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1、 论文题目：基于单片机技术的酒精浓度检测学 院：电子工程学院年 级：（黑体三号字）专 业：（黑体三号字）姓 名：（黑体三号字）学 号：（黑体三号字）指导教师：（黑体三号字） 年 月 日各工作组要指定一名人员承担信息报送工作，负责搜集和整理本组及相关成员单位的各类信息，经组长审核把关后及时报综合组，每周至少报送一条工程进展信息，每季度报送工作总结。摘要本文以AT89C51单片机为控制核心，配合ADC0832转换芯片，Arduino MQ-3酒精传感器，LED和蜂鸣器组成了酒精浓度传感系统。在硬件电路上完成了对AT89C51单片机的最小系统的搭建，其中包括电路的连接以及各个部位器件的选择，完成了对
2、ADC0832的电路设计使其能够实现模拟数字的转换。实现了LCD1602液晶与单片机的通信电路，使LCD1602液晶能够作为本套系统的实时显示模块顺利显示实时数据值。在软件上使用了Altium designer设计电路原理图，Multisim 11实现模拟电路仿真，为电路制作提供了坚实的理论基础。在模拟放大部分使用了S9013三极管，顺利完成了使用数字信号控制模拟器件的功能。关键词AT89C51；ADC0832；Arduino MQ-3酒精传感器Abstract In this passage，we use AT89C51 MCU as the system controller core,
3、combined with ADC0832 convert chip, Arduino MQ-3 alcohol sensor and LED , set up the platform to detect the dense of the alchol in an area.On the one hand, we accomplished the least system about 51 MCU and the design of ADC0832 convert circuit. Through the hardware, we can read the value from ADC083
4、2 and display the value on LCD1602, which is the real-time display module to the system.On the other hand, we use Altium designer to draw up the picture about the whole circuit, and use to finish the get the value about the devices by reMultisim 11.Baed on the theory, wecan use S9013 transistor to a
5、mplify the current to drive the LED and BUZZER, thus, we can use the digital signal to control the analog circuitKey wordsAT89C51；ADC0832；Arduino MQ-3 alcohol sensorI基于单片机技术的酒精浓度检测目录摘要IAbstractII第一章 绪论31.1传感器的发展31.2 单片机及微处理器31.3本论文研究的主要内容及意义3第二章 系统设计52.1 系统功能52.2 器件选择52.2.1 传感器探头52.2.2显示模块62.2.3报警部分
6、72.2.4 核心控制模块8第三章 硬件设计113.1 51单片机最小系统113.2 AD转换电路123.2.1 AD转换原理123.2.2 电路连接133.3 报警电路143.3.1 LD驱动电路143.3.2 蜂鸣器驱动电路163.4 液晶显示电路17第四章 软件设计194.1 单片机C语言编程194.2 KEIL开发环境204.3 系统流程21结 论23参考文献24附录一26附录二32致谢33第一章 绪论1.1传感器的发展随着电子技术的日益进步，传感技术也在大跨步的前行。基于各式各样的传感元器件能够测定人们生活中几乎所有的物理量1。光纤传感器2，半导体传感器3，化学物质传感器等等4，已经
7、成为人们感知世界5，感知自然，认识世界，认识自然所必须的设备。从简单的物理量来说6，光纤传感器所做的光极限测量能够检测到皮米甚至飞米数量级的微位移7，从较为复杂的物理量来看，半导体传感器能够测定稳定以及变化的磁场，这是人们能够进一步发展的标志8。无论是各种各样的传感元件，还是形态各异的传感器模型，都在不断挑战，不断做更新，根据人们的需要，传感器的世界会更加丰富多彩。1.2 单片机及微处理器随着电子技术的不断发展，人们生活中各式各样的自动化设备层出不穷，无论是大到太空飞船，载人航天，还是小到手机，MP3等等电子设备都在朝着自动化，方便化，简洁化的方向发展9。这一功劳无疑是单片机革命性的出现，是电
8、子世界日益壮大与完善，从最早的 1位布尔型单片机，到现在大型的32位ARM嵌入式系统，都是单片机在历史上留下的痕迹10。二十一世纪是数字化时代，几乎人们感知的世界都存在各种各样的数值，人们通过这些数值的大小来比较周围环境11，感知所要提取的信息12。数字信息化也是单片机发展所造就的产物13。现在的微处理器朝着小型化，高速化，多功能化不断进步，不断提高，不断发展，我们的生活也因为这些技术的进步而得到较大的改善14。51单片机作为一款经久不衰单片机内核，因其过硬的系统稳定性在航天，工业控制等重要场合扮演者重要的角色，又因其低廉的制作成本与简单的使用流程，是他在简单的仪器中占有一席之地15。所以未来
