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1、. . . . 毕业设计说明书基于SPCE061A的酒精浓度检测仪的设计学 院：电气与电子工程学院专 业：电子信息科学与技术姓 名：学 号：指导教师：2013 年 6 月 / 摘 要本设计实现了对不同浓度酒精的检测和显示，通过适当改进可以用于检测酒后驾车。本文用SPCE061A单片机与MQ-3型气体传感器实现了对酒精浓度的测量，并对测量数据进行显示，同时利用二极管简单显示浓度的高低，在设计允许值时发出报警。论文主要研究了（1）硬件方面，MQ-3气体传感器技术参数的检测和将它接入到酒精浓度检测模块中；将模拟电压信号放大驱动发光二极管点亮报警；将采集到的模拟电压信号通过单片机控制经A/D转换，得到
2、数字电压信号；用于显示浓度的数码管显示模块。（2）软件方面，主要研究了电压到浓度的线性转换和最终浓度值的数码管显示。（3）对设计的传感器进行了标定。设计的传感器对酒精气体反应灵敏，能在有效围测量它的浓度值。并且在检测低浓度酒精时误差较小，最大误差为8.2%满足设计要求。本文的特色在于标准的确定。对于流动空气，样品的稳定性和水蒸气的影响，提出了解决方案和验证方法。对不同的区间浓度和电压转换关系做线性化处理，简化了硬件电路的设计。设计的传感器可以检测不同浓度的酒精气体，改进之后对解决酒后驾车事故和特殊场合酒精检测都可以使用。关键词：气体传感器，模数转换，单片机Abstract Differentc
3、oncentrationsofalcoholsolutionaredetectedandshowedinthedesign.Thedesigncanbeusedtothedetectionofdrunkdrivingthroughimprovement.Inthisthesis,theconcentrationofalcoholcanbemeasuredanddisplayedbyusingthegassensorbasedonSPCE061AMCUandMQ-3.AtthesametimetheconcentrationisdisplayedbyLED,andthesystemallowto
4、alarminthecertainvalue.InthethesisMajorresearchesarethreepoints.(1)Inthehardware,detectingthetechnologyparametersMQ-3gassensor,andconnectingittoatestingpartofthealcoholgasconcentration;Analogvoltagesignalamplificationtodrivelight-emittingdiodelighttoalarm;conversingthevoltagesignalthroughtheA/Dconve
5、rsionatthecontrolofthesingle-chip,obtainingthedigitalvoltagesignal;displayingtheconcentrationinthedigitaltubedisplaymodule.(2)IntheSoftware,linearconversionbetweentheconcentrationofthealcoholandthevoltageandthedigitaldisplayofthefinalconcentrationvalue.(3)Thedesignedsensoriscalibrated.Thedesignofgas
6、sensorisresponsivetothealcohol,canmeasureconcentrationintheeffectiverangeofitsconcentration.Andinthelowconcentrationofalcoholinthetesttheerrorissmallwiththemaximumerror8.2%,meetingrequirementsofthedesign.Thecharacteristicsofthethesisaretodeterminethestandard.Thesolutionsandverificationmethodsareprop
7、osedabouttheflowofairsamples,thesamplestabilityandwatervapor.Theconversionbetweenvoltageandconcentrationindifferentrangeistreatedaslinearrelationship.Thedesignofsensorcandetectdifferentthealcoholgaswithdifferentconcentration.Itplaysanimportantroletosolvethedrunk-drivingaccidentsandalcoholtestingfors
8、pecialoccasionsafterimprovement.KeyWords:Gassensor,A/Dconversion,Single-chipMicrocomputer目 录摘要IAbstractII第一章引言- 1 -1.1 系统研究的目的和意义- 1 -1.2 气敏传感器的发展状况- 1 -1.3本论文主要工作- 2 -第二章方案设计与论证- 3 -2.1 系统总框图- 3 -2.2 方案论证- 3 -2.2.1 信息采集部分- 3 -2.2.2 驱动控制部分- 4 -2.2.3显示部分- 5 -2.2.4总体方案选定- 5 -第三章主控芯片与61板简介- 6 -3.1 凌阳单片
9、机SPCE061A简介- 6 -3.1.1 性能特点- 6 -3.1.2 SPCE061A芯片部结构- 7 -3.1.3 SPCE061A芯片引脚- 7 -3.1.4 SPCE061A芯片部所设部件- 8 -3.2 61板简介- 11 -3.2.1 61板总体概述- 11 -3.2.2 61板具体接口描述- 12 -3.3 本章小结- 13 -第四章主要模块的选型- 14 -4.1 传感器的选型- 14 -4.2 液晶显示器的选型- 14 -4.2.1 MGLS-12032A基本参数- 16 -4.2.2 MGLS-12032A显示字符的方法- 16 -4.3 语音压缩算法选择- 17 -4.
