酒后驾车测试仪的设计
酒精浓度检测仪设计
酒精浓度检测仪设计酒精浓度检测仪设计随着科技的不断发展，现代人对生活品质的要求越来越高，但同时人们也面临着种种安全隐患。
酒后驾驶是其中的一种，为了减少酒后驾驶对社会的负面影响，酒精浓度检测仪的应用越来越广泛。
本文将介绍酒精浓度检测仪的设计。
一、需求分析在设计酒精浓度检测仪前，我们需要充分了解需求。
酒精浓度检测仪的主要需求有：1. 精度高：酒精浓度检测仪需要能够准确地检测出饮酒者的酒精浓度，避免误判。
2. 稳定性好：由于酒精浓度检测仪需要长时间的使用，因此需要具有较好的稳定性，能够在长期使用中保持准确度和精度。
3. 操作简便：酒精浓度检测仪是为了能够让饮酒者自我检测的产品，所以需要操作简单，方便饮酒者使用。
4. 可靠性高：作为一款安全检测产品，酒精浓度检测仪需要具有高可靠性，能够准确地检测出饮酒者的酒精浓度，避免误判和漏判。
5. 成本低廉：为方便大众使用，酒精浓度检测仪需要具有成本低廉的优点，这样才能得到更为广泛的应用。
二、设计方案基本原理：汽车用酒精检测器是利用酒精传感器感受饮酒者呼出的气体中的酒精含量来判断其是否饮酒过量，从而达到节约油耗、防范酒驾的目的。
方案设计：1. 酒精传感器的选择：酒精传感器是整个酒精浓度检测仪的核心。
在选择传感器的时候，需要考虑其精确度、响应时间、稳定性、抗干扰能力等指标。
2. 电路设计：酒精浓度检测仪的电路设计需要考虑到传感器的输出信号处理、滤波、放大、数字转换等。
同时，根据要求可设计LED指示灯，显示红色表示饮酒超标，绿色表示饮酒未超标。
3. 软件设计：软件需要能够将传感器所采集到的数据转换成酒精浓度，根据酒驾限制法规进行酒精浓度限制，达到报警的目的。
4. 机械设计：考虑到饮酒者在呼出气体时需要将口对准酒精浓度检测仪的传感器，因此机械设计需要能够让传感器对溢气口进行自然吸附。
三、结构设计酒精浓度检测仪采用带显示屏的手持式结构，传感器置于机身顶部，运作过程中，饮酒者将吐气口对准传感器位置进行检测，通过屏幕显示酒精含量。
酒精浓度测试仪的设计
酒精浓度测试仪的设计随着现代人生活水平的提高，人们的需求也越来越高，包括对健康和安全的关注程度也越来越高。
在一些场合，饮酒后驾车已经被有关部门明确的禁止了，因为酒后驾车不仅对自己的身体和生命存在着极大的危害，同时也会给周围的人带来生命危险。
为了保障驾驶员的健康和安全，提高行车安全，尤其是在酒驾检测方面，酒精浓度测试仪的出现已经成为了一种非常有效的手段。
酒精浓度测试仪的原理酒精浓度测试仪的原理非常简单，它通过检测酒精在空气中的浓度，来确定被测者是否超出驾车安全的标准值。
由于人体吸入酒精的时间和方式不同，因此酒精浓度测试仪还分为呼气式和样品式两种，下面我们分别介绍一下。
呼气式酒精浓度测试仪呼气式酒精浓度测试仪是非接触式的，被测试者只需要将嘴巴对准呼气嘴，吸入口中的空气即可。
测试仪会将吸入的空气经过分析，确定酒精的浓度，然后显示在仪器的屏幕上。
这种方法的优点是测量速度快，非常方便，可以在任何时间、任何场合进行测量，而且精度大，误差非常小。
但是，呼气式酒精浓度测试仪需要花费一定的时间来清洁呼气嘴口罩，防止交叉感染。
样品式酒精浓度测试仪样品式酒精浓度测试仪是需要取样后才能进行测试的，它需要将被测试者的体液（通常是唾液或血液）或者被测试物（比如饮品）放到测试仪的吸孔中，然后进行测试。
这种方法的优点是能够更准确地测量酒精浓度，而且测试仪本身不用进行清洁，非常便于管理。
但是这种方法的缺点也很明显，需要取样，因此非常不方便，而且需要专业的技术人员才能进行操作。
酒精浓度测试仪的设计与制造为了能够更好地测量酒精浓度，酒精浓度测试仪需要具备精密的设计和制造技术。
具体而言，它需要考虑以下几个方面：1.反应器的材料应该使用高精度的金属材料，以确保仪器的精度和稳定性。
2.检测酒精浓度需要用到传感器，传感器需要非常精细，以能够在不同的环境下测量到准确的浓度值。
3.为了防止误操作，测试仪需要进行密码保护，只有特定的人员才能够进行操作。
基于STC89C52单片机防酒驾测试仪的设计
基于STC89C52单片机防酒驾测试仪的设计酒驾是一种严重的交通违法行为，不仅危害驾驶者自身的安全，还会对其他交通参与者造成严重伤害甚至生命危险。
为了提高交通安全意识，减少酒驾事故的发生，设计一种基于STC89C52单片机的防酒驾测试仪是非常必要和重要的。
本文将详细介绍该设计方案及其实现过程。
第一章：引言1.1研究背景近年来，随着我国经济的快速发展，汽车保有量逐年上升，交通事故也呈上升趋势。
其中，酒驾导致的交通事故占比居高不下，给人民的生命安全和社会稳定带来严重威胁。
为了降低酒驾事故的发生率，我国政府对酒驾行为的打击力度越来越大，同时也出台了相应的法律法规来严格规范驾驶行为。
在此背景下，研究防酒驾测试仪具有重要的现实意义。
1.2研究意义研究防酒驾测试仪的目的在于开发一款能够实时、准确地检测驾驶员是否酒驾的设备，从而降低酒驾事故的发生。
这对于保障道路交通安全，减少因酒驾造成的经济损失和人员伤亡具有十分重要的意义。
1.3国内外研究现状目前，国内外已经有很多关于酒驾测试仪的研究成果。
主要有酒精传感器、红外线传感器、呼气式酒精检测仪等类型。
然而，这些设备在实际应用中仍存在一定的局限性，如检测准确性、设备成本、操作简便性等方面。
因此，有必要对现有技术进行改进和优化，提高酒驾测试仪的整体性能。
第二章：STC89C52单片机概述2.1 STC89C52单片机特点STC89C52单片机是一款高性能、低功耗的8位微控制器，具有如下特点：1）高速：指令执行速度快，可达到24MHz；2）丰富的外设接口：方便与其他器件连接；3）强大的抗干扰能力：适应恶劣环境；4）低功耗：节能环保，适用于长时间运行。
2.2 STC89C52单片机引脚功能及连接方式STC89C52单片机具有40个引脚，包括电源、地、时钟、复位、串行通信等常用接口。
根据实际需求，合理选择引脚并进行连接。
2.3 STC89系列开发环境搭建STC89系列单片机开发环境主要包括硬件调试器、编程器、仿真器等工具。
酒精测试仪的设计说明说
abstractIn recent years, with the development of our country economy, people's living standards improve, more and more people have their own private cars, and drunk driving cause traffic accident also occur frequently. Now national law on road traffic safety regulations, major traffic accident after drinking or drunk driving motor vehicle, if the case constitutes a crime, shall be investigated for criminal responsibility according to law, and by the traffic administrative department of the public security organ his motor vehicle driving license revoked, and to regain the motor vehicle driving license shall not be for life.In view of the people for drunk driving has gradually, alcohol testing issue has caused wide attention. Drunk driving cause traffic accident is caused by driver's excessive drinking alcohol concentration is too high, in the human body paralysis nerve, cause the brain slow response, the symptom such as uncontrolled body. For this topic research is a kind of gas sensor and MCU is given priority