酒精浓度检测仪的设计
基于单片机的酒精浓度测试仪设计
基于单片机的酒精浓度测试仪设计摘要中国经济的飞速发展使得私家车的占有量越来越高。
人们生活水平的提高，车辆的大幅度增多，也使得道路安全问题越来越严重。
有些事故是让人回天乏术的，而有些事故是完全可以避免的。
比如酒后驾车，这种行为是对自己以及他人生命的严重不负责。
为了遏制这种行为，对驾驶员进行酒精浓度测试不失为一种有效的方法。
酒精浓度测试仪不仅要能准确测出酒精的浓度，而且要让测试人员读出该浓度。
当然也要有报警装置，提醒人们浓度超标。
本设计目的在于实现对不同的酒精浓度的检测和显示，通过适当改进可以用于对驾驶员进行是否酒后驾车的检测。
本文主要采用STC89C52单片机与MQ-3型气体传感器，而且能够对显示出所测量的数据，加之二极管的使用就可以简单地显示出所测的酒精浓度。
当其浓度超过允许值时，检测仪将发出蜂鸣声。
关键词:酒精浓度检测；STC89C52单片机；MQ-3气体传感器；A/D转换，Alcohol tester based on MCUAbstractThe rapid development of China's economy makes the share of private cars increase. What’s more, the improvement of people's living standards and a substantial increase in the vehicle makes the road safety problem get worse. Some accidents are beyond resurrection, while others are completely can be avoided . Such as drunk driving. such behavior is serious not responsible to their and the others’lives . In order to curb this behavior, the driver alcohol test is an effective method. Alcohol tester is not only able to accurately measure the concentration of alcohol, but also can let testers reads the concentration. Of course, we have an alarm system to alert people to the concentration exceeded. The design aims to achieve different alcohol concentration detection and display. And it can be used for the driver is drunk driving tests through appropriate improvements. This paper uses STC89C52 MCU and MQ-3 Gas Sensor as the main devices. With the use of the diode, the alcohol tester can display the measured data and simply show the alcohol concentration measured. When the concentration exceeds the allowable value, the detector will beep.Keywords STC89C52 microcontroller; MQ-3 gas sensor; A/D conversion目录第1章绪论 (1)1.1酒精测试仪现状和发展趋势 (1)1.2酒精浓度检测仪设计的意义 (1)1.3 研究内容 (2)1.4系统总体思路 (2)第2章系统总体方案设计 (3)2.1总体设计 (3)2.2控制模块方案论证 (3)2.3显示模块方案论证 (4)第3章硬件电路设计 (5)3.1单片机电路设计 (5)3.1.1 单片机介绍 (5)3.1.2 STC89C52的功能特性 (6)3.1.3 STC89C52的原理说明 (6)3.2MQ3气体传感器 (7)3.2.1 MQ-3主要技术指标 (8)3.2.2 MQ-3结构、外形、测试电路 (8)3.2.3 MQ-3传感器调理电路 (10)3.3电源电路 (11)3.4ADC0809 (11)3.5LCD液晶显示模块 (12)3.5.1 LCD1602显示模块技术参数 (12)3.5.2 LCD602显示模块功能 (13)3.6发光二极管显示报警电路 (15)3.7阈值存储电路 (15)3.8系统硬件设计原理图分析 (16)第4章软件系统的设计与实现 (18)4.1主程序设计 (18)4.2分部分软件设计 (19)4.2.1 ADC程序流程图 (19)4.2.2 LCD程序流程图 (20)第5章系统的调试及实验结果 (21)5.1 调试步骤 (21)5.1.1 按键修改酒精阈值程序 (21)5.1.2 模数转换测试 (21)5.1.3 液晶显示程序设计 (22)5.1.4 声光报警测试 (25)5.1.5 整体功能调试程序 (25)5.2实验结果 (25)结论 (27)致谢 (28)参考文献 (29)附录A 译文 (30)STC89C51RC/ RD+系列MCU (30)附录B 外文原文 (38)STC89C51RC/RD+ SERIES MCU (38)附录C (50)附录a：全局变量头文件和延时模块 (50)附录b：AD转化模块 (52)附录c：24c08存储模块 (52)附录d：LCD显示模块 (57)附录e：主函数 (63)第1章绪论1.1 酒精测试仪现状和发展趋势汽车的发明，使世界的文明跨出了一大步。
