攀枝花学院本科毕业设计（论文）ABSTRACT
摘要
由于经济的快速发展，人们的生活水平越来越高，私家车也越来越多，酒后驾车行为所造成事故也就越来越普遍，对社会的安定和经济发展也造成了很大的影响，酒精正在成为越来越凶残的“马路杀手”。为此，我国将酒驾列入了刑法范围内，那么就需要设计一个智能仪器能够检测驾驶员体内酒精含量。
本课题设计的是一种以酒精浓度传感器、单片机和A/D转换器为主的，检测驾驶员呼出气体的酒精浓度的，而且还带有声光报警功能的酒精浓度检测仪。这种检测仪不仅可以检测出空气环境中酒精浓度值，还可以由不同的环境来设定不同的阈值，当空气中酒精浓度超过设定的阈值时进行声光报警。我的这个毕业设计分主要为两部分：硬件设计部分和软件设计部分。硬件设计部分是利用MQ3气敏传感器先测量空气中的酒精浓度，然后转换为电压信号，再通过A/D转换器转换成数字信号后再传给单片机系统，最后由单片机系统和相应外围电路进行信号处理，并由LCD显示酒精浓度值并且对超过的阈值进行报警。软件设计部分的程序采用的是模块化设计思想，各个子程序的功能相对独立，便于调试和修改。电路可分为单片机小系统电路、A/D转换电路、声光报警电路、LCD显示电路，按键电路。各部分电路的设计及原理图将会在硬件电路设计部分作出详细的介绍。
关键词酒精浓度传感器（MQ3），A/D转换器，软件设计，硬件设计
ABSTRACT
Due to the rapid development of economy, people's standard of living is higher and higher, more and more private cars, the accident caused by drunken driving behavior are increasingly common, social stability and economic development also caused great influence, alcohol is becoming increasingly violent "road killer".To this end, China will drunk driving into the scope of criminal law, you will need to design a intelligent instrument can detect driver's alcohol content in the body.
This topic design is A kind of to alcohol concentration sensor and single chip microcomputer A/D converter, A driver exhaled gas alcohol concentration, alcohol concentration monitor with sound and light alarm is and air. it can detect the alcohol density in the air environment, also can according to the different environment set
different threshold, the threshold value of more than audible and visual alarm.This topic is divided into two parts: hardware design and software design part. the hardware part is using MQ3 gas sensors measure the alcohol concentration in the air, and converted into voltage signal, after A/D converter converted into A digital signal to the SCM system, by single-chip microcomputer and its corresponding peripheral circuit for signal processing, display the alcohol density and ultra audible and visible alarm threshold. program adopts modular design thought, function of each subroutine is relatively independent, easy to debug and modify. The hardware circuit can be divided into the singlechip processor system circuit, A/D conversion circuit, sound and light alarm circuit, LED display circuit, key circuit. The principle diagram of the circuit design of each part and will be in the hardware circuit design part make a detailed introduction.
Keywords Alcohol concentration sensor (MQ3)，A / D converter，Software design，Hardware design
目录
摘要····························I ABSTRACT······················································································· I
1 绪论 (3)
1.1课题的研究背景、发展历史及意义 (3)
1.2本课题研究的主要内容 (4)
2 酒精浓度测试仪的硬件设计 (5)
2.1总体设计框图 (5)
2.289C51单片机 (5)
2.2.189C51单片机功能简介 (5)
2.2.289C51单片机片内结构介绍 (6)
2.2.389C51芯片介绍 (7)
2.2.4晶振电路和复位电路 (9)
2.3MQ303A酒精传感器 (10)
2.3.1MQ303A酒精传感器简介 (10)
2.3.2MQ303A酒精传感器特点 (12)
2.3.3MQ303A酒精传感器的工作条件及环境 (12)
2.3.4MQ303A酒精传感器使用方法 (13)
2.4A/D转换设计 (14)
2.5LCD显示电路 (15)
2.5.1液晶显示器的优点 (15)
2.5.2LCD1602液晶显示 (16)
2.6报警电路 (17)
3 酒精浓度测试仪的软件设计 (18)
3.1编译语言的选择 (18)
3.2主程序设计 (18)
3.3子程序设计 (19)
4 PROTEUS仿真结果与分析 (20)
4.1P ROTEUS简介 (20)
4.2仿真过程 (20)
5 结论 (23)
参考文献 (24)
附录1 (25)
致谢 (36)
1 绪论
1.1 课题的研究背景、发展历史及意义
19 世纪后期和20 世纪初,当人口和汽车增多时,酒后驾车问题就引起了人们的重视。第一批起草的反对酒后驾车的法律反映了早期的运输状况,当时使用的是马车、牛车以及蒸汽发动机作为运输工具,评判酒后驾车的依据是以主观评价为主。
近年来由于经济迅速的发展，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，所以酒后驾车就频频发生，受到酒精影响的司机通常会有以下这些特征：对信号灯反应速度慢；逆向行驶；驾驶时摇摆不定、突然转向、或在道路中线驾驶；乱踩刹车；转弯幅度大；无缘无故的乱停车；开车速度极慢；突然转弯或不遵守交通规则的转弯；天黑时不开前灯等。据统计，驾驶员在酒后开车，其发生交通事故的几率大约为没有饮酒情况下的16倍。根据日常道路交通安全违法行为和交通肇事的案例来看，机动车驾驶员酒后驾车约占38.6%；而摩托车交通肇事中，酒后驾驶的比例则高达72.3%。这给人们的生活和生命安全带来了巨大的伤害。但是人体内的酒精浓度低于一个特定值时就会不出现上述症状，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意义的事。现在世界上绝大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其体内酒精浓度的多少以确保其生命财产的安全，除此之外酒精浓度测试仪还可以测定某一特定环境下的酒精浓度，比如酒精生产车间，在车间内安装上检测仪可以避免因酒精浓度过高发生的危险。
