基于单片机的酒精气体检测系统设计【开题报告】
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毕业设计开题报告文献综述专业:电子信息工程姓名:学号:课题名称:基于单片机酒精浓度测试仪指导教师:1、选题的背景与意义随着我国的改革开放以来,我国的经济水平便不断地提高,人们的生活水平也就随之变好了,人们的出行也越来越方便,从之前的走路到有自行车在到现在的私家车。
现在的人们生活上也就更多样化了,比如人多聚会酒水肯定不能少的;每个人都是开着自己的轿车出去聚会的;所以问题也就来了便有了这么多的交通事故是由于酒后驾车造成的,从而造成不少的意外死亡。
交通事故已经成为了危害人们生命的最大隐患。
全世界每年都有好多的人死于车祸。
引起交通事故的基本因素有人、车、路、环境与管理等,其中驾驶员本身因素占70%。
而酒后驾车是驾驶员驾驶事故重要因素之一。
世界各国统计,30%~50%的交通事故由饮酒后驾车所至。
我国交通部门报道,酒后驾车的交通事故率比平常人高出至少5~6倍。
饮酒可致驾驶员视觉功能、触觉敏感度、判断能力、注意力等下降,从而致交通事故的发生。
目前,我国对于酒后驾车行为的监控主要采取出动警力,定期抽查的方式。
但由于人员有限等原因,管理仍存在一定的难度。
交管部门对此也非常苦恼。
由于酒后驾车的危害,交管部门加大处罚力度。
现在好多人因为他们上班的主要的交通工具就是汽车,所以更应该避免在回来的路上由于在酒桌上喝酒后驾车。
酒后驾车造成的交通事故对国家、他人、自己产生了难以估计的后果。
为了减少这种现象的出现,世界各国都在想办法来解决这个问题。
目前全世界大多数的国家都是采用呼气式的酒精测试仪来对驾驶者进行现场检测的,这样可以知道被测者体内酒精的含量多少,从而可以保证驾驶者是否可以正常开车,来保证驾驶者的人身与财产安全。
所以这个酒精测试仪是有着不可替代的作用的,它的发展前景和意义也是很大的。
有了这个酒精浓度测试仪的使用,不仅可以方便交警查醉驾,还可以对驾驶者在一定程度上存在威慑性,从而来减少由于醉驾引起的交通事故,最终达到驾驶者安全行驶,使得汽车在方便之余还可以带来更多的安全保障。
基于单片机的酒精浓度测试系统的设计
1.系统概述。
本系统是一种基于单片机的酒精浓度测试系统,主要用于对个人酒后驾车行为的监测和控制。
系统的核心部分为微处理器,通过对空气中酒精含量进行检测、测量,并通过液晶显示屏显示出来,同时配备声音报警功能,可对不符合要求的用户进行提示并进行报警。
2.系统结构。
本系统主要由以下部分组成:
①传感器模块:负责检测空气中酒精含量。
②微处理器:负责对传感器检测到的酒精含量进行处理和计算,并控制其他模块的工作。
③显示模块:通过液晶显示屏将检测结果显示出来。
④报警模块:通过声音报警来提示用户。
3.系统工作原理。
传感器模块通过检测空气中酒精含量,将检测结果传递给微处理器,微处理器对接收到的酒精含量进行处理和计算,并将计算结果通过显示模块显示出来。
在酒精含量达到一定值时,报警模块会发出声音报警进行提示。
4.系统应用。
本系统可以广泛应用于各种需要检测个人酒后驾车行为的场合,如酒吧、夜总会、娱乐场所、企事业单位等。
5.系统优点。
基于单片机的设计,成本较低。
精确度高,检测结果准确可靠。
操作简单,易于使用。
具有声音报警功能,能够及时提示用户。
易于维护和维修。
51单片机酒精浓度测量开题报告难点和重点
51单片机酒精浓度测量开题报告的难点和重点可以有以下几个方面:
1. 难点:
a. 传感器选择:选择合适的酒精传感器,能够准确测量酒精浓度,同时与51单片机兼容。
b. 数据校准:传感器输出的电位值需要与实际测量酒精浓度建立准确的映射关系,需要进行校准。
c. 工作原理理解:酒精传感器的工作原理较为复杂,需要深入理解其原理才能进行准确的测量和数据处理。
2. 重点:
a. 硬件设计:选择合适的电路元件和连接方式,搭建可靠的测量电路,确保传感器与51单片机之间的稳定连接。
b. 数据处理:编写51单片机的程序,获取传感器传输的模拟信号,并进行模数转换,得到酒精浓度的数字化数据。
c. 结果显示:通过合适的显示设备(如LCD液晶显示屏)或输出接口(如串口、无线通讯等),将测量结果以直观的方式展示出来。
