酒精测试仪设计技术总结

1 / 17酒精测试仪设计技术总结酒精测试仪的功能与设计方案摘要：本文论述了酒精测试仪的功能和设计方案。介绍了酒精测试仪的技术指标和依据，酒精测试仪实现功能和设计指标，酒精测试仪的每一个功能。关键词：酒精测试仪，PC104，数据通讯一、酒精测试仪的设计原则与依据酒精测试仪是一种便携式产品。便携式产品具有体积小、重量轻、功耗低等特点。因此，在设计产品时首先就要对产品的功能、指标、结构、功耗进行分析。比如电源采用交流供电还是直流供电、交流供电采用什么电源变换技术，直流供电如何分配电源，系统各功能模块需要多大的电流等。既要提高产品的性能，又要尽量降低其能耗，这通常是一对矛盾。因为系统的技术指标往往与系统的关系极大，有些指标，如速度、精度、负载能力等一般就是用牺牲功耗的方法获得的。因此，拟订方案时应根据实际需要合理的确定产品的技术指标，以达到性能合理的情况下降低功耗的目的。对于便携式的智能化仪表，拟订方案时应考虑采用单片机作为核心控制部件，因为现在的单片机本身就有低功耗特性，自身消耗的电流极低，且利用其智能化特点2 / 17可代替许多分离器件，有利用进行电源管理、满足智能化特性及提高产品的可靠性等特点。根据现有的酒精测试仪的特点和使用效果，本系统的设计应当遵循以下原则1.规范性和实用性酒精测试仪的设计应根据环境条件、维护保养、测量精度等多种因素的统筹考虑。项目的设计符合有关风险登记和防护级别的要求，符合有关设计规范、设计任务以及建设方的管理和使用要求。2.先进性和互换性在技术上具有适度超前性和设备的互换性，为系统的增容和改造留有余地。3.准确性能在现场环境条件和所选条件下，对试纸条进行准确、实时的检测。能根据设计的要求，准确地测量出酒精的含量。4.完整性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，3 / 17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。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 concentration test instrumentAbstract：This study design alcohol tester is a new practical, safe andreliable gas ethanol concentration testing tool, Adopting high precisionMQ - 3 ethanol gas sensors to detect the concentration of ethanol in theair, the use of macro crystal company high performance low costSTC12C5A16AD microcontroller to detection signal A/D conversion and processing, finally through the LCD screen display output. This studydesign alcohol tester also has drunk threshold setting function, can4 / 17according to laws and regulations or the user need to set modify drunkthreshold, and save.Keywords：Scm A/D conversion and processing Drunk thresholdMQ - 3 ethanol gas sensor目 录第一章 绪论 . 1本课题的研究的背景以及现实意义 . 1关于本课题的简介 . 1课题论述总体结构安排 . 2第二章 硬件设计 .3设计框图 .3乙醇信号检测及调理电路 5 / 17. 3单片机电路 . 6显示电路 .8阈值存储 .9供电及程序下载电路 . 10第三章 Protel 硬件开发软件 . 11Protel 软件组成 . 11PCB 板设计 . 12第四章 软件编程 . 156 / 17软件流程图 . 15主程序 . 15第五章 酒精浓度测试仪的安装与调试 . 23酒精浓度测试仪的注意事项 . 23手工焊接的基本概述 . 23元件清单 . 23酒精浓度测试仪的实物调试 . 24USB 转串口驱动安装 . 24下载程序 . 24调试说明 . 267 / 17设计总结 . 28致谢 . 29参考文献 . 30附录 . 31第一章 绪论本课题的研究的背景以及现实意义自刑法修正案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。2000 年以来，随着中国经济的高速发展，人民生活水平的迅速提高，中国逐渐步入“汽车社会” ，酒后驾驶行为所造成事故越来越多，对社会的影响也越来越大，酒精正在成为越来越凶残的“马路杀手” 。据有关资料统计，全8 / 17世界每年因车祸丧生的人数就超过 60 万人，留下永久性伤残者在 400 万以上，一般受伤者则不计其数。在许多国家，车祸已成为第一位意外死亡原因。此外，由交通事故造成的经济损失也相当惊人。据事故调查统计，大约 50%60%的车祸与饮酒有关。中国公安部在 2016 年 8 月，在全国各地加强查处酒后驾驶的力度，以减少由酒后驾驶造成的恶性交通事故。要查处就涉及到检测人体内的酒精含量和使用设备来进行检测的问题。图 1-1 毕业设计设计产品关于本课题的简介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。酒精浓度测试仪如图 1 所示，由 MQ-3 乙醇气体传感器、STC12C5A16AD 单片机、EEPROM 存储电路、液晶屏和键盘组成。检测原理：当具有 N 型导电性的氧化物暴露在大气中时，会由于氧气的吸附而减少其内部的电子数量而使其9 / 17电阻增大。