to, monitoring air alcohol concentration, alcohol and which has the function of the LCD display air concentration monitor. The need to design an intelligent instrument to monitor driver's alcohol content in the body. This topic research is a kind of gas sensor and MCU is given priority to, monitoring air alcohol concentration, and has the function of voice alarm and LCD display air alcohol concentration monitor. It can detect and breathe out the alcohol density in air environment, and according to the different environment set different threshold, to sound alarm, more than the threshold and displays a threshold. To prompt the hazards.So as to achieve the following objectives: conducive to social and public traffic safety; Improve people's legal consciousness; Make it convenient and safe, accurate, efficient, easy to improve family alcohol test is blossoming.This work is based on 51 single chip microcomputer control ADC0809 sampling on the alcohol concentration to reflect the human body blood alcohol concentration; As well as to the MQ - 3 electrochemical sensor for temperature alcohol.Key words: ADC0809; MQ - 3; 51 single chip microcomputer第3章 系统硬件3.1系统硬件设计原理图分析D 1D 2k 1k 2k 3LEDRLEDG12345678910111213141516R S L C D E N I N311223344556603.2 实物图图3.2.1图3.2.23.3液晶显示器介绍在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。
智能酒驾检测产品设计
智能酒驾检测产品设计本文提出了一种利用智能酒驾检测和激光透射灯相结合的方法，用于防治酒驾现象。
设计了一种结合皮肤接触式酒精浓度检测器以及车尾激光投射预警灯的仪器。
该设备通过蓝牙连接系统的两个部分，使酒精检测与车尾警示形成连贯动作，从驾驶员、道路行人和交警三个方面进行安全提醒。
标签：酒后驾驶无线控制车尾警示1.前言1.1课题研究背景在一项来自世界卫生组织的调查中，我们发现，全球每年造成死亡的交通事故中，大约有五到六成和酒后驾驶相关。
酒后驾驶已经被公认为是引发重大事故的主要的原因。
仅在国内，每年查处的酒驾案件就高达2L3万余起，造成六百多人死亡，两千多人受伤。
对一般人来说.每百毫升血液里含20mg的酒精就足以使其感速度的能力下降的同时对车辆四周环境空间的感受能力也下降。
2智能酒驾检测设备原理分析2.1检测原理分析本次实验采用的是一种皮肤接触式酒精浓度检测技术，该技术是通过皮肤传感器对皮肤发射光来探测血液酒精含量(BAC)。
道种技术是利用近红外线对皮肤进行照射，测量反射光线中某种波长被皮肤吸收的量来确定BAC值。
因为这项技术中的技术还仅仅是通过理论论证了可行性，但是真正投入量产还需要时间。
未来这项技术会向检测手掌或者手指部分的皮肤，墨西哥一家公司正发展一种手指探测酒精技术(biometric fingerprint),此外丰田公司也在开发一种能通过皮肤毛孔探测酒精含量的方向盘。
2.2控制原理分析酒驾检测设备的目的是检测驾驶员是否酒驾，当系统检测出驾驶员为酒后驾车状态时会给出相应提示，此时如果驾驶员不予理会仍然开车的话，车尾部与检测装置通过蓝牙相连的激光警示灯就会被点亮。
它主要由传感器、转换器、单片机、LCD显示器、继电器以及声光报警部分组成。
由酒精传感器检测相关数据，传感器将检测到的酒精浓度转换为相应的电信号，电信号经过数模转换器转换后传到单片机，单片机对所输入的数字信号进行分析处理，最后对分析处理的结果做出判断，并发送蓝牙信号给车尾的警示灯，其中的蓝牙接收器收到信号之后将警示灯点亮。
酒驾检测仪的设计—AD转换实验
酒驾检测仪的设计
一、实验类型
设计
二、实验目的
1. 掌握传感器的使用方法。
2. 掌握A/D转换的基本原理。
3. 掌握单片机扩展基本外围接口芯片的方法，包括键盘电路、显示电路。
三、设计内容
完成驾驶员酒精浓度的检测，具体功能如下：
1、能够检测酒精浓度，能够显示浓度值（用电压表示即可）；
2、当呼出气体的酒精浓度超标时，蜂鸣器发出报警声，同时发光二极管闪烁；
3、有启动检测开关。
四、实验要求
1.准备与酒后驾车测试仪有关的各种资料，了解其中的知识、理论和注意事项；
2.给出设计方案，绘制系统原理框图；
3.设计系统的硬件原理图。
4.设计系统的软件流程图，编制软件程序，并进行调试，注意各个模块功能要用子程序来实现。
5.完成硬件电路与软件的联合调试，达到设计的要求。
五、实验报告要求
实验报告包括：设计要求、设计方案、硬件原理设计、软件程序设计、调试和结果、心得体会。
酒精测试仪总体方案设计
酒精测试仪总体方案设计一、要求1.1、基本要求（1）使用乙醇传感器检测酒精浓度。
（2）当酒精浓度高于35mg/100ml时用绿色指示灯提示饮酒。
（3）当酒精浓度高于80mg/100ml时用绿色指示灯熄灭红色指示灯点亮并响蜂鸣器报警提示醉酒。
1.2、发挥部分（1）利用单片机进行控制。
（2）通过LCD或者数码管进行显示当前酒精浓度。
（3）通过按键能够修改饮酒或醉酒标准。
二、酒精浓度检测仪设计方案2.1 酒精浓度检测仪设计要求分析设计的酒精浓度测试仪应具有如下特点:(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小键盘｡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)软件设计简单易懂｡2.2 酒精浓度检测仪设计方案设计时,考虑酒精浓度是由传感器把非电量转换为电量,传感器输出的是0-5伏的电压值且电压值稳定,外部干扰小等｡因此,可以直接把传感器输出电压值经过A/D转换器转换得到数据送入单片机进行处理｡此外,还需接人LED显示,4*4键盘,报警电路等｡其总体框图如图2-1所示｡图2-1系统设计方框图单片机酒精浓度测试仪用MQ3酒精传感器采集气体信号,并通过数模转换器将模拟信号转换成数字信号送至单片机,单片机对数字信号进行分析处理,并将所得的结果显示出来,可以通过键盘设置不同环境下酒精浓度的不同阀值,如果所检测出的酒精浓度超过了所设定的阀值,那么单片机就能控制蜂鸣器发出声音报警｡键盘采用3个独立键盘进行数据输入设定;显示部分用4个数码管显示当前数据,数码管分别用4个74LS47锁存器控制段选和位选｡三、酒精测试仪的硬件设计3.1 单片机模块电路的设计本硬件由五部分组成:单片机模块,模数转换模块,酒精传感器模块｡本系统由单片机AT89C51控制,其直接控制三个模块:数转换模块将酒精传感器采集到模拟电压信号转换成输送到单片机控制处理,LCD显示模块可以将经过单片机处理过的酒精气体浓度的具体量化值显示｡单片机是一种集成电路芯片,采用超大规模技术把具有数据处理能力(如算术运算,逻辑运算､数据传送､中断处理)的微处理器(CPU),随机存取数据存储器(RAM),只读程序存储器(ROM),输入输出电路(I/O口),可能还包括定时计数器,串行通信口(SCI),显示驱动电路(LCD或LED驱动电路),脉宽调制电路(PWM),模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块单块芯片上,构成一个虽小然而完善的计算机系统｡