驾驶员酒精检测电路设计

唐山工业职业技术学院

毕业设计（论文、创作）说明书题目驾驶员酒精检测电路设计

系别自动化工程系班级 10港控12班

姓名周玉峰学号 108043210

指导教师李多友

2013 年 4 月 21 日

目录

摘要 (1)

关键字 (1)

一、概述 (2)

二、功能需求分析 (3)

三、具体设计 (3)

3.1 STC12C5410AD系列单片机 (3)

3.2传感器电路设计 (7)

3.3数码管显示电路 (9)

3.4按键 (11)

3.5报警电路 (12)

4.1主程序 (13)

4.1.2数据采集、处理子程序 (13)

4.1.3报警子程序 (14)

四、总结 (16)

参考文献 (17)

附录 (19)

驾驶员酒精检测电路设计

周玉峰

摘要

随着交通行业技术的发展，以及汽车生产量的增加，汽车给人类带来舒适和便捷的同时，也给人类带来了交通事故频发等交通安全隐患，如酒后驾驶、无照驾驶、违规驾驶等，严重威胁着人类生命和财产安全。我国的道路交通安全形式更为严峻，特别是由酒后驾车导致的交通事故发生率比较高。目前在我国及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，来确定被测量者体内酒精含量的多少，确保驾驶员的生命财产安全。酒精浓度监测仪是一种以气敏传感器和单片机为主，监测驾驶员呼出气体内含酒精浓度的多少。

关键词：酒精浓度监测仪、 STC12C5410AD单片机、传感器、声光报警

一概述

近年来随着经济迅速发展，人们的生活水平日益提高，私家车也越来越多，各种应酬随之而来，“酒”这东西贴近了我们的生活。而酒后驾车也频频发生，给人们的生活和生命安全带来了巨大的伤害。。为此，需要设计一款智能仪器能够检测出驾驶员体内酒精含量。本设计研究的是一种以气敏传感器和单片机为主，监测驾驶员呼出气体含酒精的浓度，并具有声光报警功能的酒精浓度检测电路。其可监测出空气环境中酒精浓度值，并可根据不同的环境设定不同的临界值，对超过临界值的进行声光报警来提示危害。

本课题分为两部分：硬件设计部分和软件设计部分。硬件设计部分为利用 MQ3 气敏传感器测量呼出气体中酒精浓度直接传给单片机系统，同时由另一外界传单器测出人体数值的变化,转换成电压信号,传给单片机,由单片机及其外围电路进行所有信号的处理，显示浓度值以及超临界值声光报警。软件部分用汇编语言进行编程，程序采用模块化设计思想。各个子程序的功能相对独立，便于调试和修改。而硬件设计又大体可分为单片机小系统电路、声光报警电路、LED显示电路，各部分电路的设计及原理将会在电脑设计部分详细介绍；程序的设计使用汇编语言编程。

二 功能需求分析

本设计研究的是一种以气敏传感器和单片机为主，监测驾驶员呼出气体含酒精的浓度，并具有声光报警功能的酒精浓度检测电路。其可监测出空气环境中酒精浓度值，并可根据不同的环境设定不同的临界值，对超过临界值的进行声光报警来提示危害。本设计分为两部分：硬件设计部分和软件设计部分。硬件设计部分是利用 MQ3 气敏传感器测量呼出气体中所含酒精浓度值直接传给单片机系统，通过放大电路将信号传送至单片机及其外围电路进行所有信号的处理，显示浓度值以及超过临界值声光报警提示。软件部分用汇编语言进行编程，程序采用模块化设计思想。各个子程序的功能相对独立且便于调试和修改。

三 具体设计

3.1硬件设计

在硬件设计时，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 伏的电压值并且电压值稳定，外部干扰小等。因此，可以把传感器输出电压值经过数据化的处理,然后直接让单片机进行处理。酒精浓度监测仪的硬件电路设计主要包括：传感器测量电路、STC12C5410AD 单片机系统、声光报警电路、LED 显示电路、晶振、复位。酒精浓度监测仪硬件设计电路框图如图1-1：

