基于单片机的酒精浓度测试仪
设计报告
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STC12C5A16AD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
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。
MQ-3乙醇气体传感器管脚与测试电路如图3所示。
(a) 管脚图 (b) 测试电路
图3 MQ-3乙醇气体传感器管脚及测试电路
MQ-3乙醇气体传感器及其调理电路原理如图4所示。其外形如图5所示。
经过调理，检测信号由电阻值转变成电压值，便于后续电路进行A/D转换和处理。
图4 传感器及调理模块原理图
图5 MQ-3传感器模块外形图
该传感器模块具有如下特点，方便与单片机系统接口组成检测仪器。
●具有信号输出指示。
●双路信号输出（模拟量输出及TTL电平输出）
●TTL输出有效信号为低电平。
(当输出低电平时信号灯亮，可直接接单片机)
●模拟量输出0~5V电压，浓度越高电压越高。
3、单片机电路
本设计选用宏晶公司高性能单片机STC12C5A16AD，其管脚如图6所示。
PDIP40, STC12C5A16AD
图6 STC12C2052AD单片机管脚图
该芯片为52内核8位单片机，内部集成了10位多路A/D转换模块，适用于常用检测电路。由STC12C5A16AD组成的单片机系统原理图如图7所示。图中AOUT 为MQ-3传感器模块输出的检测电压信号，送入ADC7端口进行处理，DOUT为传感器模块输出的数字电平信号，该信号可以根据乙醇气体浓度直接输出报警信号，报警阈值通过模块上的电位器进行调节。
图7 单片机系统原理图
图7中，按键K2和K3为醉酒阈值调整键，其中K2为“增加”，K3为“减小”按键。L2和L3为报警指示灯，分别可以进行酒后和醉酒两级报警。
4、显示电路
显示部分采用SMC 1602液晶屏进行数据显示，其主要技术参数为：
表1 液晶屏技术指标
接口信号说明如表2所示。
表2 液晶屏接口信号说明
与单片机接口电路如图8所示。其中J2的3脚为背光引脚，R9和R10电阻用于调节背光亮度。J2的4、5、6引脚分别接液晶的RS、E/W和E控制引脚，J2的7—14引脚为数据引脚。
图8 LCD与单片机接口电路
5、阈值存储
醉酒阈值存储在EEPROM芯片AT24C04中，并可以通过“增加”、“减少”按键调节并保存。AT24C04是IIC接口的EEPROM芯片，可以用于掉电不易失数据的存储。其电路如图9所示。图中A0、A1和A2为芯片的地址引脚，一般接地即可。SCL和SDA为AT24C04和单片机IIC通信的时钟线和数据线。
图9 EEPROM存储电路
6、供电及程序下载电路
本设计采用USB接口供电，电源电压5V。同时，USB接口通过内含PL2303芯片的转换电路对单片机进行程序编写。其电路原理如图10所示。
图10 供电及程序下载电路
三、软件编程
1、软件流程图
本设计软件主程序流程图如图11所示。
图11 主程序流程图
2、主程序
下面介绍main.c主程序编写，其他程序略。
(1) 头文件和一些宏定义
#include "STC12c5A.h"
#include "1602.h"
#include "2402.h"
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
(2) 常量、变量定义和函数声明
//声明常量
#define ALCH 80 //醉驾标准80mg/L
//K_MG_MV和K_ZERO为传感器校准系数，要根据每个MQ-3模块校准#define K_MG_MV 160/60 //传感器灵敏度系数，可以自行校准#define K_ZERO 0 //传感器零点漂移
//定义按键
sbit Key_Up = P3^6;
sbit Key_Down = P3^7;
//定义LED报警灯
sbit Led_Warn1 = P3^4;
sbit Led_Warn2 = P3^5;
//定义乙醇传感器TTL电平输出引脚
sbit DOUT = P1^4;
//定义标识
volatile bit FlagStartAL = 0; //开始转换标志
volatile bit FlagKeyPress = 0; //有键弹起标志
//全局变量定义
uchar Threshold; //酒精浓度上限报警值
uint ALCounter; //酒精转换计时器
int ALValue; //酒精测量值
float ALtemp; //计算临时变量
uint keyvalue, keyUp, keyDown; //键值
char * pSave; //EEPROM存盘用指针
//函数声明
void Data_Init();
