基于单片机的酒精浓度测试仪

摘要

由于经济的快速发展，人们的生活水平越来越高，私家车也越来越多，酒后驾车行为所造成事故也就越来越普遍，对社会的安定和经济发展也造成了很大的影响，酒精正在成为越来越凶残的“马路杀手”。为此，我国将酒驾列入了刑法范围内，那么就需要设计一个智能仪器能够检测驾驶员体内酒精含量。

本课题设计的是一种以酒精浓度传感器、单片机和A/D转换器为主的，检测驾驶员呼出气体的酒精浓度的，而且还带有声光报警功能的酒精浓度检测仪。这种检测仪不仅可以检测出空气环境中酒精浓度值，还可以由不同的环境来设定不同的阈值，当空气中酒精浓度超过设定的阈值时进行声光报警。我的这个毕业设计分主要为两部分：硬件设计部分和软件设计部分。硬件设计部分是利用MQ3气敏传感器先测量空气中的酒精浓度，然后转换为电压信号，再通过A/D转换器转换成数字信号后再传给单片机系统，最后由单片机系统和相应外围电路进行信号处理，并由LCD显示酒精浓度值并且对超过的阈值进行报警。软件设计部分的程序采用的是模块化设计思想，各个子程序的功能相对独立，便于调试和修改。电路可分为单片机小系统电路、A/D转换电路、声光报警电路、LCD显示电路，按键电路。各部分电路的设计及原理图将会在硬件电路设计部分作出详细的介绍。

关键词酒精浓

度传感器（MQ3），A/D转换器，软件设计，硬件设计

ABSTRACT

Due to the rapid development of economy, people's standard of living is higher and higher, more and more private cars, the accident caused by drunken driving behavior are increasingly common, social stability and economic development also caused great influence, alcohol is becoming increasingly violent "road killer".To this end, China will drunk driving into the scope of criminal law, you will need to design a intelligent instrument can detect driver's alcohol content in the body.

This topic design is A kind of to alcohol concentration sensor and single chip microcomputer A/D converter, A driver exhaled gas alcohol concentration, alcohol concentration monitor with sound and light alarm is and air. it can detect the alcohol density in the air environment, also can according to the different environment set different threshold, the threshold value of more than audible and visual alarm.This topic is divided into two parts: hardware design and software design part. the hardware part is using MQ3 gas sensors measure the alcohol concentration in the air, and converted into voltage signal, after A/D converter converted into A digital signal to the SCM system, by single-chip microcomputer and its corresponding peripheral circuit for signal processing, display the alcohol density and ultra audible and visible alarm threshold. program adopts modular design thought, function of each subroutine is relatively independent, easy to debug and modify. The hardware circuit can be divided into the singlechip processor system circuit, A/D conversion circuit, sound and light alarm circuit, LED display circuit, key circuit. The principle diagram of the circuit design of each part and will be in the hardware circuit design part make a detailed introduction.

Keywords Alcohol concentration sensor (MQ3)，A / D converter，Software design，Hardware design

摘要 (1)

ABSTRACT······················································································ II

1 绪论 (3)

1.1课题的研究背景、发展历史及意义 (3)

1.2本课题研究的主要内容 (4)

2 酒精浓度测试仪的硬件设计 (5)

2.1总体设计框图 (5)

2.289C51单片机 (5)

2.2.189C51单片机功能简介 (5)

2.2.289C51单片机片内结构介绍 (6)

2.2.389C51芯片介绍 (7)

2.2.4晶振电路和复位电路 (9)

2.3MQ303A酒精传感器 (10)

2.3.1MQ303A酒精传感器简介 (10)

2.3.2MQ303A酒精传感器特点 (12)

2.3.3MQ303A酒精传感器的工作条件及环境 (12)

2.3.4MQ303A酒精传感器使用方法 (13)

2.4A/D转换设计 (14)

2.5LCD显示电路 (15)

2.5.1液晶显示器的优点 (15)

2.5.2LCD1602液晶显示 (16)

2.6报警电路 (17)

3 酒精浓度测试仪的软件设计 (18)

3.1编译语言的选择 (18)

3.2主程序设计 (18)

3.3子程序设计 (19)

4 PROTEUS仿真结果与分析 (20)

4.1P ROTEUS简介 (20)

4.2仿真过程 (20)

5 结论 (23)

参考文献 (24)

附录1 (25)

致谢 (36)

1 绪论

1.1 课题的研究背景、发展历史及意义

19 世纪后期和20 世纪初,当人口和汽车增多时,酒后驾车问题就引起了人们的重视。第一批起草的反对酒后驾车的法律反映了早期的运输状况,当时使用的是马车、牛车以及蒸汽发动机作为运输工具,评判酒后驾车的依据是以主观评价为主。

近年来由于经济迅速的发展，人们的生活水平日夜提高，私家车也越来越多，各种应酬也是越来越多，所以酒后驾车就频频发生，受到酒精影响的司机通常会有以下这些特征：对信号灯反应速度慢；逆向行驶；驾驶时摇摆不定、突然转向、或在道路中线驾驶；乱踩刹车；转弯幅度大；无缘无故的乱停车；开车速度极慢；突然转弯或不遵守交通规则的转弯；天黑时不开前灯等。据统计，驾驶员在酒后开车，其发生交通事故的几率大约为没有饮酒情况下的16倍。根据日常道路交通安全违法行为和交通肇事的案例来看，机动车驾驶员酒后驾车约占38.6%；而摩托车交通肇事中，酒后驾驶的比例则高达72.3%。这给人们的生活和生命安全带来了巨大的伤害。但是人体内的酒精浓度低于一个特定值时就会不出现上述症状，从而可以避免发生危险，所以研究一个酒精测试是非常有必要和意义的事。现在世界上绝大数国家都在使用呼吸酒精测试仪对驾驶员进行现场检测来确定其体内酒精浓度的多少以确保其生命财产的安全，除此之外酒精浓度测试仪还可以测定某一特定环境下的酒精浓度，比如酒精生产车间，在车间内安装上检测仪可以避免因酒精浓度过高发生的危险。

最常见的测定BAC 的方法是通过检测呼出气体的酒精浓度,然后将这个数据换算成BAC。有人认为呼出气体酒精浓度并不能可靠地反映血液中酒精浓度水平。因此某些国家如澳大利亚、法国等除了有BAC 标准外,还明确立法规定了“呼出气体酒精浓度”(breath alcohol concentration ,BrAC) 标准。呼出气体酒精浓度测试的主要优点就是容易操作且能够马上知道BAC 结果。其他酒精浓度测试方法如体液测定,一般需要在临床机构进行,尿液检测酒精浓度和从呼出气体检测酒精浓度一样需要转化成BAC。另外需要说明的是从操作执行的角度来看,尿样本和血样本检测都不如测定呼出气体酒精浓度实际可行,因为在送交样本的过程中,样本中的酒精浓度就可能发生改变。近来出现的BAC 测定方法是通过皮肤排汗测定酒精浓度,然后转换成BAC 浓度,然而对这种方法的可靠性也有争议。

现在对气体中酒精浓度进行检测的设备有这几种基本类型，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