最常见的测定BAC 的方法是通过检测呼出气体的酒精浓度,然后将这个数据换算成BAC。有人认为呼出气体酒精浓度并不能可靠地反映血液中酒精浓度水平。因此某些国家如澳大利亚、法国等除了有BAC 标准外,还明确立法规定了“呼出气体酒精浓度”(breath alcohol concentration ,BrAC) 标准。呼出气体酒精浓度测试的主要优点就是容易操作且能够马上知道BAC 结果。其他酒精浓度测试方法如体液测定,一般需要在临床机构进行,尿液检测酒精浓度和从呼出气体检测酒精浓度一样需要转化成BAC。另外需要说明的是从操作执行的角度来看,尿样本和血样本检测都不如测定呼出气体酒精浓度实际可行,因为在送交样本的过程中,样本中的酒精浓度就可能发生改变。近来出现的BAC 测定方法是通过皮肤排汗测定酒精浓度,然后转换成BAC 浓度,然而对这种方法的可靠性也有争议。
现在对气体中酒精浓度进行检测的设备有这几种基本类型，即：燃料电池型（电化学）、半导体型、红外线型、气体色谱分析型、比色型。但由于价格和使
用方便的原因，现在常用的一般是燃料电池型（电化学型）和半导体型两种。
酒精传感器只是燃料电池的一个部分，在全球范围内，燃料电池是正在被广泛研究的一种环保型能源，它可以直接把可燃性气体转变成电能，并且还不产生污染。燃料电池酒精传感器的电极采用的是白金这种贵金属，燃烧室里充满了一些特别的催化剂，这样就可以使燃烧室里的酒精充分地燃烧并且转变成电能，也就是会在两个电极上产生电压，该电压与燃烧室里气体的酒精浓度成正比关系。和半导体型电池相比，燃料电池型呼气酒精测试仪具有精度高，稳定性好，抗干扰性强的优点。但是也正是因为燃料型电池酒精传感器要求结构非常精密，制造难度相当大，加上材料成本高，因此价格相当昂贵。尽管现在燃料电池的市场需求有限，但发展前景值得看好。预计在2013-2017年间，由于科技技术的进步与经济效益的增加，燃料型电池的生产成本与使用成本将会下降，竞争力会提高，燃料电池的潜在市场将会逐步发展起来。现在对于便携式燃料型电池的需求虽然还比较少，但是我相信便携式燃料型电池市场必然会是未来增长最快的市场。
1.2 本课题研究的主要内容
本课题研究的是一种以MQ3酒精浓度传感器和AT89C51单片机为主的用来监测空气中的酒精浓度，并具有报警功能的酒精浓度测试仪。这种酒精浓度测试仪可以检测出空气环境中的酒精浓度值，并且根据不同的环境来设定不同的阈值，然后在检测到的酒精浓度超过设定的阈值时进行声光报警，来提示危害。而且我们还可以尝试将这种酒精浓度检测仪安装在汽车的驾驶位上，对于安装有该系统的车辆，在驾驶员刚进入车内时，汽车的启动系统处于锁死状态，汽车根本无法启动，驾驶员必须等待酒精传感器检测完成后发出的控制信号。当检测到的酒精浓度没有超过设定值时，继电器常闭触点不动作，正常指示灯亮起，驾驶员可以启动汽车正常行驶；反之指示灯如果不亮，点火电路将会断开，蜂鸣器就会报警，并会显示出当前的浓度值。
该课题的设计内容主要包括：A/D转换器程序、控制程序、超标报警、键盘检测、数据显示。该系统采用51单片机为控制的核心，实现便携式酒精浓度检测仪的基本控制功能。系统主要功能内容包括：数据处理、时间设置、开始测量、超标报警、键盘检测等。
2 酒精浓度测试仪的硬件设计
2.1 总体设计框图
在硬件设计的时候，考虑到传感器可以把酒精浓度这种非电量转换为电量，可以输出0-5V 的电压值并且电压值比较稳定，外部干扰较小等特点。所以，可以直接把传感器输出的电压值经过ADC0832采集数据送入单片机内进行处理。酒精浓度检测仪的硬件电路设计主要包括：传感器测量电路、89C51单片机系统、A/D 转换电路、LCD 显示电路、键盘电路、声光报警电路。酒精浓度检测仪的硬件设计电路框图如图2-1。
图2-1硬件方案总体框图
2.2 89C51单片机
2.2.1 89C51单片机功能简介
单片机是一种集成电路芯片，也被叫做微型计算机，它采用超大规模技术把具有数据处理能力(如逻辑运算、算术运算、中断处理、数据传送)的微处理器(CPU)，只读程序存储器(ROM)，随机存取数据存储器(RAM)，输入输出电路(I/O 口)，可能还包括串行通信口(SCI)，定时计数器，脉宽调制电路(PWM)，显示驱动电路(LED 或LCD 驱动电路)，A/D 转换器和模拟多路转换器等电路集成到一个芯片上，构成一个虽小然却很完善的计算机系统。这些电路能够在软件的控制下迅速、准确、高效地完成任务。在本次设计中我们选择单片机AT89C51为控制核心，主要基于考虑AT89C51是无法解密低功耗,超低价高速，高可靠强抗静电，强抗干扰,
被测环境
气敏传感器
A/D 转换电路
单片机
声光报警电路
LCD 显示
键盘
功能强大的单片机。
AT89C51有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含3个16位可编程定时计数器,2个外中断口，2个读写口线,2个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路， 89C5X可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。同时89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。断电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发本。
2.2.2 89C51单片机片内结构介绍
89C51单片机的片内结构如图2-2所示。它把那些控制应用必需的基本内容都集成在一个有限大小的集成电路芯片上。按它的功能划分，它由以下部件组成：（1）微处理器（CPU）；
（2）程序存储器（ROM/EPROM）
（3）数据存储器(RAM)；
（4）4个8位并行I/O口（P0口、P1口、P2口、P3口）；
（5）一个串行口；
（6）2个16位定时器、计数器；
（7）中断系统；
（8）特殊功能寄存器（SFR）。
图2-2 51单片机片内结构
上述功能部件都是由单片机内的一条总线连接而成的，它的基本结构仍然是CPU 再加上外围芯片这种传统的结构模式。但是CPU 对各功能部件的控制采用却是特殊功能寄存器的集中控制方式。
从硬件角度来看，与MCS-51指令完全兼容的新一代AT89CXX 系列机，比在那种片外加EPROM 的8031单片机的抗干扰性能要强，和87C51单片机的技能相当，但是功耗却比她小。修改程序时直接就可以用+5V 或+12V 电源擦除，这样就更加方便、并且它的工作电压放宽到2.7V-6V ，所以受电压波动的影响更小，并且4K 的程序存储器已经能够完全满足单片机系统的软件要求，故此次设计中选择AT89C51单片机是比较理想的。
2.2.3 89C51芯片介绍
要想熟练掌握MCS-51单片机，首先应该了解MCS-51的引脚，并且熟悉并牢记各引脚的功能，MCS-51系列中各种型号芯片的引脚是互相兼容的。制作工艺为HMOS 的MCS-51的单片机都采用40只引脚的双列直插封装方式，如图2-3所示：
PSEN
8
8
T A L 1
CPU （运算器） （控制器）
数据存储器
RAM
P0
P2
程序存储器 ROM/EPROM
P1
串行口
定 时 器/计数 器
中 断 系 统
特殊功能寄存器
（SFR ）
P3
ALE EA
T A L 2
8
8
RESET
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
RST
(TXD) P3.1 (INT0) P3.2 (INT1) P3.3 T0 P3.4 T1 P3.5 (WR) P3.6 (RD) P3.7
XTAL1
XTAL2
GND
Vcc
P0.0 (AD0)
P0.1 (AD1)
P0.2 (AD2)
P0.3 (AD3)
P0.4 (AD4)
P0.5 (AD5)
P0.6 (AD6)
P0.7 (AD7)
EA/VPP
PSEN
P2.7 (A15)
P2.6 (A14)
P2.5 (A13)
P2.4 (A12)
P2.3 (A11)
P2.2 (A10)
P2.1 (A9)
P2.0 (A8) PDIP
(RXD) P3.0
ALE/PROG
图2-3 AT89C51芯片管脚图