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。
酒精浓度检测仪的设计开题报告
南昌工程学院07 级毕业（设计）论文开题报告信息工程学院系（院）电子信息工程专业题目酒精浓度检测仪的设计学生姓名李宁班级07电子信息工程学号**********指导教师余恒日期2010 年12 月28 日南昌工程学院教务处订制三、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100μs，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。
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。
酒精浓度测试仪的设计
0 引言在公路运输业高速发展的年代，交通安全越来越得到大家的关注，由于酒驾所引起的交通事故已经严重威胁到人们的生命安全。
据不完全统计，人类身体中的酒精含量如果升至80mg/100ml 时引发的撞车事故比没有接触酒时候要多2倍，而当酒精含量到了100mg/100ml 时所引发的事故要比没有接触酒时要多5倍甚至更多，可见酒后驾驶危害极大。
本文设计的酒精浓度测试仪采用高级芯片来控制工作，当要测量的气体传送到气敏触头时，触头测量气体酒精的浓度并将它转换成可以识别的电压脉冲，电压脉冲通过数模转换器模块的转换进入单片机芯片中，并通过LCD 屏实时显示酒精浓度数值，如超出设定阈值便发出声光报警。
1 酒精浓度检测仪的设计1.1 系统总体设计思路此款酒精浓度测试仪以单片机为核心控制器，主体模块包括传感器模块、单片机最小系统、A/D 转换器模块、声光报警模块、LCD 液晶显示模块、键盘输入模块，完整的控制系统如图1所示。
1.2 系统功能及技术指标1.2.1 系统功能（1）酒精浓度测试仪可实时检测驾驶员呼出气体的酒精浓度并显示数值，同时显示屏还可显示设定的最大阈值与最小阈值。
（2）当测量的酒精浓度超出所设定的阈值范围时，测试仪的声光报警模块发出报警提示音，指示驾驶员处于酒驾或醉驾状态。
1.2.2 技术指标（1）测量酒精浓度的范围是：20-100mg/100mL。
（2）所含酒精百分比的精度：±0.1%。
（3）时钟性能：误差范围极小正负不超过1秒，时钟性能稳定，掉电不丢失数据。
图1 酒精浓度测试仪的系统框图1.3 系统硬件设计1.3.1 酒精传感器模块本设计的传感器模块选择MQ-3气敏传感器，该传感器的触头仅对酒精气体敏感，其他气体不影响采集结果。
MQ-3酒精传感器选用了二氧化锡作为气敏材料，传感器的触头收集到挥发酒精，敏性。
1.3.2 A/D A/D我们所需要的数据。
1.3.4 键盘输入模块键盘输入模块主要用来设定报警阈值，设置3个按键，分别对应阈值设定、阈值增加和阈值减小，即可完成阈值设定。
酒精浓度检测仪的设计
毕业论文酒精浓度检测仪的设计摘要本文研究设计了一种用于公共场所具有检测及超限报警功能的酒精浓度智能测试仪。
其设计方案基于89C51单片机，MQ3酒精浓度传感器。
系统将传感器输出信号通过A/D转换电路调理后，经由单片机进行数据处理，最后由LCD 显示酒精浓度值。
从而让驾车的人知道自己该在什么情况下可以开车，这是一个在现代生活很实用。
经过大量的验证，基于单片机的酒精浓度监测仪检测仪比传统的机械检测仪或酒精计灵敏，监测精度高，准确方便，可靠性好，扩展简单，控制功能强大。
对超出阀值进行声光报警，直观准确。
所以基于单片机的酒精浓度监测仪的研究具有一定的价值。
关键词：酒精浓度传感器；单片机；数模转换；硬件设计；数码管显示Alcohol concentration detector designAbstractThis paper studies has been designed for public inspection and overrun alarm function with the alcohol concentration intelligent tester. Its design scheme based on 89C51, MQ3 alcohol concentration sensor. System will sensor output signal through the A/D circuit recuperation, data processing by MCU, finally by LCD display alcohol chroma value. So let