这些电路能在软件的控制下准确､迅速､高效地完成程序设计者事先规定的任务｡3.1.1 单片机片内结构51单片机的片内结构如图3-1所示｡它把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上｡按功能划分,它有如下功能部件组成:（1）微处理器(CPU)｡（2）数据存储器(RAM)｡（3）程序存储器(ROM/EPROM)｡（4）4个8位并行I/O口(P0口､P1口､P2口､P3口)｡（5）一个串行口｡（6）2个16位定时器､计数器｡（7）中断系统｡（8）特殊功能寄存器(SFR)｡图3-1系统硬件设计原理图3.1.2单片机的选择AT89S51是低功耗､高性能､采用CMOS工艺的8位单片机,其片内具有8KB的可在线编程的Flash 存储器｡该单片机采用了ATMEL公司的高密度､非易失性存储器技术,与工业标准型80C51单片机的指令系统和引脚完全兼容;片内的Flash存储器可在线重新编程,或者使用通用的非易失性存储器编程;通用的8位CPU与在线可编程Flash集成在一块芯片上,从而使AT89S52 功能更加完善,应用更加灵活;具有较高的性能价格比,使其在嵌入式控制系统中有着广泛的应用前景｡掌握MCS-51单片机,应首先了解MCS-51的引脚,熟悉并牢记各引脚的功能,MCS-51系列中各种型号芯片的引脚是互相兼容的｡制作工艺为HMOS的MCS-51的单片机都采用40只引脚的双列直插封装方式,如图3-2所示｡P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST(TXD) P3.1 (INT0) P3.2 (INT1) P3.3 T0 P3.4 T1 P3.5 (WR) P3.6 (RD) P3.7XTAL1XTAL2GNDVccP0.0 (AD0)P0.1 (AD1)P0.2 (AD2)P0.3 (AD3)P0.4 (AD4)P0.5 (AD5)P0.6 (AD6)P0.7 (AD7)EA/VPPPSENP2.7 (A15)P2.6 (A14)P2.5 (A13)P2.4 (A12)P2.3 (A11)P2.2 (A10)P2.1 (A9)P2.0 (A8) PDIP(RXD) P3.0ALE/PROG图3-2 AT89C51芯片管脚图40只引脚按其功能来分,可分为如下3类:(1)电源及时钟引脚:Vcc､Vss､XTAL1､XTAL2｡电源引脚接入单片机的工作电源｡Vcc接+5V电源,Vss接地｡时钟引脚XTAL1､XTAL2外接晶体与片内的反相放大器构成了1个晶体振荡器,它为单片机提供了时钟控制信号｡2个时钟引脚也可外接独立的晶体振荡器｡XTAL1接外部的一个引脚｡该引脚内部是一个反相放大器的输入端｡这个反相放大器构成了片内振荡器｡如果采用外接晶体振荡器时,此引脚接地｡XTAL2接外部晶体的另一端,在该引脚内部接至内部反相放大器的输出端｡若采用外部时钟振荡器时,该引脚接受时钟振荡器的信号,即把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端｡(2)控制引脚:PSEN､ALE､EA､RESET(RST)｡此类引脚提供控制信号,有的还具有复用功能｡①RST/VPD引脚:RESET(RST)是复位信号输入端,高电平有效｡当单片机运行时,在此引脚加上持续时间大于2个机器周期(24个振荡周期)的高电平时,就可以完成复位操作｡在单片机工作时,此引脚应为≤0.5V低电平｡VPD为本引脚的第二功能,即备用电源的输入｡当主电源发生故障,降低到某一规定值的低电平时,将+5V电源自动接入RST端,为内部RAM提供备用电源,以保证片内RAM的信息不丢失,从而使单片机在复位后能正常进行｡② ALE/PROG引脚:ALE引脚输出为地址锁存允许信号,当单片机上电正常工作后ALE引脚不断输出正脉冲信号｡当单片机访问外部存储器时,ALE输出信号的负跳沿用于单片机发出的低8位地址经外部锁存器锁存的锁存控制信号｡即使不访问外部锁存器,ALE端仍有正脉冲信号输出,此频率为时钟振荡器频率的1/6｡PROG为该引脚的第二功能｡在对片内EPROM型单片机编程写入时,此引脚作为编程脉冲输入端｡③PSEN引脚:程序存储器允许输出控制端｡在单片机访问外部程序存储器时,此引脚输出脉冲负跳沿作为读外部程序存储器的选通信号｡此引脚接外部程序存储器的OE(输出允许端)｡④EA/VPP引脚:EA功能为片内程序存储器选择控制端｡当EA引脚为高电平时,单片机访问片内程序存储器,但在PC值超过0FFFH时,即超出片内程序存储器的4KB地址范围时将自动转向执行外部程序存储器内的程序｡当EA引脚为低时,单片机只访问外部程序存储器,不论是否有内部程序存储器｡(3)I/O口引脚:P0､P1､P2､P3,为四个8位I/O口的外部引脚｡P0口､P1口､P2口､P3口是3个8位准双向的I/O口,各口线在片内均有固定的上拉电阻｡当这3个准双向I/O口作输入口使用时,要向该口先写1,另外准双向口I/O口无高阻的“浮空”状态｡由于单片机具有体积小､质量轻､价格便宜､耗电少等突出特点,所以本系统采用89C51单片机,硬件设计电路图如图1所示｡89C51内部有4KB的EPROM,128字节的RAM,所以一般都要根据所需存储容量的大小来扩展ROM和RAM ｡本电路EA接高电平,没有扩展片外ROM和RAM｡MCS单片机都采用40引脚的双列直插封装方式｡40条引脚说明如下:主电源引脚Vss和Vcc(1)Vss接地(2)Vcc正常操作时为+5伏电源外接晶振引脚XTAL1和XTAL2(1)XTAL1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｡(2)XTAL2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｡控制或与其它电源复用引脚RST/VPD,ALE/和/Vpp(1)RST/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｡(2) ALE/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)｡输入/输出引脚P0.0 - P0.7,P1.0 - P1.7,P2.0 - P2.7,P3.0 - P3.7｡(1)P0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｡(2)P1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｡(3)P2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｡(4)P3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｡3.1.3单片机最小系统的实现单片机主要擅长系统控制,而不适合做复杂的数据处理,在设计单片机最小系统时通常选用AT89C5l､AT89C52､AT89S51､AT89S52(S系列芯片支持ISP功能)等型号的8位DIP-40封装的单片机作为MCU,一个典型的单片机最小系统一般由时钟电路､复位电路､键盘电路､显示电路部分组成,有时也外扩片外RAM 和ROM以及外部扩展接口等电路｡3.1.3.1系统时钟电路单片机内部具有一个高增益反相放大器,用于构成振荡器｡通常在引脚XTALl和XTAL2跨接石英晶体和两个补偿电容构成自激振荡器,系统时钟电路结构如图2所示,可以根据情况选择6MHz､8MHz或12MHz等频率的石英晶体,补偿电容通常选择20-30pF左右的瓷片电容｡3.1.3.2复位电路单片机小系统采用上电自动复位和手动按键复位两种方式实现系统的复位操作｡上电复位要求接通电源后,自动实现复位操作｡手动复位要求在电源接通的条件下,在单片机运行期间,用按钮开关操作使单片机复位｡上电自动复位通过电容C3充电来实现｡手动按键复位是通过按键将电阻R2与VCC接通来实现｡3.1.3.3键盘电路系统利用P1口的P1.0-P1.3设置了4个独立按键S2~S5,当键按下时,P1口相应的引脚置为低电平,且与此键相连的发光二极管点亮｡