void Timer0_Init();
void Port_Init();
void ADC_Init();
uchar GetADVal();
void KeyProcess(uint );
(3) 各子程序
//数据初始化
void Data_Init()
{
ALCounter = 0;
ALValue = 0;
Led_Warn1 = 1;
Led_Warn2 = 2;
keyvalue = 0;
keyUp = 1;
keyDown = 1;
}
//定时器0初始化，中断时间约2毫秒
//计算：晶振11.0592MHz，定时器时钟11059200/12=921600，每毫秒922个脉冲// 16位定时器初值65536-1844=63692=0xf8cc
void Timer0_Init()
{
ET0 = 1; //允许定时器0中断
TMOD = 1; //定时器工作方式选择
TL0 = 0xcc; //
TH0 = 0xf8; //定时器赋予初值，大约为2毫秒中断1次
TR0 = 1; //启动定时器
}
//定时器0中断
void Timer0_ISR (void) interrupt 1 using 0
{
TL0 = 0xcc;
TH0 = 0xf8; //定时器赋予初值
//每1秒钟启动一次AD转换
ALCounter ++;
if (ALCounter >= 500)
{
FlagStartAL = 1;
ALCounter = 0;
}
}
//端口初始化
void Port_Init()
{
P1M0 = 0x80; //10000000，P1.7作为AD输入
P1M1 = 0x80; //
}
//ADC初始化
void ADC_Init()
{
uint i;
P1ASF = 0x80; //设P1.7为AD输入
ADC_RES = 0; //清先前的结果
ADC_CONTR|=0x80; //POWER=1,打开ADC电源
for(i=5000;i>0;i--) ; //延时
ADC_CONTR = ADC_CONTR&0xE0; //1110,0000 清ADC_FLAG,ADC_START和低3位ADC_CONTR = ADC_CONTR&0xf8|0x07; //设置当前通道号为P1.7
for(i=2500;i>0;i--) ; //延时
}
//进行AD转换，得到当前酒精值
uchar GetADVal()
{
uint i;
ADC_CONTR&=0xf7;
for(i=250;i>0;i--); //待输入电压稳定后开始转换
//ADC_RES = 0;
ADC_CONTR |= 0x08; //ADC_Start=1, 启动转换
while((ADC_CONTR&0x10)==0); //等待转换结束ADC_FLAG=1
ADC_CONTR&=0xe7; //清ADC_FLAG和ADC_START位，停止转换return ADC_RES;
}
//存入设定值
void Save_Setting()
{
pSave = (char *)&Threshold; //地址低位对应低8位，高位对应高8位
wrteeprom(0, *pSave); //存醉酒阈值低8位
DELAY(300);
pSave ++;
wrteeprom(1, *pSave); //存醉酒阈值高8位
DELAY(300);
}
//载入设定值
void Load_Setting()
{
pSave = (char *)&Threshold;
*pSave++ = rdeeprom(0);
*pSave = rdeeprom(1);
if ((Threshold>=255)||(Threshold<0)) Threshold = 80;
}
//按键处理程序，参数为键值，1为Up键，2为Down键
void KeyProcess(uint num)
{
switch (num)
{
case 1:
if (Threshold<255) Threshold++;
break;
case 2:
if (Threshold>1) Threshold--;
break;
default:
break;
}
L1602_int(2,9,Threshold);
Save_Setting();
}
void main()
{
uint i,j;
EA = 0;
Data_Init(); //数据初始化
Timer0_Init(); //定时器0初始化
Port_Init(); //端口初始化
ADC_Init(); //ADC初始化
EA = 1;
L1602_init();
L1602_string(1,1,"Welcome to ALCT! ");
L1602_string(2,1,"Designed by AAA ");
//延时
for (i=0;i<1000;i++)
