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1、车载酒精浓度监控设备设计专业班级：电子信息工程0901 学生姓名： 张雪清 指导教师： 陈 勇 职称： 讲 师摘要 近年来,我国汽车保有量在不断增长,与此同时,车辆运行带来的交通事故发生率也不断攀升。在诸多交通事故当中,有很多人为因素构成了交通安全隐患。其中,由酒后驾驶所造成的人员伤亡及财产损失首当其冲。但是现阶段,为了减少或杜绝酒后驾驶行为,交管部门通常只是采用呼气酒精测试仪对驾驶人员进行现场检测,以确定驾驶人员是否饮酒以及酒精含量。这种方法由于它没有安装在汽车内部,只能由交通监管人员设卡实施,所以造成检测速度缓慢,常常影响道路交通的正常运行。而且,设卡检测具有很大的随机性,也使许多酒后驾驶
2、行为逃避了监控。因此,并不能从根本上杜绝酒后驾驶的违章行为,酒后驾驶现象仍时有发生生 介于人们对于醉驾的逐渐重视，酒精测试课题便更加受人关注。酒驾引起的交通事故是由于司机饮酒过量造成酒精麻痹神经，使大脑反应迟钝，肢体不受控制的症状。所以本设计研究的是以气敏传感器和单片机为主，监控空气酒精浓度，并由LCD显示功能的空气酒精浓度测控电路。它可以监控空气中和呼气中酒精浓度值，对超过设定值进行报警，并显示数值，来提示危险。 车载酒精测控电路的设计可以达到以下目的：（1）有利于社会公共交通安全；（2）有效的降低交通事故的发生率;（3）使酒精测控变得更加便捷、安全、准确、高效，便于家庭酒精测控器的普及化。
3、关键词：STG89C52; ADC0804 ; 酒精传感器MQ-3； 继电器Car alcohol monitoring device design Abstract The increase based on vehicle Population brings the increase of car incidents years by years.Among the reasons which cause the incident,drunk drive absolutely bears the brunt of any danger. By now, to decrease the Ph
4、enomena of drunk drive,the only way 15 using alcohol examiner to determine whether the driver drunk or not in the field by traffic police. Because the examiner device 15 not assembled in the car, so policeman has to hold the device to effect on by one.By using this kind of method, traffic jams occur
5、s quite often because of efficiency. So to be the drunk drive for bidden is hard to achieve. Between the increasing emphasis on drunk driving, alcohol test subject will be more peoples minds. Traffic accidents caused by drunk driving is the driver drinking excessive amounts of alcoholic paralysis of
6、 nerves, the brain is unresponsive, physically out of control symptoms. Therefore, this research project is a gas sensor and microcontroller-based, monitoring air alcohol concentration, the LCD display the functions of the air alcohol concentration measurement and control instrument. It monitors the
7、 air and breath alcohol concentration exceeds a set value alarm, and displays the value, to prompt dangerous. Car alcohol monitoring and control of the design can achieve the following objectives: (1) in favor of social and public transportation security; (2) effectively reduce the incidence of traf
8、fic accidents; (3) alcohol monitoring and control has become more convenient, safe, accurate and efficient, to facilitate the popularization of home alcohol monitoring and control.Keyword: Microcontroller; the ADC0804; MQ-3 Alcohol Sensor; relay目录第一章 绪论11.1 设计背景11.2 气敏传感器的研究现状21.3 设计酒精浓度测试控制电路的意义3第二