此外,通过8279键盘显示控制芯片还可以扩展编码键盘和显示,利用8279扩展的一个2×8=16键编码键盘及 8个LED电路｡3.1.3.4显示电路系统设置了8个共阳极LED数码管LED1-LED2,单片机P0口提供段码信号,低电平有效,P0口输出端通过限流电阻R00~R07与数码管的段码数据线相连,用来送出LED数码管的段码数据信号｡单片机P2口提供位选信号,当P2口某位输出低电平时,与此相连的开关三极管导通,对应的数码管点亮,使用三极管用来增强信号的驱动能力｡此外,为了扩展LCD显示,系统设置了两个LCD 接口,如图7,一个用于40点矩阵LCD显示,一个用于128×64点阵式LCD 显示｡3.2酒精传感器模块的选择与设计3.2.1气敏传感器工作原理气敏电阻是一种半导体敏感器件,它是利用气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变化这一机理来进行检测的｡人们发现某些氧化物半导体材料如SnO2､ZnO､Fe2O3､MgO､NiO､BaTiO3等都具有气敏效应｡气敏传感器是一种检测特定气体的传感器｡它主要包括半导体气敏传感器､接触燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等,其中用的最多的是半导体气敏传感器｡它的应用主要有:一氧化碳气体的检测､瓦斯气体的检测､煤气的检测､氟利昂(R11､R12)的检测､呼气中乙醇的检测､人体口腔口臭的检测等等｡它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号,根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息,从而可以进行检测､监控､报警;还可以通过接口电路与计算机组成自动检测､控制和报警系统｡半导体气敏传感器对于低浓度气体具有很高的灵敏度,具有嗅觉功能,能自动检测瓦斯浓度｡一旦瓦斯超限,气敏传感器即可自动报警,然后采取先抽后采的原则,即可防止瓦斯爆炸事故的发生｡半导体气敏传感器是利用待测气体在半导体表面的氧化和还原反应导致敏感元件阻值变化来检测气体的种类和浓度的｡当半导体器件被加热到稳定状态,在气体接触半导体表面而被吸附时,被吸附的分子首先在表面自由扩散,失去运动能量,一部分分子被蒸发掉,另一部分残留分子产生热分解而固定在吸附处时,如果半导体的功函数大于吸附分子的离解能,吸附分子将向器件释放电子,而形成正离子吸附｡如H2､CO､碳氢化合物等,被称为还原型气体｡当还原型气体吸附到N型半导体上时,载流子增多,使半导体电阻值下降｡3.2.2气敏传感器简介气敏传感器是酒精检测系统的核心,通常安装在探测头内｡从本质上讲气敏传感器是一种将某种气体的体积分数转化成对应电信号的转换器｡探测头通过气敏传感器对气体样品进行调理,通常包括滤除杂质和干扰气体､干燥或制冷处理､样品抽吸,甚至对样品进行化学处理,以便化学传感器进行更快速的测量｡目前普遍使用的气敏传感器有燃料电池型(电化学型)和半导体型两种｡他们能够制造便携型呼气酒精浓度测试器,适合于现场使用｡与半导体传感器相比,燃料电池酒精传感器具有稳定性好､精度高､抗干扰性好等优点｡由于燃料电池酒精传感器的结构要求很精密,制造难度大,目前世界上只有美国､德国､英国等少数几个国家能够生产｡本测试器采用MQK2酒精浓度传感器,检测人体呼出气体中酒精浓度并且输出电压信号｡MQK2酒精浓度传感器主要由气敏元件和电阻丝组成, MQK2传感器外接+5V电压时,能将电阻丝加热到270℃~300℃｡,电路将MQK2传感器的阻值变化转化成输出电压的变化,从而可以通过A/D转换成数字量供单片机处理｡根据分析,乙醇浓度增加时元件电阻R减小反之异亦反,所以呼出气体中的气态乙醇逐渐扩散后元件电阻R敏感的变化｡在应用方面,目前最广泛的是可燃性气体气敏元件传感器,已普及应用于气体泄漏检测和监控,从工厂企业到居民家庭,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｡3.2.3 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(27~30)%｡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(0.1~10)×10-6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｡如美国GeneralMonitors公司在传感器中嵌入微处理器,使气体传感器具有控制校准和监视故障状况功能,实现了智能化;还有前已涉及的美国IST 公司的具有微处理器的“MegaGas”传感器实现了智能化､多功能化｡3.2.4传感器的选择传感器千差万别,即便对于相同种类的测定量也可采用不同工作原理的传感器,因此,要根据需要选用最适宜的传感器｡(1)测量条件如果误选传感器,就会降低系统的可靠性｡为此,要从系统总体考虑,明确使用的目的以及采用传感器的必要性,绝对不要采用不适宜的传感器与不必要的传感器｡测量条件列举如下,即测量目的,测量量的选定,测量的范围,输入信号的带宽,要求的精度,测量所需要的时间,过输入发生的频繁程度｡(2) 传感器的性能选用传感器时,要考虑传感器的下述性能,即精度,稳定性,响应速度,模拟信号或者数字信号,输出量及其电平,被测对象特性的影响,校准周期,过输人保护｡(3) 传感器的使用条件传感器的使用条件即为设置的场所,环境(湿度､温度､振动等),测量的时间,与显示器之间的信号传输距离,与外设的连接方式,供电电源容量｡根据被检测气体的不同,气敏传感器可分为以下三类:(1)可燃性气体气敏传感器｡目前该类气敏传感器需求量最大,包含各种无机和有机类气体检测,主要用于抽油烟机､泄露报警器和空气清新剂等方面,并已经形成生产规模,在油田､矿区､化工､企业及家庭等生产和生活领域广泛用作气体泄露报普,特别是用于家庭气体泄露报警,需求量不断增加,使该类传感器有着广泛的发展空间｡(2)CO和H2气敏传感器｡CO气敏元件可用于工业生产､环保､汽车､家庭等CO泄露和不完全燃烧检测报警;H2气敏元件除应用于工业等领域外,主要用于家庭管道煤气泄露报警｡由于我国管道煤气中H2含量很高,而氢敏元件较氧化碳元件价格低,灵敏度高,因此,用氢敏元件做城市管道煤气泄露报警更为适宜｡(3)毒性气体传感器｡毒性气体传感器又称为环境有毒有害气体传感器,主要用于检测烟气､尾气､废气等环境污染气体,虽然SnO2气敏传感器对CO,H2S等有毒有害气体敏感,但应用最多的仍是电解式化学传感器｡传感器的分类方式有很多种,以上是根据被检测气体的性质进行的分类,也有根据元件的物理特性进行分类的｡一个新型的气体检测系统应该包括:(1)基于一种或几种传感技术的气体传感器｡(2)组合了气体传感器和采样调理电路的探头｡(3)配有人机接口软件的中心监测和控制系统｡(4)在一些应用中,与其它安全系统和仪器的接口｡本设计中的酒精气体传感器采用河南汉威电子有限公司的MQ-3型,它属于MQ系列气敏元件的一种｡如图3-3所示:图3-3 MQ-3外形特点:检测范围为10ppm~2000ppm ;灵敏度高,输出信号为伏特级;响应速度快,小于10秒;功耗小于0.75W,尺寸:D17*H10｡MQ-3型气敏传感器的敏感部分是由金属氧化物(二氧化锡)的N型半导体微晶烧结层构成｡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浓度的变化而变化｡由于这种变化是可逆的,所以能重复使用｡本系统直接测量的是呼气中的酒精浓度,再转换为血液中的酒精含量浓度,故采用气敏传感器｡考虑到周围空气中的气体成分可能影响传感器测量的准确性,所以传感器只能对酒精气体敏感,对其他气体不敏感,故选用MQ-3型气敏传感器｡其有很高的灵敏度､良好的选择性､长期的使用寿命和可靠的稳定性｡MQ-3型气敏传感器由微型Al2O3,陶瓷管和SnO2敏感层､测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢的腔体内,加热器为气敏元件的工作提供了必要的工作条件｡传感器的标准回路有两部分组成｡其一为加热回路,其二为信号输出回路,它可以准确反映传感器表面电阻值的变化｡传感器的表面电阻RS的变化,是通过与其串联的负载电阻RL上的有效电压信号VRL输出面获得的｡负载电阻RL可调为0.5-200K｡加热电压Uh为5v｡上述这些参数使得传感器输出电压为0-5V｡MQ-3型气敏传感器的结构和外形､标准回路､传感器阻值变化率与酒精浓度､外界温度的关系图如图3-4所示｡