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图3-31 LCD1602写操作时序
3.1.7.4 LCD1602的控制
表3-1 LCD1602控制指令表
指令 清屏 归位 输入方式设置 显示开关控制 光标、画面位移 功能设置 CGRAM地址设置 DDRAM地址设置 读BF和AC值 写数据 读数据 功能 清DDRAM和AC值 AC=0，光标、画面回HOME位 设置光标、画面移动方式 设置显示、光标及闪烁开、关 光标、画面移动，不影响DDRAM 工作方式设置（初始化指令） 设置CGRAM地址。A5～A0=0～3FH DDRAM地址设置 读忙标志BF和和地址计数器AC值 数据写入DDRAM或CGRAM 从DDRAM或CGRAM数据读出 表3-2 LCD1602寄存器选择控制表
RS 0 0 1 1 R/W 0 1 0 1 操作说明 写入指令寄存器（清除屏等） 忙标志以及读取位址计数（DB0～DB6）值 写入数据寄存器（显示各字型等） 从数据寄存器读取数据 一种防酒驾和防疲劳功能的汽车安全系统设计—朱正清 24
3.1.8 电磁继电器的选择
3.1.8.1 电磁继电器的定义及原理
其定义为：在电气输出电路中，当输入量也即激励量的变化达到规定的要求时，使得被控量发生预定的阶跃性变化的一种电器。
继电器是实际意义上是一个用小电流来控制大电流操作的“自动开关”，安装在相互作用的控制系统（输入电路）和控制系统（输出电路）之间。因此，继电器在电路中起着自动调节，安全保护，转换电路的作用[32]。
电磁继电器包括铁芯、线圈、触点弹簧、衔铁。其原理为：在继电器两端加上一定电压时，线圈流过恒定电流产生电磁效应，衔铁将被吸引克服触点弹簧弹力返回吸引的核心，从而使驱动衔铁的动触点与常开触点结合。当线圈断电时，电磁吸引力消失，衔铁返回到原来位置，在弹簧的反作用力，动触点与常闭触点分开，从而达到导通电路中的，切割的目的。
3.1.8.2 JQC-3F电磁继电器
本设计选用的电磁继电器是JQC-3F电磁继电器。该继电器由5V直流电源供电，共有5个引脚，其中一对线圈引脚、一个公共脚、一个常闭引脚、一个常开引脚。
图3-32 JQC-3F电磁继电器实物图
3.1.9 其他元器件的选择
根据设计的需要，还需选择如下元器件： （1）逻辑门：或非门、或门、与门、非门。 （2）开关元器件：微动开关、自锁开关、拨动开关。
（3）其他元器件：排阻、发光二极管、蜂鸣器、三极管、续流二极管、电位器。 这些元器件的简单参数，如下表3-3所示：
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表3-3 其他元器件简单参数表
元器件 CD4001 CD4002 74HC04 74HC08 74HC32
A109-30
IN9013 IN4148
SS12D07
名称 或非门 或非门 非门 与门 或门 发光二极管 排阻 蜂鸣器 三极管 续流二极管 微动开关 自锁开关 拨动开关 电位器
参数
四2输入或非门，5V电源电压输入（14脚） 双4输入或非门，5V电源电压输入（14脚） 六反相器，5V电源电压输入（14脚） 四2输入与门，5V电源电压输入（14脚） 四2输入或门，5V电源电压输入（14脚）
5V电源电压输入 10K，精度±2% 3.3~5.5V电压有源蜂鸣器
PNP型 高频小信号 4管脚 6管脚，双自锁
3管脚 10K
3.2 硬件电路的设计
本设计是一种防酒驾和防疲劳功能的汽车安全系统设计，硬件电路部分可分为三大部分，分别是：控制启动系统处于工作状态部分、防止疲劳驾驶部分和防止酒后驾驶部分。其中，STC89C51单片机控制部分电路属于三大部分都需应用的电路，而蜂鸣器报警电路、继电器驱动电路则属于防止酒后驾驶部分和防止疲劳驾驶部分都需应用的电路。
3.2.1 STC89C51单片机控制部分电路
STC89C51单片机控制部分电路，也即单片机最小控制系统，主要由单片机、时钟电路、复位电路组成。如下图3-33所示：
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图3-33 STC89C51单片机控制部分电路电路图
3.2.1.1 时钟电路
STC89C51单片机控制部分电路的时钟信号通常可以用两种电路获得：内部时钟方式和外部时钟方式。
外部时钟方式：就是把外部已有的时钟信号输入到单片机内。该电路适用于使单片机的时钟和外部信号保持同步。
内部时钟方式：在引脚XTAL1和XTAL2外接晶振。由于单片机内部存在一个高增益的反相放大器，当单片机外接晶振后，就构成了自激振荡器并且会产生振荡时钟脉冲信号。该电路中，两个电容起稳定振荡频率、快速起振的作用，一般电容的大小为：30pF±10pF。在本设计中，选择的电容大小为22 pF。
图3-34 STC89C51单片机控制部分电路的两种时钟电路图
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3.2.1.2 复位电路
在STC89C51单片机控制部分电路中，当振荡器运行时，RST引脚上到少需要保持两个机器周期的高电平输入信号，复位过程即可完成。此时，CPU将发出内部复位信号。内部复位操作是在检测到RST为高电平后的第二个机器周期的情况下进行的，此后每个周期都将重复进行复位操作，直到RST变为低电平。一般情况下，Vcc电源的上升时间不会超过1ms，片内振荡器启用时间在10ms以内。在这一情况下，通过把RST引脚接通10uF的电容再接到Vcc上并同时经过10K的电阻和地相连，就能产生上电自动复位。
图3-35 STC89C51单片机控制部分电路的复位图
3.2.2 继电器驱动电路
图3-36 继电器驱动电路图
STC89C51单片机是一个弱电电子器件。一般情况下，其工作的电压大都为5V或着更低，其驱动电流也很小。但是在本设计中需要利用单片机在模拟现实环境的情况下实现防止酒后驾驶和防止瞌睡驾驶的功能，所以应该要用小电流控制大电流。继电器驱动电路可以有效的实现课题设计要求。
继电器驱动电路包括的元器件如下表3-4所示：
表3-4 继电器驱动电路所需元器件