for (j=0;j<1000;j++)
{;}
//清屏
L1602_string(1,1," ");
L1602_string(2,1," ");
L1602_string(1,1,"Alcohol: mg/L");
L1602_string(2,1,"Thresho: mg/L");
//载入设定值
Load_Setting();
L1602_int(2,9,Threshold);
while(1)
{
//如果FlagStartAL标志置位，则进行AD转换
if (FlagStartAL == 1)
{
//酒精浓度换算，50mg/L=62.5ppm，传感器灵敏度应事先校准
ALValue = 500 * GetADVal() / 256; //8位ADC，首先得到电压值，单位10毫伏
ALValue = ALValue - K_ZERO; //首先减去零点漂移，一般是130mV
if (ALValue < 0) ALValue = 0;
ALValue = ALValue *K_MG_MV; //将mV转变成mg/L，K_MG_MV系数需要校准
L1602_int(1,9,ALValue);
if (ALValue > Threshold) Led_Warn1 = 0; //超过阈值，则Led_Warn1灯报警。
else Led_Warn1 = 1;
FlagStartAL = 0;
}
//查询乙醇传感器TTL电平，该指示灯为传感器模块报警
if (DOUT == 0) Led_Warn2 = 0;
else Led_Warn2 = 1;
//键盘查询，在弹起时响应
if ((Key_Up)&&(keyUp==0)) {FlagKeyPress = 1; keyvalue = 1;}
else if ((Key_Down)&&(keyDown==0)) {FlagKeyPress = 1; keyvalue = 2;}
if (FlagKeyPress == 1)
{
KeyProcess(keyvalue);
FlagKeyPress = 0;
}
if (!Key_Up) keyUp = 0;
else keyUp = 1;
if (!Key_Down) keyDown = 0;
else keyDown = 1;
}
}
四、下载与调试
当程序在uVision环境下编写完成，并编译生成.hex文件后，就可以下载并进行调试了。
1、U SB转串口驱动安装
打开USB驱动文件夹下的PL2303_Prolific_DriverInstaller_v130.exe安装文件，按提示安装USB转串口驱动程序。安装完成后，插入USB下载线后，在[开始]-[控制面板]-[打印机和其他硬件]-[设备管理器]，在“端口”分支下有（Prolific USB-to-Serial Comm Port(COMX)。X表示串口号，如果没有说明USB转串口驱动没有安装，须重新安装。记住括号里的COM口号。
图12 成功安装USB转串口驱动示意图
2、下载程序
打开STC单片机下载软件文件夹，点击运行STC_ISP_V481.exe程序，出现如下界面。
图13 下载软件
正确选择MCU 类型，COM口（与刚才安装的COM号一致），最高波特率和最低波特率都选2400bps或者1200bps （下载线内PL2303芯片所限，没办法！），并打开正确的.hex数据文件。
点击“Download/下载”按纽，窗口出现提示：
Chinese:正在尝试与MCU/单片机握手连接...
Connection is failure. You can try:
1.Give your MCU Power On Reset.
2.Stop operation, then re-select COM Port.
3.Because PLCC-DIP/PQFP-DIP Socket trace too long.
4.Update the STC ISP.exe version.
5.If still error, your MCU Firmware is error
or null.
Chinese:连接失败，请尝试以下操作：
1.在单片机停电状态下，点下载按钮，再给单片机上电
2.停止下载，重新选择RS-232 串口, 接好电缆
3.可能需要先将P1.0/P1.1 短接到地
4.可能外部时钟未接
5.因PLCC、PQFP 转换座引线过长而引起时钟不振荡，请
调整参数
6.可能要升级电脑端的STC ISP.exe 软件
7.若仍然不成功，可能MCU/单片机内无ISP 系统引导码，
或需退回升级，或MCU 已损坏
8.若使用USB 转RS-232 串口线下载，可能会遇到不兼容
的问题，可以让我们帮助购买兼容的USB 转RS-232
串口线
仍在连接中, 请给MCU 上电...
