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1、酒精浓度检测仪的设计一、选题的依据及课题的意义根据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8.7L。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
2、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。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
3、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。二、研究概况及发展趋势综述受 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
4、 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型。但由于价格和使用方便 的原因，目前（截止 2009 年 8 月）常用的只有燃料电池型（电化学型）和半导 体型两种。燃料电池是当前全世界都在广泛研究的环保型能源，它可以直接把可燃气体 转变成电能，而不产生污染，酒精传感器只是燃料电池的一个分支。燃料电池酒 精传感器采用贵金属白金作为电极，在燃烧室内充满特种催化剂，使进入燃烧室 内的酒精充分燃烧转变为电能，
5、也就是在两个电极上产生电压，电能消耗在外接 负载上，此电压与进入燃烧室内气体的酒精浓度成正比。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（2009 年）只有美国、英国、德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。三、研究内容及实验方案敏感部分由二氧化锡的N型半导体微晶烧结层构成的MQ-3型气敏传感器, 当其表面吸附有被测气体酒精分子时，表面导电电子比例就会发生变化，从而其 表面电阻会随着被测气体的浓度的变化而变化。由于这种变化是可逆的,所以
6、能 重复使用。MQ-3型气敏传感器灵敏度高，响应速度快。AT89S51单片机是一般控制应用的8位单片机。芯片内部有时钟振荡器，只 读存储器为4K字节，外部可扩充至64K字节，128字节的随机存储器，外部可 扩充至64K字节。32条双向输入输出线，每条均可以单独做I/O的控制。5个中 断向量源。 2个独立的16位定时器。 1个全双工串行通信端口。选用的开发平台 为 MedWin 单片机集成开发环境。发光二极管显示选用集成驱动器LM3914。内部有10个电压比较器，可驱 动 10 个发光二极管。相邻分压端之间的电压差是 0.12V 。可选择点状显示也可 选择条状显示。ADC0809 为 8 路 8 位的 A/D 转换器，具有转换起停控制端，转换时间为 lOOus模拟输入电压值范围是0+5V, +5V电压供电。三位数码管显示具体数 值。根据以上内容选定技术方案。 气体传感器遇到酒精气体后,阻值发生变化,所要测的电压发生相应的变化。变化的电 压值送LM3914放大比较，驱动相应的发光二极管发光，显示酒精浓度的高低。单片机 不断采集经ADC0809模数转换后的变化的电压值，经数据处理交数码管显示。系统流程 在这次的整体设计中主要涉及下面几个方面：（如图）整体结构方案图