40只引脚按其功能来分，可分为如下3类：
⑴电源及时钟引脚：VCC、VSS、XTAL1、XTAL2。
①电源引脚接入单片机的工作电源，VCC接+5V电源，VSS接地。
②时钟引脚XTAL1、XTAL2外接晶体与片内的反相放大器构成了1个晶体振荡器，单片机内的始终控制信号就是由它提供的，晶体振荡器也可以外接到这2个时钟引脚上。XTAL1接外部的一个引脚，该引脚的内部是一个反相放大器的输入端，这个反相放大器构成的就是片内振荡器。在采用外接晶体振荡器的时候，这个引脚就要接地。XTAL2接的是外部晶体的另一个端口，在这个引脚的内部接到内部反相放大器的输出端。如果采用的是外部时钟振荡器，该引脚接受的是时钟振荡器的信号，也就是把该信号接到内部时钟发生器的输入端。
⑵控制引脚：PSEN、ALE、EA、RESET（RST）。这类引脚提供的是控制信号，有的还有复用的功能。
① RST/V
PD
引脚：RESET（RST）是复位信号的输入端，在高电平时有效。单片机正在运行时，在该引脚上加持续时间大于两个机器周期（24个振荡周期）的
高电平时，就能完成复位操作。在单片机工作时，此引脚应为≤0.5V低电平。V
PD 为本引脚的第二功能，即备用电源的输入。当主电源发生故障，降低到某一规定值的低电平时，将+5V电源自动接入RST端，为内部RAM提供备用电源，以保证片内RAM的信息不丢失，从而使单片机在复位后能正常进行。
② ALE/ PROG引脚：地址锁存有效输出端。在访问片外程序存储器期间，每机器周期该信号出现两次，其下降沿用于控制锁存P0口输出的低8位地址。ALE 的引脚输出的是地址锁存允许信号，当单片机通电并正常工作时，ALE的引脚就不断地输出一种正脉冲信号。如果单片机访问的是外部存储器，ALE输出信号的负跳沿就用于单片机发出的低8位地址并经外部锁存器锁存的控制信号。就算不访问外部的锁存器，ALE端仍然会输出正脉冲信号，这种频率是时钟振荡器频率的1/6。PROG为该引脚的第二种功能。在对片内EPROM型单片机编程写入时，此引脚作为编程脉冲输入端。
③PSEN引脚：程序存储器允许输出控制端。单片机在访问外部程序存储器时，此引脚输出的脉冲负跳沿就作为读外部程序存储器的选通信号。此引脚接外部程序存储器的OE（输出允许端）。
④EA/VDD引脚：EA功能为片内程序存储器的选择控制端。在EA引脚是高电平的时候，单片机就访问片内程序存储器，如果PC值超过0FFFH，即超出片内程序存储器的4KB地址范围时将自动地转向执行外部程序存储器内的程序。当EA 引脚为低时，单片机只访问外部程序存储器，不论是否有内部程序存储器。
⑶ I/O口引脚：P0、P1、P2、P3，为四个8位I/O口的外部引脚。P0口、P1口、P2口、P3口是3个8位准双向的I/O口，各口线在片内均有固定的上拉电阻。当这3个准双向I/O口作输入口使用时，要向该口先写1，另外准双向口I/O口无高阻的“浮空”状态。
由于单片机具有体积小、质量轻、价格便宜、耗电少等突出特点，所以本系统采用89C51单片机。89C51内部有4KB的EPROM，128字节的RAM，所以一般都要根据所需存储容量的大小来扩展ROM和RAM。本电路EA接高电平，没有扩展片外ROM和RAM。
2.2.4晶振电路和复位电路
电路图如下：
图2-4 晶振与复位电路
2.3 MQ303A酒精传感器
2.3.1 MQ303A酒精传感器简介
气敏传感器是气体检测系统的核心，从本质上来讲气敏传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应的电信号的转换器，一般是安装在探测头内。探测头通过气敏传感器对气体样品进行调理，通常包括干燥或者制冷处理、过滤杂质以及干扰气体、样品的抽吸，甚至是化学处理样品，以便传感器更快速地进行测量。在选择传感器的时候，一定要考虑到稳定性、灵敏度、选择性和抗腐蚀性，本系统选择的是MQ3 型酒精浓度传感器。MQ3 酒精浓度传感器是气敏传感器，其相对于其它传感器来说具有灵敏度高、使用寿命长、稳定性好这些优点。
MQ3 气敏传感器是一种固定在塑料或不锈钢腔体内的由SnO2 敏感层、微型Al2O3陶瓷管、加热器和测量电极组成的一种敏感元件。传感器的标准回路的组成有两部分：第一部分是加热回路；第二部分是信号的输出回路，该回路可以准确地反映出传感器的表面电阻Rs的变化。传感器的表面电阻值的变化，是通过和它串联的负载电阻Rl的有效电压信号VRL 输出面获得的。它们的关系可以表述为：RS/RL=(VC－VRL)/VRL，其中VC是10V的回路电压。负载电阻Rl 的可调范围为0.5～200K，加热电压Uh 是5V。上面的这些参数可以使传感器的输出电压从0到5V。MQ3 型气敏传感器的外形和结构如图2-5所示，酒精浓度与输出电压的关系如图2-6所示，MQ-3酒精传感器模块如图2-7所示。为了让测量精度能够达到最高，误差最小，就需要找到一个合适的温度，在测量前需要把传感器先预热20s。也可在正常检测
前给传感器施加5-10秒钟2.2±0.2V 的高电压，使传感器尽快稳定并进入工作状态。因为酒精传感器的信号输出阻抗较小，故而信号放大可以采用普通廉价运放LM324。在软件仿真的时候，因条件有限，所以我用的是滑动变阻器两端的电压来代替酒精传感器输出的电压。
图2-5 MQ3 的结构和外形
图2-6 酒精浓度与输出电压的关系
我的LCD显示的酒精浓度值就是根据这个函数关系式得到的，但是还有一种算法，但是经过我们的实验，这种算法没有上面的那种算法精确。
图2-7 MQ-3酒精传感器模块
2.3.2 MQ303A酒精传感器特点
MQ303A酒精传感器是一种省电模式的酒精传感器，下面我们简单介绍一下其特点。1、高灵敏度2、快速的响应恢复3、长寿命4、低功耗5、小巧的外型。
2.3.3 MQ303A酒精传感器的工作条件及环境
MQ303A酒精传感器的工作条件算不上非常苛刻，那么我们下面就介绍一下这种传感器工作的状态以及内部数据。
表1 MQ303A运行温度
符号参数技术条件备注
Tao 使用温度-20 o C —+50 o C
Tas 储存温度-20 o C —+70 o C
推荐使用范围20ppm-1000ppm乙醇RH 相对湿度≤95% RH
21%±1%(标准条件) 不得小于16% (O2) 氧气浓度
氧气浓度会影响灵敏度
表2MQ303A内部电阻
符号参数名称技术条件备注
R s 元件电阻(4kΩ to 400 kΩ) 在洁净空气中
α电阻比(0.50 ± 0.15) Rs (300 ppm酒精) / Rs (100 ppm酒精)
标准测试条件：温度: 20 o C ± 2 o C V C : 3.0 V ± 0.1 V DC
湿度: 65% ± 5% V H : 0.9 V ±0. 1 V DC
R L : 可调
预热时间：大于48小时
表3 MQ303Ａ内部运行环境
参数技术条件备注
符
号
V H加热电压0.9V ± 0.1V AC or DC
V C回路电压≤ 6 V DC
I H加热电流120±20mA
R H加热电阻 4.5Ω ± 0.5 Ω室温
R L负载电阻可调P S < 10 mW
P H加热功率≤ 140 mW
P S元件功率≤10 mW
2.3.4 MQ303A酒精传感器使用方法
一：给模块输入5V的直流电压（注意正负极别接反，否则容易烧毁芯片）。
二：如果选择DOUT,TTL高低电平端，输出信号可以直接接单片机IO口或者接一个NPN型三极管去驱动继电器，电位器RP在这里用于调节输出电平跳变的阀值，由下图原理图可以分析，当传感器检测到被测气体时，比较器LM393管脚2点的电压值，跟传感器检测到气体的浓度成正比，当浓度值超过电位器RP设定的阀值时，比较器2脚的点位高于3脚的点位，这个时候，比较器1脚输出低电平，LCD灯亮，R3为LCD灯限流电阻，C1为滤波电容。传感器输出低电平，反之，当没有信号的时候，传感器输出高电平，等于电源电压。
三：如果选择AOUT，模拟量输出，那样就不用管电位器了，直接将AOUT脚接AD转换的输入端或者，带有AD功能的单片机，就可以了。但是，如果是用来
做精密仪器，就需要购买市场上标准的校准仪器，不然就会存在误差，因为，输出浓度和电压关系的比值并非线性，而是趋于线性。
2.4 A/D转换设计
在单片机应用系统中，被测量对象的有关变化量，如温度、压力、流量、速度等非电物理量，必须经过传感器转换成连续变化的模拟电信号（电压或电流），这些模拟电信号必须转换成数字量后才能在单片机中用软件进行处理。实现模拟量转换成数字量的器件称为A/D转换器（ADC）。