图1-1 硬件方案总体框图

3.1.1 STC12C5410系列单片机

STC12系列单片机的典型结构 STC 12系列单片机是宏晶科技公司新的低功耗16位

Flash 单片机，它的

16级中断、高效寻址方式、10K 大容量Flash, EEPROM, A/D 转换、硬件乘法器、硬件脉宽调制器(PWM)等功能特点，较好的实现了强大的功能与超低功耗的结合，因此具有很好的性价比和应用适应性。 STC12系列有6种型号:分别是STC12C5412AD, STC12C5410AD,STC12C5408AD 、STC 12C5406AD 、STC 12C5404AD 、和STC 12C5402AD 。它们区别在于Flash 的容量大小，本设计所用到的STC12C5410AD 的Flash

驾驶员酒精检测电路设计周玉峰

容量为10K。

基本配置 STC12C5410AD单片机除了具有STC12系列单片机共有特点外，还具有一些自身特点，对其一些基本配置:

Flash存储器 STC12C5410AD Flash存储器为l0KB。

脉宽调节模式(PWM) 所有PCA模块都可用作PMW输出。输出频率取决于PCA定时器的时钟源。

I/O口工作类型设置 STC12C5410AD带有28个I/O引脚，它的I/O与传统的I/O不同，每个I/O口均可由软件设置成4种工作类型之一，使得功能口和通用I/O口复用。4种类型分别为:准双向口(标准8051输出模式)、推挽输出、仅为输入(高阻)和开漏输出功能。在对同一个I/O口进行操作前要选择其要实现的功能，这样大大地增强了端口的功能和灵活性。其中一些I/O口中的特殊模块相结合完成更为复杂的工作。如与捕获比较模块相结合可以实现串行通信，与A/D模块结合实现A/D转换等。

此外，STC12C5410AD的I/O端口电气特性也十分突出，几乎所有的I/O口都有6mA 的驱动能力，对于一般的液晶显示屏、蜂鸣器可以直接驱动而无需辅助电路。许多端口内部都集成了上拉电阻，可以方便地与外围器件相接。准双向口输出配置准双向口输出类型可用作输出和输入功能而不需重新配置口线输出状态。这是因为当口线输出为1时驱动能力很弱，允许外部装置将其拉低。当引脚输出为低时，它的驱动能力很强，刚一吸收相当大的电流。准双向口有3个上拉晶体管适应不同的需要。在3个上拉晶体管中，有1个上拉晶体管称为“弱上拉”，当口线寄存器为1且引脚本身也为1时打开。此上拉提供基本驱动电流使准双向口输出为1。如果一个引脚输出为1而由外部装置下拉到低时，弱上拉关闭而“极弱上拉”维持开状态，为了把这个引脚强拉为低，外部装置必须有足够的灌电流能力使引脚上的电压降到门槛电压以下。第2个上拉晶体管，称为“极弱上拉”，当口线锁存为1时打开。当引脚悬空时，这个极弱的上拉源产生很弱的上拉电流将引脚上拉为高电平。第3个上拉晶体管称为“强上拉”。当口线锁存器跳变到1时，这个上拉用来加快准双向口由逻辑4到逻辑1转换。当发生这种情况时，强上拉打开约2个机器周期以使引脚能够迅速地上拉到高电平。推挽输出配置推挽输出配置的下拉结构与开漏输出以及准双向口的下拉结构相同，但当锁存器为1时提供持续的强上拉。推挽模式一般用于需要更大驱动电流的情况。仅为输入(高阻)配置仅为输入时，不提供吸入20mA电流的能力。开漏输出配置当口线锁存器为0时，开漏输出关闭所有上拉晶体管。当作为一个逻辑输出时，这种配置方式必须有外部上拉，一般通过电阻外接到。这种方式的下拉与准双向口相同。开漏端口带有一个施密特触发输入以及一个干扰抑制电路。 4. AD模数转换寄存器 STC12C5410AD单片机的A/D转换口在P1口(P1.7-P1.0)，有8路10位高速A/D转换器，STC12C5410AD系列是12位精度的A/D，