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酒精濃度檢測儀的設(shè)計目錄一、前言 4二、酒精測試儀總體方案設(shè)計 42.1酒精濃度檢測儀設(shè)計要求分析 42.2酒精濃度檢測儀設(shè)計方案 4三、硬件設(shè)計 ..53.1傳感器的選擇 ..53.2A/D轉(zhuǎn)換電路 63.389C51單片機系統(tǒng) 93.4LED顯示電路 123.5鍵盤電路 133.6報警電路 13四、軟件設(shè)計 144.1主程序框圖 144.2數(shù)據(jù)采集子程序程序框圖 154.3報警子程序程序框圖 15五、課程設(shè)計系的心得體會 17六、參考文獻(xiàn) 17附圖整體電路圖 18酒精濃度檢測儀的設(shè)計一、前言近年來,我國越來越多的人有了自己的私家車,而酒后駕車造成的交通事故也頻繁發(fā)生。為此,我國將酒駕列入刑法圍,所以需要設(shè)計一智能儀器能夠檢測駕駛員體酒精含量。本課程設(shè)計研究的是一種以氣敏傳感器和單片機A/D轉(zhuǎn)換器為主,檢測駕駛員呼出氣體的酒精濃度,并具有聲光報警功能的空氣酒精濃度監(jiān)測儀。其可檢測出空氣環(huán)境中酒精濃度值,并可根據(jù)不同的環(huán)境設(shè)定不同的閾值,對超過的閾值進行聲光報警來提示危害。本課題分為兩部分:硬件設(shè)計部分和軟件設(shè)計部分。硬件部分為利用MQ3氣敏傳感器測量空氣中酒精濃度,并轉(zhuǎn)換為電壓信號,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后傳給單片機系統(tǒng),由單片機及其相應(yīng)外圍電路進行信號的處理,顯示酒精濃度值以及超閾值聲光報警。

程序采用模塊化設(shè)計思想,各個子程序的功能相對獨立,便于調(diào)試和修改。而硬件電路又大體可分為單片機小系統(tǒng)電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、聲光報警電路、LED顯示電路,按鍵電路,各部分電路的設(shè)計及原理將會在硬件電路設(shè)計部分詳細(xì)介紹。二、酒精測試儀總體方案設(shè)計2.1酒精濃度檢測儀設(shè)計要求分析設(shè)計的酒精濃度測試儀應(yīng)具有如下特點:(1)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以單片機為控制核心,外圍電路帶有LED顯示以及鍵盤響應(yīng)電路,無需要其他計算機,用戶就可以與之進行交互工作,完成數(shù)據(jù)的采集、存儲、計算、分析等過程。(2)系統(tǒng)具有低功耗、小型化、高性價比等特點。(3)從便攜式的角度出發(fā),系統(tǒng)成功使用了數(shù)碼管顯示器以及小鍵盤。由單片機系統(tǒng)控制鍵盤和LED顯示來實現(xiàn)人機交互操作,界面友好。(4)軟件設(shè)計簡單易懂。2.2酒精濃度檢測儀設(shè)計方案設(shè)計時,考慮酒精濃度是由傳感器把非電量轉(zhuǎn)換為電量,傳感器輸出的是0-5伏的電壓值且電壓值穩(wěn)定,外部干擾小等。因此,可以直接把傳感器輸出電壓值經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換得到數(shù)據(jù)送入單片機進行處理。此外,還需接人LED顯示,4*4鍵盤,報警電路等。其總體框圖如圖2-1所示。氣敏傳感器A/D轉(zhuǎn)換電路單片機聲光報警電路LED顯示鍵盤空氣流量傳感器被測環(huán)境圖2-1基本工作原理圖三、硬件設(shè)計3.1.1傳感器的選擇本系統(tǒng)直接測量的是呼氣中的酒精濃度乙醇檢測儀,再轉(zhuǎn)換為血液中的酒精含量濃度,故采用氣敏傳感器。

考慮到周圍空氣中的氣體成分可能影響傳感器測量的準(zhǔn)確性,所以傳感器只能對酒精氣體敏感乙醇檢測儀,對其他氣體不敏感新型氣體報警器,故選用MQ3型氣敏傳感器。其有很高的靈敏度、良好的選擇性、長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性。MQ3型氣敏傳感器由微型Al2O3,陶瓷管和SnO2敏感層、測量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼的腔體,加熱器為氣敏元件的工作提供了必要的工作條件。傳感器的標(biāo)準(zhǔn)回路有兩部分組成。其一為加熱回路乙醇檢測儀,其二為信號輸出回路,它可以準(zhǔn)確反映傳感器表面電阻值的變化。傳感器的表面電阻RS的變化酒精檢測儀,是通過與其串聯(lián)的負(fù)載電阻RL上的有效電壓信號VRL輸出面獲得的。負(fù)載電阻RL可調(diào)為0.5-200K。加熱電壓Uh為5v。上述這些參數(shù)使得傳感器輸出電壓為0-5V。MQ3型氣敏傳感器的結(jié)構(gòu)和外形、標(biāo)準(zhǔn)回路、傳感器阻值變化率與酒精濃度、外界溫度的關(guān)系圖如圖3-3所示。為了使測量的精度達(dá)到最高,誤差最小,需要找到合適的溫度,一般在測量前需將傳感器預(yù)熱5分鐘。圖3-1MQ3結(jié)構(gòu)和外形圖3-2MQ3結(jié)構(gòu)圖圖3-3傳感器阻值變化率與酒精濃度、外界溫度之間的關(guān)系本系統(tǒng)測量時還需要測量呼氣量的大小,我們采用空氣流量傳感器空氣流量傳感器的熱線電阻和溫度補償電阻分別連接在電橋電路上,當(dāng)空氣流經(jīng)發(fā)熱元件(熱線電阻)時,熱線的溫度和電阻發(fā)生變化,空氣帶走的熱量與流過發(fā)熱元件的空氣質(zhì)量具有成正比的對應(yīng)關(guān)系,使得電橋失去平衡,控制電路將改變供給發(fā)熱云件的電流,使其溫度保持在設(shè)定溫度。

當(dāng)電橋電流改變時,取樣電阻兩端的電壓也同時改變,從而將空氣流量的變化轉(zhuǎn)換為電壓信號的變化。信號電壓輸入adc0809中,輸出接8個發(fā)光二極管,根據(jù)發(fā)光二極管亮的多少判斷呼氣量的大小。3.2A/D轉(zhuǎn)換電路在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中,被測量對象的有關(guān)變化量,如溫度、壓力、流量、速度等非電物理量,須經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的模擬電信號(電壓或電流),這些模擬電信號必須轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后才能在單片機中用軟件進行處理。實現(xiàn)模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件稱為A/D轉(zhuǎn)換器(ADC)

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