在转换器中相对来说比较好用的要数ADC0832，因为ADC0832一种8位分辨率A/D转换芯片，它的最高分辨率可以达到256级，能够在一般条件下适应模拟量的转换要求。而它的内部电源输入和参考的电压复用，可以让芯片的模拟输入电压为0~5V，此时芯片的转换的时间只是32μS，并且它可以双数据的输出，这样就可以校验数据，以便减少数据的误差，稳定性强并且转换速度快，还通过DI 数据的输入端，简单的实现通道功能的选择。独立芯片的使能输入，没有其它外围设备，使多种器件的挂接以及处理器的控制变的更加方便、简单。
在正常的情况下，ADC0832 和单片机接口的数据线应为4条，分别是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并且和单片机的接口还是双向的，所以在电路设计的时候可以将DI与DO在同一根数据线上并联使用。在ADC0832还没有工作时，CS输入端应该为高电平，这时禁用该芯片，CLK 和DO/DI 的电平可为任意值。如果要进行A/D转换，必须要先把CS使能端置于低电平而且保持着低电平一直到完全结束。这时芯片就开始了转换工作，DO/DI端使用DI端输入通道功能选择的数据信号，同时处理器就开始向芯片的时钟输入端CLK 输入时钟脉冲。在第一个时钟脉冲下沉之前DI端必须保持高电平的状态，表示启始信号。在第2、3个脉冲下沉之前DI端应输入2 位数据用于选择通道功能。如图2-8所示：
图2-8 模数转换电路图
2.5 LCD显示电路
2.5.1 液晶显示器的优点
在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。很多电子产品的通过器件都是用的是液晶显示模块，比如在电子表、万用表、计算器以及很多其它的家用电子产品中都会用到，它显示的一般主要为专用符号、图形和数字。在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：发光管、LED数码管、液晶显示器。发光管和LED数码管比较常用，软硬件都比较简单，在前面章节已经介绍过，在此不作介绍，本章重点介绍字符型液晶显示器的应用。在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点：
一、重量轻、体积小：液晶显示器是通过其显示屏上的电极来控制液晶分子的状态来达到显示目的，如果在重量上，与有一样显示面积的传统的显示器相比较要轻很多。
二、显示的质量高：因为液晶显示器每一个点收到信号后会一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新新亮点。因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。
三、数字式的接口：液晶显示器现在都为数字式的，与单片机的接口简单可靠，
并且操作方便。四、功耗低：相对而言，液晶显示器主要消耗的功耗在它内部的驱动IC和电极上，因而耗电量比其它显示器要少得多。
2.5.2 LCD1602液晶显示
LCD1602液晶显示模块是专门用于显示符号、数字、字母等的一种点阵式LCD，现在常用的是16×1，16×2，20×2和40×2行等的液晶显示模块，模块组件内部主要由LCD显示屏、控制器、列驱动器和偏压产生电路构成。
LCD1602液晶显示屏分为带背光的与没有带背光的这两两种，其控制器大多数是HD44780，带背光的和没有带背光的相对来说要厚，但是在应用的时候有没有带背光并没有多大差别，两者尺寸差别如图2-11所示：
图2-9 LCD1602尺寸图
1602液晶显示屏采用标准的16脚接口，其中各接口的功能如下表（2-4）所示：
表2-4 LCD1602的16管脚功能
引脚号引脚名电平输入/输出引脚说明
1 VSS 电源地
2 VDD 电源正极(+5V)
3 VL 液晶显示偏压信号
4 RS 0/1 输入数据/命令选择端，0：输入指令，1：
输入数据
5 R/W 0/1 输入读/写选择端，0：向LCD写入指令或数据，1：从LCD读取信息
6 E 1→0 输入使能信号，1时读取信息，1→0(下降
沿)执行指令
7 D0 0/1 输入/输出数据总线(最低位)
8 D1 0/1 输入/输出数据总线
9 D2 0/1 输入/输出数据总线
10 D3 0/1 输入/输出数据总线
11 D4 0/1 输入/输出数据总线
12 D5 0/1 输入/输出数据总线
13 D6 0/1 输入/输出数据总线
14 D7 0/1 输入/输出数据总线(最高位)
15 BLA +VCC LCD背光电源正极
16 BLK 接地LCD背光电源负极
2.6 报警电路
报警电路图2-10：
图2-10 报警电路
3 酒精浓度测试仪的软件设计
3.1 编译语言的选择
对于单片机的开发应用中，逐渐引入了高级语言，C语言就是其中的一种。程序编写语言比较常见的有C语言、汇编语言。汇编语言的可控性较高级语言来说更具优越性，汇编语言的机器代码生成效率高，控制性好，但就是移植性不高。
C语言编写的程序比用汇编编写的程序更符合人们的思考习惯。还有很多处理器都支持C编译器，这样意味着处理器也能很快上手。且具有良好的模块化、容易阅读、维护等这些优点，并且编写的模块程序易于移植。基于C语言和汇编语言的优缺点，所以本系统采用C语言编写方法。
3.2 主程序设计
主程序实现的功能：与硬件相结合实现便携式酒精浓度检测仪的各个功能。主要是检测与显示，数据存储，功能子函数的调用。
主程序流程图如下图3-1所示：
图3-1 主程序框图
酒精浓度测试仪设计报告
目录 酒精浓度测试仪设计报告 (1) 一、设计意义 (3) 二、硬件设计 (3) 1、设计框图 (3) 2、乙醇信号检测及调理电路 (4) 3、单片机电路 (7) 4、显示电路 (8) 5、供电及程序下载电路 (9) 三、Protel 硬件开发软件 (10) 1． Protel 软件组成 (10) 2． PCB 板设计 (11) 四、软件编程 (13) 1、软件流程图 (13) 2、主程序 (14) 五、下载与调试 (20) 1、 USB 转串口驱动安装 (20) 2、下载程序 (21) 参考文献 (22) 程序 (22)
一、设计意义 自《刑法修正案 ( 八) 》和修改后的《道路交通安全法》正式实施，“醉酒驾驶”正式入刑。不仅交警部门，而且很多车主都期盼能够有便携仪器方便地测量气体酒精浓度，为安全驾驶提供保障，有效减少重大交通事故的发生。 本研究设计的酒精浓度测试仪是一款实用性强、安全可靠的气体乙醇浓度检测工具，采用高精度 MQ-3乙醇气体传感器对空气中的乙醇浓度进行检测，利用宏晶公司高性能低成本单片机 STC89C52对检测信号进行 A/D 转换和处理，最后通过液晶屏显示输出。本研究设计的酒精浓度测试仪还具有醉酒阈值设定功能，可以根据法律法规或用户需要设定修改醉酒阈值，并进行保存。 二、硬件设计 1、设计框图 本研究设计的酒精浓度测试仪框图如图1 所示。MQ-3 乙醇气体传感器输出信号经信号调理电路处理，输出随乙醇浓度变化的电压信号，该电压信号送入单片机系统，经 AD 转换，与设定的醉酒阈值进行比较，并显示或报警。
第一章研究内容 TGS822对酒精浓度的变化，其阻值产生相应的变化，然后通过取样电阻分压的变化表现出来；人体血液酒精浓度的不同，其呼出的气体中酒精浓度也不同。通过TGS822对呼出气体中酒精浓度的反应以取样电压的形式送入到ADC0809，进行A/D转换后并将转换的数据送入单片机进行分析处理，并判断是否醉酒驾车，再通过液晶板显示出来。 DS18B20其自身的温度传感器所产生的温度数字数据存入其自身的存储器，单片机对其控制读出温度数据，然后经过计算处理，将当前环境温度由液晶板输出。
第2章 总体设计 2.1 本课题的设计任务及要求 2.1.1 设计任务 设计并制作酒精测试仪，其组成如图2.1所示。TGS822对酒精浓度的变化，其阻值产生相应的变化，然后通过取样电阻分压的变化表现出来；人体血液酒精浓度的不同，其呼出的气体中酒精浓度也不同。通过TGS822对呼出气体中酒精浓度的反应以取样电压的形式送入到ADC0809，进行A/D 转换后并将转换的数据送入单片机进行分析处理，并判断是否醉酒驾车，再通过液晶板显示出来。 DS18B20其自身的温度传感器所产生的温度数字数据存入其自身的存储器，单片机对其控制读出温度数据，然后经过计算处理，将当前环境温度由液晶板输出。 图2.1系统设计方框图 2.1.2 设计要求 （1）传感器TGS822的电压模拟输出范围为0-5V ； （2）模数转换芯片ADC0809采样电压范围为0-5V ，分辨率为8位，采样精度为5/256V ，达到256个量化级的数字电压，其工作频率为1MHz; （3）单片机AT89C52工作频率为6 MHz ； 传感 器 LCD 显示输出 单片机 数字输出 控制输出 模数转换 模拟输出
