【毕业设计】车载酒精测试仪的设计

车载酒精测试仪的设计摘要近年来，我国汽车保有量在不断增长，与此同时，车辆运行带来的交通事故发生率也在不断攀升。在诸多交通事故之中，有很多人为的因素够成了交通安全的隐患。其中，酒后驾车所造成的人员伤亡及财产损失最为严重。但是现阶段，为了减少或杜绝酒后驾车的行为，交管部门通常只是采用呼气式酒精测试仪对驾驶人员进行现场测试，以确定驾驶人员是否饮酒及其酒精含量,由于这种方法没有安装在汽车内部，只能由交通监管人员设卡实施，使许多酒后驾驶行为逃避了监控。因此，并不能从根本上杜绝酒后驾驶行为，酒后驾驶行为仍时有发生。本次设计提出一种基于单片机的车载酒精检测和控制电路的设计方案，通过在汽车内安装由酒类气敏传感器等元件构成的酒精检测电路，来检测驾驶人员的酒精含量，并控制汽车的启动与否，传感器检测到酒精含量，通过PCF8591芯片电路将模拟变量转换为数字量，由单片机控制报警电路，软件实现酒驾的判断。与传统的酒精检测方式比，本设计有着更多的优点和更好的应用前景，为最终消灭酒后驾驶现象创造条件。关键词酒精测试，单片机，酒精传感器DESIGNOFVEHICLEALCOHOLTESTINGEQUIPMENTABSTRACTINRECENTYEARS,THENUMBEROFVEHICLESINCHINAISGROWING,ATTHESAMETIME,THEINCIDENCEOFTRAFFICACCIDENTSAREALSOINCREASINGAMONGSOMANYTRAFFICACCIDENTS,THEREAREALOTOFHUMANFACTORSHASBECOMETHEHIDDENTROUBLEOFTRAFFICSAFETYENOUGHDRIVINGISONEOFTHEMOSTSERIOUSCASUALTIESANDPROPERTYLOSSESBUTATTHISSTAGE,INORDERTOREDUCEORTOELIMINATEDRUNKDRIVINGBEHAVIOR,TRAFFICADMINISTRATIONUSUALLYJUSTADOPTTHEBREATHALCOHOLTESTERTOFIELDTESTOFDRIVERSTODETERMINEWHETHERTHEDRIVERHASDRUNKANDALCOHOLCONTENT,SINCETHEEQUIPMENTISNOTINSTALLINSIDETHEVEHICLEITISONLYTOSETUPCHECKEDPOSTSBYTRANSPORTATIONREGULATORS,SOMANYDRUNKDRIVINGBEHAVIORESCAPETHEMONITORTHISDESIGNPUTFORWARDAKINDOFBASEDONSINGLECHIPMICROCOMPUTERONBOARDALCOHOLDETECTIONANDCONTROLCIRCUITDESIGN,BYINSTALLEDINTHECARTHEALCOHOLDETECTIONCIRCUITCOMPOSEDOFELEMENTSSUCHASGASSENSORS,TODETECTTHEALCOHOLCONTENTOFDRIVERS,ANDCONTROLSTHEMOTORSTARTORNOTSENSORDETECTSTHATTHEALCOHOLCONTENT,THROUGHPCF8591CONVERTSANALOGVARIABLETODIGITALQUANTITY,THANSINGLECHIPMICROCOMPUTERCONTROLALARMCIRCUIT,ANDSOFTWAREREALIZESTHEJUDGEMENTOFTHEDRUNKDRIVINGTHANWITHTRADITIONALALCOHOLDETECTIONMETHOD,THISDESIGNHASMOREADVANTAGESANDBETTERAPPLICATIONPROSPECT,TOCREATECONDITIONSFOREVENTUALLYREALIZINGELIMINATEDRUNKDRIVINGKEYWORDSALCOHOLTEST,MCU,ALCOHOLSENSOR目录摘要IABSTRACTII1绪论111课题研究意义112国内外发展情况113研究内容22系统设计321系统总体介绍322系统功能介绍323设计方案的比较