the people know what oneself should drive in what circumstances can drive, this is a very practical in modern life.After a great deal of verification, based on SCM alcohol concentration monitor detector than traditional mechanical detector or alcohol plans, monitoring high precision, sensitivity, good dependability, precise convenient extended simple, control powerful functions. Beyond the value of acousto-optic alarm, intuitive accurate. So based on SCM alcohol concentration monitor research has certain value.Keywords：Alcoho concentration sensor; microcontroller; digital-to-analog;hardware design; digital pipe display目录摘要...................................................................................................................... I- 2 - Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1酒精浓度检测仪的背景 (1)1.2酒精浓度检测仪现状及发展趋势 (1)1.3本课题实现目标 (1)1.4本章小结 (1)第2章设计方案和元器件选择 (2)2.1设计方案 (2)2.2元器件选择 (2)2.2.1单片机的选择 (2)2.2.2传感器 (2)2.2.3数模转换器 (2)2.2.4 AT24C02存储器 (2)2.2.5 LCD显示 (2)2.3本章小结 (2)第3章硬件设计 (3)3.1硬件设计原理 (3)3.2硬件设计的外围电路 (3)3.2.1晶振电路 (3)3.2.2复位电路 (3)3.2.3报警设计........................................................................................ - 16 -3.2.4电源电路 (3)3.2.5信号调制电路................................................................................ - 18 -3.2.6 A/D转换设计 (3)3.2.7外围扩充存储器电路 (3)3.3本章小结 (3)第4章系统软件的设计 (4)4.1主程序 (4)4.2 A/D转换模块程序流程图 (4)4.3液晶显示程序流程图 (4)4.4本章小结 (4)第5章本设计总结与展望 (5)参考文献 (6)致谢 (7)附录A (8)附录B (9)第1章绪论检测仪向更迅速更快捷发展，方便携带等要求发展。
课程设计——酒精检测仪设计
重庆三峡学院专业综合课程设计报告题目51单片机酒精浓度测试仪设计系别电子与信息工程学院专业电子信息工程班级****级*班姓名XXX学号************2014年12 月12 日酒精浓度检测仪的设计一、设计目的近年来，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。
本课程设计研究的是一种以气敏传感器和单片机A/D转换器为主，检测驾驶员呼出气体的酒精浓度，并具有声光报警功能的空气酒精浓度监测仪。
其可检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阈值，对超过的阈值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。
硬件部分为利用MQ3气敏传感器测量空气中酒精浓度，并转换为电压信号，经A/D转换器转换成数字信号后传给单片机系统，由单片机及其相应外围电路进行信号的处理，显示酒精浓度值以及超阈值声光报警。
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。
而硬件电路又大体可分为单片机小系统电路、A/D转换电路、声光报警电路、LED显示电路，按键电路，各部分电路的设计及原理将会在硬件电路设计部分详细介绍。
二、设计方案1、酒精浓度检测仪总设计方案设计时，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数码管显示，键盘设定，报警电路等。
其总体框图如图1所示。
图1 基本工作原理图三、设计内容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。
酒精浓度检测仪的设计
