毕业论文酒精浓度检测仪的设计

1弓I 言......................

2酒精浓度监测仪的硬件电路设计

89C51单片机系统..

2. 1. 1单片机片内结构

2. 1.2 89C51芯片介绍.

2.2 传感器的选择

2. 3 A/D转换电路10

2.3.1 ADC0809的引脚及功能10

2. 3. 2 ADC0809的结构及转换原理11 2.4 LED显示电路12

2.4. 1 LED显示器的结构12

2.4.2 LED显示器的工作原理3酒精浓度监测仪的软件设计.....

3. 1主程序...................

3. 2数据采集子程序........... 13 15

15

16

3. 3数据处理子程序16 3. 4报警子程序17

4结论… 参考文献19

2. 1

20

U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。酒精浓度监测仪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。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。

关键词：单片机酒精浓度监测仪A/D转换声光报警

酒精浓度监测仪的设计

随着经济高速发展，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，需要设计一智能仪器能够检测驾驶员体内酒精含量。本论文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气敬传感器测量空气中酒精浓度，并转换为电压信号经A/D转换后传给单片机系统，由单片机及其外围电路进行信号的处理，显示浓度值以及超阈值声光报警。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。而硬件电路乂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，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；程序的设计使用汇编语言编程。

2酒精浓度监测仪的硬件电路设计

硬件设讣时，考虑酒精浓度是山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，可以直接把传感器输出电压值经过ADC0809采集数据送入单片机进行处理。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、89C51单片机系统、A/D转换电路、声光报警电路、LED显示电路。酒精浓度监测仪硬件设汁电路框图如图2・1。

图2-1硬件方案总体框图

2.189C51单片机系统

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、数拯传送、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。

2.1. 1单片机片内结构

51单片机的片内结构如图2・2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)o

⑵ 数据存储器(RAM)。

⑶

程序存储器

（ROM/EPROM ）。

4 个 8 位并行 I/O

口（P0 口、P1 口、P2 口、P3 口）。 一个审行口。

2个16位定时器、计数器。

特殊功能寄存器（SER ）o

上述功能部件都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构依旧是CPU 加上外围 芯片的传统结构模式。但CPU 对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控 制方式。下面对框图2・1中各功能部件作一简单介绍：

图2-2 51单片机片内结构

1、中央处理器CPU

CPU 是单片机的核心部件，它通常山运算器、控制器和中断电路等器件组成。CPU

进行算术运算和逻辑操作的字长有4位、8位、16位和32位之分，字长越长运算速度 越快，数据处理能力也越强。

2、存储器

(7)

2个16位定时器、计数器。

T

A L

P

PP

在单片机内部，ROM和RAM存储器是分开制造的。通常，ROM存储器容量较大,

RAM存储器的容量较小，这是单片机用于控制的一大特点。

(1)ROM存储器

ROM存储器一般为1-64K字节，用于存放应用程序，故乂称为程序存储器。

(2)RAM存储器

通常，单片机片内RAM存储器容量为64-256字节，最多可达48K字节° RAM存储器

主要用来存放实时数据或作为通用寄存器、数据堆栈和数据缓冲器之用。

3、中断系统

具有5个中断源，2级中断优先权。

4、定时器/计•数器

片内有2个16位的定时器/计数器，具有4种工作方式。在应用中，往往需要

精确的定时，或对外部事件进行计数，因而需在单片机内部设置定时器/计数器部件。

5、I/O接口和特殊功能部件

I/O接口电路有宙行和并行两种。宙行1/0用于串行通信，它可以把单片机内部的

并行8位数据(8位机)变成串行数据向外传送，也可以串行接收外部送来的数据并把它

们变成并行数据送给CPU处理。并行I/O 口电路可以使单片机和存储器或外设之间并行

地传送8位数据(8位机)。通常，特殊功能部件包括：定时器、计数器、A/D、D/A. DMA

通道和系统时钟等电路。定时器、讣数器用于产生定时脉冲，以实现单片机的定时控制;

A/D和D/A转换器用于模拟量和数字量之间的相互转换，以完成实时数据的采集和控制，DMA通道可以使单片机和外设之间实现数据的快速传送。总之，某一单片机内部究竟包括哪些特殊功能部件以及特殊功能部件的数量是和它的型号有关的。

单片机是整个系统的核心，对系统起监督、管理、控制作用，并进行复朵的信号处

理，产生测试信号及控制整个检测过程。所以在选择单片机时，参考了以下标准。

(1)运行速度。单片机运行速度一般和系统匹配即可。

(2)存储空间。单片机内部存储器容量，外部可以扩展的存储器(包括I/O F1)空间

(3)单片机内部资源。单片机内部存储资源越多，系统外接的部件就越少，这可提

高系统的许多技术指标。

(4)可用性。指单片机是否能很容易地开发和利用，具体包括是否有合适的开发工具，是否适合于大批量生产、性能价格比，是否有充足的资源，是否有现成的技术资源等。

(5)特殊功能。一般指可鼎性、功耗、掉电保护、故障监视等。