与论证33系统硬件设计531微处理器5311AT89C51单片机介绍5312单片机复位电路9313单片机晶振电路10314电源电路1132A/D转化11321PCF8591的介绍11322A/D转换电路图1333酒精测试13331呼气酒精浓度与人体血液浓度关系13332酒精传感器14333滤波放大电路1634LCD显示电路17341LCD液晶屏简介17342LCD1602显示电路2135继电器控制和报警电路21351报警电路21352继电器控制电路224软件设计2441PROTUES软件2442系统软件设计25421采集模块软件设计25422显示模块25423报警模块26424主处理模块265总结28致谢29参考文献30附录总体电路图32附录程序331绪论11课题研究意义随着经济的发展，汽车工业也发展迅猛，车辆保有数目逐年攀升。在带给人们便利的同时，汽车也不可避免带来很多安全事故隐患，而酒后驾车，和醉酒驾车所引发的交通事故日益增多，严重威胁着人们的生命和财产安全。因此，检测司机是否酒驾或者醉驾，并采取适当措施减少交通事故的发生，是一项非常有实际意义的研究课题。交管部门通常是采用呼气式酒精探测仪对驾驶人员经行现场检测，以确定驾驶人员是否饮酒。目前市场上警用酒精探测仪品类繁多，功能强大，灵敏度高。但由于它没有安装在汽车内部，只能由交警人员进行实施，因此，并不能从根本上杜绝酒后驾车，酒驾或者醉驾事件仍时有发生。基于单片机的车载超低功耗酒精测试控制仪，可以安装在汽车内部，当驾驶员进入驾驶室后，可以自动对酒精浓度进行探测，以确保行车的安全，系统根据检测到的酒精含量是否超标来控制汽车打火装置打开或关闭，如果超标，则驾驶人员无法启动汽车。12国内外发展情况2007年，萨博在其新款的95系列车型上，率先使用了ALOKEY酒精钥匙技术，这是一种在车钥匙中集合迷你型酒精检测装置的新技术，其体积比一般的手机还要小，要是上设置吹气口，想要启动发动机必须向里面吹气，如果检测出酒精含量不超标，即可启动发动机；而酒精含量超标，发动机则会自动锁住而不能启动车辆。以此来监测驾驶者的酒精含量。与此同时，日产汽车研发的新的酒精探测仪，它没有与钥匙结合，而是独立连接在汽车的电脑上。同年，日产在其一款概念车全面应用防止酒后驾车的各项技术。该车安装了传感器在司机座位上和挡杆上，通过感知身体发出的气体检测酒精含量。如果酒精含量超标，汽车的警报系统会发出鸣响警报，并自动锁住变速器，使汽车无法行使。并装有摄像机在该车的仪表板内，结合感应行驶状况驾驶人员的闭目时间，判断饮酒或打盹情况，从而警示和停车。目前国内外酒精检测仪主要采用电化学式的酒精测试仪。我国自主研发的酒精测试仪是具有世界先进水平的防醉驾酒精锁，采用高性能的电化式传感器，使用独特的整机线路系统设计，使本系统完全满足车载设备的要求，并通过欧洲EMARK认证，荣获2007年度“香港电子业商会创新科技产品奖”，是电子业商会推荐使用的防醉驾酒精测试仪，本产品完全兼容欧洲、美国、日本等国家标准。另外，我国近两年来也在积极研发指纹式酒精监测技术，这种技术检测酒精含量是通过手指分泌的汗液中的酒精，同时，还可以识别驾驶人员的指纹和脉搏。在很短时间内分析出驾驶人员的汗液中酒精含量是否超标。不过这项技术还未成熟。13研究内容本文提出了一种基于单片机的超低功耗酒精测试控制仪，该仪器安装在汽车，当驾驶员进入驾驶室后，可以自动对酒精浓度进行探测，以确保行车的安全，系统根据检测到的酒精含量是否超标来控制汽车打火装置打开或关闭，如果超标，则驾驶人员无法启动汽车。酒精检测电路酒精检测电路结合酒精传感器MQ3和I/V转换器ISOA4P10等电路器件，将酒精浓度信号转化为05V的电压，以供单片机采集判断。MQ3是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，对酒精具有高灵敏度和快速的响应性。I/V转化器ISOA4P1是一种将电流信号转换成按比例输出的电压信号的混合集成电路。该IC内部具有一组高隔离的DC电源和电流信号高效率耦合隔离变换电路等，可以将直流电流小信号进行隔离放大，直接转换成直流电压信号输出。具有很小的输出电阻，较强的带负载能力，能实现小信号远程无失真传输，全量程内有很高的线性度。单片机系统单片机系统主要有AT89C51、PCF8591、数码管、继电器等部分组成。