多功能酒精测试仪

多功能酒精测试仪

论文

课题名称基于单片机的酒精测试仪

武汉工程大学邮电与信息

目录

一．摘要与系统原理 (3)

二．功能指标 (4)

三．整机原理图 (5)

四．软件流程 (6)

五．MCS-51单片机引脚功能 (7)

六．ADC0809资料 (9)

七．酒精传感器TGS822 (11)

八.LCD资料 (12)

九．整机程序 (13)

摘要

本作品是基于单片机控制ADC0809对TGS822酒精浓度取样来反映人体血液酒精浓度；以及对DS18B20获取温度

系统框图

实现原理

TGS822对酒精浓度的变化，其阻值产生相应的变化，然后通过取样电阻分压的变化表现出来；人体血液酒精浓度的不同，其呼出的气体中酒精浓度也不同。通过TGS822对呼出气体中酒精浓度的反应以取样电压的形式送入到ADC0809，进行A/D转换后并将转换的数据送入单片机进行分析处理，并判断是否醉酒驾车，再通过液晶板显示出来。

DS18B20其自身的温度传感器所产生的温度数字数据存入其自身的存储器，单片机对其控

制读出温度数据，然后经过计算处理，将当前环境温度由液晶板输出。

作品亮点

该作品结构简单，功能多样，可扩展性强，成本低廉，便于携带，适用范围广。功能指标

车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或等于80mg/100ml的驾驶行为。

血液酒精含量临界值：

血液与呼气酒精含量换算

车辆驾驶人员呼气酒精含量检验结果可按标准GA307换算成血液酒精含量。

整机原理图 软件流程图

MCS-51单片机引脚功能

MCS 单片机都采用40引脚的双列直插封装方式。下图为引脚排列图，40条引脚说明如下：

1、主电源引脚Vss 和Vcc ①Vss 接地

②Vcc 正常操作时为+5伏电源

2、外接晶振引脚XTAL1和XTAL2

①XTAL1内部振荡电路反相放大器的输入端，是外接晶体的一个引脚。当采用外部振荡器时，此引脚接地。

②XTAL2内部振荡电路反相放大器的输出端。是外接晶体的另一端。当采用外部振荡器时，此引脚接外部振荡源。

3、控制或与其它电源复用引脚RST/VPD，ALE/，和/Vpp

①RST/VPD当振荡器运行时，在此引脚上出现两个机器周期的高电平（由低到高跳变），将使单片机复位

在Vcc掉电期间，此引脚可接下图8051引脚排列图

上备用电源，由VPD向内部提供备用电源，以保持内部RAM中的数据。

②ALE/正常操作时为ALE功能（允许地址锁存）提供把地址的低字节锁存到外部锁存器，ALE引脚以不变的频率（振荡器频率的）周期性地发出正脉冲信号。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。但要注意，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲，ALE端可以驱动（吸收或输出电流）八个LSTTL电路。对于EPROM型单片机，在EPROM编程期间，此引脚接收编程脉冲（功能）

③外部程序存储器读选通信号输出端，在从外部程序存储取指令（或数据）期间，在每个机器周期内两次有效。同样可以驱动八LSTTL输入。

④/Vpp、/Vpp为内部程序存储器和外部程序存储器选择端。当/Vpp为高电平时，访问内部程序存储器，当/Vpp为低电平时，则访问外部程序存储器。

对于EPROM型单片机，在EPROM编程期间，此引脚上加21伏EPROM编程电源（Vpp）。

4、输入/输出引脚P0.0-P0.7，P1.0-P1.7，P2.0-P2.7，P3.0-P3.7。

①P0口（P0.0-P0.7）是一个8位漏极开路型双向I/O口，在访问外部存储器时，它是分时传送的低字节地址和数据总线，P0口能以吸收电流的方式驱动八个LSTTL负载。

②P1口（P1.0-P1.7）是一个带有内部提升电阻的8位准双向I/O口。能驱动(吸收或输出电流)四个LSTTL负载。。

③P2口（P2.0-P2.7）是一个带有内部提升电阻的8位准双向I/O口，在访问外部存储器时，它输出高8位地址。P2口可以驱动(吸收或输出电流)四个LSTTL 负载。