按下电路板上的电源按纽，保证其有个失电至上电的过程，则窗口显示开始烧录芯片。
芯片烧录成功后，程序开始运行，酒精浓度测试仪正常工作。
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。
1甲醇测试仪总体方案设计 1.1甲醇浓度检测仪设计要求分析 设计的甲醇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。 1.2甲醇浓度检测仪设计方案 设计时，考虑甲醇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1.1基本工作原理图 2硬件设计 2.1传感器的选择 本系统采用气敏传感器直接测量的是空气中的甲醇浓度。传感器只能采对甲醇气体敏感，对其他气体不敏感，故选用MQ3型气敏传感器,这是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。MQ3型气敏传感器由微型Al2O3，陶瓷管和测量电极、SnO2敏感层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。MQ3型气敏传感器有很高的灵敏度、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加热回路和信号输出回路两部分组成，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。MQ3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3-3所示。一般在测量前需将传感器预热5分钟，这个样子是为了使测量的精度达到最高，误差最小，需要找到合适的温度。 图2.1MQ3结构和外形 图2.2MQ3结构图
攀枝花学院本科毕业设计（论文）ABSTRACT 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
邮电大学 毕业设计（论文） 基于AT89C51单片机酒精浓度检测器 学院（系）： 专业班级： 学生： 指导教师：
学位论文原创性声明 本人重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 年月日 学位论文使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于1、囗，在年解密后适用本授权书 2、不囗。 （请在以上相应方框打“√”） 作者签名：年月日 导师签名：年月日
邮电大学 本科生毕业设计（论文）任务书 学生专业班级 指导教师工作单位 设计（论文）题目：基于AT89C51单片机酒精浓度检测器 设计（论文）主要容： 本课题的主要功能是设计一个采用AT89C51单片机的酒精浓度探测仪，酒精传感器采用MQ-3型，传感器的作用是将酒精气体浓度信号转化为可以让ADC采集的电信号，同时让电信号驱动LED，LED亮度代表酒精浓度，ADC采集的数据传输给51单片机，并由51单片机控制，采用液晶显示器LCD1602显示酒精的浓度。 要求完成的主要任务： 1、查阅不少于15篇的相关资料，其中英文文献不少于3篇，并完成开题报告。 2、掌握51系列单片机原理及编程技术，熟悉ADC0809的工作原理及特性；LCD1602显示技术。 3、用altium designer绘制其原理图，由于资金有限，没有打印出PCB板，用面包板焊接实物。 4、完成不少于5000字的英文文献翻译。 5、完成不少于14000字的毕业论文。 必读参考资料： [1] 何立民．MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术[M]．：航天航空大学版社，2009． [2] 吴建平．传感原理及器应用第二版[M]．科学技术，2011． 指导教师签名系主任签名 院长签名（章）
第一章研究内容 TGS822对酒精浓度的变化，其阻值产生相应的变化，然后通过取样电阻分压的变化表现出来；人体血液酒精浓度的不同，其呼出的气体中酒精浓度也不同。通过TGS822对呼出气体中酒精浓度的反应以取样电压的形式送入到ADC0809，进行A/D转换后并将转换的数据送入单片机进行分析处理，并判断是否醉酒驾车，再通过液晶板显示出来。 DS18B20其自身的温度传感器所产生的温度数字数据存入其自身的存储器，单片机对其控制读出温度数据，然后经过计算处理，将当前环境温度由液晶板输出。
第2章 总体设计 2.1 本课题的设计任务及要求 2.1.1 设计任务 设计并制作酒精测试仪，其组成如图2.1所示。TGS822对酒精浓度的变化，其阻值产生相应的变化，然后通过取样电阻分压的变化表现出来；人体血液酒精浓度的不同，其呼出的气体中酒精浓度也不同。通过TGS822对呼出气体中酒精浓度的反应以取样电压的形式送入到ADC0809，进行A/D 转换后并将转换的数据送入单片机进行分析处理，并判断是否醉酒驾车，再通过液晶板显示出来。 DS18B20其自身的温度传感器所产生的温度数字数据存入其自身的存储器，单片机对其控制读出温度数据，然后经过计算处理，将当前环境温度由液晶板输出。 图2.1系统设计方框图 2.1.2 设计要求 （1）传感器TGS822的电压模拟输出范围为0-5V ； （2）模数转换芯片ADC0809采样电压范围为0-5V ，分辨率为8位，采样精度为5/256V ，达到256个量化级的数字电压，其工作频率为1MHz; （3）单片机AT89C52工作频率为6 MHz ； 传感 器 LCD 显示输出 单片机 数字输出 控制输出 模数转换 模拟输出
本科毕业论文 题目酒精浓度监测仪的设计学生 指导教师 年级 专业 系别
