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1、I 74 基于单片机的酒精浓度测试仪设计基于单片机的酒精浓度测试仪设计 摘摘 要要 中国经济的飞速发展使得私家车的占有量越来越高 人们生活水平的提高 车 辆的大幅度增多 也使得道路安全问题越来越严重 有些事故是让人回天乏术的 而有些事故是完全可以避免的 比如酒后驾车 这种行为是对自己以及他人生命的 严重不负责 为了遏制这种行为 对驾驶员进行酒精浓度测试不失为一种有效的方 法 酒精浓度测试仪不仅要能准确测出酒精的浓度 而且要让测试人员读出该浓度 当然也要有报警装置 提醒人们浓度超标 本设计目的在于实现对不同的酒精浓度 的检测和显示 通过适当改进可以用于对驾驶员进行是否酒后驾车的检测 本文主 要采
2、用 STC89C52 单片机与 MQ 3 型气体传感器 而且能够对显示出所测量的数据 加之二极管的使用就可以简单地显示出所测的酒精浓度 当其浓度超过允许值时 检测仪将发出蜂鸣声 关键词关键词 酒精浓度检测 STC89C52 单片机 MQ 3 气体传感器 A D 转换 II 74 Alcohol tester based on MCU Abstract The rapid development of China s economy makes the share of private cars increase What s more the improvement of people s l
3、iving standards and a substantial increase in the vehicle makes the road safety problem get worse Some accidents are beyond resurrection while others are completely can be avoided Such as drunk driving such behavior is serious not responsible to their and the others lives In order to curb this behav
4、ior the driver alcohol test is an effective method Alcohol tester is not only able to accurately measure the concentration of alcohol but also can let testers reads the concentration Of course we have an alarm system to alert people to the concentration exceeded The design aims to achieve different
5、alcohol concentration detection and display And it can be used for the driver is drunk driving tests through appropriate improvements This paper uses STC89C52 MCU and MQ 3 Gas Sensor as the main devices With the use of the diode the alcohol tester can display the measured data and simply show the al
6、cohol concentration measured When the concentration exceeds the allowable value the detector will beep Keywords STC89C52 microcontroller MQ 3 gas sensor A D conversion III 74 目 录 第 1 章 绪论 1 1 1 酒精测试仪现状和发展趋势 1 1 2 酒精浓度检测仪设计的意义 1 1 3 研究内容 2 1 4 系统总体思路 2 第 2 章 系统总体方案设计 3 2 1 总体设计 3 2 2 控制模块方案论证 3 2 3 显
7、示模块方案论证 3 第 3 章 硬件电路设计 5 3 1 单片机电路设计 5 3 1 1 单片机介绍 5 3 1 2 STC89C52 的功能特性 6 3 1 3 STC89C52 的原理说明 6 3 2 MQ3 气体传感器 7 3 2 1 MQ 3 主要技术指标 7 3 2 2 MQ 3 结构 外形 测试电路 8 3 2 3 MQ 3 传感器调理电路 10 3 3 电源电路 11 3 4 ADC0809 11 3 5 LCD 液晶显示模块 12 3 5 1 LCD1602 显示模块技术参数 12 3 5 2 LCD602 显示模块功能 13 3 6 发光二极管显示报警电路 15 3 7 阈值
8、存储电路 16 3 8 系统硬件设计原理图分析 16 第 4 章软件系统的设计与实现 18 4 1 主程序设计 18 4 2 分部分软件设计 19 4 2 1 ADC 程序流程图 19 4 2 2 LCD 程序流程图 20 IV 74 第 5 章 系统的调试及实验结果 21 5 1 调试步骤 21 5 1 1 按键修改酒精阈值程序 21 5 1 2 模数转换测试 21 5 1 3 液晶显示程序设计 22 5 1 4 声光报警测试 25 5 1 5 整体功能调试程序 25 5 2 实验结果 25 结 论 27 致 谢 28 参 考 文 献 29 附录 A 译文 30 STC89C51RC RD