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设计精浓度检测仪的框图
Your Topic Goes Here 设计精浓度检测仪的原理图
酒精浓度检测仪的设计
酒精浓度测试仪应用到两种传感器：
气敏传感器 变式电阻传感器
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
简述气敏电阻传感器的工作原理 :
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。Your Topic Fra bibliotekoes Here
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简述应变式电阻传感器的工作原理
电阻应变式传感器以电阻应变计为转换元件的电阻式传感器。电阻应变式 传感器由弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，可根据具体 测量要求设计成多种结构形式。弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形 并使附着其上的电阻应变计一起变形。电阻应变计再将变形转换为电阻值 的变化，从而可以测量力压力、扭矩、位移、加速度和温度等多种物理量
基于单片机的酒精测试仪毕业设计
基于单片机的酒精测试仪摘要单片机和气体传感器为核心，设计酒精浓度检测仪,实现不同环境下酒精浓度的检测。
本文介绍酒精浓度检测仪整体结构，设计了系统硬件电路，阐述了各模块功能并着重研究了气体传感器的选择。
关键词：单片机；A/D 转换；酒精传感器目录摘要 (2)Abstract (2)1 引言 (4)1.1 课题的背景和意义 (4)1.2 本论文主要工作 (4)2 总体设计方案 (4)2.1 酒精浓度检测仪整体结构设计 (4)2.2 硬件设计及功能概述 (5)2.3 硬件电路设计 (6)2.4 各功能模块的设计 (6)3 总结与展望 (10)参考文献...................................................................................... 错误!未定义书签。
01、引言1.1课题的背景和意义年来，随着我国经济的高速发展，民的生活水平迅速提高，越来越多的人有了自己的私家车，酒后驾车造成的交通事故也频频发生。
酒后驾车引起的交通事故是由于司机的过量饮酒造成人体内酒精浓度过高，麻痹神经，成大脑反应迟缓，肢体不受控制等症状。
少量饮酒并不会有上述症状，即人体内酒精浓度比较低时，而人体内酒精超过某一个值时就会引起危，需要设计一智能仪器能够监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全。
12此外，空气酒精浓度监测仪还能监测某一特定环境的酒精浓度如酒精生产车间可避免发生起火、爆炸及工业场地酒精中毒等恶性事故，确保环境安全。
1.2本论文主要工作789本课题研究的是一种以气敏传感器和单片机为主，监测空气酒精浓度，并具有声光报警功能及LCD显示功能的空气酒精浓度监测仪。
其可监测出空气环境中酒精浓度值，并根据不同的环境设定不同的阈值，对超过的阈值进行声光报警．来提示危害。
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。
基于单片机的酒精浓度检测仪设计.
北京信息科技大学本科毕业论文（设计）基于单片机的酒精浓度检测仪设计所在学院专业名称申请学士学位所属学科年级学生姓名、学号指导教师姓名、职完成日期摘要摘要近年来，随着我国经济发展，越来越多的私家车进入了人们的视野，而酒后驾车造成的交通事故也屡屡攀升。
本文研究了一种用于公共场所具有检测及超限报警功能的酒精浓度检测仪设计。
设计方案基于89C51单片机和MQ3酒精浓度传感器，系统先将传感器输出的信号通过A/D转换电路处理后，再经单片机进行数据处理，最后由LCD显示酒精浓度值，从而告知驾驶人在合理安全的情况下才能驾车行驶。
经过大量实验，基于单片的酒精浓度测试仪比传统的机械检测仪或酒精计灵敏，扩展简单，准确方便，可靠性好，检测精度高，控制功能强大，对超出阀值进行声光报警，直观准确。
所以基于单片机的酒精浓度监测仪的研究对社会公共安全的提高具有很大促进作用。
关键词：酒精浓度传感器，单片机，数模转换，硬件设计，报警IABSTRACTABSTRACTIn recent years, along with our country economy development, more and more private cars have come into the vision. While drunk driving traffic accidents caused by the repeated.This paper used for public inspection and overrun with the functions of alcohol concentration intelligent tester. Design scheme based on 89C51 and MQ3 alcohol concentration