1甲醇测试仪总体方案设计 1.1甲醇浓度检测仪设计要求分析 设计的甲醇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LED显示以及键盘响应电路，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LED显示来实现人机交互操作，界面友好。 （4）软件设计简单易懂。 1.2甲醇浓度检测仪设计方案 设计时，考虑甲醇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，还需接人LED显示，4*4键盘，报警电路等。 其总体框图如图2.1所示。 图1.1基本工作原理图 2硬件设计 2.1传感器的选择 本系统采用气敏传感器直接测量的是空气中的甲醇浓度。传感器只能采对甲醇气体敏感，对其他气体不敏感，故选用MQ3型气敏传感器,这是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。MQ3型气敏传感器由微型Al2O3，陶瓷管和测量电极、SnO2敏感层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。MQ3型气敏传感器有很高的灵敏度、良好的选择性、长期的使用寿命和可靠的稳定性。传感器的标准回路有加热回路和信号输出回路两部分组成，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RS的变化，是通过与其串联的负载电阻RL上的有效电压信号VRL输出面获得的。负载电阻RL可调为0．5-200K。加热电压Uh为5v。上述这些参数使得传感器输出电压为0-5V。MQ3型气敏传感器的结构和外形、标准回路、传感器阻值变化率与酒精浓度、外界温度的关系图如图3-3所示。一般在测量前需将传感器预热5分钟，这个样子是为了使测量的精度达到最高，误差最小，需要找到合适的温度。 图2.1MQ3结构和外形 图2.2MQ3结构图
攀枝花学院本科毕业设计（论文）ABSTRACT 摘要 由于经济的快速发展，人们的生活水平越来越高，私家车也越来越多，酒后驾车行为所造成事故也就越来越普遍，对社会的安定和经济发展也造成了很大的影响，酒精正在成为越来越凶残的“马路杀手”。为此，我国将酒驾列入了刑法范围内，那么就需要设计一个智能仪器能够检测驾驶员体内酒精含量。 本课题设计的是一种以酒精浓度传感器、单片机和A/D转换器为主的，检测驾驶员呼出气体的酒精浓度的，而且还带有声光报警功能的酒精浓度检测仪。这种检测仪不仅可以检测出空气环境中酒精浓度值，还可以由不同的环境来设定不同的阈值，当空气中酒精浓度超过设定的阈值时进行声光报警。我的这个毕业设计分主要为两部分：硬件设计部分和软件设计部分。硬件设计部分是利用MQ3气敏传感器先测量空气中的酒精浓度，然后转换为电压信号，再通过A/D转换器转换成数字信号后再传给单片机系统，最后由单片机系统和相应外围电路进行信号处理，并由LCD显示酒精浓度值并且对超过的阈值进行报警。软件设计部分的程序采用的是模块化设计思想，各个子程序的功能相对独立，便于调试和修改。电路可分为单片机小系统电路、A/D转换电路、声光报警电路、LCD显示电路，按键电路。各部分电路的设计及原理图将会在硬件电路设计部分作出详细的介绍。 关键词酒精浓度传感器（MQ3），A/D转换器，软件设计，硬件设计 ABSTRACT Due to the rapid development of economy, people's standard of living is higher and higher, more and more private cars, the accident caused by drunken driving behavior are increasingly common, social stability and economic development also caused great influence, alcohol is becoming increasingly violent "road killer".To this end, China will drunk driving into the scope of criminal law, you will need to design a intelligent instrument can detect driver's alcohol content in the body. This topic design is A kind of to alcohol concentration sensor and single chip microcomputer A/D converter, A driver exhaled gas alcohol concentration, alcohol concentration monitor with sound and light alarm is and air. it can detect the alcohol density in the air environment, also can according to the different environment set
邮电大学 毕业设计（论文） 基于AT89C51单片机酒精浓度检测器 学院（系）： 专业班级： 学生： 指导教师：
学位论文原创性声明 本人重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 年月日 学位论文使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于1、囗，在年解密后适用本授权书 2、不囗。 （请在以上相应方框打“√”） 作者签名：年月日 导师签名：年月日
邮电大学 本科生毕业设计（论文）任务书 学生专业班级 指导教师工作单位 设计（论文）题目：基于AT89C51单片机酒精浓度检测器 设计（论文）主要容： 本课题的主要功能是设计一个采用AT89C51单片机的酒精浓度探测仪，酒精传感器采用MQ-3型，传感器的作用是将酒精气体浓度信号转化为可以让ADC采集的电信号，同时让电信号驱动LED，LED亮度代表酒精浓度，ADC采集的数据传输给51单片机，并由51单片机控制，采用液晶显示器LCD1602显示酒精的浓度。 要求完成的主要任务： 1、查阅不少于15篇的相关资料，其中英文文献不少于3篇，并完成开题报告。 2、掌握51系列单片机原理及编程技术，熟悉ADC0809的工作原理及特性；LCD1602显示技术。 3、用altium designer绘制其原理图，由于资金有限，没有打印出PCB板，用面包板焊接实物。 4、完成不少于5000字的英文文献翻译。 5、完成不少于14000字的毕业论文。 必读参考资料： [1] 何立民．MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术[M]．：航天航空大学版社，2009． [2] 吴建平．传感原理及器应用第二版[M]．科学技术，2011． 指导教师签名系主任签名 院长签名（章）
毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月
关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名：日期： 指导教师签名：日期：
实验三——基于气敏传感器的驾驶员酒精浓度测试仪 一．设计要求 （1）测试浓度：安全浓度≤0.25mg/L，0.4mg/L＜酒驾浓度＞0.25mg/L，醉驾浓度≥ 0.4mg/L （2）显示方式：LCD显示 （3）供电电压：3VDC （4）控制方式：单片机控制 二．电路设计方框图： 三．电路设计图
