基于单片机酒精浓度测试仪设计

1防灾科技学院毕业设计题目基于单片机酒精浓度测试仪设计学生姓名骆成曦学号105032211系别防灾仪器系专业测控技术与仪器班级1050322开题时间2013年12月20日答辩时间2014年6月6日指导教师刘淑聪职称讲师2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；33BasedonsinglechipmicrocomputeralcoholtesterdesignAuthorLuochengxiTeacherLiuShucongAbstract：Thispaperstudiescandetectalcoholconcentrationandsoundandlightalarmpromptmorethanthethreshold.MainlyadoptsMQ3,alcoholconcentrationsensortodetectthealcoholconcentrationcanbeconvertedintoelectricalsignals,afterA/Dconverterisconvertedintodigitalsignalstosinglechipmicrocomputer,thecorrespondingsingle-chipprocessing,LCDliquidcrystaldisplay(LCD)andalcoholconcentrationexceedsthesetvalueofsoundandlightalarm.Inthispaper,weintroducethesensor,converter,MCU,LCDmonitor,whenalarmcircuitandtheprincipleofuse.Keywords：89c51;MQ3alcoholconcentrationsensor;ADC0908converter;LCD1602LCD;Thehardwareandsoftwaredesign.4目录第一章绪论..............................................................................................................................5第二章酒精测试仪总体设计..................................................................................................52.1酒精浓度检测仪设计要求.........................................................................................52.2酒精浓度检测仪设计方案.........................................................................................5第三章硬件设计......................................................................................................................63.1传感器的选择.............................................................................................................63.2A/D转换电路..............................................................................................................73.389C51单片机系统....................................................................................................113.4LCD1602液晶............................................................................................................153.5键盘电路....................................................................................................................183.6报警电路....................................................................................................................19第四章软件设计....................................................................................................................214.1Keil与Protel99SE介绍........................................................................................214.2主程序框图...............................................................................................................224.3数据采集子程序程序框图.......................................................................................23第五章测试结果及结论........................................................................................................245.1调试...........................................................................................................................245.2结论...........................................................................................................................25致谢..........................................................................................................................................26参考文献..................................................................................................................................27附录..........................................................................................................................................27防灾科技学院毕业设计55第一章绪论随着国家的发展，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2.1酒精浓度检测仪设计要求设计的酒精浓度测试仪特点：（1）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。（2）系统具有低功耗、高稳定性、功能强、小型化、性价比高等特点。（3）各个零件都选用方便，便于携带，小等特点，如数码管显示器，单片机最小系统，小键盘等。主要通过操作单片机控制的键盘和LED显示，操作界面简单，方便，清晰。（4）软件设计简单明了，模块分明，独立性强。2.2酒精浓度检测仪设计方案刚开始，注意到是把酒精传感器检测到的非电量转换成电量，而且传感器输出电压不到5伏，电压也稳定，扰外部干扰能力强等，所以传感器输出电压不需加稳压、放大，直接传给A/D转换器进行相应处理，处理后得到的数据再传给单片机。除此之外，液晶显示，键盘，报警系统等也必不可少。如图2-1所示:防灾科技学院毕业设计66图2-1系统结构图第三章硬件设计3.1传感器的选择此传感器是为了检测空气中的酒精浓度，呼出的酒精浓度也是血液中所含的酒精浓度，所以选择气敏传感器。由于空气中还有其他气体成分而影响到传感器检测的精确度，选择的传感器只针对酒精气体敏感，而对其他气体的敏感度极低，所以选MQ3气敏传感器。其拥有灵敏度高、选择性好、使用寿命长和稳定性强等特点。MQ3气敏传感器的组成有敏感层SnO2、微型Al2O3、陶瓷管、测量电极和加热器构成的敏感元件，而这些敏感元件固定在塑料或不锈钢的腔体内，其工作过程中加热器又起到至关重要的作用。加热回路与输出回路构成了传感器中的标准回路。标准回路是对传感器表面电阻的检测，能很好的影响其阻值的变化。传感器的表面电阻RS与负载电阻RL串联，而电阻RL上的有效输出电压VRL影响电阻RS的阻值变化。负载电阻RL阻值限制在0．5-200K。加热电压Uh为5v。电阻RL与电压Uh限制了传感器输出电压在0-5V之间。MQ3气敏传感器的结构和外形如图3-1、标准回路如图3-2、传感器阻值变化率与乙醇浓度关系如图3-3。为了提高检测时的精确度，减小误差，一般要在适宜的环境下，将传感器预热4—6分钟。图3-1MQ3结构和外形被测环境气敏传感器A/D转换电路单片机声光报警电路液晶显示键盘防灾科技学院毕业设计77A1F2A3B4F5B6RL3MQ-2+5GNDR8470GNDINR75.1C4104图3-2MQ3原理图图