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摘 要

近年来，随着经济的快速发展，我国许多家庭都拥有自己的汽车，但是有很多人常常酒后开车，造成了很多安全事故。所以需要一种便携式测试仪来检测司机是否酒后开车，来避免交通事故的发生。本课题是研究出一种基于单片机酒精浓度测试仪来检测司机是否酒后开车。利用MQ3气敏传感器来检测司机口中酒精浓度含量，进而转换成电信号，经过A/D转换变成数字信号给单片机，经过单片机和外电路进行处理，在显示屏上显示酒精浓度数值同时蜂鸣器发出警报。

关键词：气敏传感器，A/D转换，蜂鸣器

Abstract: In recent with the rapid development of the economy, many families in our country have their own cars, but many people often drink and drive, resulting in many safety accidents. Therefore, a test instrument is needed to detect whether the driver is drunk or not to avoid the occurrence of traffic accidents. This topic is to develop a single chip alcohol concentration test instrument to detect whether the driver is drunk or not The MQ3 gas sensitivity sensor is used to detect the alcohol concentration content in the driver"s mouth, and then convert it into an electrical signal. After the A/D conversion, it becomes a digital signal to a single-chip microcomputer. After processing by a single-chip microcomputer and an external circuit, the alcohol concentration value is displayed on the display screen and an alarm is issued.

Key words: Gas Sensor, A/D conversion, buzzer

目 录

1 绪论 4

2 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

3 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 10

3.4 LCD1602液晶显示电路 15

3.5 键盘电路 18

3.6 报警电路 19

4 软件设计 21

4.1 软件介绍 21

4.2 主程序框图 22

4.3 数据采集框图 23

4.4 报警框图 24

4.5 液晶显示框图 26

4.6 按键框图 29

5 测试结果及结论 32

5.1 调试 32

结 论 34

参 考 文 献 35

致 谢 36

附件1 37

1 绪论

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，所以需要设计一种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、LCD液晶显示，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。

2 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LCD显示，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LCD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转换器转换得到数据送入单片机进行处理。此外，还需接入液晶显示，键盘设定，报警电路等。其总体框图如图2-1所示。

气敏

传感器

A/D转换电路

单片机

声光报警电路

液晶显示

键盘

图2-1 基本工作原理图

3 硬件设计

3.1 传感器的选择

本系统直接测量的是呼气中的酒精浓度，再转换为血液中的酒精含量浓度，故采用气敏传感器。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，所以传感器只能对酒精气体敏感，对其他气体不敏感，故选用MQ3型气敏传感器。其有很高的灵敏度、良好的选择性、长期的使用寿命和可靠的稳定性。MQ3型气敏传感器由微型Al₂O₃陶瓷管和SnO₂敏感层、测量电极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。传感器的标准回路有两部分组成。其一为加热回路，其二为信号输出回路，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R_S的变化，是通过与其串联的负载电阻R_L上的有效电压信号输出面获得的。负载电阻R_L可调为0．5-200K。加热电压U_h为5v。上述这些参数使得传感器输出电压为0-5V。

图3-1 MQ3结构和外形

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