四．程序流程图 五．电路设计原理 1.各单元电路原理 （1）模数转换电路 模数转换电路的作用是将传感器电路输出的模拟量信号转换为适合单片机处理的数字信号，并输入给单片机。本课题采用的是ADC0809 A／D转换芯片。ADC0809是8路8位逐次比较式A/D转换器，它能分时地对8路模拟量信号进行A／D转换，结果为8位2进制数据。其由+5V电源供电，片内有带锁存功能的8路选1的模拟开关，由A，B，C的编码来决定选择通道。0809完成一次转换需要1001xS左右。输出具有TTI三态锁存缓冲器，可以直接连到MCS一5l单片机数据总线上。ADC0809可对0-5V的模拟信号进行转换。 （2）键盘电路 8279对键盘部分提供一种扫描工作方式，能对64个按键键盘阵列不断扫描，自动消抖，自动识别出闭合的键并得到键号，能对双键或N键同时按下进行处理。显示部分为显示器提供了按扫描方式工作的显示接口，可以显示多达16位的字符或数字。传感器输出的信号经ADC0809和单片机采集、处理后输出的信号为BCD码形式，它经过8279及显示电路处理后送入LCD显示。 （3）显示电路 LJDl28X64液晶显示模块是128X64点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字(16X16点阵)、128个字符(8X16点阵)及64X256点阵显示RAM(GDRAM)。可与CPU直接接口，提供两种界面来连接微处理机：8一位并行及串行两种连接方式。 （4）声光报警电路 报警电路分为蜂鸣器报警电路和LED发光报警电路组成。当输入端P1．0为低电平时，
word格式文档 酒精浓度检测仪的设计 目录 一、前言 (4) 二、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) 三、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 (9) 3.4 LED显示电路 (12) 3.5 键盘电路 (13) 3.6 报警电路 (13) 四、软件设计 (14) 4.1 主程序框图 (14) 4.2 数据采集子程序程序框图 (15) 4.3 报警子程序程序框图 (15) 五、课程设计系的心得体会 (17) 六、参考文献 (17) 附图整体电路图 (18)
酒精浓度检测仪的设计 一、前言 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。 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、LED显示电路，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。 二、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LED显示以及键盘响应电路，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LED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
摘要 随着经济的快速发展，私家车数量增长迅速，但酒后驾驶、醉酒驾驶导致的交通事故比例在不断增加，给人民的生命财产造成巨大的损失。为了预防和减少交通事故的发生，设计了一种基于单片机的酒精浓度检测系统，本设计采用MQ-3气敏传感器采集气体相关数据，经过酒精浓度传感器模块进行调制和数据转化处理，最后将数据传送给单片机进行A/D转换和执行相应的功能。具有液晶实时显示气体中酒精浓度，通过按键进行阀值设定，超过设定的阀值会发光报警等功能。 关键词：单片机；酒精浓度检测系统；气敏传感器
Abstract With the rapid economic development, the number of priva te cars is growing rapidly, but the proportion of traffic accidents of drunk driving, drunk driving cause is increasin g, causing huge losses to the lives and property of the p eople. In order to prevent and reduce the occurrence of tr affic accidents, designed a kind of alcohol concentration de tection system based on single chip, using the relevant dat a of MQ-3 gas sensors collect gas in this design, modulati on and data conversion treatment after alcohol concentration sensor module, the data is transmitted to the MCU A/D co nversion and executes the corresponding function. A liquid c rystal display the alcohol concentration in air, for thresho ld set by the key, more than the set threshold value will be luminous alarm function. Keywords: single chip microcomputer; alcohol concentration det ection system; gas sensor
基于单片机的酒精浓度测试仪设计毕业设计 目录 第1章绪论 (1) 1.1酒精测试仪现状和发展趋势 (1) 1.2酒精浓度检测仪设计的意义 (1) 1.3 研究内容 (2) 1.4系统总体思路 (2) 第2章系统总体方案设计 (3) 2.1总体设计 (3) 2.2控制模块方案论证 (3) 2.3显示模块方案论证 (4) 第3章硬件电路设计 (5) 3.1单片机电路设计 (5) 3.1.1 单片机介绍 (5) 3.1.2 STC89C52的功能特性 (6) 3.1.3 STC89C52的原理说明 (6) 3.2MQ3气体传感器 (7) 3.2.1 MQ-3主要技术指标 (8) 3.2.2 MQ-3结构、外形、测试电路 (8) 3.2.3 MQ-3传感器调理电路 (10) 3.3电源电路 (11) 3.4ADC0809 (11) 3.5LCD液晶显示模块 (12) 3.5.1 LCD1602显示模块技术参数 (12) 3.5.2 LCD602显示模块功能 (13) 3.6发光二极管显示报警电路 (15) 3.7阈值存储电路 (15)
3.8系统硬件设计原理图分析 (16) 第4章软件系统的设计与实现 (18) 4.1主程序设计 (18) 4.2分部分软件设计 (19) 4.2.1 ADC程序流程图 (19) 4.2.2 LCD程序流程图 (20) 第5章系统的调试及实验结果 (21) 5.1 调试步骤 (21) 5.1.1 按键修改酒精阈值程序 (21) 5.1.2 模数转换测试 (21) 5.1.3 液晶显示程序设计 (22) 5.1.4 声光报警测试 (25) 5.1.5 整体功能调试程序 (25) 5.2实验结果 (25) 结论 (27) 致谢 (28) 参考文献 (29) 附录A 译文 (30) STC89C51RC/ RD+系列MCU (30) 附录B 外文原文 (38) STC89C51RC/RD+ SERIES MCU (38) 附录C (50) 附录a：全局变量头文件和延时模块 (50) 附录b：AD转化模块 (52) 附录c：24c08存储模块 (52) 附录d：LCD显示模块 (57) 附录e：主函数 (63)
学 生 毕 业 设 计 课题名称 酒驾酒精浓度检测仪的设计 姓 名 费海波 学 号 101220223 学 院 通信与电子工程学院 专 业 电子信息工程 指导教师 杨冰 讲师 2014年06月10日 ※※※※※※※※※ ※※ ※※ ※ ※ ※※※※※※※※※ 2014届学生 毕 业 设 计 材 料
毕 业 设 计 任 务 书 课题名称 酒驾酒精浓度检测仪的设计 姓 名 费海波 学 号 101220223 学 院 通信与电子工程学院 专 业 电子信息工程 指导教师 杨冰 讲师 2014年03月05日 ※※※※※※※※ ※ ※※ ※※ ※※ ※ ※※※※※※※ ※ 2014届学生 毕 业 设 计 材 料 （一）
