保存值进行查询。

二、按键说明《由左至右)

KEY1:设置键;切换设置菜单(酒驾、醉驾)。

KEY2:加键;设置参数+。2、

KEY3:减键;设置参数-。3、

KEY4:保存键，将当前检测的浓度保存。4、

KEY5:查询键，查询之前保存的浓度值，可通过KEY2/KEY3翻阅。

1590【毕设课设】基于数字电路演讲计时protues仿真设计

1596[毕设课设]基于单片机防酒驾酒精检测报警系统装置设计

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什么叫51单片机最小系统

单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统.

对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路.

下面给出一个51单片机的最小系统电路图.

说明

复位电路:由电容串联电阻构成,由图并结合"电容电压不能突变"的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位.一般教科书推荐C 取10u,R取8.2K.当然也有其他取法的,原则就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平.至于如何具体定量计算,可以参考电路分析相关书籍.

晶振电路:典型的晶振取11.0592MHz(因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的uS级时歇,方便定时操作)

单片机:一片AT89S51/52或其他51系列兼容单片机

特别注意:对于31脚(EA/Vpp),当接高电平时,单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行;当接低电平时,复位后直接从外部ROM的0000H开始执行.这一点是初学者容易忽略的.

复位电路：

一、复位电路的用途

单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机，按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。单片机也一样，当单片机系统在运行中，受到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。

单片机复位电路如下图：

二、复位电路的工作原理

在书本上有介绍，51单片机要复位只需要在第9引脚接个高电平持续2US就可以实现，那这个过程是如何实现的呢？

在单片机系统中，系统上电启动的时候复位一次，当按键按下的时候系统再次复位，如果释放后再按下，系统还会复位。所以可以通过按键的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。

开机的时候为什么为复位

在电路图中，电容的的大小是10uF，电阻的大小是10k。所以根据公式，可以算出电容充电到电源电压的0.7倍（单片机的电源是5V，所以充电到0.7倍即为3.5V），需要的时间是10K*10UF=0.1S。

也就是说在电脑启动的0.1S内，电容两端的电压时在0~3.5V增加。这个时候10K电阻两端的电压为从5~1.5V减少（串联电路各处电压之和为总电压）。所以在0.1S内，RST引脚所接收到的电压是5V~1.5V。在5V正常工作的51单片机中小于1.5V的电压信号为低电平信号，而大于1.5V的电压信号为高电平信号。所以在开机0.1S内，单片机系统自动复位（RST引脚接收到的高电平信号时间为0.1S左右）。

按键按下的时候为什么会复位

在单片机启动0.1S后，电容C两端的电压持续充电为5V，这是时候10K电阻两端的电压接近于0V，RST处于低电平所以系统正常工作。当按键按下的时候，开关导通，这个时候电容两端形成了一个回路，电容被短路，所以在按键按下的这个过程中，电容开始释放之前充的电量。随着时间的推移，电容的电压在0.1S内，从5V释放到变为了1.5V，甚至更小。根据串联电路电压为各处之和，这个时候10K电阻两端的电压为3.5V，甚至更大，所以RST引脚又接收到高电平。单片机系统自动复位。

总结：

1、复位电路的原理是单片机RST引脚接收到2US以上的电平信号，只要保证电容的充放电时间大于2US，即可实现复位，所以电路中的电容值是可以改变的。

2、按键按下系统复位，是电容处于一个短路电路中，释放了所有的电能，电阻两端的电压增加引起的。

51单片机最小系统电路介绍

1.51单片机最小系统复位电路的极性电容C1的大小直接影响单片机的复位时间，一般采用10~30uF，51单片机最小系统容值越大需要的复位时间越短。

2.51单片机最小系统晶振Y1也可以采用6MHz或者11.0592MHz，在正常工作的情况下可以采用更高频率的晶振，51单片机最小系统晶振的振荡频率直接影响单片机的处理速度，频率越大处理速度越快。

3.51单片机最小系统起振电容C2、C3一般采用15~33pF，并且电容离晶振越近越好，晶振离单片机越近越好4.P0口为开漏输出，作为输出口时需加上拉电阻，阻值一般为10k。

设置为定时器模式时，加1计数器是对内部机器周期计数（1个机器周期等于12个振荡周期，即计数频率为晶振频率的1/12）。计数值N乘以机器周期Tcy就是定时时间t。

设置为计数器模式时，外部事件计数脉冲由T0或T1引脚输入到计数器。在每个机器周期的S5P2期间采样T0、T1引脚电平。当某周期采样到一高电平输入，而下一周期又采样到一低电平时，则计数器加1，更新的计数值在下一个机器周期的S3P1期间装入计数器。由于检测一个从1到0的下降沿需要2个机器周期，因此要求被采样的电平至少要维持一个机器周期。当晶振频率为12MHz时，最高计数频率不超过1/2MHz，即计数脉冲的周期要大于2 ms。