④P3口（P3.0-P3.7）是一个带有内部提升电阻的8位准双向I/O口。能驱动(吸收或输出电流)四个LSTTL负载

ADC0809资料

1．主要特性

1）8路8位A／D转换器，即分辨率8位。

2）具有转换起停控制端。

3）转换时间为100μs

4）单个＋5V电源供电

5）模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准。

6）工作温度范围为-40～＋85摄氏度

7）低功耗，约15mW。

2．内部结构

ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A／D转换器，它由8路模拟开关、地址锁存与译

码器、比较器、8位开关树型D／A转换器、逐次逼近

寄存器、三态输出锁存器等其它一些电路组成。因此，ADC0809可处理8路模拟量输入，且有三态输出能力，既可与各种微处理器相连，也可单独工作。输入输出与TTL兼容。3．外部特性（引脚功能）

ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图13．23所示。下面说明各引脚功能。

IN0～IN7：8路模拟量输入端。

2-1～2-8：8位数字量输出端。

ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。

ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。

START：A／D转换启动信号，输入，高电平有效。

EOC：A／D转换结束信号，输出，当A／D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。

OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A／D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。

CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。

REF（+）、REF（-）：基准电压。

Vcc：电源，单一＋5V。

GND：地。

ADC0809的工作过程是：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动A／D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A／D转换完成，

EOC变为高电平，指示A／D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。

酒精传感器TGS822资料

特点：应用：

?对乙醇等有机溶剂有高灵敏度?酒精检测器

?长期稳定性优良?工厂、干洗店、半导体产业的

?长寿命、低成本有机溶剂检知

?以简单电路即可使用

费加罗气体传感器的气敏素子，使用在清洁空气中电导率低的二氧化锡(SnO2)。当存在检知对象气体时，传感器的电导率随空气中气体浓度增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化，转换为与该气体浓度相对应的输出信号。

TGS822传感器对酒精、有机溶剂的灵敏度高，在酒精检测器等方面得到广泛应用。

相同特性的TGS823，采用了陶瓷底座，可以在200℃的高温气氛中使用。

下

纵坐标以传感器电阻比（Rs/Ro）表示，Rs，Ro的定义如下：

Rs＝不同浓度气体中的电阻值

Ro＝300ppm乙醇中的电阻值

灵敏度特性：

图中纵坐标也以传感器电阻比（Rs/Ro）表示，这里的Rs，Ro定义如下：

Rs=含300ppm乙醇、各种温/湿度下的电阻值

Ro=含300ppm乙醇、20℃65%R.H.下的电阻值

LCD资料

1602字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源线

VCC(15脚)和地线GND(16脚)，其控制原理与14脚的LCD完全一样，其中：

引脚符号功能说明

1VSS一般接地

2VDD接电源（+5V）

3V0液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。

4RSRS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。

5R/WR/W为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。

6EE(或EN)端为使能(enable)端，下降沿使能。

7DB0底4位三态、双向数据总线0位（最低位）

8DB1底4位三态、双向数据总线1位

9DB2底4位三态、双向数据总线2位

10DB3底4位三态、双向数据总线3位

11DB4高4位三态、双向数据总线4位

12DB5高4位三态、双向数据总线5位

13DB6高4位三态、双向数据总线6位

14DB7高4位三态、双向数据总线7位（最高位）（也是busyflang）

15BLA背光电源正极

16BLK背光电源负极

寄存器选择控制表即为ASCII码表

RSR/W操作说明

00写入指令寄存器（清除屏等）

01都busyflag（DB7），以及读取位址计数器（DB0~DB6）值

10写入数据寄存器（显示各字型等）

11从数据寄存器读取数据

1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。

因为1602识别的是ASCII码，试验可以用ASCII码直接赋值，在单片机编程中还可以用字符型常量或变量赋值，如'A’。

整机程序

#include

#include

sbitrs=P2^4;//LCD液晶引脚定义，p0接DB0_DB7

sbitrw=P2^7;

sbitep=P2^6;

sbitale=P2^0;//ADC0809引脚定义

sbitstart=P3^7;

sbitoe=P3^5;

sbiteoc=P3^6;

sbitadda=P2^5;

sbitaddb=P2^2;

sbitadc=P2^3;