一、设计的教学目的 1、提高学生运用所学知识分析问题和解决问题的能力； 2、培养学生知识应用能力、动手能力、创新能力、文字表达能力等，为今后的学习和工作打下良好的基础； 3、培养学生认真负责的工作态度； 4、熟悉ATmega8单片机C语言编写方法，能熟练操作A VR Studio 4和Altium Designer10.0等软件。 二、设计的主要内容 1、以单片机ATmega8为核心，结合蜂鸣器报警模块、液晶显示模块和酒精传感器模块等硬件来实现酒精浓度检测仪的设计； 2、画出酒驾酒精浓度检测仪的原理图并编写程序； 3、初步调试原理图和程序达到要求后生成PCB图； 4、做出PCB板，焊接元器件； 5、对酒驾酒精浓度检测仪进行调试。 三、设计的基本要求 1、酒驾酒精浓度检测仪具有酒精浓度检测能力，可以大概判断出酒精浓度，具有超出提示等功能； 2、设计结构合理，层次分明，数据准确； 3、设计文档格式符合本科毕业设计的要求； 4、设计文档字数不少于6000。 四、进度安排
基于单片机的防酒驾系统 Anti-Alcohol Drunk Drive System Based on SCM 学生姓名： 所在学院： 所在专业： 指导教师： 职称： 所在单位： 论文提交日期： 论文答辩日期： 学位授予单位：
目录 摘要...................................................................... I Abstract................................................................. II 第1章绪论. (1) 1.1 论文研究背景 (1) 1.2 国内外研究现状 (2) 1.2.1 国内酒精检测现状 (2) 1.2.2 国外酒精检测现状 (4) 1.3 本文研究内容 (4) 第2章硬件系统设计 (6) 2.1 系统功能设计 (6) 2.2 硬件系统概述 (6) 2.3 气体传感器 (7) 2.4 单片机控制系统 (9) 2.5 继电器模块 (10) 2.6 电源模块 (10) 2.7 硬件电路原理图 (11) 3.7.1 开发环境介绍 (11) 3.7.2 硬件原理图设计 (11) 第3章软件程序 (12) 第4章电路仿真 (14) 结论 (17) 参考文献................................................. 错误！未定义书签。攻读学士学位期间发表的论文和取得的科研成果............... 错误！未定义书签。致谢..................................................... 错误！未定义书签。
基于51单片机的酒精测试仪设计
第一章研究内容 TGS822对酒精浓度的变化，其阻值产生相应的变化，然后通过取样电阻分压的变化表现出来；人体血液酒精浓度的不同，其呼出的气体中酒精浓度也不同。通过TGS822对呼出气体中酒精浓度的反应以取样电压的形式送入到ADC0809，进行A/D转换后并将转换的数据送入单片机进行分析处理，并判断是否醉酒驾车，再通过液晶板显示出来。 DS18B20其自身的温度传感器所产生的温度数字数据存入其自身的存储器，单片机对其控制读出温度数据，然后经过计算处理，将当前环境温度由液晶板输出。
第2章 总体设计 2.1 本课题的设计任务及要求 2.1.1 设计任务 设计并制作酒精测试仪，其组成如图2.1所示。TGS822对酒精浓度的变化，其阻值产生相应的变化，然后通过取样电阻分压的变化表现出来；人体血液酒精浓度的不同，其呼出的气体中酒精浓度也不同。通过TGS822对呼出气体中酒精浓度的反应以取样电压的形式送入到ADC0809，进行A/D 转换后并将转换的数据送入单片机进行分析处理，并判断是否醉酒驾车，再通过液晶板显示出来。 DS18B20其自身的温度传感器所产生的温度数字数据存入其自身的存储器，单片机对其控制读出温度数据，然后经过计算处理，将当前环境温度由液晶板输出。 图2.1系统设计方框图 2.1.2 设计要求 （1）传感器TGS822的电压模拟输出范围为0-5V ； （2）模数转换芯片ADC0809采样电压范围为0-5V ，分辨率为8位，采样精度为5/256V ，达到256个量化级的数字电压，其工作频率为1MHz; （3）单片机AT89C52工作频率为6 MHz ； 传感器 LCD 显示输出 单片机 数字输出 控制输出 模数转 模拟输出
摘要 由于经济的快速发展，人们的生活水平越来越高，私家车也越来越多，酒后驾车行为所造成事故也就越来越普遍，对社会的安定和经济发展也造成了很大的影响，酒精正在成为越来越凶残的“马路杀手”。为此，我国将酒驾列入了刑法范围内，那么就需要设计一个智能仪器能够检测驾驶员体内酒精含量。 本课题设计的是一种以酒精浓度传感器、单片机和A/D转换器为主的，检测驾驶员呼出气体的酒精浓度的，而且还带有声光报警功能的酒精浓度检测仪。这种检测仪不仅可以检测出空气环境中酒精浓度值，还可以由不同的环境来设定不同的阈值，当空气中酒精浓度超过设定的阈值时进行声光报警。我的这个毕业设计分主要为两部分：硬件设计部分和软件设计部分。硬件设计部分是利用MQ3气敏传感器先测量空气中的酒精浓度，然后转换为电压信号，再通过A/D转换器转换成数字信号后再传给单片机系统，最后由单片机系统和相应外围电路进行信号处理，并由LCD显示酒精浓度值并且对超过的阈值进行报警。软件设计部分的程序采用的是模块化设计思想，各个子程序的功能相对独立，便于调试和修改。电路可分为单片机小系统电路、A/D转换电路、声光报警电路、LCD显示电路，按键电路。各部分电路的设计及原理图将会在硬件电路设计部分作出详细的介绍。 关键词酒精浓
度传感器（MQ3），A/D转换器，软件设计，硬件设计
ABSTRACT Due to the rapid development of economy, people's standard of living is higher and higher, more and more private cars, the accident caused by drunken driving behavior are increasingly common, social stability and economic development also caused great influence, alcohol is becoming increasingly violent "road killer".To this end, China will drunk driving into the scope of criminal law, you will need to design a intelligent instrument can detect driver's alcohol content in the body. This topic design is A kind of to alcohol concentration sensor and single chip microcomputer A/D converter, A driver exhaled gas alcohol concentration, alcohol concentration monitor with sound and light alarm is and air. it can detect the alcohol density in the air environment, also can according to the different environment set different threshold, the threshold value of more than audible and visual alarm.This topic is divided into two parts: hardware design and software design part. the hardware part is using MQ3 gas sensors measure the alcohol concentration in the air, and converted into voltage signal, after A/D converter converted into A digital signal to the -chip microcomputer and its corresponding peripheral circuit for signal processing, display the alcohol density and ultra audible and visible alarm threshold. program adopts modular design thought, function of each subroutine is relatively independent, easy to debug and modify. The hardware circuit can be divided into the singlechip processor system circuit, A/D conversion circuit, sound and light alarm circuit, LED display circuit, key circuit. The principle diagram of the circuit design of each part and will be in the hardware circuit design part make a detailed introduction. Keywords Alcohol concentration sensor (MQ3)，A / D converter，Software design，Hardware design