通过酒精检测电路转换而来的05V电压，输入到PCF8591输入端，经过PCF8591转换，输出8位二进制数到单片机端口，然后转换成3位十进制数，显示在数码管上，同时判断当前数是否大于预制数。大于预制数，单片机P35输出0，继电器得电，其常闭点断开，汽车起动机不能正常启动；小于预制数，单片机P35端口输出1，继电器失电，其常闭点闭合，汽车正常启动。软件系统单片机系统的的主程序用于设定中断系统和定时器的初值，然后一直等待定时中断的产生。定时中断程序是实现系统功能的核心部分，进入定时中断程序，PCF8591进行模数转换和二进制到十进制的转换以及根据当前值与预置值进行比较，从而控制其汽车能否正常启动，最后，重装定时器初值，返回主程序，等待下一次定时中断。2系统设计21系统总体介绍本次设计采用AT89C51单片机为主控芯片，用酒精传感器进行数据采集，经过PCF8591的模数转换，由单片机进行内部处理，再将得到的数据储存，送入显示模块LCD1602，显示酒精浓度，通过单片机和程序控制继电器，使汽车断电，无法行驶。系统总体的框图如下图21汽车供电系统酒精传感器调理电路A/D转换电路单片机报警点火装置显示图21系统总体框图22系统功能介绍本系统利用酒精传感器采集酒精浓度信息，由单片机来进行内部处理，与酒驾时的酒精浓度比较，若超出则判断酒驾，LCD显示酒精浓度，汽车无法启动。主要功能为A测试酒精浓度；B显示酒精浓度；C蜂鸣器进行报警；D汽车断电；23设计方案的比较与论证方案一1硬件组成由酒精传感器、89C51系列单片机控制器、PCF8591转换器、LCD显示器、语音报警、继电器等组成。2工作原理在系统中，由酒精传感器做成测量工具，对酒精含量这一化学变量进行检测，并输送到A/D转换器。A/D转换器将数据进行模数转换后输出到89C51系列单片机。通过单片机控制，根据给定量与测量量比较，得出酒精浓度是否超标，控制语音报警器。LED显示器用于实时的显示测量的酒精浓度。方案二1硬件组成由ARM、LCD液晶显示器、声光报警器、燃料酒精传感器、气泵装置等组成。2工作原理在系统中，当人体呼出气体从这里流出，检测气流压力，达到预先规定的数值时，打开气泵装置抽气，酒精气体在燃烧室内反应后在电池两级产生微弱的电压输出，电压模拟信号被送入A/D转换器，经过A/D转化后的数字信号输入到指定函数，计算结果最终显示到LCD液晶显示屏上。3系统原理框图酒精传感器调理电路微控制器液晶显示加热回路报警图22方案二系统框图经上分析，方案一用89C51单片机作为控制器，在进行A/D转换和LCD显示时较为方便，可实现性高。在结构上简单明了，相对编写程序思路较为简单。方案二用由ARM、LCD液晶显示器、声光报警器、燃料酒精传感器、气泵装置等组成，采用了气泵装置，加大了元器件的成本，同时也增大了控制仪的体积，虽然较为准确，但实现起来相对复杂，不便于实现。因此，我选择方案一的设计。3系统硬件设计本系统主要由微处理器、模数转换模块、显示模块、报警模块、继电器模块等组成。下面介绍各部分原理及电路图。31微处理器311AT89C51单片机介绍AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFALSHPROGRAMMABLEANDERASABLEREADONLYMEMORY）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，简称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。当前市场上的单片机有51系列，AVR系列、STC系列等单片机，考虑到设计需要数据存储功能，又要确保其高速、抗干扰能力强的特点，在考虑功能需求及成本的基础上，选择了ATMEL公司研发的AT89C518位单片机作为本系统的控制器，有40个引脚，如图31所示XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P00/AD039P01/AD138P02/AD237P03/AD336P04/AD435P05/AD534P06/AD63P07/AD732P101P112P123P134P145P156P167P178P30/RXD10P31/TXD1P32/INT012