9、章 硬件电路设计与实现42.1 系统框图42.2 单片机模块52.3 模数转换器模块62.4 酒精传感器模块82.5 液晶显示模块11第三章 系统的硬件设计13 3.1 最小系统电路13 3.2 蜂鸣器报警原理及其电路15 3.3 继电器驱动原理16 3.4 液晶1602显示原理17 3.5 电源电路原理18 3.6 ADC0804模数转换电路19 3.7 系统总原理图及实物图20第四章 系统软件设计21 4.1 编程语言介绍21 4.1.1 开发环境21 4.2 系统程序设计22 4.2.1 系统程序设计步骤22 4.3 程序源代码23第五章 心得体会24第六章 总结25参考文献26附录27
10、致 谢34第一章 绪论1.1 设计背景随着我国经济持续飞速地发展,人们生活水平不断快速地提高,汽车的销量也出现了前所未有的繁荣景象。汽车在给人们交通出行带来便捷的同时,也给人们频繁带来诸多交通损。从有数据记录的统计分析来看,我国每年居高不下的道路交通事故发生率,造成了不可估量的人员伤亡和直接经济损失,究其根源是驾驶人员违章现象极其严重,如酒后驾驶、超载超速等。所以,利用现有的GPRS/UPS技术对驾驶人员及车辆进行实时监控就显得尤为重要;为了能够减少和杜绝酒后驾驶行为,研究一种具有实时监控功能的酒精含量测试电路也是非常必要的。据研究表明,酒精主要在以下几个方面对驾驶人员的影响非常大:1、驾驶人
11、员的中枢神经系统会在酒精摄入达一定量的情况下,逐渐麻痹,并且造成功能失调,反应迟钝,动作不协调,对外界的反应时间延长,四肢之间的配合能力也会缓慢,故驾驶人员饮酒后的判断能力和操作能力明显下降。2、驾驶人员的意识也会在酒精摄入达一定量的情况下,逐渐模糊,注意力减弱或分散。在酒精的麻痹下,驾驶人员注意力将无法集中,视野范围缩小,视力模糊,危险隐患难以发现。3、驾驶人员在摄入酒精达一定量之后,会降低危险感,在酒精的麻痹下,触觉敏感度也将降低,因而容易过高估计自己的能力,不予理睬周围人的劝告。我国传感器市场的增长率超过15%，2010年销售额为186亿元人民币，2011年销售额为283亿元人民币，预计
12、2012年为325亿元人民币，2012年为374亿元人民币。我国传感器4大类中，工业和汽车电子产品占市场份额的33.5%。近年来，传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段，新型传感器的特点是微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它将不仅促进系统产业的改造，而且可导致建立新型工业和军事变革，是21世纪新的经济增长点。因为气体与人类的日常生活密切关系，对气体的检测已经是保护和改善人民居住环境不可或缺的手段，气体传感器在里面发挥了非常重要的作用。气体传感器是把气体中的所含成分检测出来，并转化成电信号的一系列器件，用来对有害气体，易燃易爆气体等进行安全监控，对生活中需要监控的气体进行检
13、测，分析，研究等。近年来，我国气敏传感器产业有了较快的发展，但与国外相比，在技术层面，实际应用等领域均存在着不小的差距。目前，气敏传感器领域还存在一系列问题。一是元件的稳定性不好。由于元件电阻和灵敏度随时间而不断变化，误差大给检测结果的可靠性带来不稳定的因素。二是选择性差。由于在检测气体时，通常在空气中含有其它的干扰气体(如烟酒等)，使气敏元件发生交叉响应，造成误差。三是催化剂中毒。掺有催化剂的气敏元件接触某些气体后，活性部分度化，这将改变元件的选择性，降低传感器的敏感度和稳定性。另外催化剂本身还存在着不稳定性因素，灵敏度问题。四是SnO2元件有时由于灵敏度过高而产生误差，但是在检测某些低浓度
14、气体的时侯灵敏度却往往达不到要求。1.2 气敏传感器的研究现状金属氧气敏元件性能与敏感功能材料的选择、结构及其制作工艺有密切的关系。用化敏感材料制作的半导体式气敏元件具有灵敏度高，结构简单，体积小质量轻，坚固耐用等优点而被广泛的应用，目前市场上以SnO2材料为主。SnO2是一种被广泛应用的气敏材料，围绕SnO2为主材料的气敏材料的设备及其气敏元件制备的研究课题也相当广泛。纯SnO2的气敏特性不是很好，尤其是它的热稳定性不高。为改善其气敏特性，常在SnO2基体中加入其他元素金属或其他金属氧化物。尽管SnO2传感材料有许多优点，但作为材料也存在一些缺点。通过控制气敏材料微粒体积的大小，掺杂其它添加
15、剂或催化剂，利用过滤设备或透气膜来增加选择性，也可以通过控制工作温度和环境湿度，改进设备等方法也可以改善SnO2传感器的气敏特性。纳米科技(NanoST)是研究尺寸在0.1100nm的物质组成体系的运动规律和相互作用以及可能在实际应用中的技术问题的科学技术。纳米技术的发展，不仅为传感器提供了良好的气敏材料，而且为传感器设备提供了许多新型制作方法。纳米固体材料具有庞大的界面，提供了大量气体通道，从而大大提高了灵敏度，工作温度大大降低，大大缩小了传感器的尺寸。当然，在己获得明显进展的纳米传感领域中尚存在很多问题，从敏感材料到制作技术都很不成熟，其性能也有不尽人意的地方。气敏传感器在家用电器中也有相当广泛的应用。吸油烟机等产品上常用MQ-3型半导体气敏传感器，它采用旁热式结构，陶瓷管内装有高阻抗加热丝，管外涂有梳状金属电极，金属电极之外涂有SnO2材料，使SnO2烧结体位于两电极之间。气敏传感器工作时，加热器通电加热，若无被检气体侵入时，气敏元件的阻值基本不变当气敏元件表面产生吸附作用，其阻值将随气体浓度的变化变化。当被检气体浓度增大到一定值时，气敏元件的阻值将随之下降到某一值，使电压比较器的状态发生变化，输出控制信号经电流放大后，控制继电器或双向晶闸管接通电