图3-4 MQ3 原理图MQ-3的灵敏度特性曲线如图3-5所示:灵敏度特性曲线图3-5灵敏度特性曲线3.2.5 MQ-3的检测如图 3-6所示,当电源开关S断开时,传感器加热电流为零,实测A,B之间电阻>20M欧｡S接通,则f,f之间电流由开始时155mA降至153mA而稳定｡加热开始几秒钟后A,B之间电阻迅速下降至1M欧以下,然后又逐渐上升至20M欧以上后并保持着｡此时如果将内盛酒精棉花的小瓶瓶口靠近传感器,我们立即可以看到数字万用表显示值马上由原来大于20M欧降至1M欧以下｡移开小瓶过15-40s 后,A,B之间电阻恢复至大于20M欧｡这种反应可以重复试验,但要注意使空气恢复到洁净状态｡图3-6 MQ-3检测图3.3酒精传感器的工作原理3.3.1传感器性能分析QM3气体传感器的敏感材料是金属氧化物,最具代表性的是SnO2｡金属氧化物晶体如SnO2在空气中被加热到一定高的温度时,氧被吸附在的带一个负电荷的晶体表面｡然后,晶体表面的供与电子被转移到吸附的氧上,结果在一个空间电荷层留下正电荷｡这样,表面势能形成一个势垒,从而阻碍电子流动｡在传感器的内部,电流流过SnO2微晶的结合部位(晶粒边界)｡在晶粒边界,吸附的氧形成一个势垒阻止载流子自由移动,传感器的电阻即缘于这种势垒｡还原性气体出现时,带有负电荷的氧的表面浓度降低,导致晶粒边界的势垒降低｡降低了的势垒使传感器的阻值减小了｡传感器阻值和还原性气体浓度之间的关系可由下面的一定范围气体浓度方程表示:Rs=A[C]-α这里:Rs=传感器电阻 A=常数 [C]=气体浓度α=Rs曲线的斜率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､有机溶剂灵敏度高,在酒精检测器等方面得到广泛使用｡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｡表3-1 QM3性能参数一览表。
基于单片机的酒精浓度检测仪设计
基于单片机的酒精浓度检测仪设计1.引言随着交通工具的普及和人们生活水平的提高，酒后驾驶已经成为一个严重的社会问题。
为了防止酒后驾驶的发生，设计一个基于单片机的酒精浓度检测仪，可以帮助交通警察或者司机自我检测酒精浓度。
本设计旨在使用成本较低的硬件和简单的电路实现该功能。
2.设计原理该酒精浓度检测仪基于气体传感器MQ-3，使用单片机作为控制核心进行数据处理和显示。
MQ-3传感器可以探测酒精气体的浓度，并将其转化为电信号输出。
然后通过ADC（模拟到数字转换器）将模拟信号转换为数字信号，单片机通过读取这些数字信号来获取酒精浓度。
最后，使用LCD显示模块将检测结果实时显示出来。
3.硬件设计3.1传感器电路MQ-3传感器需要一个恒定电流来供电，一般为50mA。
为了实现这个功能，可以使用一个电流源电路，如电压稳压器和电阻。
另外，为了保护传感器，也需要一个滤波电路，可以使用电阻和电容构成。
传感器的输出电压可以连接到单片机的模拟输入引脚。
3.2单片机电路单片机电路包括电源电路、电压稳定器、晶振电路和连接传感器的引脚。
电压稳定器可以将输入电压稳定为5V或者3.3V，供给单片机和传感器。
晶振电路用于产生单片机的时钟信号。
3.3显示电路LCD显示模块一般需要一个电流源电路和一个控制电路。
电流源电路可使用电压稳压器和电阻，控制电路由单片机的输出引脚通过电平转换电路连接。
4.软件设计软件设计包括单片机程序的编写。
酒精浓度检测需要一定的算法来计算和显示浓度值。
可以根据传感器的特性和实验数据制定一个换算公式。
例如，测量得到的模拟值可以使用以下公式转换为具体的酒精浓度值：C = (ADC_value / 255.0) * 100.0其中ADC_value是单片机读取的模拟信号值，255.0是ADC的最大值，100.0是转换为浓度的最大值。
另外，可以设计一个简单的界面来显示检测结果。
可以使用LCD显示模块显示检测结果和相应的单位。
酒精浓度检测仪设计
酒精浓度检测仪设计酒精浓度检测仪是一种用于检测人体内酒精含量的仪器。
在出现酒后驾车、酗酒等问题的情况下，酒精浓度检测仪成为保证公共安全、减少交通事故发生的重要装备。
因此，设计一种高精度、可靠性强、使用便捷的酒精浓度检测仪对于社会和个人都有着深远的意义。
酒精浓度检测仪的设计首先需要考虑的是检测原理。
目前常用的检测原理有两种：呼出气体分析法和皮肤透气气体分析法。
呼出气体分析法是通过检测呼出气体中酒精的浓度来确定人体内酒精含量的方法，这种方法准确度高、稳定性好，因此在实际应用中被广泛使用。
皮肤透气气体分析法则是通过检测皮肤表面蒸气中酒精的浓度来确定人体内酒精含量的方法，但由于环境因素的影响较大，目前使用较少。
其次，酒精浓度检测仪的设计需要考虑的是测量范围。
不同国家和地区对于酒精浓度的限制均不尽相同，因此酒精浓度检测仪的设计应该考虑到不同的测量范围。
例如，在中国，酒后驾车的刑事责任标准为血液中酒精含量达80mg/100ml及以上或呼气中酒精含量达350μg/100ml及以上，因此酒精浓度检测仪的测量范围应该涵盖这两个数据。
另外，酒精浓度检测仪的设计还需要考虑到使用便捷与易懂。
在实际应用中，酒精浓度检测仪应该是一个便携式的设备，使用者能够轻松进行携带和操作，并能够在短时间内快速获得检测结果。
同时，在检测结果上，酒精浓度检测仪的设计应该以数字形式展示，便于使用者快速判断和理解。
此外，酒精浓度检测仪的设计应该还考虑到防伪性和数据管理。
在实际应用中，酒精浓度检测仪被广泛应用于交通管理、公共场所管理等领域，因此酒精浓度检测仪的设计应该具备一定的防伪性能，以防止造假现象的发生。
同时，酒精浓度检测仪还应该具备数据管理的功能，能够存储、归档检测结果以及使用者信息等数据，以便于后续管理和统计。
综上所述，酒精浓度检测仪是一个与公共安全息息相关的仪器，其设计应该具备高精度、可靠性强、使用便捷、测量范围广、数据管理功能齐全等特点。
一个检测汽车司机饮酒程度仪器的设计
一个检测汽车司机饮酒程度仪器的设计一设计思路设计一个检测汽车司机饮酒程度的仪器。
分为十档，用一个数码管显示，要求能抗汽油味干扰。
采用的方法是测量司机呼出气体中的酒精含量，若其含量<100ppm，则为0档。
以后含量每增加300ppm就加一档。
故设计控制系统主要由酒精传感器、比较放大电路，发光二极管组成。
其工作原理为：通过酒精传感器检测司机呼出酒精气体的浓度，然后传感器的输出电压信号经过通过比较放大，驱动发光二极管依次发光，达到检测司机饮酒程度的目的。
二方案设计1.原理框图图1 系统设计原理框图2.原理及所需器件2.1.工作原理本探测仪采用酒精气体敏感元件作为探头，由一块集成电路对信号进行比较放大，并驱动一排发光二极管按信号电压高低依次显示。
对刚饮过酒的人，只要向探头吹一口气，探测仪就能显示出酒精气体的浓度高低。
若把探头靠近酒瓶口，它也能轻而易举地识别出瓶内盛的是白酒还是黄酒，能相对地区分出酒精含量的高低。
酒精探测仪的电路原理如图2所示。
该电路采用干电池供电，并经三端固定输出集成稳压器IC1稳压，输出稳定的5 V电压作为气敏传感器MQ—3和集成电路IC2的共同电源，同时也作为10个共阳极发光二极管的电源。
因此，外部电路就相当简单。
气敏传感器的输出信号送至IC2的输入端(5脚)，通过比较放大，驱动发光二极管依次发光。
10个发光二极管按IC2的引脚按(10—18、1)次序排成一条，对输入电压作线性10级显示。
输入灵敏度可以通过电位器RP调节，即对“地”电阻调小时灵敏度下降；反之，灵敏度增加。
IC2的6脚与7脚互为短接，且串联电阻R1接地。
改变R1阻值可以调整发光二极管的显示亮度，当阻值增加时亮度减弱，反之更亮。
IC2的2脚、4脚、8脚均接地。
3脚、9脚接电源+5 V(集成稳压器ICl的输出端)。
分别并联在ICl输入与输出端的电容C1、C2防止杂波干扰，使IC1输出的直流电压保持平稳。
图2 酒精探测仪电路发光二极管集成驱动器LM3914结构如图3所示。
基于51单片机酒精浓度检测仪的设计毕业论文设计
基于51单片机酒精浓度检测仪的设计毕业论文设计酒精浓度检测仪是一种常用的安全检测设备，主要用于检测酒驾等违法行为。
本文将设计一款基于51单片机的酒精浓度检测仪，并详细介绍其设计思路和实现方法。
首先，我们需要明确酒精浓度检测的原理。
酒精浓度检测常采用的原理是气体传感器测量酒精气体的浓度，然后将测量结果转化为电信号，通过微处理器进行处理和显示。
首先，我们选择合适的气体传感器来检测酒精浓度。
