呼出气体酒精含量检测仪的设计-文献综述

第1页文献综述1.课题背景近年来，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。我的课题分为两个部分：酒精浓度测试仪硬件设计部分和软件设计部分。硬件部分是利用MQ3气敏传感器测量空气中的酒精浓度，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，由单片机和相应外围电路进行信号的复杂处理，显示酒精浓度值以及高于阈值进行声光报警。程序是采用模块化的设计思想，各个子程序的功能相对独立，以便做出修改和调试。而硬件电路又大体可分为A/D转换电路、LED显示电路、声光报警电路、按键电路、单片机小系统电路，各个部分电路的设计及原理将会在硬件电路设计部分作出详细介绍。2.研究目的与现状2.1.研究目的和意义酒精测试仪的精度关键的一步就是对乙醇的检测。这就关系到传感器的制造与研发。目前气体传感器正在向着低功耗、多功能、集成化方向发展。同时还要增加其可靠性实现元件和应用电路集成化，多功能。发展MEMS技术，发展现场适用的变送器和智能化的传感器。近年来随着经济迅速发展，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，那么喝酒的人也会也来越多，随之而来的问题就是酒后驾车，酒后驾车给我们生活带来了非常大的伤害。酒后驾车引起的交通事故是由于司机饮酒过多造成酒精浓度过高，从而导致精神麻痹、反应迟钝、肢体不受大脑控制。人体酒精浓度低于一个特定值时就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有意义的事情。第2页目前世界上绝大多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驾驶员体内酒精浓度的含量，确保其生命财产安全。2.2.1研究现状目前对酒精测试的装置有燃料电池类型、半导体类型、红外线类型，气体色谱分析性和比色型五种类型，但是由于价格方面的原因，目前市场上用的是燃料电池型和半导体型。燃料电池型是世界都在研究的环保型能源，可以把气体直接转换为电能而不产生污染。酒精传感器只是它的一个分支，在燃烧室内充满特种催化剂，使进入燃烧室内的酒精能进行充分燃烧转换为电能，也就是在电极上产生电压消耗在外加负载上，使电压与燃烧室内的酒精浓度成正比。与半导体型相比，燃料电池型的呼吸酒精测试仪具有稳定性好、精度高、抗干扰性能好等优点。但由于其传感器结构要求特别高所以生产成本提别高，制造难度特别大所以只有少数国家能够生产。2.2.2存在的主要问题本次设计的酒精测试仪系统的关键问题是：1.使用LCD显示器来显示酒精浓度和输入的相关信息。2.传感器电路的设计。首先设计一个基准电压2.5V,采用差动输入使得V输出=V酒精浓度-2.5V，从而使得传感器的输出范围符合AT89S51的范围，发光二极管点越亮，酒精浓度越高燃烧产生的电压值越大，超过设定值，电路报警。3.课题途径及步骤在设计酒精浓度检测仪时，我考虑到酒精浓度是由气敏传感器把非电量转换为电量，并且传感器输出电压应该是0-5伏，且电压值比较稳定，外部干扰非常小等。所以，传感器输出电压值，经过A/D转换器转换后得到的数据，可以送入51单片机进行处理。除了这些之外，还需要接入键盘设定、LED数码管显示，报警电路等。课题实施主要分为：资料收集及当前研究现状分析、酒精浓度测试仪的研究、行人检测、实验与仿真等几个阶段。4.可能遇到的问题及应变措施（1）问题：不会购买元件，之前没有用购买元件的相关经验；第3页拟采取措施：问老师和学长学姐在哪里可以购买毕业设计需要的元件。（2）问题：软件编程不太熟练；拟采取措施：自己查阅大量关于软件编程的书籍，慢慢学习编程。(3)问题：不知道哪个元器件会更适合我的毕业设计；拟采取措施：问指导老师、上网查阅资料。第4页参考文献1陈蕾主编，邓晶、仲兴荣参编.单片机原理与接口技术M.北京:机械工业出版社,20012.82张志强、周克兰主编，杨季文主审.C语言程序设计M.北京:机清华大学出版社,2011.23郭鸿、武国财主编.数字电子技术及应用教程M.北京:人民邮电出版社,2010.3.4及力主编.PROTLE99SE原理图与PCB设计教程M.北京:电子工业出版社,2011.115康华光主编.电子技术基础模拟部分M.北京:高等教育出版社,2012.36刘