郑重声明 本人的毕业论文（设计）是在指导教师的指导下独立撰写完成的。如有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权的行为，本人愿意承担由此产生的各种后果，直至法律责任，并愿意通过网络接受公众的监督。特此郑重声明。 毕业论文（设计）作者（签名）： 2009 年月日
目录 标题 (1) 中文摘要 (1) 1 序言 (1) 2 酒精浓度监测仪硬件电路设计 (2) 2.1 89C51单片机系统 (2) 2.1.1 单片机片内结构 (2) 2.1.2 89C51芯片介绍................................................ ..9 2.2 A/D转换电路................................................. .. 3 2.2.1 ADC0809的引脚及功能.. (3) 2.2.2 ADC0809的结构及原理 (3) 2.3 LED显示电路 (3) 2.3.1 LED显示器的结构 (4) 2.3.2 LED显示器的工作原理 (4) 3 酒精浓度监测仪系统的软件设计 (4) 3.1 初始化程序 (5) 3.2 A/D转换子程序 (5) 3.3 显示子程序 (5) 4 结论 (7) 注释 (7) 参考文献 (8) 外文页．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
酒精浓度监测仪的设计 摘要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。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 1 序言 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，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。
毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月
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综述 对于酒后驾车行为的监督在人民的人身和财产安全中起着重要的作用。随着社会的发展，气体传感器逐渐向着低功耗、多功能、集成化方向的发展，以便于更准确更方便的检测出酒精浓度，更大程度上防范事故发生，因此，便携式酒精浓度检测仪具有十分广阔的现实市场和潜在的市场要求。 目前国际公认的酒后驾车的限定有两种，一种是酒后驾车，一种是酒醉驾车。根据我国2003年的修订规定，当驾驶者每毫升血液中酒精含量大于或等于0.2mg时，就会被认定为酒后驾车；大于或等于0.8mg时，则会被认定为醉酒驾车。当驾驶者血液中酒精含量达到80mg/100ml时，发生交通事故的几率是血液中不含酒精时的2.5倍；达到100mg/100mg 时，发生交通事故的几率是血液中不含酒精时的4.7倍。即使在少量饮酒的状态下，交通事故的危险也可达到未饮酒状态的2倍左右。 本文设计的基于单片机的便携式酒精浓度检测仪以单片机和酒精传感器为核心，具有LCD实时显示浓度值的功能，不同颜色LED彩灯显示酒精浓度的不同范围，从而判断司机是否处于酒驾状态，如若酒驾则判断是酒后驾驶还是醉酒驾驶，一旦超过一定阈值即蜂鸣器报警同时报警灯亮。而且还可以通过按键进行待机与检测功能随时切换，在待机时进行简易计时，超过十分钟则自动进入休眠状态,可用硬件复位来唤醒单片机。本设计采用C 语言来实现其软件功能。该仪器硬件电路设计简单、软件功能完善、灵敏度高、工作性能好，并且具有尺寸小、方便携带的优点。
1方案论证 1.1方案设计与分析 本文设计的便携式酒精浓度测试仪具有以下特点： （1）数据采集系统以AT89S52单片机为控制核心，外围电路带有LCD显示以及键盘电路，无需其他计算机，用户就可以与其进行交互工作，完成数据的采集、存储、计算、分析，显示，休眠等功能。其中显示功能如下： A.酒精含量<20mg/100ml时，安全灯（绿色LED灯）亮； B.20mg/ml≤酒精含量≤80mg/ml时，警告灯（黄色LED灯）闪烁； C.80mg/ml≤酒精含量时，危险灯（红色LED灯）闪烁，蜂鸣器报警； 本仪器酒精含量测试范围：0-190mg/100ml，要求其测量精度优于0.5%。 （2）系统具有低功耗、方便携带、高性价比，低成本等特点。 （3）从便携式的角度设计，系统成功使用了大屏幕LCD显示器以及小键盘。由单片机系统控制键盘和LCD 显示来实现人机交互操作，界面友好。 （4）软件系统采用C语言编写，既兼顾实时性处理的要求又能很方便地进行数据处理。 1.2设计总体框图 图1-1总体设计框图
实验三——基于气敏传感器的驾驶员酒精浓度测试仪 一．设计要求 （1）测试浓度：安全浓度≤0.25mg/L，0.4mg/L＜酒驾浓度＞0.25mg/L，醉驾浓度≥ 0.4mg/L （2）显示方式：LCD显示 （3）供电电压：3VDC （4）控制方式：单片机控制 二．电路设计方框图： 三．电路设计图
