酒精测试仪的设计毕业论文

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1、本科毕业论文 酒精浓度测试仪的设计与制作二 级 学 院物理与机械工程学院专 业通信工程年 级2009 级学 号0910618041学 生 姓 名秦学峰指 导 教 师林萍职 称硕士完 成 时 间2013 年04月30 日 独 创 性 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计）是本人在指导老师指导下取得的研究成果。除了文中特别加以注释和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果。与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。签名： 年月日授权声明本人完全理解贺州学院有关保留、使用本科生毕业论文（设计）的规定，即：学院有权保留并向国家

2、有关部门或机构送交毕业论文（设计）的复印件和磁盘，允许毕业论文（设计）被查阅和借阅。本人授权贺州学院可以将毕业论文（设计）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文（设计）。本人论文（设计）中有原创性数据需要保密的部分为：无。签 名： 年月日指导教师签名： 年月日目 录摘 要I绪 论11 硬件设计11.1STC89S52单片机11.2 MQ-3酒精传感器11.3 ADC0832芯片11.4 LCD1602液晶11.5 报警电路12软件设计12.1 编译语言的选择12.2 主程序模块12.3 A/D转换模块12.4 按键输入模块12.5 液晶显示输出

3、模块13 调试和结果14 心得体会1参考文献1附录 1Abstract1致 谢1酒精浓度测试仪的设计与制作作 者 秦学峰指导教师 林萍摘 要：本论文主要是设计一种用于公共场所具有检测和报警功能的酒精浓度测试仪。成品可用于交警对汽车驾驶者测试与监督，也可以用于司机驾车前的自我检测。本设计方案基于STC89S52单片机，MQ-3酒精浓度传感器。系统将传感器输出的420mA的标准信号通过以ADO832为核心的A/D转换电路转换为8位的数字信号，经过单片机处理，最后由LCD1602液晶显示器显示酒精浓度值以及实现报警功能。论文中清楚地描述了数据采集子代码、数据处理过程以及数据显示子程序和报警电路的设计

4、方法和过程。系统对于测试点超出额定的酒精浓度时，发光二极管报警提示测试人员，同时操作人员可以通过按键对上限酒精浓度的设定和调节。关键词：酒精浓度传感器；单片机；1602液晶V绪 论检测仪向更迅速快捷更方便携带等发展。传统的机械测试仪和酒精计一般的灵敏度和准确度比较低或难操作，同时单片机做的系统既有类似于计算机的基本部件，又不同于计算机。它有体积小，实时快速对外部事件做出反应，作出逻辑判断与推理后实现被控对象的参数调整与控制等优点，所以基于单片机的酒浓度测试仪的开发还是具有一定现实意义的。根据WHO数据，全球2003年的人均纯酒精消费量为6.2L，其中欧洲地区人均达11.9L，美洲地区人均为8.

5、7L。俄罗斯及其周边的东欧国家酒精消费量最高，其次为欧洲其他国家。在人均国民生产总值（GDP）低于7000美元的低收入国家，酒精消费量与人均GDP相关，GDP越高酒精消费量越高。而随着我国近年来高速发展的经济水平和居民生活水平，酒精消费量亦呈直线上升趋势，随之而来的是因为饮酒而造成的一系列社会问题。例如酒后驾驶造成的交通意外。当酒精在人体血液内达到一定浓度时，麻痹神经，造成大脑反应迟缓，肢体不受控制等症状。人对外界的反应能力及控制能力就会下降，处理紧急情况的能力也随之下降。对于酒后驾车者而言，其血液中酒精含量越高，发生撞车的几率越大。而根据世界卫组织的事故调查，大约50%69%的交通事故与酒后

6、驾驶有关，酒后驾驶已经被列为车祸致死的主要原因。在中国，每年由于酒后驾车引发的交通事故达数万起，其危害触目惊心，已成为交通事故的第一大“杀手”。为了实现对人权的尊重，对生命的关爱，使更多人的生命权、健康权及幸福美满的家庭能得到更好的保护，需要设计一智能仪器能够检测驾驶员体内酒精含量。因此我选择了酒精浓度测试仪的设计为毕业设计的题目。这种仪器可以准确的测出喝酒者酒后血液中的酒精浓度，从而可以采取相关措施，提前预防交通事故或者灾难的发生，从而极大地保护了人民的生命和财产的安全。受20世纪信息技术的快速发展的影响，传感技术逐渐走向成熟，在生活生产中的得到了广泛的应用。由于传感器在各个领域都有着举足轻

