基于气敏传感器的酒驾测试仪)

摘要

本设计采用单片机和酒敏传感器为主要核心器件，酒精检测仪是通过电压频率转换将酒敏传感器传出的电压值转换成数字量，经单片机系统对传感器输出的非线性进行查表式校正、译码后，用软件将被测量的最大值保留并最终显示。着重介绍了该仪器的工作原理及性能特点。

本文介绍了气敏传感器检测气体的工作原理，详细讲述了系统的组成、原理和检测方法。系统采用硬件兼软件对测量过程及测量结果进行处理。与传统的检测技术相比，此种传感器检测装置有结构简单、新颖、易于实现的特点。

【关键词】

酒精检测仪8039单片机非线性校正酒敏传感器

目录

一.设计目的 (1)

1.1设计背景 (1)

二.设计任务与要求 (1)

2.1设计任务 (1)

2.2 设计要求 (3)

三.设计步骤及原理分析 (3)

3.1设计方法 (3)

3.2设计步骤 (4)

3.3设计原理分析 (5)

四.课程设计小结与体会 (7)

五. 参考文献 (8)

一.设计目的

各行各业的工作，例如机动车驾驶员酗酒后开车以及从事危险工作行业的人员酗酒后操作，都会造成严重的事故。用简便、准确、卫生的检测仪器进行检测，对违章饮酒者进行重罚，促使每个人增强遵章守纪的意识，消除隐患，对减少因酗酒造成的事故具有很大的意义。根据人呼出气体中乙醇的含量来确定酗酒的标准，从医学的角度看是可行的。人体摄入乙醇越多，血液中乙醇的溶解量就越大，从肺部呼出气体中乙醇的含量就越高。根据医学上对人饮酒的血醇含量的试验结果进行分析就可以确定酗酒的标准。而酒精的即时检测，有助于社会各方面的安全，特别是交通的安全。

二.设计任务与要求

2.1设计任务

系统的设计要求考虑到方方面面。本系统各个重要方面，如两个方面：

1.呼出气体的测量方法

对人呼出气体的测量不同于对其它气体的测量。因为人呼出一口气的时间仅一秒种左右，而且传感器感受到的乙醇气体浓度有一个从低到高再到低的过程，在这个过程中，浓度有一个最大值。

2.数据的显示方法

如果采用即时显示，检测者在短短的一秒钟内既要观察被检

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者呼气方式是否正确，又要观察读数并读取最大值．眼睛会应接不暇，极易漏读、误读。用微型计算机处理，可以在一秒种内采样数百次，对每次的结果逐一进行比较，保留最大值，在测量过程结束后将最大值显示出来供检测者读取，并能长时间锁存，供被检者和其他有关人员察看。

综上所述，在酗酒检测仪中采用单片微型计算机可以集模数转换、非线性校正、结果处理、存储、译码显示于一身，从而使电路结构紧凑、功能强、性能价格比高，并使检测仪智能化，因此有着十分突出的优点。采用微机的数字化气体检测仪，采用同一电路结构，只要更换传感器和程序存储器，就可以适用于多种气体的检测，这也是其优点之一。

3.关于气体收集测量方法不同造成的影响

对人体呼出气体的测量方式及其对测量结果的影响对人体呼出气体进行测量的方式基本上分为三种。

其一为密闭式的测量。被测者将呼出气体吹入一塑料袋中，然后将传感器探头深入袋内测量。测量过程中塑料是密闭的，袋中气体不溢出。

其二为连续气流式的测量。传感器装在一个气室中。被测者通过吹管将气从气室一端吹入，经过传感器后从气室另一端排出。测量过程L中要求气流不中断并保持一定的压力。

其三是开启或半开启式的测量。被测者将气体直接吹向传感器进行测试。要达到定量测量的目的，应采用前面两种方法，而

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且以第二种方法为好。但这两种方法都要用到辅助的器具，如塑料袋和吹管。从卫生的角度，每次测试后要更换一次辅助器具。这在大量普查中不仅繁琐，而且要耗费大量辅助器具，显然是很不经济的，对此国家尚无图2软件主流程图统一规定。我们采用开启式和精确式测量相结合的方法。在普查时用开启式进行定性测量，被测者如果饮了酒，仪器就会报警，然后进行复测，采用精确式进行定量测量．根据超标与否判罚。对未饮酒者，不进行复测。这样可以节省大量辅助器具，又达到定量检的目的。

2.2 设计要求

由于使用了单片机，而单片机在酗酒检测仪中的应用酗酒检测仪的定量化和数字化对传感器和数据处理电路提出了提高的要求。

一是要求传感器稳定性高，抗干扰性好；

二是要求电路能对传感器的非线性加以校正。

三.设计步骤及原理分析

3.1设计方法

设计要求中的第一点要求涉及传感器的特性，只有通过选择好的传感器来解决。我们对可以获得的几种传感器进行了多次试验对比，最后采用一种抗水汽性好、稳定性较高、价格低廉的酒敏传感器。

但酒敏传感器的非线性一般都很大，而且不规则，难以用简单

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函数去逼近。用硬件等方法去校正显然是极为复杂、困难的。而单片机的功能强，运行速度快，利用软件编程的技巧就可以对复杂的非线性进行校正。

仪器的数字化要求它能具有模数转换，译码显示等功能，这些单片机都可以解决。

根据上述原因，我们采用单片机和酒敏传感器的架构方案来进行电路的设计。

3.2设计步骤

CPU经过逐一比较，获得测试过程中最大的采样值之后，查表得出相应的浓度值，再进行译码、显示，结果存在寄存器中，可以保持显示，直到按下复位键为止，仪器初次上电或按复位键后，显示屏左边第一位显示“A”字，表示整个系统工作正常。按下测试键后，左边第一位显示“P”字，表示正在测试，测试过程结束后即显示出浓度值。对于“超标”(饮酒量超过标准，达到酗酒水平)和“超载”(浓度超过仪器最大测试范围)的判断也由软件完成。CPU根据设定的标准和满载值与每次采样值相比较，当出现超标时送出报警码，同时送出“c”字型码，在l弄左边第一位显示“E”。报警码由P23口输出控制556和迅响器等组成的报警电路发出声响报警。

相关参数：

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