目前市场上常用的气体传感器有MQ-3型、MQ-4型等。
我们可以从中选择一个适合的传感器进行使用。
传感器的输出信号一般为模拟信号，所以我们需要通过ADC模块将模拟信号转化为数字信号供单片机处理。
接下来，我们需要设计硬件电路。
酒精浓度检测仪需包括传感器模块、单片机模块和显示模块。
传感器模块将酒精气体浓度转化为电信号，单片机模块负责处理传感器信号并进行计算，显示模块用于显示测量结果。
在传感器模块中，我们需要将传感器与电路连接，供电并连接到单片机部分的ADC模块。
在单片机模块中，我们需要将单片机与ADC模块连接，接收传感器模块传来的信号，并进行处理和计算。
根据不同的酒精浓度范围，我们可以设置不同的报警阈值，超过阈值时触发报警功能。
在显示模块中，可以采用数码管、液晶屏等方式进行显示。
我们把单片机处理后的结果转化为适合显示的形式，如显示测量结果和报警状态等，以便用户直观了解。
在软件设计方面，我们需要编写酒精浓度检测仪的控制程序。
首先，我们需要配置单片机的IO口和ADC模块。
然后，我们需要对传感器模块的输出信号进行采样和处理，将模拟信号转化为数字信号。
接着，我们需要编写算法对数字信号进行处理和计算，得到酒精浓度的数值。
最后，我们需要根据酒精浓度的数值判断是否触发报警功能，并将处理后的结果显示在显示模块上。
在实际运行中，我们需要进行实验验证，根据测量结果对传感器的响应曲线进行校正，提高检测精确度。
同时，还需要注意对仪器进行定期维护和校准，保证检测仪的正常运行。
酒精探测仪方案的设计。
酒精探测仪的应用实例
国家规定：
车辆驾驶人员血液酒精含量大于或等20mg/100ml，小于80mg/100m1 的，属于酒驾；血液酒精含量大于或等于80mg/100m1的，属醉驾。
酒精探测仪的基本原理
Mq-3传感器实物及电路
气敏传感器工作原理
酒精气体浓度不同
气敏电阻阻值变化
输出电压信号变化
LM3914集成电路是美国国家 半导体公司生产的能检测 模拟电平、驱动 10 位发光 二极管LED进行线性模拟显 示的单片集成电路，10 级 分压器浮动可以连接很宽的 电压范围，使用者可根据需 要使用柱状或点状显示选线 接通或断开。还可以设计成 扇形排列模拟指针式显示。 这些优点应用于车用模拟仪 表将能发挥良好作用。
气敏电阻工作原理动画演示
LM3914ห้องสมุดไป่ตู้成驱动器
。 10个电压比较器 10个1kΩ精密电阻串联组 成的分压器——分别向各 电压比较器提供比较基准 直线驱动10个发光二极管 LED组成的10段“线”或“ 点”式条图显示器 对被测量的变化反应迅速 且真实；无阻尼现象；抗 干扰能力强。
LM3914典型应用参考电路
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酒精探测仪电路图
酒精探测仪实物展示
ZJU
ZJU
ZJU
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谢谢老师
汽车驾驶员饮酒程度定量检测仪的设计——一款基于HQ-2型气敏元件
兴义 民族 师 范学 院学 报
Ｊ ｕｎ ｌ ｏ Ｘｉｇ ｉ Ｎｏｍａ Ｕｎｖ ｒｉ ｆｒ Ｎ ｔ ｎ ｌ ｉｓ ｏ ｒ ａ ｆ ｎ ｙ ｒ ｌ ｉｅｓｔ ｙ ｏ ａｉ ａｉｅ ｏ ｔ
Ａｕ ． ２０１ ｇ ０ Ｎｏ２ ．
第２ 期
汽 车 驾 驶 员饮 酒 程 度 定 量 检 测 仪 的设 计
— — 一
款基 于 Ｈ 一 Ｑ ２型气 敏元 件
黄 体 音
（ 兴义 民族 师 范学 院 ， 贵州 ， 兴义 ５ ２ ０ ） ６ ４０
摘 要 ： 着 国家 法制 的健 全 ， 随 交通 管 理机 构 加 大 了酒后 驾 车违 章 的打 击 力度 ， 国民饮 酒对 醉 与 但 不 醉没 有确 切 的认 识 ， 只是 凭 自我感 觉 。现 利 用 市售 的 ＨＱ一 ２气敏 元件 配 合 Ｌ ９４电压 等级 发 光 显 Ｍ３ １
中图分 类号 ： ３ Ｎ９
文献标 识 码 ： Ｂ
Ｔｈｅ Ｄｅｓｇｎ ｏ ｃ ｉ ｆＡＩｏｈｏ ｉ ｓ ｅ ｏｒＤｒ ｌ Ｔｅ ｔ ｒｆ ｉ ｓ ｃ ｖｅｒ
— —
Ｂ ｓｄｏ ｅＤ ｓ ｎｏ Ｑ ２Ｇ ｓ ｅｓｒ ａｅ ｎｔ ｅｉ ｆ － ａ Ｓ ｎｏ ｈ ｇ Ｈ
醒或 同乘 人可 以方 便地 在 汽车 上使 用饮 酒 程度 检
测仪 ，经 过 自测 ，可 知道 驾驶 员饮酒 程度 量化 指
收 稿 日 期 ：Ｏ Ｏ ０ 一 ｌ ２ ｌ一 ６ ５
作者 简 介 ： 体音 （ ９ ４ ） 男 ， 东广 黄 １５ 一 ， 广 兴 主要从 事 电子 技
７ Ｌ ７ Ｊ ｇ ｅ， ｎ ｏｃ ｌｍｅ， ｉｈｃ ｎｂ ｓｄｂ ｒ ｅ ｉ ｒｅ ｓ ｔｅａ ｕ ｔ ｆ ｌｏ ｏａｔｒ ｈ ｙｄ ｎ ． ４ Ｓ ６ Ｋ ｔ ｇ ｒ ａ ｄＫＤ ｖ ｉｅａａ ｒｗｈｃ ａ ｅｕ ｅ ｙｄ ｖ ￣ ｎｏｄ ｒｏｔ ｔｈ ｍｏ ｎ ｃ ｈ ｆ ｅ ｒ ｋ ｉ ｒ ｉ ｔ ｅ ｏａ ｅｔ ｉ
(完整版)酒精浓度测试仪设计详解
酒精浓度测试仪设计报告目录酒精浓度测试仪设计报告 (1)一、设计意义 (3)二、硬件设计 (3)1、设计框图 (3)2、乙醇信号检测及调理电路 (4)3、单片机电路 (7)4、显示电路 (8)5、供电及程序下载电路 (9)三、Protel硬件开发软件 (10)1．Protel软件组成 (10)2．PCB板设计 (11)四、软件编程 (13)1、软件流程图 (13)2、主程序 (14)五、下载与调试 (20)1、USB转串口驱动安装 (20)2、下载程序 (21)参考文献 (22)程序 (22)一、设计意义自《刑法修正案(八)》和修改后的《道路交通安全法》正式实施，“醉酒驾驶”正式入刑。
不仅交警部门，而且很多车主都期盼能够有便携仪器方便地测量气体酒精浓度，为安全驾驶提供保障，有效减少重大交通事故的发生。
本研究设计的酒精浓度测试仪是一款实用性强、安全可靠的气体乙醇浓度检测工具，采用高精度MQ-3乙醇气体传感器对空气中的乙醇浓度进行检测，利用宏晶公司高性能低成本单片机STC89C52对检测信号进行A/D转换和处理，最后通过液晶屏显示输出。
本研究设计的酒精浓度测试仪还具有醉酒阈值设定功能，可以根据法律法规或用户需要设定修改醉酒阈值，并进行保存。
二、硬件设计1、设计框图本研究设计的酒精浓度测试仪框图如图1所示。
MQ-3乙醇气体传感器输出信号经信号调理电路处理，输出随乙醇浓度变化的电压信号，该电压信号送入单片机系统，经AD转换，与设定的醉酒阈值进行比较，并显示或报警。
图1 酒精浓度测试仪方框图2、乙醇信号检测及调理电路MQ-3乙醇气体传感器可以应用用于机动车驾驶人员及其他严禁酒后作业人员的现场检测，也用于其他场所乙醇蒸汽的检测。
其技术特点为：●对乙醇蒸汽有很高的灵敏度和良好的选择性●快速的响应恢复特性●长期的寿命和可靠的稳定性●简单的驱动回路主要技术指标：MQ-3乙醇气体传感器灵敏度曲线如图2所示，其传感原理为气敏电阻的输出阻值随乙醇气体等浓度变化而变化。
简易酒精测试仪课程设计
简易酒精测试仪课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解酒精测试仪的工作原理，掌握简易酒精测试仪的组装和使用方法。
2. 学生能了解酒精浓度与饮酒量之间的关系，认识到酒后驾车的危害。
3. 学生掌握基本的电子电路知识，了解传感器在酒精测试仪中的应用。
技能目标：1. 学生能够独立完成简易酒精测试仪的组装，提高动手操作能力。
2. 学生能够运用所学知识进行实验操作，分析实验数据，解决实际问题。
3. 学生能够运用电子电路知识，对简易酒精测试仪进行优化和改进。
情感态度价值观目标：1. 学生通过本课程的学习，增强安全意识，自觉抵制酒后驾车行为。
2. 学生培养团队协作精神，学会分享和交流，提高沟通能力。
3. 学生增强对科学技术的兴趣，激发创新意识，培养探索精神。
课程性质：本课程为科学实践课程，结合物理、化学、生物等多学科知识，以培养学生动手操作能力和科学素养为核心。
学生特点：初三学生，具备一定的物理、化学基础，好奇心强，喜欢动手实践，但注意力容易分散。
教学要求：教师需注重理论与实践相结合，以学生为主体，引导学生主动探究，关注学生个体差异，提高课堂教学效果。
教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行教学设计和评估。