9、无论嵌入式系统亦或单片机的发展如何，我们都要重视51单片的性能，充分发挥传统单片机的优势。1.3本论文研究的主要内容及意义随着我国的改革开放政策实施，信息化全球化的步伐加快，我国的科技经济实力也在日益壮大起来，人民的物质文化生活水平逐渐体高，汽车几乎成为了与多人的通用出勤工具16。说到驾车我们就不得不谨慎小心，因为这不单单关系到个人的安危，也可能会对周围的人造成伤害17。其中最严重的问题就是酒后驾车，如何杜绝酒后驾车是当今社会面临的一个难题。目前来说交警用的酒后驾车监测装置造价比较昂贵，大多是数千元甚至上万元，最主要的是操作复杂，很多平民百姓很难正常使用。这次我们开发一套操作简单，便于大多数人
10、使用的酒精浓度报警系统，能够解决很多生活中的问题。最主要的就拿酒后驾车来说，这套系统的设计具有体积小巧18，供电简单，操作方便，集成度高等特点，也就是说这个小系统只需要3节5号电池就能安装在任意场所，比如说出租车内，酒店门口旁边，当系统处于待机监测时就能够检测到周围的酒精浓度值，如果超过阈值便发出强烈的声光报警，这样的话周围的人就能够知道那里酒精浓度比较高，不回去座酒精浓度高的司机开的车。除了这点以外，这个系统能够检测到大气中的酒精浓度，在易燃易爆以及存放干燥物品的仓库内，我们需要实时对酒精浓度进行监控测量以保证周围的大气内部不会因充满酒精发生危险。这套系统的另一大特色就是集成度高19，如果但
11、从传感探头的大小来说不超过5厘米见方，也就是说这个器件完全可以集成到其他传感报警门禁系统中，另一方面，其他的报警系统也可以直接与这个系统构成双保险开关甚至是带优先级智能保险开关来检测控制我们需要知道的物理量20。酒精浓度报警系统这么看来有着广泛的市场空间与发展前景。全文共分为四章，主要内容如下：第一章：介绍了传感器以及传感元器件的发展历史，发展现状，单片机嵌入式系统的特点、优点以及未来的发展趋势。第二章：重点介绍系统的设计思想，整体功能框图，对实现各个功能模块的器件选型进行了详细的说明，深入分析了各个模块的作用。第三章： 主要介绍系统的硬件电路设计，包括核心电路的连接，各个模块驱动电路的设计原
12、理。 第四章：介绍了单片机编程平台的搭建，如何进行单片机开发，如何使用C语言编写系统程序以及整体系统的流程图，软件结构设计思想。第二章 系统设计2.1 系统功能51单片机酒精浓度报警系统如图2-1所示。本套系统的作用是完成对酒精浓度的检测并将模拟的酒精浓度值做量化处理，设定阈值并完成报警提示功能。图2-1系统框图首先，系统经电源模块供电使各个模块工作如图2-1，进入初始化状态。系统初始化之后，传感器探头开始以扫描方式检测周围酒精浓度并向核心控制CPU发出数据信号，CPU接到数据信号之后开始做算法处理，将此时的传感器数据量化，量化的数据需要与标准进行比对，换算成统一的酒精浓度标准。此时的数据经过
13、逻辑判断，与用户设定的与之相比对，如果大于设定阈值就会将信号传送给报警模块。显示模块用于实时显示CPU所接受的数据，方便工作人员实时监测。 2.2 器件选择2.2.1 传感器探头传感器探头我们选用Arduino MQ-3酒精传感器。这个传感器机械强度高，便于各种地方安装，电气特性好，驱动起来简单，通信协议符合TTL电平标准，适于和各种芯片进行直接通信，探测特性好，测量数据精准。另外，该传感器具有信号输出指示灯指示功能，方面直接从探头上确认工作状态。该传感器支持双路信号输出，模拟量与数字量可切换，对乙醇蒸汽具有很高的灵敏度和良好的选择性，具有长期的使用寿命和可靠的稳定性，快速的响应恢复特性；等特
14、点表2-1传感器参数特性加热电压 50.2V（ACDC）工作电流140mA回路电压10V（最大DC 15V）负载电阻5K（可调）检测浓度范围10-1000ppm清洁空灵敏度1.5V气中电压3%响应时间1S（预热3-5分钟）2.2.2 显示模块显示模块部分我们选用LCD1602液晶显示屏作为系统的显示界面。这款液晶是一款通用型液晶显示器，能够显示两排各16个ASIC字符。这个液晶模块主要由HD4470显示控制芯片驱动，这个芯片内部集成了ASIC码字符集与控制指令集，便于CPU控制芯片操作液晶显示。图2-2 LCD1602实物图这款液晶具有显示亮度高，背光可调，操作简单，操作时序速率要求低等优点，
15、因为驱动芯片HD4470为一款8位数据芯片，也就是说他能够很好地与8位单片机之间完成数据通信，并且相互之间电平兼容。这款液晶留给我们的同样是2.54mm的DIP封装接口，我们同样使用万用板进行电路焊接并用杜邦线级联就能是使系统正常工作。2.2.3 报警部分系统的报警部分我们选用声光报警系统，这种双保险能够保证如果有一路报警失灵的话另一路正常维持系统运转。另外声光报警能够相互弥补之间的不足，无论是在各种场合都能够保证系统正常工作。声光报警模块的元器件我们采用蜂鸣器加上LED共同作用，从驱动源上来看，这两款器件都属于电流驱动型，电流驱动性器件相比于电压驱动型器件有很多优点，它能够不改变负载的阻抗，减小了电源端的带负载压力。LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源，它有着广泛的用途。体积小，基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常的小，非常的轻。LED耗电非常低
