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1、基于STC89C52的酒精浓度监测仪摘 要酒后驾车问题越来越得到社会的关注，酒精浓度对工业安全生产也很重要，为此设计了酒精检测仪来检测空气中酒精浓度。STC89C52是一种可编程控制的微处理器，具有体积小，价格低，性能稳定的特点,被广泛的应用于工业自动化 、智能仪器仪表等领域。酒精传感器MQ3以其灵敏度高、性能稳定、价格便宜、体积小在酒精检测设计中被广泛使用。酒精检测仪硬件主要由STC89C52、酒精传感器MQ3、A/D转换器TLC549、数码管、键盘、蜂鸣器六部分组成，其中STC89C52是核心。软件用C语言进行编程，采用模块化设计思想。在该装置中，MQ3将检测到的酒精浓度值转化为电压信号，
2、电压信号经TLC549转化为数字信号，并送入单片机，单片机对所输入数字信号分析处理，并送至数码管显示。由于不同环境对酒精浓度要求不同，这里可以通过键盘设定不同阀值，并送至数码管显示，与检测值比较。当检测值大于阀值，单片机将会控制蜂鸣器发出警报，实现了对酒精浓度的监测、显示、报警功能。基于Proteus的仿真结果表明，该酒精监测仪可实现对空气中酒精浓度101000ppm范围的监测，性能稳定，LED显示器能够对设定值和检测值实时显示，并能够实现声光报警功能。关键词：酒精浓度监测仪，STC89C52，TLC549，酒精传感器MQ3， LED显示Alcohol Concentration Monito
3、r Based on STC89C52ABSTRACTDrinking driving is becoming a serious social problem with more social concerns, alcohol concentration is also important in industrial production, so an alcohol detector is designed to detect the alcohol concentration in the air.STC89C52 is a programmable control microproc
4、essor, with small volume, low price, stable performance characteristics, and widely applied to industrial automation, intelligent instrument, etc. Alcohol sensor MQ3 is widely used for its high sensitivity, stability, price cheap, small volume.Alcohol detectors hardware consists of STC89C52, alcohol
5、 sensor MQ3, A/D converter TLC549, LED, keyboard and buzzer. C language is used to realize the software. Alcohol concentration signal is changed into voltage signal by MQ3, then the voltage signal is changed into digital signal through A/D converter. Digital signal is analyzed and processed by STC 8
6、9C52 and sent to display. Because different environments require different alcohol concentration, here you can set different values by the keyboard, then displayed on LED , comparing with the detecting value. When detecting value is more than setting value, STC89C52 will control buzzer alarms. The d
7、evice realizes the monitor, display and alarm. Simulation results in the Proteus7.5 show that alcohol detector can monitor the range 101000ppm alcohol, precision to 4ppm and realizes real-time display ,sound-light alarm function. In addition, the alcohol detector has stable performance and promising
8、 market prospect .Key words: alcohol concentration monitor, STC89C52, TLC549, alcohol sensor MQ3, LED display目录前言1第1章 酒精浓度监测仪的整体结构21.1 酒精浓度监测仪的特点21.2 硬件设计及功能方案框图2第2章 酒精监测仪的硬件结构设计及原理52.1 硬件原理52.1.1 硬件原理说明52.1.2 实践方法步骤72.2 各元器件的选取与介绍72.2.1 酒精传感器MQ3的选择72.2.2 串行模数转换器TLC549102.2.3 关于AT89C52的选取102.3 各模块电路