四．程序流程图 五．电路设计原理 1.各单元电路原理 （1）模数转换电路 模数转换电路的作用是将传感器电路输出的模拟量信号转换为适合单片机处理的数字信号，并输入给单片机。本课题采用的是ADC0809 A／D转换芯片。ADC0809是8路8位逐次比较式A/D转换器，它能分时地对8路模拟量信号进行A／D转换，结果为8位2进制数据。其由+5V电源供电，片内有带锁存功能的8路选1的模拟开关，由A，B，C的编码来决定选择通道。0809完成一次转换需要1001xS左右。输出具有TTI三态锁存缓冲器，可以直接连到MCS一5l单片机数据总线上。ADC0809可对0-5V的模拟信号进行转换。 （2）键盘电路 8279对键盘部分提供一种扫描工作方式，能对64个按键键盘阵列不断扫描，自动消抖，自动识别出闭合的键并得到键号，能对双键或N键同时按下进行处理。显示部分为显示器提供了按扫描方式工作的显示接口，可以显示多达16位的字符或数字。传感器输出的信号经ADC0809和单片机采集、处理后输出的信号为BCD码形式，它经过8279及显示电路处理后送入LCD显示。 （3）显示电路 LJDl28X64液晶显示模块是128X64点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字(16X16点阵)、128个字符(8X16点阵)及64X256点阵显示RAM(GDRAM)。可与CPU直接接口，提供两种界面来连接微处理机：8一位并行及串行两种连接方式。 （4）声光报警电路 报警电路分为蜂鸣器报警电路和LED发光报警电路组成。当输入端P1．0为低电平时，
word格式文档 酒精浓度检测仪的设计 目录 一、前言 (4) 二、酒精测试仪总体方案设计 (4) 2.1 酒精浓度检测仪设计要求分析 (4) 2.2 酒精浓度检测仪设计方案 (4) 三、硬件设计 ....................................................... ..5 3.1 传感器的选择 ............................................... .. 5 3.2 A/D转换电路 (6) 3.3 89C51单片机系统 (9) 3.4 LED显示电路 (12) 3.5 键盘电路 (13) 3.6 报警电路 (13) 四、软件设计 (14) 4.1 主程序框图 (14) 4.2 数据采集子程序程序框图 (15) 4.3 报警子程序程序框图 (15) 五、课程设计系的心得体会 (17) 六、参考文献 (17) 附图整体电路图 (18)
酒精浓度检测仪的设计 一、前言 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、酒精测试仪总体方案设计 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
酒精浓度测试仪的设计 ［摘要］: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STC12C5A16A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。 ［关键词］:单片机A/D转换和处理醉酒阈值MQ-3乙醇气体传感器 Alcohol concen tratio n test in strume nt Abstract: This study design alcohol tester is a new practical, safe and reliable gas ethanol concentration testing tool, Adopting high precision MQ - 3 etha nol gas sen sors to detect the concen trati on of etha nol in the air, the use of macro crystal company high performanee low cost STC12C5A16ADnicrocontroller to detection signal A/D conversion and p rocess ing, fin ally through the LCD scree n dis play out put. This study desig n alcohol tester also has drunk threshold sett ing fun cti on, can accord ing to laws and regulati ons or the user n eed to set modify drunk threshold, and save. Keywords : Scm A/D conversion and p rocessing Drunk threshold MQ - 3 ethanol gas sensor
基于单片机的酒精浓度测试仪设计毕业设计 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)
基于51单片机的酒精测试仪设计
第一章研究内容 TGS822对酒精浓度的变化，其阻值产生相应的变化，然后通过取样电阻分压的变化表现出来；人体血液酒精浓度的不同，其呼出的气体中酒精浓度也不同。通过TGS822对呼出气体中酒精浓度的反应以取样电压的形式送入到ADC0809，进行A/D转换后并将转换的数据送入单片机进行分析处理，并判断是否醉酒驾车，再通过液晶板显示出来。 DS18B20其自身的温度传感器所产生的温度数字数据存入其自身的存储器，单片机对其控制读出温度数据，然后经过计算处理，将当前环境温度由液晶板输出。
第2章 总体设计 2.1 本课题的设计任务及要求 2.1.1 设计任务 设计并制作酒精测试仪，其组成如图2.1所示。TGS822对酒精浓度的变化，其阻值产生相应的变化，然后通过取样电阻分压的变化表现出来；人体血液酒精浓度的不同，其呼出的气体中酒精浓度也不同。通过TGS822对呼出气体中酒精浓度的反应以取样电压的形式送入到ADC0809，进行A/D 转换后并将转换的数据送入单片机进行分析处理，并判断是否醉酒驾车，再通过液晶板显示出来。 DS18B20其自身的温度传感器所产生的温度数字数据存入其自身的存储器，单片机对其控制读出温度数据，然后经过计算处理，将当前环境温度由液晶板输出。 图2.1系统设计方框图 2.1.2 设计要求 （1）传感器TGS822的电压模拟输出范围为0-5V ； （2）模数转换芯片ADC0809采样电压范围为0-5V ，分辨率为8位，采样精度为5/256V ，达到256个量化级的数字电压，其工作频率为1MHz; （3）单片机AT89C52工作频率为6 MHz ； 传感器 LCD 显示输出 单片机 数字输出 控制输出 模数转 模拟输出