二、教学内容1. 理论知识：- 酒精测试仪的工作原理及分类- 酒精浓度与饮酒量之间的关系- 电子电路基础知识- 传感器在酒精测试仪中的应用2. 实践操作：- 简易酒精测试仪的组装与使用- 酒精测试实验操作- 实验数据的收集与分析- 简易酒精测试仪的优化与改进3. 教学大纲：- 第一课时：酒精测试仪概述，工作原理及分类，导入电子电路基础知识- 第二课时：酒精浓度与饮酒量的关系，传感器在酒精测试仪中的应用- 第三课时：简易酒精测试仪的组装与使用，进行实验操作- 第四课时：实验数据的收集与分析，讨论简易酒精测试仪的优化与改进4. 教材关联：- 物理课本第三章：电与磁，第5节：传感器- 化学课本第二章：有机化合物，第3节：醇和醚- 生物学课本第四章：人体生理，第7节：酒精对人体的影响教学内容确保科学性和系统性，结合教材章节，按照教学大纲安排和进度进行教学。
非接触式酒驾检测系统的硬件设计
技术原理
非接触式心电检测系统主要利用电磁感应原理实现。其核心部分包括发射器 和接收器。发射器产生一个交变磁场，当人体置于该磁场中时，会产生感应电势 差。接收器检测到该电势差并对其进行放大和滤波处理，最终提取出心电信号。
实验方法
本次演示采用实验研究的方法，以验证非接触式心电检测系统的性能和精度。 实验步骤如下：
(2)可靠性：由于该系统涉及到安全问题，因此需要从硬件和软件两方面来 保证检测结果的准确性和可靠性。在硬件方面，应选择高质量的元件和可靠的制 造工艺；在软件方面，应采用误差修正算法、数据校准等技术来提高检测的准确 性。
(3)人机交互：考虑到用户体验，需要设计简单易用的用户界面，并提供清 晰明了的提示信息。同时，为了满足不同用户的需求，应提供可调节的参数设置 功能。
2、传感器模块设计
传感器模块是检测系统中最重要的组成部分，用于捕捉空气中的酒精分子。 常见的酒精传感器包括半导体传感器、燃料电池型传感器和光学传感器等。根据 实际需要，可以选择响应速度快、稳定性好、抗干扰能力强的传感器。
3、信号处理模块设计
信号处理模块的主要任务是将传感器模块捕捉到的微弱信号进行处理和放大， 以供后续模块使用。该模块应考虑信号噪声抑制、放大倍数可调、抗干扰能力强 等特点。
4、数据采集模块设计
数据采集模块负责将处理后的信号转化为可识别的数字信号，并通过数据总 线传输给控制模块。该模块应考虑采样速率、分辨率、数据传输速率等因素。
5、电源管理模块设计
电源管理模块负责为整个系统提供稳定可靠的电源，应考虑电源转换效率、 噪声抑制、过压保护等特点。同时，为了满足便携式设备的需求，应选择体积小、 重量轻的电池。
非接触式酒驾检测系统的硬件 设计
基本内容
酒驾酒精浓度检测仪的设计
学生 毕 业 设 计课题名称 酒驾酒精浓度检测仪的设计姓 名 费海波 学 号 101220223 学 院 通信与电子工程学院 专 业 电子信息工程 指导教师杨冰 讲师2014年06月10日※※※※※※※※※ ※※ ※※ ※※ ※※※※※※※※※2021届学生毕 业 设 计 材 料毕业设计任务书课题名称 酒驾酒精浓度检测仪的设计姓 名 费海波 学 号 101220223 学 院 通信与电子工程学院 专 业 电子信息工程 指导教师 杨冰 讲师2014年03月05日※※※※※※※※※ ※※ ※※ ※※※※※※※※※※※2021届学生毕 业 设 计 材 料〔一〕一、设计的教学目的1、提高学生运用所学知识分析问题和解决问题的能力；2、培养学生知识应用能力、动手能力、创新能力、文字表达能力等，为今后的学习和工作打下良好的根底；3、培养学生认真负责的工作态度；4、熟悉ATmega8单片机C语言编写方法，能熟练操作A VR Studio 4和Altium Designer10.0等软件。
二、设计的主要内容1、以单片机ATmega8为核心，结合蜂鸣器报警模块、液晶显示模块和酒精传感器模块等硬件来实现酒精浓度检测仪的设计；2、画出酒驾酒精浓度检测仪的原理图并编写程序；3、初步调试原理图和程序到达要求后生成PCB图；4、做出PCB板，焊接元器件；5、对酒驾酒精浓度检测仪进展调试。
三、设计的根本要求1、酒驾酒精浓度检测仪具有酒精浓度检测能力，可以大概判断出酒精浓度，具有超出提示等功能；2、设计构造合理，层次清楚，数据准确；3、设计文档格式符合本科毕业设计的要求；4、设计文档字数不少于6000。
四、进度安排五、参考文献[1] 何希才. 传感器技术及应用[M]. : 航空航天大学, 2021. [2] X 建平. 传感器原理及应用[M]. : 机械工业, 2021.[3] 李业芸. 集成运算放大器简介[J]. 电脑知识与技术, 2021, 26(3): 24-26. [4] X 肃文. 高频电子线路[M]. : 高等教育, 2021.[5] 岳睿. 警用呼气式酒精传感器的研究进展[J]. 化学传感器, 2006, 26(3): 6-11.[6] 周冰, 李田, 胡仁喜. Altium Designer Summer 09从入门到精通[M]. : 机械工业, 2021. [7]谭浩强.C 语言程序设计[M]. :清华大学,2005.[8] 王幸之,王雷,翟成等. 单片机应用系统抗干扰技术[M]. : 航空航天大学, 2002. [9] 华成英,童诗白. 模拟电子技术根底第四版[M]. : 高等教育, 2006. [10] 杨欣,王玉凤. 电子设计从零开场[M]. : 清华大学, 2000.学 生 毕 业 设 计 开 题 报 告 书课题名称 酒驾酒精浓度检测仪的设计姓 名费海波※※※※※※※※※ ※※ ※※ ※※※※※※※※※※※2021届学生毕 业 设 计 材 料〔二〕学号101220223学院通信与电子工程学院专业电子信息工程指导教师杨冰讲师2014年03月12日毕业设计辩论申请表2014年03月05日 确定选题，下达任务书2014年03月15日 设计开题辩论 2014年04月25日 交初稿 2014年05月15日 交第二稿 2014年05月31日交定稿毕业设计特色简介〔数量、质量、创新〕：本文约6000字的篇幅，本设计以A VR 单片机ATmega8为核心，利用MQ-3酒精传感器采集酒精，并将酒精浓度值转换成电压值，结合LCD 显示模块和蜂鸣器报警模块来实现实时显示酒精浓度、超值报警等功能。
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第一章绪论近年来，我国越来越多的人有了自己的私家车，而酒后驾车造成的交通事故也频繁发生。
为此，我国将酒驾列入刑法范围内，所以需要设计一智能仪器能够检测驾驶员体内酒精含量。
目前酒精测试仪主要应用于交通运输业，地下开采等，大家最常看到的就是交通警察手中拿的酒精测试仪。
气体中酒精含量进行检测的设备有五种基本类型，即：燃料电池型、半导体型、红外线型、气体色谱分析型、比色型。
但由于价格和使用方便的原因，目前常用的只有燃料电池型和半导体型两种。
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，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。
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。
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。
MQ3 酒精传感器是气敏传感器，其具有很高的灵敏度、良好的选择性、长期的使用寿命和可靠的稳定性。
MQ3 型气敏传感器由微型Al2O3、陶瓷管和SnO2 敏感层、测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或者不锈钢的腔体内，加热器为气敏元件的工作提供了必要的工作条件。
传感器的标准回路有两部分组成：其一为加热回路；其二为信号输出回路，它可以准确反映传感器表面电阻的变化。
传感器表面电阻RS 的变化，是通过与其串联的负载电阻RL 上的有效电压信号VRL 出面获得的。
二者之间的关系表述为：RS/RL=(VC－VRL)/VRL，其中VC 为回路电压，10V。
负载电阻RL 可调为～200K，加热电压Uh 为5V。
上述这些参数使得传感器输出电压为0～5V第二章设计方案及步骤总设计方案传感器的选择本系统直接测量的是呼气中的酒精浓度，再转换为血液中的酒精含量浓度，故采用气敏传感器。
考虑到周围空气中的气体成分可能影响传感器测量的准确性，所以传感器只能对酒精气体敏感，对其他气体不敏感，故选用MQ3型气敏传感器。