P33/INT113P34/T014P37/RD17P36/WR16P35/T115P27/A1528P20/A821P21/A92P22/A1023P23/A124P24/A1225P25/A1326P26/A1427U2AT89C51图31AT89C51引脚1它具有以下特性与MCS51兼容；4K字节可编程闪烁存储器；寿命1000写/擦循环；数据保留时间10年；全静态工作0HZ24HZ；三级程序存储器锁定；1288位内部RAM，片内振荡器和时钟电路；32可编程I/O线，低功耗的闲置和掉电模式；两个16位定时器/计数器；5个中断源，可编程串行通道。2管脚说明VCC供电电压；GND接地；P0口P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每一位可驱动8个LSTTL负载。当P0口作为普通输入接口时，应先向口锁存器写“1”。需要输出高电平时，要接上拉电阻；P1口P1口是一个内部自带上拉电阻的8位双向I/O口，每一位可驱动4个LSTTL负载。当P1作为输入接口时，应先向口锁存器写“1”。P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收；P2口P2口为一个内部自带上拉电阻的8位双向I/O口，每一位可驱动4个LSTTL负载，当P2口作为输入接口时，应先向口锁存器写“1”。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号；P3口P3口管脚是8位自带上拉电阻的双向I/O口，每一位可驱动4个LSTTL负载。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流，这是由于上拉的缘故。P3口也可作AT89C51的一些特殊功能口，如图31所示。P3口同时为闪烁编程和编程校验接收控制信号；RST复位输入，高电平有效。当振荡器复位器件时，保持RST脚两个机器周期以上的高电平时间；ALE/PROG地址锁存使能信号输出端。存取片外存储器时，用于锁存低8位地址。即使不访问片外存储器端仍以时钟振荡频率1/6的固定频率向外输出脉冲信号，因此，它可用作对外输出的时钟。然而要注意的是每当访问片外存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效；ERROR外部程序存储器的选通信号。低电平有效，在由片外程序储器取指期间，每个机器周期两次ERROR有效。但在访问片外数据存储器时，这两次有效的ERROR信号将不出现；ERROR/VPP片外程序存储器屏蔽控制端，低电平有效。当ERROR保持低电平时，将屏蔽片内的程序存储器，只访问片外程序存储器。当ERROR端保持高电平时，将访问片内程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1，反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2，来自反向振荡器的输出。振荡器特性，XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。芯片擦除，整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10MS来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。3I/O引脚配置I/O口引脚为32个通用I/O口，其中P1/P2/P3是准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O）P0是开漏输出，作为总线扩展时，可以不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。此外，P10和P11还可以作为定时器/计数器2的外部技术输入（P10/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P11/T2EX）。