其后如果大气中存在某种特定的还原性气体，它将与吸附的氧气反应，从而使氧化物内的电子数增加，导致氧化物电阻减小。半导体氧化物传感器就是通过该阻值的变化来分析气体浓度。 从理论上说，要判断是否是酒后驾驶，最简单可行的方法是现场检测驾驶人员呼气中的酒精含量。大量的统计研究结果表明，如果被测者深吸气后以中等力度呼气达三秒钟以上，这时呼出的气就是从肺部深处出来的气体，呼气中的酒精含量与血液中的酒精含量。 根据国家质量监督检验检疫局发布的车辆驾驶人员血液、呼气酒精含量阈值与检验中规定，该规定指出，饮酒驾车是指车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或者等于 20mg/100ml，小于 80mg/100ml 的驾驶行为。醉酒驾车是指车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或者等于80mg/100ml 的驾驶行为。课题论述总体结构安排第一章叙述了酒精浓度测试仪背景以及简介第二章硬件设计。第三章主要讨论应用 Protel 硬件开发软件第四章软件设计第五章为酒精浓度测试仪安装与调试。第六章为总结和展望，总结本课题设计的总体思路，产品的功能以及对于产品功能升级等进行情景展望。10 / 17第二章 硬件设计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? 简单的驱动回路防 灾 科 技 学 院毕 业 设 计题 目 学生姓名 系 别 班 级 开题时间 指导教师基于单片机酒精浓度测试仪设计 骆成曦 防灾仪器系 1050322 2016 年 12 月 20 日刘淑聪11 / 17学 号 专 业答辩时间 职 称105032211 测控技术与仪器2016 年 6 月 6 日讲师1基于单片机酒精浓度测试仪设计作 者 骆成曦 指导教师 刘淑聪摘要本文设计一种可以检测酒精浓度并在超过一定浓度阈值时进行声光报警提示的酒精浓度测试仪。系统采用酒精浓度传感器 MQ3，把检测到的酒精浓度转换为电信号，经 A/D 转换器转换成数字信号在传给单片机，最后单片机进行相应处理，LCD 液晶可以显示酒精浓度，当超过设定值时系统可以进行声光报警。关键词：89C51 单片机；MQ3 浓度酒精传感器；ADC0908；LCD1602 液晶；2Based on single chip microcomputer alcohol tester designAuthorLuo chengxiTeacherLiu ShucongAbstract：12 / 17This paper studies can detect alcohol concentration and sound and light alarm prompt more than the threshold. Mainly adopts MQ3, alcohol concentration sensor to detect the alcohol concentration can be converted into electrical signals, after A/D converter is converted into digital signals to single chip microcomputer, the corresponding single-chip processing, LCD liquid crystal display and alcohol concentration exceeds the set value of sound and light alarm. In this paper, we introduce the sensor, converter, MCU, LCD monitor, when alarm circuit and the principle of use.Keywords：89 c51; MQ3 alcohol concentration sensor; ADC0908 converter; LCD1602LCD; The hardware and software design.33目 录第一章 绪论 .13 / 17. 5 第二章 酒精测试仪总体设计 . 5酒精浓度检测仪设计要求 . 5 酒精浓度检测仪设计方案 . 5 第三章 硬件设计 . 6传感器的选择 . 6 A/D 转换电路 . 7 89C51 单片机系统 . 11 14 / 17LCD1602 液晶 . 15 键盘电路 . 18 报警电路 . 19 第四章 软件设计 . 21Keil 与 Protel99SE 介绍 . 21 主程序框图 . 22 数据采集子程序程序框图 . 23 第五章 测试结果及结论 15 / 17. 24调试 . 24 结论 . 25 致谢 . 26 参考文献 . 27 附录 . 274防灾科技学院毕业设计第一章 绪论16 / 17随着国家的发展，我们的国家有车的人可以说与日俱增，而酒驾酿成的交通事故经常出现。因此，国家很重视酒驾问题并严惩，所以设计可检测驾驶员口腔酒精浓度的智能仪器是很有必要的。本课程研究的是用气体传感器检测，A/D 转换信号，单片机处理的设计，可知道驾驶员呼出气体的酒精浓度，还可以进行声光报警。这可以检测空气中酒精浓度，并可自由设定阈值，如果超过设定阈值时会发出声光报警提示。本课题分为硬件和软件部分。硬件部分是用酒精浓度传感器 MQ3，把检测到的酒精浓度转换为电信号，经 A/D转换器转换成数字信号在传给单片机，最后单片机进行相应处理，LCD 液晶显示酒精浓度并超过设定值的声光报警。程序主要是模块化设计，因为个模块化的程序都是独立的，方便调试，修改。硬件电路主要包括单片机最小系统、声光报警电路、A/D 转换电路、LCD 液晶显示电路，按键电路，其原理设计将会在后面进行详细介绍。第二章 酒精测试仪总体设计 酒精浓度检测仪设计要求 设计的酒精浓度测试仪特点：单片机是采集系统的重要部分，其电路周围有 LCD显示电路和键盘电路，不用连接其他计算机，可以直接用于显示工作，完成数据的采集、存储、计算、分析等过程。1