sbitlight=P3^0;//报警输出

sbitDQ=P3^3;//DS18B20输入脚定义

sbitDE=P3^1;

unsignedchartempL=0; unsignedchartempH=0; floattemperature; unsignedcharcodedis1[]={"WORKSTART"}; unsignedcharcodedis2[]={"ALCOHOLTEST"}; unsignedcharcodedis3[]={"mg/100ml"}; unsignedcharcodedis4[]={"SAFEDRIVING"}; unsignedcharcodedis5[]={"DRINK-DRIVING"}; unsignedcharcodedis6[]={"DRUNKDRIVING"}; voiddelay(unsignedcharms)//延时1 {unsignedchari,j;

while(ms--)

{for(i=0;i<250;i++)

for(j=0;j<50;j++)

{_nop_();

_nop_();

}

}

}

voiddelay2(unsignedinttime)//延时2 {

unsignedintn;

n=0;

while(n

{n++;}

return;

}

bitlcd_bz()//LCD判忙

{

bitresult;

rs=0;

rw=1;

ep=1;

_nop_();

_nop_();

result=(bit)(P0&0x80);

ep=0;

returnresult;

}

lcd_wcmd(unsignedcharcmd)//写指令数据到LCD {

while(lcd_bz())

rs=0;

rw=0;

ep=0;

_nop_();

_nop_();

P0=cmd;

_nop_();

_nop_();

ep=1;

_nop_();

_nop_();

ep=0;

}

lcd_pos(unsignedcharpos)//设定显示位置

{

lcd_wcmd(pos|0x80);

}

lcd_wdat(unsignedchardat)//写入显示数据到LCD {

while(lcd_bz());

rs=1;

rw=0;

ep=0;

P0=dat;

_nop_();

_nop_();

ep=1;

_nop_();

_nop_();

ep=0;

}

lcd_init()//LCD初始化{

lcd_wcmd(0x38); delay(1);

lcd_wcmd(0x0c); delay(1);

lcd_wcmd(0x06); delay(1);

lcd_wcmd(0x01); delay(1);

}

Init_DS18B20(void)//DS18B20初始化

{

unsignedcharx=0;

DQ=1;

delay2(8);

DQ=0;

delay2(85);

DQ=1;

delay2(14);

delay2(20);

}

ReadOneChar(void)//向DS18B20读一字节数据{

unsignedchari=0;

unsignedchardat=0;

for(i=8;i>0;i--)

{

DQ=1;

delay2(1);

DQ=0;

dat>>=1;

DQ=1;

if(DQ)

dat|=0x80;

delay2(4);

}

return(dat);

}

WriteOneChar(unsignedchardat)//向DS18B20写一字节数据{

unsignedchari=0;

for(i=8;i>0;i--)

{

DQ=0;

DQ=dat&0X01;

delay2(5);

DQ=1;

dat>>=1;

}

delay2(4);

}

ReadTemperature(void)//向DS18B20读温度值

{

Init_DS18B20();

WriteOneChar(0xcc);

WriteOneChar(0x44);

delay2(125);

Init_DS18B20();

WriteOneChar(0xcc);

WriteOneChar(0xbe);

tempL=ReadOneChar();

tempH=ReadOneChar();

temperature=((tempH*256)+tempL)*0.0625; delay2(200);

return(temperature);

}

main()

{

floatx,y,k;

unsignedintda,n,temp1,temp2,i,gw,sw,bw,kw,xw; light=0;

lcd_init();

delay(3);

lcd_pos(0);

i=0;

while(dis1[i]!='\0') {

lcd_wdat(dis1[i]); i++;

}

lcd_pos(0x41);

i=0;

while(dis2[i]!='\0') {

lcd_wdat(dis2[i]); i++;

}

delay(32);

while(1)

{

lcd_init();

ale=0;

start=0;

adda=0;

addb=0;

adc=0;

_nop_();

ale=1;

start=1;

_nop_();

start=0;

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

while(eoc==0);

oe=1;

_nop_();

da=P1;

oe=0;

y=(2550/da-10)/9.27; if(y>2.68)

x=61.61-4.08*y; elseif(y>2.38)

x=139.3-33.3*y; elseif(y>2.23)

x=218.7-66.7*y;