MQ-3气体传感器的特点对乙醇蒸汽有很高的灵敏度和良好的选择性快速的响应恢复特性长期的寿命和可靠的稳定性简单的驱动回路于机动车驾驶人员及其他严禁酒后作业人员的现场检测；也用于其他场所乙醇蒸汽的检测。
其有很高的灵敏度、良好的选择性、长期的使用寿命和可靠的稳定性。
MQ3型气敏传感器由微型Al2O3，陶瓷管和SnO2敏感层、测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢的腔体内，加热器为气敏元件的工作提供了必要的工作条件。
传感器的标准回路有两部分组成。
其一为加热回路，其二为信号输出回路，它可以准确反映传感器表面电阻值的变化。
传感器的表面电阻RS的变化，是通过与其串联的负载电阻RL上的有效电压信号VRL输出面获得的。
负载电阻RL 可调为0．5-200K。
加热电压Uh为5v。
为了使测量的精度达到最高，误差最小，需要找到合适的温度，一般在测量前需将传感器预热5分钟。
图MQ3结构图气敏传感器的外观和相应的结构形式如图所示，它由微型氧化铝陶瓷管、氧化锌敏感层，测量电极和加热器构成，敏感元件固定在塑料或不绣钢制成的腔体内，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。
封装好的气敏元件有6个管脚，其中4个用于信号取出，2个用于提供加热电流。
图中①、②、③分别表示MQ-3乙醇传感器的引脚排布图、引脚功能图、使用接线图。
其中H-H表示加热极（如5V），A-A、B-B传感器表示敏感元件的2个极，图③中“V”为传感器的工作电压，同时也是加热电压。
燃料电池利用化学反应直接把进入其内部的可燃气体转变成电能输出，在其两个电极上产生电压输出，燃料电池酒精传感器是燃料电池的一个分支，图1为其电化学的原理图。
该燃料电池为质子交换膜燃料电池，在低温(20℃一100℃)的使用条件下，电解质一般为固体聚合物。
一般使用杜邦公司的Nafion膜作为电解质，因为它具有良好的化学耐受性和良好的机械性，可制成非常薄的膜，能保证H+的自由移动，且具有酸性，满足该反应本质为酸性反应的要求。
电极与催化剂合成在一起，它们与电解质采用整体膜／电极法制成膜电极集合体MEA。
电极的催化材料是铂。
这种催化剂仅能使进入燃烧室内的酒精气体充分燃烧转变为电能输出，对其它非酒精气体不产生任何反应，因而它们对输出没有任何影响，抗干扰性高。
图MQ3结构和外形图燃料电池酒精传感器电化学原理图在美国，呼气酒精含量检测分为“证据性呼气酒精测试”和“初步呼气酒精测试”２类。
前者又称为“确认性测试”，后者又称为“初试性测试”。
前者的测试结果可以作为法庭证据，而后者的测试结果法庭不予承认。
美国国家交通安全管理局负责对各种手持型呼气酒精测试仪进行测试，分别列出符合以上２种测试要求的设备的认可清单。
在证据性呼气酒精测试榜上有名的酒精测试仪才能用于证据性测试，而初步呼气酒精测试名单上的测试仪只能用于一般性测试。
在我国市场上见到过的美国路霆四号、英国Ｌｉｏｎ公司的４００型、德国德尔格公司的７４１０型等燃料电池酒精测试仪都在证据性呼气酒精测试名单中，而半导体型酒精测试仪至今还没有在证据性呼气酒精测试中出现过。
网上资料显示，韩国ＨＤＴＣ公司生产的ＡｌｃｏＨａｗｋ半导体酒精测试仪已经被ＮＨＴＳＡ认可作为初步呼气酒精测试的设备，当然还是不能用于证据性呼气酒精测试。
ＡｌｃｏＨａｗｋ是ＨＤＴＣ公司生产的半导体酒精测试仪系列中的最高档产品。
近两年在我国比较流行的ＺＪ－２００１是ＨＤＴＣ公司半导体酒精测试仪系列中的另一个产品，只在中国大陆销售。
目前呼出气体中酒精含量检测一般采用酒精传感器，国外使用燃料电池型较多，精度高但价格昂贵，国内普遍采用半导体型酒精传感器。
根据我国公安部标准“呼出气体酒精含量探测器”的要求，酒精探测器对2mg/L正己烷的输出值必须小于L酒精输出值，目前国内市场上半导体型传感器一般无法达到这一要求。
下面介绍了一种新型的金属氧化物半导体型酒精传感器，该传感器对正己烷、汽油等干扰性气氛不敏感，对低浓度酒精的灵敏度高传感器的制备是以纯度为%的金属锡为原料，与氯气反应后制成四氯化锡水溶液，加入高分子分散剂，用GR级氨水作沉淀剂，充分洗涤沉淀物，直到用的硝酸银溶液检验不到氯离子为止，再经低温处理、干燥、300摄氏度到800摄氏度烧结，制得二氧化锡超细粉体（经XRD半峰宽法测定已烧结的粉体颗粒直径为）。
粉体中掺入贵金属化合物作催化剂和其它多种添加剂，经处理，制备出气敏浆料。
元件采用旁热式的管状结构，老化7-10天后测试为了规范警用呼气酒精测试仪的性能，2001年我国公安部制定了国家公共安全行业标准“呼出气体酒精含量探测器GA307-2001”。
该标准中对呼气酒精测试仪的各方面性能作了定量规定，其中一些重要性能如示值误差、重复性、抗干扰能力、吹气压力和吹气连续性监视等指标都直接影响检测精度。
该文就此略加分析如下：示值误差和重复性是直接影响检测精度的指标，其中示值误差要求在整个工作范围（温度从0℃至40℃，相对湿度从20%RH至90%RH）都要满足重复性是反映仪器测量值稳定性的指标，比较容易理解。
该文对市场上比较流行的几种酒精测试仪按照GA307-2001规定的测试条件作了示值误差和重复性检测，结果是部分半导体型的酒精测试仪达不到要求，而燃料电池型的都能够满足要求，并且还有比较大的宽余量。
所谓抗干扰能力实际上是仪器对其它气体敏感度的大小。
理想的酒精测试仪应该只对酒精有反应，而对其它气体不应该有任何反应。
半导体传感器可以利用控制工作温度来使得它对于酒精具有最高的敏感度。
但即使这样，它对某些气体的敏感度还在对酒精敏感度的20%-80%范围内（例如一种日本生产的型号为AF63的半导体酒精传感器对丙酮的响应与对酒精的响应相差无几）。
GA307-2001标准对酒精测试仪抗干扰能力的要求是：在L浓度的正己烷气体作用下，测试仪的示值应不大于L。
按照这个条件对市场上比较流行的几种酒精测试仪作了检测，结果所有的半导体酒精测试仪的测试结果都大于L，有些甚至达到L，远远超过GA307-2001标准的要求。
而所有的燃料电池型酒精测试仪都没有超过L符合标准要求。
实验表明，让一个抽烟者抽完一支烟后五分钟用各种酒精测试仪进行测试，结果半导体型酒精测试仪显示的读数是燃料电池型显示读数的8~10倍。
这是因为燃料电池传感器可以精确地控制特种催化剂的成分，使得它对其它气体的敏感度远远小于对酒精的敏感度；而半导体酒精传感器就做不到这一点。
可见，在抗干扰能力方面，半导体型酒精测试仪与燃料电池型有很大差别，而抗干扰能力差往往会直接造成难以容忍的测试误差，因为被测者很可能抽过烟不久，测试现场往往会有少量的汽油或正己烷等气体存在。
模数转换器在单片机应用系统中，被测量对象的有关变化量，如温度、压力、流量、速度等非电物理量，须经传感器转换成连续变化的模拟电信号（电压或电流），这些模拟电信号必须转换成数字量后才能在单片机中用软件进行处理。
实现模拟量转换成数字量的器件称为A/D转换器（ADC）。
A/D转换器大致分有三类：一是双积分A/D转换器，优点是精度高，抗干扰性好，价格便宜，但速度慢；二是逐次逼近型A/D转换器，精度、速度、价格适中；三是∑-△A/D转换器。
该设计中选用的是ADC0809属第二类，是8位A/D转换器。
0809具有8路模拟信号输入端口，地址线（23-25脚）可决定那一路模拟信号进行A/D转换。
22脚为地址锁存控制，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存。
6脚为测试控制，当输入一个2μs的高电平脉冲时，就开始A/D转换。
7引脚为A/D转换结束标志，当A/D转换结束时，7脚输出高电平。
9脚为A/D转换数据输出允许端，当OE脚为高电平时，A/D转换数据输出。
10脚为0809的时钟输入端。
逐次比较型A/D转换器在精度、速度、和价格上都适中，是最常用的A/D 转换器件。
芯片采用的是ADC0809，以下介绍ADC0809的引脚及功能。
芯片如图所示。
图ADC0809的引脚ADC0809是一种逐次比较式8路模拟输入、8位数字量输出的A/D转换器。
由图可见，ADC0809共有28个引脚，采用双列直插式封装。
主要引脚功能如下：⑴IN0-IN7是8路模拟信号输入端。
⑵D0-D7是8位数字量输入端。
⑶A、B、C与ALE控制8路模拟通道的切换，A、B、C分别与3根地址线或数据线相连，3位编码对应8个通道地址端口。
需要注意的是：ADC0809虽然有8路模拟通道可以同时输入8路模拟信号，但每个瞬间只能换1路，共用一个A/D转换器进行转换，各路之间的切换由软件改变C、A、B引脚上的代码来实现。