7、重的作用，因此，高精度，高可靠性，微型化，微功耗无源化和智能数字化成为其发展方向。为检查醉驾, 警察常常使用一种便携式的酒精呼吸检测仪, 通过检测驾驶者呼出的气体判断驾驶者是否饮酒。而目前使用的酒精呼吸检测仪只能初步显示驾驶员是否饮酒, 有醉驾嫌疑的驾驶员还需要接受血检, 以确定其体内酒精含量是否超标。为简化其流程，英国内政部已推出一种超级酒精呼吸检测仪, 能根据体温、呼吸频率等情况, 当场判断出驾驶者体内的酒精含量。由此可见，高精度，高可靠性与微型化是酒精浓度检测仪的主要发展方向。至今为止，对气体中酒精含量进行检测的设备有燃料电池型（电化学）、半导体型、红外线型、气体色谱分析型和比色型五种类

8、型。但由于价格和使用方便的原因，目前（截止2013年1月）常用的只有燃料电池型（电化学型）和半导体型两种。与半导体型相比，燃料电池型呼气酒精测试仪具有稳定性好，精度高，抗干扰性好的优点。但是由于燃料电池酒精传感器的结构要求非常精密，制造难度相当大，目前（2013年）只有美国、英国、德国，中国等少数几个国家能够生产，加上材料成本高，因此价格相当昂贵，是半导体酒精传感器的几十倍。由于经费、设备和时间等因素限制，所以这次设计与制作的酒精浓度测试仪是以单片机为主控制器，扩展必要的外部电路，设计制作成的测试仪器。实现对酒精浓度数据的采集，最大酒精浓度的设置，酒精浓度大小的比较，报警和显示酒精浓度数据等功

9、能。系统包括单片机控制模块，液晶显示屏显示模块，数据采集模块，报警模块，复位电路等模块。单片机控制系统的工作过程，主要由51单片机、液晶显示屏、按键、LED指示灯组成，外部硬件电路有驱动芯片等。贺州学院本科毕业论文（设计）1 硬件设计由于本次设计需要用到单片机，来完成对酒精浓度的检测，分析了网上的相似课题，有很多是用酒精浓度传感器MQ-3来完成酒精浓度检测系统的设计。鉴于本次时间限制，本次设计中采用的是STC89S52单片机来控制整个电路，电路中采用的是LCD1602来显示测试所得的实时数据，用MQ-3感应器来采集数据。A/D芯片选择AD0832，主要是这块芯片的性能优良，时序操作简单，能很好

10、的解决本次设计中对实时数据转换的要求。系统结构如下：报警提示A/D转换传感器液晶显示器STC89S52按键图1 系统结构框图构成该系统的主要元件和电路有：1.1 STC89S52单片机 单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。单片机也被称为微控制器（Microcontroler），是因为它最早被用在工业控制领域。

11、单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。STC89S52单片机为系统的核心，它是一款低功耗,价格便宜,高速，可靠,有一定抗静电，抗干扰,功能较强的单片机。STC89S52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，片内振荡器及时钟电路。同时STC89S52可降至0Hz的静

12、态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发本。STC单片机有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求1。1.1.1 STC89S52芯片图图2 STC89S52引脚图1.1.2 STC89S52单片机部分引脚功能说明Vcc：电源电压。GND：接地。P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口

13、，也即地址/数据总线复用口。P1口：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。P3口：P3口时一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。ALE ：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1

14、/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当89S52单片机由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲。在次期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次 信号。 EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFH）， 端必须保持低电平（接地）。XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端2。1.2 MQ-3酒精传感器MQ-3酒精传感器对乙醇蒸气有较高的灵敏度，但响应和恢复需要一定的时间。另外，MQ-3酒精传感器简单的驱动回路和可靠的稳定性是相比较于其他型号传感器的优点。MQ-3酒精传感器可用于机动车驾驶人员及其他严禁酒后作业人员的现场检测，也可用于其他场所乙醇蒸气浓度的检测。MQ-3酒精传感器有6只针状管脚，其中4个管脚（两个A和两个B）用于信号读取，两个H脚用于提供加热电流。1.2.1 MQ-3酒精传感器图3 酒精传感器管脚示意图1.2.2 MQ-3酒精传感器外围电路图4 MQ-3酒精传感器外围电路原理图当感应器上电后，由于周围空气没有乙醇蒸汽，感应器里的感应材料不导电，传回 ADC0832芯片CH0的模拟电流为0，当感应器周围有乙醇蒸汽时，感应器里的感应材料按一