9、系列 MCU 30 附录 B 外文原文 38 STC89C51RC RD SERIES MCU 38 附录 C 51 附录 a 全局变量头文件和延时模块 51 附录 b AD 转化模块 53 附录 c 24c08 存储模块 54 附录 d LCD 显示模块 59 附录 e 主函数 64 1 74 第第 1 章章 绪论绪论 1 1 酒精测试仪现状和发展趋势酒精测试仪现状和发展趋势 汽车的发明 使世界的文明跨出了一大步 汽车产业的飞速发展使得拥有汽车 已不是遥不可及的梦 现在几乎每家每户都有汽车 汽车让人们的距离不再遥远 但交通事故却给人们带来了不可挽回的悲剧 交通事故多发的原因有很多 其中能 避
10、免的就是由于酒后驾车引起的交通事故 中国的酒桌文化由来已久 很多人认为 自己虽然喝了酒 但是还是能掌控车辆 但是这是完全错误的 在酒精的作用下 人的大脑并不能做出正确的判断 容易错误的操控车辆 从而导致悲剧的发生 为 了从根源上遏制由于酒后驾车引发的交通事故的发生 酒精浓度检测仪的诞生便可 以方便快捷的解决这一问题 不仅如此 涉及到酒精浓度检测的食品加工 酿酒等 行业 也广泛运用酒精浓度检测仪来提高生产安全性 由于科技的飞速发展 用于 检测酒精浓度的首要元件 气体传感器越来越符合现代社会的生产需求 用来检 测酒精浓度的传感器正朝着功耗低 功能多 方便 快捷的方向发展 地球上大部 分国家使用的都
11、是呼吸式酒精浓度检测仪 只要驾驶人员对着检测仪呼气 就可以 现场检测出驾驶员体内的酒精浓度 确定他们有没有酒后驾车 以及是否为醉酒开 车 这样就可以大大减少这种可避免的交通事故的发生 1 2 酒精浓度检测仪设计的意义酒精浓度检测仪设计的意义 进入二十一世纪以来 我国的经济发生了突飞猛进的发展 人们的生活水平越 来越高 私家车几乎成为每家每户的必备品 凡事有利有弊 有私家车的人大多生 活质量还不错 这种情况下 聚会 谈生意等场合下饮酒的可能性也相对比较大 由于驾驶员饮用大量酒精后导致驾驶人员判断力降低 不能很好的操控机动车 从 而导致非常严重的交通事故 家破人亡 惨绝人寰的事情频频发生 为什么喝
12、酒以 后不宜开车呢 那是因为酒后驾车 由于驾驶员体内酒精浓度比较高 会使其反应 速度比较慢 对危险的评估能力比较低 因而不能对危险起到很好的控制 悲剧就 此发生 而酒精浓度检测仪可以检测出驾驶员体内的酒精浓度 从而预防驾驶员酒 后驾车 从而减少因酒后驾车导致的交通事故的发生 因此研究酒精浓度测试仪对 2 74 这个社会的安定和谐是有重大意义的 1 3 研究内容研究内容 本论文研究的主要内容如下 1 气体传感器 本设计使用的是 MQ 3 气体传感器 主要研究 MQ 3 气体传 感器的性能特性 以及怎样将其运用到本设计中去 2 单片机 选择 STC89C52 单片机 作为控制单元 3 模数转换 模
13、拟电压信号经放大电路被放大后 通过单片机内部的模数转 换器 将模拟电压信号变成数字电压信号 4 LCD 显示器 数码管显示器上显示其测得的酒精浓度 并与所设置的浓 度阈值进行对比 若超过阈值 则通过蜂鸣器发出报警 5 软件方面 通过对单片机的编程 最终实现数据在数码管上的显示 1 4 系统总体思路系统总体思路 设计酒精浓度检测仪首先要有一个气体传感器将乙醇的浓度变成电信号 本设 计选择的是 MQ 3 型气体传感器 该传感器灵敏度高 价格低 使用方便 是做酒 精浓度检测仪的不二之选 而传感器得到的电信号不能直接用来传输给单片机 因 此得到的信号要经过一定的电路处理 变成 0 5V 的模拟电压后方
14、能输出 由于这 里得到的是模拟电压 要经过 A D 转换器才能将其变成数字电压 这里选用 STC89C52 单片机的好处就体现出来了 因为 STC89C52 单片机内部自带的 A D 转 换模块 无需外接转换器 这样就大大地降低了设计难度和设计成本 模拟信号通 过 A D 转换后便会输出酒精浓度的数据 把该数据与预先设定的醉酒阈值进行对比 要想实现酒精浓度值在数码管上显示或报警 就要将该该数据送到单片机的 P1 口 再通过 STC89C52 单片机进行一些软件程序的处理 3 74 第第 2 章章 系统总体方案设计系统总体方案设计 2 1 总体设计总体设计 图 2 1 总体设计框图 本论文的第一
15、步就是信号采集模块 即由传感器采集酒精浓度信号 然而采集 到的仅仅是模拟信号 所以要通过一个模数转换器 将原本的模拟信号转变成数字 信号 这就要求单片机内部能进行模数转换 出于这方面的考虑 就选择了 STC89C51 型单片机 这样省去了不少麻烦 单片机作为控制模块与 LCD 显示器相 连接 并通过编程 控制其显示出所测试的乙醇的浓度 同时单片机还与键盘连接 这样就能改变阈值 使所设计的酒精浓度检测仪适应多种场合需要 另外所测得的 酒精浓度与阈值做比较 当超过预设阈值时 报警器就会发出报警 2 2 控制模块方案论证控制模块方案论证 控制模块主要是由单片机来完成 单片机接收酒精浓度传感器送来的模
16、拟数据 首先要将其变成数字量 然后通过对单片机的一系列编程 使其控制 LCD 显示器显 示酒精浓度值 同时 通过键盘改变阈值 把设置的阈值传送给单片机 这样就能 使测得的酒精浓度与实时阈值相比较 并将比较结果通过单片机传达给声光报警器 最终实现报警功能 4 74 2 3 显示模块方案论证显示模块方案论证 显示模块选择 LCD 液晶显示器来完成 因其符合设计的需求 将单片机的 P0 口与 LCD 相连便可传输经过单片机处理的数据 使酒精浓度值在 LCD 上显示 通 过一系列编程 便能达到设计预想的结果 5 74 第第 3 章章 硬件电路设计硬件电路设计 3 1 单片机电路设计单片机电路设计 3 1 1 单片机介绍单片机介绍 STC89C52单片机是宏晶公司生产的STC系列增强型8051单片机 这种单片机几 乎囊括了采集数据和系统控制过程中所有的单元模块 这种单片机的指令代码完全 可以兼容传统的8051单片机 这样既能使元件性能提高 又不用大费周章的重新编 写指令代码 STC89C52单片机在标准的8051基础上新增了许多实用功能 ISP IAP编程方式 6时钟 机器周期模式 内部扩展RA