sensor, the system will be the first sensor output signal through the A/D converter circuit after treatment, then the MCU data processing, and finally by LCD display alcohol leel. Thus told people in the safety of reasonable driving can drive.Refined over a large number of experiments, using the alcohol concentration test instrument than traditional mechanical detector or alcohol gauge, extended simple, accurate and convenient, good reliability, high precision, strong control function, to go beyond threshold alarm, intuitive and accurate.So based on SCM alcohol concentration monitor research for social public security increase of great value.Keywords: Alcohol, concentration sensor, microcontroller analog-to-digital conversion , hardware design, alarmII目录目录1 引言--------------------------------------------------------------------- 11.1 酒精浓度检测仪的背景---------------------------------------------------- 11.2 酒精浓度检测仪现状及发展趋势-------------------------------------------- 11.3 本课题实现目标---------------------------------------------------------- 12 设计方案和元器件选择 ------------------------------------------------------- 22.1 设计方案 --------------------------------------------------------------- 22.2 单片机的选择 ----------------------------------------------------------- 22.3 传感器 ----------------------------------------------------------------- 42.4 数模转换器 ------------------------------------------------------------- 52.5 AT24C02存储器---------------------------------------------------------- 62.6 LCD显示模块------------------------------------------------------------ 63 系统硬件设计-------------------------------------------------------------- 83.1 硬件设计原理 ----------------------------------------------------------- 83.2 硬件设计外围电路-------------------------------------------------------- 93.2.1 晶振电路、复位电路设计---------------------------------------------- 93.2.2 报警电路设计------------------------------------------------------- 113.2.3 电源电路设计------------------------------------------------------- 113.2.4 信号调制电路设计--------------------------------------------------- 123.2.5 A/D转换电路设计--------------------------------------------------- 133.2.6 外围扩充存储器电路设计--------------------------------------------- 144 系统软件设计------------------------------------------------------------- 154.1 主程序流程图 ---------------------------------------------------------- 154.2 A/D转换模块程序流程图------------------------------------------------- 154.3 按键程序流程图--------------------------------------------------------- 164.4 液晶显示程序流程图----------------------------------------------------- 175 本设计总结与展望--------------------------------------------------------- 186 结束语------------------------------------------------------------------- 18 参考文献-------------------------------------------------------------------- 20 致谢----------------------------------------------------------------------- 21III1 引言1.1 酒精浓度检测仪的背景对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(电化学)、半导体型、气体色谱分析型、红外线型、比色型。
基于51单片机的酒精浓度检测仪设计应用场景
一、概述酒精浓度检测仪作为一种重要的安全监测设备，广泛应用于酒驾检测、工业生产中的安全监测等领域。
基于51单片机的酒精浓度检测仪是一种成本低、稳定性好、性能可靠的检测设备，具有较强的应用优势。
二、设计原理基于51单片机的酒精浓度检测仪主要通过酒精传感器将被检测气体中的酒精浓度转换成电信号，再通过AD转换将模拟信号转换成数字信号进行处理，并最终通过显示屏或蜂鸣器等输出方式将检测结果直观地呈现给用户。
整个检测原理简单高效，适用于各种实际应用场景。
三、设计要点1. 酒精传感器的选择酒精传感器是整个检测仪的核心部件，其灵敏度和稳定性直接影响着检测仪的性能。
在设计时需要根据实际应用场景充分考虑酒精传感器的工作原理、灵敏度和稳定性，选择性能优越的酒精传感器。
2. 多种输出方式的设计酒精浓度检测仪需要根据实际使用需求，可以设计多种输出方式，如数字显示、模拟显示、声音报警等，使得检测结果可以直观和及时地呈现给用户。
3. 数据处理与存储基于51单片机的酒精浓度检测仪需要具备一定的数据处理和存储能力，可以实现对检测数据的分析、存储和传输，以满足不同应用场景的需求。
四、应用场景1. 酒驾检测基于51单片机的酒精浓度检测仪在交通管理领域具有重要的应用意义，可以通过安装在车载设备中，实时监测驾驶员的酒精浓度，从而有效防止酒驾事件的发生。
2. 工业生产安全监测在工业生产中，酒精浓度检测仪可以用于监测生产车间或实验室中的气体浓度，一旦检测到酒精浓度超标，可以及时报警，防止火灾或爆炸事故的发生。
3. 家庭安全监测民用领域，基于51单片机的酒精浓度检测仪也可以用于家庭安全监测，如厨房燃气的泄漏检测、儿童房内空气的监测等，能够有效预防一些家庭安全隐患。
五、未来展望基于51单片机的酒精浓度检测仪在实际应用中显示出了良好的性能和应用前景，未来可以进一步通过与智能无线终端或其他智能设备的连接，实现更加便捷的数据传输和互动，满足人们对便捷、高效安全监测需求的日益增长。
(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。
酒精浓度检测仪的设计
酒精 浓 度检 测仪 的设计
青岛理工大学 刘艳伟 张 民 刘 婷
【摘要 】近年来 ，随着社会的进步 ，经济的提升 ，人 民的生活水平也越 来越 高，更多的人有了私 家车，然而酒后 驾车造成 的交通事故数量也随之上升。鉴于人们对于醉酒 驾驶越来越重视 ，酒精浓度的检测 引起 了广泛的关注。本设计 是一种以单片机ＡＴ８９Ｓ５２￣主 ，运用 了气敏传感器ＭＱ一３，由模 数转换器ＡＤＣ０８３２进行模数转换 ，可 以进行声 光报警及数码管显示的酒精浓度检测仪。此设计可检测出驾驶员体 内的酒精浓度，并 可监测空气环境 中的酒精浓度 ，对不 同的环境设定不同的报警值，对 超过报警值的酒 精 浓 度 进 行 声 光 报 警 。 【关 键 词 】 酒 精 浓 度 检 测 ；ＡＴ８９Ｓ５２；ＡＤＣ０８３２；ＭＱ一３
饮 酒驾驶 ｌ车辆 驾驶人员 ｌ 醉酒 驾驶 ｌ车辆 驾驶人员 ｌ
２００ ８００
示 ，在 同一 时刻 ， 只有选 通 的那 一位 显示 出 字 符 ，其他 ３位 ＬＥＤ是 熄灭 的 。按 照这 样 ，不
传 感器 ＭＱ一３根 据 酒精 浓度 的变 化 ，其 阻
断 的循 环 ，就 能使 各位 显 示 出将 要显 示 的字
值 也会 随着 变 化 ，通过 取样 电阻 的 电压 变 化
符 。 由于视 觉 暂 留作 用 和 ＬＥＤ的余 辉 ， 只要
表 现 出来 ：人 体血 液 中酒 精浓 度 不 同，其 呼
时 间间隔 足够 小 ，则 能给 人造 成 同时 亮 的假
出的气 体 中酒 精浓 度 也会 不 同。把 ＭＱ一３输 出