9、工作原理122.3.1 按键电路工作原理及按键作用122.3.2 检测电路及A/D转换电路132.3.3 显示电路和报警电路142.3.4 时钟电路和复位电路15第3章 酒精测试仪软件的设计173.1 软件设计的流程图173.1.1 主程序流程概述173.1.2 键盘扫面子程序183.1.3 A/D转换与比较子程序流程图193.2 参考程序21第4章 测试与仿真304.1 软件的调试304.2 测试仿真314.2.1 仿真过程314.2.2 仿真结果31结论34谢 辞35参考文献36外文资料翻译37前言近年来，酒后驾车引起的交通事故越来越受到社会的关注。为此，需要设计一智能仪器能够监测驾驶员体
10、内酒精含量。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，以确定被测量者体内酒精含量的多少，以确保驾驶员的生命财产安全。此外，空气酒精浓度监测仪还能监测某一特定环境的酒精浓度如酒精生产车间可避免发生起火、爆炸及工业场地酒精中毒等恶性事故，确保环境安全。从工厂企业到居民家庭，酒精泄露的检测、 监控以及对酒后驾车的监测对居民的人身和财产安全都是十分重要且必不可少的。现如今，由于人们安全意识增强，对环境安全性和生活舒适性要求的提高，再加上气体传感器向低功耗、 多功能、 集成化方向的发展，因此，酒精浓度检测仪具有十分广阔的现实市场和潜在的市场要求。 该酒精监测仪是以气敏传感器和单片
11、机为核心，能够监测空气酒精浓度，并具有声光报警功能及LED显示功能。其可监测出空气环境中酒精浓度值，并根据不同的环境设定不同的阈值，对超过的阈值进行声光报警来提示危害。采用C语言来实现其软件功能。酒精监测仪可实现对空气中酒精浓度101000ppm范围的监测，精度可到到4ppm,性能稳定，LED显示器能够对设定值和检测值实时显示，并能够实现声光报警功能。该装置硬件电路设计简单、软件功能完善、灵敏度高、工作性好、并具有尺寸小、低功耗、低成本的优点可以使其吸引更多的市场关注。第1章 酒精浓度监测仪的整体结构1.1 酒精浓度监测仪的特点半导体气敏传感器是利用气体在半导体表面的氧化还原反应和还原反应导致
12、敏感元件阻值发生变化，也就是非电量气体的氧化和还原反应导致电阻值发生了变化，最终把分电量信号转化为电压信号输出，经过模数转换送入单片机进行处理，其中可以通过键盘设定阀值，单片机处理数据后的酒精浓度可以在LED显示并判断是否报警。(1) 数据采集系统以单片机为控制核心，外围电路带有LED显示以及键盘响应电路，无需要其他计算机，用户就可以与之进行交互工作，完成数据的采集 存储 计算 分析等过程。(2) 系统具有低功耗 小型化 高性价比等特点。(3) 从便携式的角度出发，系统成功使用了数码管显示器以及44键盘。由单片机系统控制键盘和 LED 显示来实现人机交互操作，界面友好。(4) 软件系统采用C语
13、言编写，在兼顾实时性处理的同时也能很方便地进行数据处理。1.2 硬件设计及功能方案框图酒精传感器测试仪常用的是单片机、A/D转换芯片0809、酒精传感器等主要硬件构成硬件电路，软件多采用汇编程序来实现。由于汇编编写起来需要把个寄存器地址分配搞得很清楚，除了自己外别人读起来很不方便。交流和修改不如C语言方便，给以后的维护带来不便，所以这里采用C语言实现其软件的设计。酒精传感器将测试环境中的酒精浓度信号转换为电信号，经过放大、A/D芯片转换后送入单片机处理，单片机将酒精浓度信息转换为十进制数，并通过查表获得对应的数码管显示，并送到LED数码管显示，通过44键盘输入设定数值，让检测到的酒精浓度值和设
14、定值相比较，如果检测数值大于设定值就发出警报，否则，返回。本文设计的酒精浓度检测仪主要是以酒精传感器和单片机为平台设计而成的，这里给出了两个可选择方案：酒精测试仪基本工作原理框图如下图1-1所示。方案一 图1-1 酒精监测仪基本工作原理框图1方案二 图1-2 酒精监测仪基本工作原理框图2关于酒精传感器的芯片很多，由于身边关于MQ3酒精测试仪的设计资料较多，而TGS2620不太熟悉，还有就是酒精传感器MQ3要比传感器TGS2620价格跟为经济，有比较好的稳定性和精度，抗干扰能力也较强，这里就选择了酒精传感器MQ3，以前用过过89C52的芯片,自己对LCD的控制字不熟悉，LED现在比LCD价格要便
15、宜，满足工程需要足够了。方案一更容易操作并且可执行性更好，各模块之间相互独立思路更为清晰，TLC549是8位串行A/D转换芯片，引脚与TLC1549兼容，价格更为便宜，工程上更为实用。这里选用了方案一，其中主要芯片酒精传感器MQ3/A/D转换芯片89C52、TLC549、LED数码显示管、74LS138译码器。本设计可以实现对空气中酒精浓度检测范围101000ppm的检测，灵敏度：Rin air/Rin typical gas5。数码管显示时候都是整数，单位默认为ppm,旁边还有四位数码管可输入设定值，进行对比，如检测值大于设定值则报警，否则返回。这里串行8位A/D转换芯片TLC549总失调误差最大为0.5LSB，典型功耗值为6mW。第2章 酒精监测仪的硬件结构设计及原理2.1 硬件原理2.1.1 硬件原理说明(1) 图2-2中给出了酒精监测仪控制电路原理1,2,3。(2) 单片机STC89C52的31引脚