基于单片机酒精浓度测试仪 硬件设计 一、选用ADC0832模数转换器 ADC0832模数转换器具有8位分辨率、双通道A/D转换、输入输出电平与TTL/CMOS相兼容、5V电源供电时输入电压在0～5V之间、工作频率为250KHZ 、转换时间为32 微秒、一般功耗仅为15MW等优点，适合本系统的应用，所以我们采用ADC0832为模数转换器件。 ADC0832 具有以下特点： ? 8位分辨率； ?双通道A/D转换； ?输入输出电平与TTL/CMOS相兼容； ? 5V电源供电时输入电压在0~5V之间； ?工作频率为250KHZ，转换时间为32μS； ?一般功耗仅为15mW； ? 8P、14P—DIP（双列直插）、PICC 多种封装； ?商用级芯片温宽为0度 to +70度，工业级芯片温宽为?40度 to +85度；芯片接口说明： ? CS_ 片选使能，低电平芯片使能。 ? CH0 模拟输入通道0，或作为IN+/-使用。 ? CH1 模拟输入通道1，或作为IN+/-使用。 ? GND 芯片参考0 电位（地）。 ? DI 数据信号输入，选择通道控制。 ? DO 数据信号输出，转换数据输出。 ? CLK 芯片时钟输入。 ? Vcc/REF 电源输入及参考电压输入（复用）。 正常情况下ADC0832 与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将DO和DI 并联在一根数据线上使用。当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平，此时芯片禁用，CLK 和DO/DI 的电平可任意。当要进行A/D转换时，须先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端CLK 输入时钟脉冲，DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。在第1 个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平，表示启始信号。在第2、3个脉冲下沉之前DI端应输
论文（设计） 基于单片机的酒精浓度检测仪设计 所在学院 专业名称 年级 学生姓名、学号 完成日期
摘要 摘要 近年来，随着我国经济发展，越来越多的私家车进入了人们的视野，而酒后驾车造成的交通事故也屡屡攀升。本文研究了一种用于公共场所具有检测及超限报警功能的酒精浓度检测仪设计。设计方案基于STC89C52 单片机和MQ3酒精浓度传感器，系统先将传感器输出的信号通过A/D转换电路处理后，再经单片机进行数据处理，最后由LCD显示酒精浓度值，从而告知驾驶人在合理安全的情况下才能驾车行驶。 经过大量实验，基于单片的酒精浓度测试仪比传统的机械检测仪或酒精计灵敏，扩展简单，准确方便，可靠性好，检测精度高，控制功能强大，对超出阀值进行声光报警，直观准确。所以基于单片机的酒精浓度监测仪的研究对社会公共安全的提高具有很大促进作用。 关键词：酒精浓度传感器，单片机，数模转换，硬件设计，报警 I
ABSTRACT ABSTRACT In recent years, along with our country economy development, more and more private cars have come into the vision. While drunk driving traffic accidents caused by the repeated.This paper used for public inspection and overrun with the functions of alcohol concentration intelligent tester. Design scheme based on STC89C52 and MQ3 alcohol concentration sensor, the system will be the first sensor output signal through the A/D converter circuit after treatment, then the MCU data processing, and finally by LCD display alcohol leel. Thus told people in the safety of reasonable driving can drive. Refined over a large number of experiments, using the alcohol concentration test instrument than traditional mechanical detector or alcohol gauge, extended simple, accurate and convenient, good reliability, high precision, strong control function, to go beyond threshold alarm, intuitive and accurate.So based on SCM alcohol concentration monitor research for social public security increase of great value. Keywords: Alcohol, concentration sensor, microcontroller analog-to-digital conversion , hardware design, alarm II
测控电路课程设计 专业：测控电路与仪器 班级：12050342 姓名：李天照 学号：1205034219
目录 一、前言 (4) 二、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) 三、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 (9) 3.4 LED显示电路 (12) 3.5 报警电路 (13) 四、软件设计 (14) 4.1 主程序框图 (14) 4.2 数据采集子程序程序框图 (15) 4.3 报警子程序程序框图 (15) 五、课程设计系的心得体会 (17) 六、参考文献 (17) 附图整体电路图 (18) 酒精浓度检测仪的设计
一、前言 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。 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、LED显示电路，，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。 二、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LED显示电路，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。由单片机系统控制LED 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，还需接人LED显示，报警电路等。 其总体框图如图2-1所示。 图2-1 基本工作原理图 三、硬件设计