酒 或者 饮少 量 的酒 就不 会 导致 以上 症状 ，也 内，加 热器 是 一个 必不 可 少 的元气 件 ，它 为
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毕业论文酒精浓度检测仪的设计摘要本文研究设计了一种用于公共场所具有检测及超限报警功能的酒精浓度智能测试仪。
其设计方案基于89C51单片机，MQ3酒精浓度传感器。
系统将传感器输出信号通过A/D转换电路调理后，经由单片机进行数据处理，最后由LCD 显示酒精浓度值。
从而让驾车的人知道自己该在什么情况下可以开车，这是一个在现代生活很实用。
经过大量的验证，基于单片机的酒精浓度监测仪检测仪比传统的机械检测仪或酒精计灵敏，监测精度高，准确方便，可靠性好，扩展简单，控制功能强大。
对超出阀值进行声光报警，直观准确。
所以基于单片机的酒精浓度监测仪的研究具有一定的价值。
关键词：酒精浓度传感器；单片机；数模转换；硬件设计；数码管显示Alcohol concentration detector designAbstractThis paper studies has been designed for public inspection and overrun alarm function with the alcohol concentration intelligent tester. Its design scheme based on 89C51, MQ3 alcohol concentration sensor. System will sensor output signal through the A/D circuit recuperation, data processing by MCU, finally by LCD display alcohol chroma value. So let the people know what oneself should drive in what circumstances can drive, this is a very practical in modern life.After a great deal of verification, based on SCM alcohol concentration monitor detector than traditional mechanical detector or alcohol plans, monitoring high precision, sensitivity, good dependability, precise convenient extended simple, control powerful functions. Beyond the value of acousto-optic alarm, intuitive accurate. So based on SCM alcohol concentration monitor research has certain value.Keywords：Alcoho concentration sensor; microcontroller; digital-to-analog;hardware design; digital pipe display目录摘要...................................................................................................................... I- 2 - Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1酒精浓度检测仪的背景 (1)1.2酒精浓度检测仪现状及发展趋势 (1)1.3本课题实现目标 (1)1.4本章小结 (1)第2章设计方案和元器件选择 (2)2.1设计方案 (2)2.2元器件选择 (2)2.2.1单片机的选择 (2)2.2.2传感器 (2)2.2.3数模转换器 (2)2.2.4 AT24C02存储器 (2)2.2.5 LCD显示 (2)2.3本章小结 (2)第3章硬件设计 (3)3.1硬件设计原理 (3)3.2硬件设计的外围电路 (3)3.2.1晶振电路 (3)3.2.2复位电路 (3)3.2.3报警设计........................................................................................ - 16 -3.2.4电源电路 (3)3.2.5信号调制电路................................................................................ - 18 -3.2.6 A/D转换设计 (3)3.2.7外围扩充存储器电路 (3)3.3本章小结 (3)第4章系统软件的设计 (4)4.1主程序 (4)4.2 A/D转换模块程序流程图 (4)4.3液晶显示程序流程图 (4)4.4本章小结 (4)第5章本设计总结与展望 (5)参考文献 (6)致谢 (7)附录A (8)附录B (9)第1章绪论检测仪向更迅速更快捷发展，方便携带等要求发展。