10、3.1 音频概述- 17 -4.3.2 数字音频的采样与量化- 17 -4.3.3 数字音频的压缩基础- 17 -4.3.4 压缩分类与压缩算法的选择- 17 -4.4 本章小结- 18 -第五章系统硬件设计- 19 -5.1 系统硬件设计的主要容- 19 -5.2 系统硬件电路设计- 19 -5.2.1 外部复位与时钟电路- 19 -5.2.2 音频输出接口电路- 20 -5.2.3 在线调试PROBE和EZ_PROBE接口电路- 21 -5.2.4 电源接口电路- 22 -5.2.5 键盘电路- 22 -5.2.6 放大电路- 23 -5.2.7 显示电路- 25 -5.3 本章小结- 2
11、7 -第六章系统软件设计- 28 -6.1主程序设计与流程图- 28 -6.2 各按键子程序流程图与功能介绍- 29 -6.2.1 开始按键子程序- 29 -6.2.2存储子程序- 30 -6.2.3 求均值按键子程序- 31 -6.2.4 查询按键子程序- 32 -6.3 汉字显示和播音的实现- 32 -6.3.1 汉字的显示- 32 -6.3.2 S480的播音- 32 -6.4 显示与播音程序中用到主要API函数介绍- 33 -6.5 显示程序中所用字模的提取- 34 -6.6 本章小结- 34 -结论- 35 -参考文献- 36 -附1.1 主程序- 38 -附1.2 键盘程序- 43
12、 -附1.3 部分字模数据- 46 -附录二系统总电路图- 53 -第一章 引言1.1 系统研究的目的和意义随着经济高速发展，人民生活水平的迅速提高，中国逐渐步入“汽车社会”， 越来越多的人有了自己的私家车，酒后驾车行为所造成事故越来越多，对社会的影响也越来越大，酒精正在成为越来越凶残的第一大“杀手”。据有关资料统计，全世界每年就有超过60万人因车祸而丧失，400万以上的永久性伤残，一般受伤者则更是不计其数。并且据有关调查统计，大约50%到60%的车祸都是饮酒造成的。当酒精在人体血液达到一定浓度时，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与控制能力就会下降，处理紧急情
13、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。酒后驾驶已经被列为车祸致死的主要原因。造成的经济损失也相当惊人。为了实现对人权的尊重，对生命的关爱，使更多人的生命权、健康权与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酒精含量。目前全世界绝大多数国家都采用呼气酒精测试仪对驾驶人员进行现场检测，以确定被测量者体酒精含量的多少，以确保驾驶员的生命财产安全。酒精检测仪的设计与使用有着不可替代的作用，也有着相当的前景和意义。1.2 气敏传感器的发展状况目前，应用最广泛的是半导体气敏元件传感器，已普与应用于气体泄漏检测和监控，从工厂企业到居民家庭，
14、应用十分广泛。一是气体传感器向低功耗、多功能、集成化方向发展，国外气体传感器发展很快。二是增强可靠性，实现元件和应用电路集成化，多功能化，发展MEMS技术，发展现场适用的变送器和智能型传感器。气体传感器向低功耗、多功能、集成化方向发展国外气体传感器发展很快，一方面是由于人们安全意识增强，对环境安全性和生活舒适性要求提高；另一方面是由于传感器市场增长受到政府安全法规的推动。因此，国外气体传感器技术得到了较快发展，据有关统计猜测，美国1996年2002年气体传感器年均增长率为（2730）。目前，气体传感器的发展趋势集中表现为：一是提高灵敏度和工作性能，降低功耗和成本，缩小尺寸，简化电路，与应用整机相结合，这也是气体传感器一直追求的目标。如日本费加罗公司推出了检测（0.110）106硫化氢低功耗气体传感器，美国IST提供了寿命达10年以上的气体传感器，美国FirstAlert公司推出了生物模拟型（光化反应型）低功耗CO气体传感器等。二是增强可靠性，实现元件和应用电路集成化，多功能化，发展MEMS技术，发展现场适用的变送器和智能型传感器。1.3本论文主要工作
