1、 目目 录录 一、一、前言前言 4 二、酒精测试仪总体方案设计二、酒精测试仪总体方案设计 . 4 2.1 酒精浓度检测仪设计要求分析 . 4 2.2 酒精浓度检测仪设计方案 4 三、硬件设计三、硬件设计 . 5 3.1 传感器的选择 . 5 3.2 A/D 转换电路 . 6 3.3 89C51 单片机系统 . 9 3.4 LED 显示电路 12 3.5 键盘电路 . 13 3.6 报警电路 . 13 四四、软件设计软件设计 14 4.1 主程序框图 . 14 4.2 数据采集子程序程序框图 . 15 4.3 报警子程序程序框图 . 15 五、课程设计系的五、课程设计系的心得心得体会体会 17
2、六、参考文六、参考文献献 17 附图附图 整体电路图整体电路图 . 18 2 酒精浓度酒精浓度检检测仪测仪的设计的设计 一、一、前言前言 近年来，我国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 繁发生。为此，我国将酒驾列入刑法范围内，所以需要设计一智能仪器能够检测驾驶员 体内酒精含量。本课程设计研究的是一种以气敏传感器和单片机 A/D 转换器为主，检测 驾驶员呼出气体的酒精浓度，并具有声光报警功能的空气酒精浓度监测仪。其可检测出 空气环境中酒精浓度值，并可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。 本课题分为两部分：硬件设计部分和软件设计部分。硬件部分
3、为利用 MQ3 气敏传感 器测量空气中酒精浓度，并转换为电压信号，经 A/D 转换器转换成数字信号后传给单片 机系统，由单片机及其相应外围电路进行信号的处理，显示酒精浓度值以及超阈值声光 报警。程序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。而硬 件电路又大体可分为单片机小系统电路、A/D 转换电路、声光报警电路、LED 显示电路， 按键电路，各部分电路的设计及原理将会在硬件电路设计部分详细介绍。 二、酒精测试仪总体方案设计二、酒精测试仪总体方案设计 2.1 酒精浓度检测仪酒精浓度检测仪设计要求分析设计要求分析 设计的酒精浓度测试仪应具有如下特点： （1）数据采集系统以单片机
4、为控制核心，外围电路带有LED显示以及键盘响应电路， 无需要其他计算机，用户就可以与之进行交互工作，完成数据的采集、存储、计算、分 析等过程。 （2）系统具有低功耗、小型化、高性价比等特点。 （3）从便携式的角度出发，系统成功使用了数码管显示器以及小键盘。由单片机系 统控制键盘和LED显示来实现人机交互操作，界面友好。 （4）软件设计简单易懂。 2.2 2.2 酒精浓度检测仪酒精浓度检测仪设计设计方案方案 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A/D转 换器转换得到数据送入单片机进行处理
5、。此外，还需接人LED显示，4*4键盘，报警电路 等。 其总体框图如图2-1所示。 3 图图2 2- -1 1 基本工作原理图基本工作原理图 三、三、硬件设计硬件设计 3.1.1 传感器的选择传感器的选择 本系统直接测量的是呼气中的酒精浓度，再转换为血液中的酒精含量浓度，故采用 气敏传感器。考虑到周围空气中的气体成分可能影响传感器测量的准确性，所以传感器 只能对酒精气体敏感，对其他气体不敏感，故选用 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
6、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。负载电阻 RL 可调为 05-200K。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、标准回路、传感器阻值变化率与 酒精浓度、外界温度的关系图如图 3-3 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。 气敏 传感器 A/D 转换 电路 单片机 声光报警电路 LED 显示 键盘 空气流量 传感器 被测 环境 4 图图3 3- -1 1 MQ3 MQ3 结构和外形结构和外形 图图3 3- -2 2 MQ3 MQ3 结构图结构图 图图3-3 传感器阻值变化率与酒精浓度传感器阻值变化率与酒精浓度、外界温度之间的关系外界温度之间的关系 5 本系统测量时还需要测