P3口除作为一般I/O口外，还有其他一些复用功能，见表31表31P3口引脚复用功能引脚号复用功能P30RXD（串行输入口）P31TXD（串行输出口）P32（外部中断0）INTP33（外部中断1）P34T0（定时器0的外部输入）P35T1（定时器1的外部输入）P36（外部数据存储器写选通）WRP37（外部数据存储器读选通）RD1定时/计数器0和1AT89C51单片机有三个定时/计数器。其中定时/计数器0和1的控制和实现由两个特殊功能寄存器完成。TMOD用于设置定时/计数器工作方式，TCON用于控制定时/计数器启动和中断申请。TMOD寄存器的各位信息见表32。表32寄存器TMOD描述位D7D6D5D4D3D2D1D0TMODGATEC/TM1M0GATEC/TM1M0GATE门控位。GATE0时，当软件使TCON中的TR0或TR1设置为“1”，则启动定时/计数器工作；GATE1时，软件使TCON中的TR0或TR1设置为“1”，同时外部中断引脚或也为高电平时，才能启动定时/计数器工作。即此时定时器的启动条件，加上了或引脚为高电平这一条件。C/定时/计数模式选择位。C/0为定时模式；C/1为计数模式。TTTM1M0工作方式设置位。定时计数器有四种操作模式，由M1M0进行设置，见表33表33定时/计数器工作方式设置表M1M0工作方式功能说明00方式013位定时器/计数器，兼容8048定时器模式，TL1只用低5位参与分频，TH1整个8位全用01方式116位定时器/计数器，TL1、TH1全用10方式28位自动重装载定时器，当溢出时将TH1存放的值自动重装入TL111方式3T0分成两个独立的8位定时计数器；T1此方式停止计数控制寄存器TCON的第四位用于控制外部中断，高四位用于控制定时/计数器的启动和中断申请。其格式见表34表34寄存器TCON描述位D7D6D5D4D3D2D1D0TCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TF1定时器/计数器1溢出标志位。当T1被允许计数后，T1从初值开始加1计数，最高位产生溢出时，置“1”TF1，并向CPU请求中断，当CPU响应时，由硬件清“0”TF1，TF1也可以由程序查询或清“0”。TR1定时器T1的运行控制位。该位由软件置位和清零。当GATE（TMOD7）0，TR11时就允许T1开始计数，TR10时禁止T1计数。当GATE（TMOD7）1，TR11且INT1输入高电平时，才允许T1计数。TF0定时器/计数器0溢出标志位。其功能与TF1类同。TR0定时器T1的运行控制位。其功能与TF1类同。IE1外部中断1中断请求标志位。当主机响应中断转向该中断服务程序执行时，由内部硬件自动将IE1位清0。IT1外部中断1触发方式控制位。IT10时，外部中断1为低电平触发方式，当（P33）输入低电平时，置位IE1。采用低电平触发方式时，外部中断源（输入1INT到）必须保持低电平有效，直到该中断被CPU响应，同时在该中断服务程序执行完之前，外部中断源必须被清除（P33要变高），否则将产生另一次中断。当IT11时，则外部中断1端口由“1”“0”下降沿跳变，激活中断请求标志位IE1，INT向主机请求中断处理。IE0外部中断0中断请求标志位，其功能与IE1类同。IT0外部中断0触发方式控制位，其功能与IT1类同。312单片机复位电路AT89C51有以下几种复位方式上电复位；看门狗复位；掉电复位；外部复位（仅在外部复位引脚处于使能状态）。上述任一种复位发生时，所有的系统寄存器恢复默认状态，程序停止运行，同时程序计数器PC清零。复位结束后，系统从向量0000H处重新开始运行。任何一种复位情况都需要一定的响应时间，系统提供完善的复位流程以保证复位动作的顺利进行。对于不同类型的振荡器，完成复位所需要的时间也不同。因此，VDD的上升速度和不同晶振的起振时间都不固定。RC振荡器的起振时间最短，晶体振荡器的起振时间则较长。在使用的过程中，应注意考虑主机对上电复位时间的要求。在这里所用的复位为外部复位。外部复位引脚为施密特触发结构，高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期即二个机器周期以上。复位引脚处于低电平时，系统正常运行。当复位引脚输入高电平信号时，系统复位。外部复位操作在上电和正常工作模式时有效。需要注意的是，在系统上电完成后，外部复位引脚必须输入低电平，否则系统将一直保持在复位状态。