酒后驾车测试仪的设计

摘要

摘要本文经过查阅大量的资料，分析了很多酒精检测系统，总的来说，很大部分的的酒精检测器,系统在实现方案上大部分以单片机为基础,并借助相应的外围电路,将检测结果通过LED、LCD 等显示方式告知使用者。本设计用的MQK2酒精传感器就是一种对气体敏感的化学传感器，它能随着外部气体浓度的不同而改变敏感膜的电阻。系统选AT89S52单片机为控制核心，对检测到的气体状况进行相应的处理分析、处理和显示，并通过报警进行提示。该系统分为检测酒精浓度模块、系统控制模块和显示报警模块，并分别对其进行方案分析，最终确定酒后驾车测试仪的系统构架和设计方案。

试验结果显示，该系统对在一定范围内的酒精浓度测试的测量具有较高的精度，实现了酒精检测功能，其主要技术指标达到了系统设计要求。

关键词：酒精传感器，MQK2 ，AT89S52单片机，报警

目录

第1章概述 (1)

第2章总体设计方案 (2)

2.1酒精浓度检测仪整体结构设计 (2)

2.2MQR2酒精传感器 (2)

2.3传感器信号采集电路 (3)

2.4A/D转换电路 (4)

2.5单片机系统 (5)

2.6系统整体软件设计 (7)

总结 (9)

参考文献 (11)

致谢 (12)

第1章概述

近年来，随着我国经济的高速发展，人民的生活水平得到显著提高，私家车也成为很多家庭必不可少的代步工具，而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，造成大脑反应迟缓，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险。为此，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，以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。

第2章总体设计方案

2.1酒精浓度检测仪整体结构设计

单片机酒精浓度测试仪用MQK2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5个数码管显示当前数据，数码管分别用2个74HC573锁存器控制段选和位选。本文设计的酒精浓度检测仪主要是以酒精传感器和单片机为平台设计而成的，其硬件系统功能框图如图2-1所示。

图2-1硬件系统功能框图

酒精浓度检测仪主要是用来检测酒精浓度的，它主要由酒精传感器、模数转换器、单片机、LCD 显示、以及声音报警构成。

酒精传感器将检测到的酒精浓度转化为电信号，然后将电信号传送给模数转换器，经过模数转换器转换后，把转换后得到的数字信号传给单片机，单片机对所输入的数字信号进行分析处理，最后将分析处理的结果通过显示器显示出来。如果所检测到的空气中的酒精浓度超过了所设定的阀值，那么单片机将会控制蜂鸣器发出声音报警，用来提示危害。

2.2 MQR2酒精传感器

MQR2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。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。酒精浓度同输出电压的近似关系如图2-2所示。

图2-2酒精浓度同输出电压的近似关系

2.3 传感器信号采集电路

电路的前端部分MQK2传感器按照常规设计即可，如图2-3所示，MQK3外接+5V电压时，可将电阻丝加热至270℃～300℃.电路将MQK2的阻值变化转换成输出电压的变化,从而可以通过A/D转换成数字信号供单片机处理。

在酒精浓度为0时，其输出电压为3v。但由于其输出的电压范围超过了AT89S52的输入电压范围，所以在本设计中加入了一个调整电路来使其输出的电压能够满足AT89S52的输入要求。其调整电路的原理图如图2-4。采用

LM336～2．5作为一个2．5 V的基准电压，采用差动输入使得Vout=-2.5V从而使得传感器信号的输出符合AT89S52的范围。

图2-3 MKQ2酒精传感器电路

图2-4传感器处理电路

2.4 A/D转换电路

模数转换电路的功能是将连续变化的模拟量转换为离散的数字量，是架起模拟系统跟数字系统之间连接的桥梁。对于本系统而言，就是用于快速、高精度地对输入的酒精浓度信号进行采样编码，将其转换成单片机所能够处理的数字量。模数转换电路是本系统的关键部分，其性能的好坏直接影响整个系统的质量。

模数转换采用ADC0804,对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。ADC0804有20个引脚，其中11-18管脚为数字信号输出端，与单片机P1口相连；cs为片选端，接单片机P3.5口，当cs接低电平时ADC0804开始工作，WR接P3.6口，当WR变为低电平再跳变为高电平后启动A/D转换，RD接单片机P3.7口，当RD由低电平跳变为高电平时，单片机读走A/D转换完的数字信号。CLK为时钟输入信号线, 因ADC0804的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ，VREF（＋），VREF（－）为参考电压输入。INTR为中断控制信号，接单片机外部中断端口，当A/D转换完后向单片机发出中断信号，等待读走数字信号，INTR 也可空可置不接，因为当启动A/D后一段时间后模数转换完后，等待一段时间单片机也可以读走数字量。原理图如图2-5。

图2-5 A/D转换电路

2.5 单片机系统

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业

80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至

0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止，其电路如图2-6。报警电路采用单片机I/O口外接三极管驱动蜂鸣器，发出报警信号，如图2-7所示。键盘分编码键盘和非编码键盘。键盘上闭合键的识别由专用的硬件编码器实现，并产生键编码号或键值的称为编码键