传统的机械检测仪或酒精计一般灵敏度和准确度也比较低或者检测方法难，同时单片机既有通用计算机的基本部件，又不同于计算机。
有体积小，实时快速的对外部事件做出响应，迅速采集大量数据，做出逻辑判断与推理后实现被控对象的参数调整与控制，且能满足检测仪的设计要求，所以基于单片机的酒精浓度检测仪的开发有很大意义。
1.1酒精浓度检测仪的背景以对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（电化学）、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，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，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。
从传感器技术发展的角度看，根据使用传感器原理的不同，常见的气体检测仪器仪表各自有适用气体及应用领域，新技术新产品正在成为未来气体检测仪器仪表的主流，现在的酒精浓度检测仪都是采用可替代吹管，酒精仪从传统的机械检测或酒精计到现在的利用传感器和单片机位核心技术的酒精浓度检测仪式在技术上是一大突破，大大提高了检测酒精的精确度。
1.2酒精浓度检测仪现状及发展趋势根据使用传感器原理的不同，常见的气体检测仪器仪表各自有适用气体及应用领域，新技术新产品正在成为未来气体检测仪器仪表的主流，如今的酒精浓度检测仪都是采用可替代吹管，酒精仪从传统的机械检测或酒精计到现在的利用传感器和单片机位核心技术的酒精浓度检测仪式在技术上是一大突破，大大提高了检测酒精的精确度，更能满足市场的需求。
但是当前大部分一般的酒精浓度检测仪价格较低的灵敏度并不是很强，准确度高的一般售价也比较昂贵，并且大多只是对结果进行预警、低报、高报三限报警点设置，所以在LED显示酒精浓度数值上应实现普及，得到准确的浓度数值。
同时很多其他气体会可能会对其影响，从而影响准确度。
所以在传感器的腐蚀性以及排除其他干扰的能力值得提升。
现在大多都是检测气体浓度或液体浓度的检测，最好是能解决一个检测仪同时检测气体和液体两种不同状态的酒精浓度。
1.3本课题实现目标本论文主要完成酒精浓度检测仪软件设计，设计内容包括：A/D转换器程序、控制程序、超标报警、键盘检测、数据显示等。
系统采用单片机为控制核心，以实现便携式酒精浓度检测仪的基本控制功能。
系统主要功能内容包括：数据处理、超标报警。
本系统设计采用功能模块化的设计思想，设计器件简介和选择；电路的设计和调试。
硬件设计部分主要包括：MCU、A/D、LCD、外围扩展数据RAM等芯片的选择。
1.4本章小结如今各个地方对安全意识增强，对检测的精度高，准确度高，携带方便要求。
再加上气体传感器的发展，单片机具有受集成限制，片内储存量较小，可靠性好，扩展简单，控制功能强等特点，基于单片机的酒精浓度检测仪的研究和开发生产具有十分广泛的现实市场和潜在的市场需求。
本章主要从单片机和传感器以及基于单片机的酒精浓度监测仪的研究背景，国内外现状及其发展趋势，本设计所要实现的目标三个方面作出的阐述。
其中最重要的是本设计所要实现的目标，其次是基于单片机的酒精浓度检测仪的发展趋势。
第2章设计方案和元器件选择通过对单片机和传感器的了解，在智能仪表上的优势有很多，耗能小、准确度高、超强集成化、以及稳定性能等等，注定了单片机在各个领域的应用。
所以在酒精浓度检测的设计中也选择了单片机作为控制核心。
同时需要的部件包扩酒精浓度传感器、数模转换器、、LED显示器、键盘以及声音报警。
无需其他计算机，用户就可以进行交互工作，完成数据的采集、储存、计算、分析等过程。
该仪器电路简单，软件功能完善，灵敏度高，工作性能好，并且具有尺寸小、方便携带、低功耗、低成本等优点。
2.1设计方案由酒精浓度测试仪对待测气体（液体）进行检测，气体传感器是将一种气体体积分时转化成对应电信号的转换器。
探测头通过气体传感器的对气体样品进行处理，通常包括滤除杂质和干燥气体、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的测量。
转换成输出电压信号。
然后以单片机为核心的控制：定时进行各个功能模块的自诊断，并对外界的异常情况做出快速处理。
对无法解决的问题，应及时切换到后背装置或报警。
具有完善的输入输出通道和实时控制能力：对生产过程进行检测和控制，有多种信号需要传送，因此要求系统配备完善的模拟量和数字量输入输出通道和完善的中断系统和处理功能。
信号采集处理、声光报警电路以及显示、键盘、PC接口电路。
测试仪进行气体检测的基本步骤是单片机采集酒精传感器的响应信号，并且进行转换，模数转换就是用于快速，高精度的对输入信号采样编码，然后转化成数字量储存在数据储存器中，然后单片机通过特定的算法进行气体浓度的识别，同时和所设值进行对比，超出则报警同时显示浓度数值，没超出只显示浓度数。
并且将结果输出到LCD显示屏幕上。
2.2元器件选择2.2.1单片机的选择本系统采用单片机为控制核心。
我们选择单片机STC89C51为控制核心；主要基于考虑STC89C51是无法解密低功耗,超低价高速，高可靠强抗静电，强抗干扰,功能强大的单片机。