外部复位的时序如下1外部复位系统检测复位引脚的状态，如果复位引脚不为低电平，则系统会一直保持在复位状态，直到外部复位结束；2系统初振荡器开始工作始化初始化所有的系统寄存器；3振荡器开始提供系统时钟；4执行程序上电结束，程序开始运行。5外部复位可以在上电过程中使系统复位。良好的外部复位电路可以保护系统以免进入未知的工作状态。产生复位信号的电路逻辑如图32所示图32复位信号的电路逻辑图整个复位电路包括芯片内、外两部分。外部电路产生的复位信号RST送至施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的S5P2时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要的信号。复位电路如图33所示XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P00/AD039P01/AD138P02/AD237P03/AD336P04/AD435P05/AD534P06/AD63P07/AD732P101P112P123P134P145P156P167P178P30/RXD10P31/TXD1P32/INT012P33/INT113P34/T014P37/RD17P36/WR16P35/T115P27/A1528P20/A821P21/A92P22/A1023P23/A124P24/A1225P25/A1326P26/A1427U1AT89C51C310UFR410K图33复位电路复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，它在系统上电的过程中能够为复位引脚提供一个缓慢上升的复位信号。这个复位信号的上升速度低于VDD的上电速度，为系统提供合理的复位时序，当复位引脚检测到高电平时，系统复位结束，进入正常工作状态。图34可同时满足上电自动复位和手动复位两种需要。313单片机晶振电路对于本芯片来说，主要有两种晶振来源外部石英/陶瓷振荡器和内部高速RC振荡器。1外部石英/陶瓷振荡器图34，XTAL1/XTAL2/VSS引脚与石英/陶瓷振荡器以及电容C之间的距离越近越好。片内RAM施密特触发器复位电路RST/VPDVOCVSSXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P00/AD039P01/AD138P02/AD237P03/AD336P04/AD435P05/AD534P06/AD63P07/AD732P101P112P123P134P145P156P167P178P30/RXD10P31/TXD1P32/INT012P33/INT113P34/T014P37/RD17P36/WR16P35/T115P27/A1528P20/A821P21/A92P22/A1023P23/A124P24/A1225P25/A1326P26/A1427U1AT89C51X1CRYSTALC23PFC13PF图34外部石英/陶瓷振荡器2内部RC振荡器常温下内部R/C振荡器频率为52MHZ68MHZ。精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，应认为是4MHZ8MHZ。314电源电路MCU所需电压在34V55V范围内，在此选取典型电压50V；其余模块诸如LCD1206、ADC0832的采用5V电压，故整个电路采用50V电压源。而汽车中的电子控制电压则是12V，因此，这里需要用到电源稳压芯片7805，将12V电压转换成5V电压。电路图如图35所示，其中C1、C2、C3、C4增强电源抗干扰能力。VI1VO3GND2U17805C350UFC450UFC150UFC250UF图35电源电路32A/D转化321PCF8591的介绍本设计A/D转化采用PCF8591芯片。PCF8591是具有I2C总线接口的8位A/D及D/A转换器。有4路A/D转换输入，1路D/A模拟输出，这就是说，它既可以作A/D转换也可以作D/A转换。A/D转换为逐次比较型。引脚图如图36所示，结构图如图36所示。电源电压典型值为5V。AIN0AIN3模拟信号输入端A0A3引脚地址端VDD，VSS电源端（256V）SDAI2C总线的数据线SCLI2C总线的时钟线OSC外部时钟输入端，内部时钟输出端。