摘要 随着经济的快速发展，私家车数量增长迅速，但酒后驾驶、醉酒驾驶导致的交通事故比例在不断增加，给人民的生命财产造成巨大的损失。为了预防和减少交通事故的发生，设计了一种基于单片机的酒精浓度检测系统，本设计采用MQ-3气敏传感器采集气体相关数据，经过酒精浓度传感器模块进行调制和数据转化处理，最后将数据传送给单片机进行A/D转换和执行相应的功能。具有液晶实时显示气体中酒精浓度，通过按键进行阀值设定，超过设定的阀值会发光报警等功能。 关键词：单片机；酒精浓度检测系统；气敏传感器
Abstract With the rapid economic development, the number of priva te cars is growing rapidly, but the proportion of traffic accidents of drunk driving, drunk driving cause is increasin g, causing huge losses to the lives and property of the p eople. In order to prevent and reduce the occurrence of tr affic accidents, designed a kind of alcohol concentration de tection system based on single chip, using the relevant dat a of MQ-3 gas sensors collect gas in this design, modulati on and data conversion treatment after alcohol concentration sensor module, the data is transmitted to the MCU A/D co nversion and executes the corresponding function. A liquid c rystal display the alcohol concentration in air, for thresho ld set by the key, more than the set threshold value will be luminous alarm function. Keywords: single chip microcomputer; alcohol concentration det ection system; gas sensor
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 -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
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 design Abstract This 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
基于单片机酒精浓度测试仪 硬件设计 一、选用ADC0832模数转换器 ADC0832模数转换器具有8位分辨率、双通道A/D转换、输入输出电平与TTL/CMOS相兼容、5V电源供电时输入电压在0～5V之间、工作频率为250KHZ 、转换时间为32 微秒、一般功耗仅为15MW等优点，适合本系统的应用，所以我们采用ADC0832为模数转换器件。 ADC0832 具有以下特点： ? 8位分辨率； ?双通道A/D转换； ?输入输出电平与TTL/CMOS相兼容； ? 5V电源供电时输入电压在0~5V之间； ?工作频率为250KHZ，转换时间为32μS； ?一般功耗仅为15mW； ? 8P、14P—DIP（双列直插）、PICC 多种封装； ?商用级芯片温宽为0度 to +70度，工业级芯片温宽为?40度 to +85度；芯片接口说明： ? CS_ 片选使能，低电平芯片使能。 ? CH0 模拟输入通道0，或作为IN+/-使用。 ? CH1 模拟输入通道1，或作为IN+/-使用。 ? GND 芯片参考0 电位（地）。 ? DI 数据信号输入，选择通道控制。 ? DO 数据信号输出，转换数据输出。 ? CLK 芯片时钟输入。 ? Vcc/REF 电源输入及参考电压输入（复用）。 正常情况下ADC0832 与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将DO和DI 并联在一根数据线上使用。当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平，此时芯片禁用，CLK 和DO/DI 的电平可任意。当要进行A/D转换时，须先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端CLK 输入时钟脉冲，DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。在第1 个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平，表示启始信号。在第2、3个脉冲下沉之前DI端应输