EXT内部、外部始终选择线，使用内部时钟时EXT接地AGND模拟信号地AOUTD/A转换输出端UREF基准电源线图36PCF8591的引脚图PCF8591采用典型的I2C总线接口器件寻址方法，即总线地址由器件地址、引脚地址和方向位组成。飞利浦公司规定A/D器件地址为1001引脚地址为A2A1A0，其值由用户选择，因此I2C系统最多可接238个具有I2C总线接口的A/D器件。地址的最后一位为方向为R/W，当主控器对A/D器件进行读操作时为1，进行写操作时为0总线操作时，由器件地址、引脚的地址和方向位组成的从地址为主控器发送的第一个字节。控制字节用于实现器件的各种功能，如模拟信号由哪几个通道输入等。控制字节存放在控制寄存器中。总线操作时为主控器发送的第二个字节。其格式如下所示MSBLSB0XXXXXXD7D6D5D4D3D2D1其中D1、D0两位是A/D通道编号00通道0,01通道1,10通道2,11通道3。D2自动增益选择（有效位为1）。D5、D4模拟量输入选择00为四路单输入、01为三路查分输入、10为单端与差分配合输入、11为模拟输出允许有效。当系统为A/D转换时，模拟输出允许为0。模拟量输入选择位取值由输入方式决定，四路单输入时取00，三路差分输入时取01，单端与差分输入时取10，二路差分输入时取11。最低两位时通道编号位，当对0通道的模拟信号进行A/D转换时去00，当对1通道的模拟信号进行A/D转换时取01，当对2通道的模拟信号进行A/D转换时取10，当对3通道的模拟信号进行A/D转换时取11。在进行数据操作时，首先是主控器发出起始信号，然后发出读寻址字节，被控器做出应答后，主控器从被控器读出一个数据字节，主控器发出应答后，主控器从被控器读出第二个数据字节，主控器发出应答一直到主控器从被控器读出第N个数据字节，主控器发出非应答信号，最后主控器发出停止信号。322A/D转换电路图在电路连接方面，采用2通道连接,由2通道进行信号输入并进行模数转换,如图37所示。图37A/D转换电路图33酒精测试酒精检测电路由高精度酒精传感器、信号调理放大电路、滤波电路和模数转换电路等组成。主要功能是检测驾驶员呼出的酒精含量，将化学信号转化为模拟信号，并通过信号调理放大电路对模拟信号进行放大处理以及通过滤波电路滤波，再将进行处理后的信号送到PCF8591，将模拟信号转化为数字信号，从而使单片机判断检测到的酒精浓度是否超标。测试电路信号调理放大电路是将酒精传感器传来的模拟信号进行放大整形，便于转换为数字信号。331呼气酒精浓度与人体血液浓度关系机动车驾驶人员“酒后驾车”及“醉酒驾车”极易发生道路交通事故，严重危害了道路交通安全和人民生命财产安全。人饮酒后，酒精通过消化系统被人体吸收，经过血液循环，约有90的酒精通过肺部呼气排出，因此测量呼气中的酒精含量，就可判断其醉酒程度。从理论上说，要判断是否是酒后驾驶，最准确的方法应该是检查驾驶人员血液中的酒精含量。血液中的酒精含量可以通过检查血液、呼气、唾液和小便得到。在违章处理或者公路交通例行检查中，要在现场抽取血液往往是不现实的，而送到医院再抽取血液则会因为路上花去的时间使血液中的酒精浓度与在现场时有所不同。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。为了规范警用呼气酒精测试仪的性能，2001年我国公安部制定了国家公共安全行业标准“呼出气体酒精含量探测器GA3072001”。该标准中对呼气酒精测试仪的各方面性能作了定量规定，其中一些重要性能如示值误差、重复性、抗干扰能力、吹气压力和吹气连续性监视等指标都直接影响检测精度。该文就此略加分析如下示值误差和重复性是直接影响检测精度的指标，其中示值误差要求在整个工作范围温度从0至40，相对湿度从20RH90RH都要满足如下要求10量程0400MGL1000MG/L0040MGL量程0200MGL0400MGL0025MGL量程/文件头INCLUDEDEFINEPCF85910X90/PCF8591地址DEFINEUCHARUNSIGNEDCHAR/1602引脚定义SBITRSP26/复位端SBITRWP25/写数据端SBITENP27/使能端SBITBEEPP15SBITDIANP14/此部分为I2C总线的驱动程/DEFINE_NOP_NOP