需要注意的是,在进行相关实验和研究时,需要遵守相关的法律法规,确保不涉及饮酒驾车、酗酒等非法行为。
同时,保证硬件和软件的稳定性和可靠性,确保测量结果的准确性和可靠性。
基于单片机的酒精浓度检测仪设计1.引言随着交通工具的普及和人们生活水平的提高,酒后驾驶已经成为一个严重的社会问题。
为了防止酒后驾驶的发生,设计一个基于单片机的酒精浓度检测仪,可以帮助交通警察或者司机自我检测酒精浓度。
本设计旨在使用成本较低的硬件和简单的电路实现该功能。
2.设计原理该酒精浓度检测仪基于气体传感器MQ-3,使用单片机作为控制核心进行数据处理和显示。
MQ-3传感器可以探测酒精气体的浓度,并将其转化为电信号输出。
然后通过ADC(模拟到数字转换器)将模拟信号转换为数字信号,单片机通过读取这些数字信号来获取酒精浓度。
最后,使用LCD显示模块将检测结果实时显示出来。
3.硬件设计3.1传感器电路MQ-3传感器需要一个恒定电流来供电,一般为50mA。
为了实现这个功能,可以使用一个电流源电路,如电压稳压器和电阻。
另外,为了保护传感器,也需要一个滤波电路,可以使用电阻和电容构成。
传感器的输出电压可以连接到单片机的模拟输入引脚。
3.2单片机电路单片机电路包括电源电路、电压稳定器、晶振电路和连接传感器的引脚。
电压稳定器可以将输入电压稳定为5V或者3.3V,供给单片机和传感器。
晶振电路用于产生单片机的时钟信号。
3.3显示电路LCD显示模块一般需要一个电流源电路和一个控制电路。
电流源电路可使用电压稳压器和电阻,控制电路由单片机的输出引脚通过电平转换电路连接。
4.软件设计软件设计包括单片机程序的编写。
酒精浓度检测需要一定的算法来计算和显示浓度值。
可以根据传感器的特性和实验数据制定一个换算公式。
例如,测量得到的模拟值可以使用以下公式转换为具体的酒精浓度值:C = (ADC_value / 255.0) * 100.0其中ADC_value是单片机读取的模拟信号值,255.0是ADC的最大值,100.0是转换为浓度的最大值。
另外,可以设计一个简单的界面来显示检测结果。
可以使用LCD显示模块显示检测结果和相应的单位。
酒精传感器开题报告篇一:酒精检测系统开题报告大学毕业设计(论文)开题报告题目:基于单片机的酒精检测系统设计专业:电子信息工程指导教师:学院:信息学院学号: XX0 班级: XX08030302 姓名:一、课题任务与目的随着生活节奏的加快,城市机动车保有量越来越大,越来越多的人们选择开成出行,在此过程中,会有一些人出现酒后驾车的行为。
酒后驾车十分危险,不仅对司机本人的生命安全造成极大威胁,一旦发生事故,对他人生命安全也是极大威胁。
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,最简单可行的方法是利用酒精测试系统检测驾驶人员呼气中的酒精浓度。
本课题要求设计酒精检测系统,通过该系统检测司机口腔内酒精浓度,提示司机不要酒后驾车。
本次毕业设计的任务是完成单片机的酒精检测系统设计,通过查阅酒精浓度检测的相关资料,根据所需模块进行进一步分析确定所需模块的芯片。
以测量浓度为目的做出完整合理的设计。
利用酒精检测传感器检测司机口腔内的酒精浓度,并通过显示器显示检测数值与当前时间。
通过键盘设定酒精浓度报警数值,当检测的酒精浓度数值超过正常范围时发出报警信号,并且能够语音报出检测数值。
二、调研资料情况通过调研单片机方面的资料,认识到使用单片机来检测酒精气体有以下优点: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,完成数据采集、存储、计算、分析等。
)系统具有低功耗、小型化、高性价比等特点。
软件系统采用汇编语言,在兼顾实时性处理的同时也很方便地进行数据处理。
测量精度高、响应时间快,能检测到ppm级的酒精气体浓度。
单片机还在工商、金融、科研、教育、国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。
在我国推广使用单片机,具有特别重要的意义。
它将有助于我国各行各业的技术改造和产品的更新换代。
基于51单片机的酒精浓度测试仪课设报告一、项目简介基于51单片机的酒精浓度测试仪是一款实用的检测设备,主要用于检测环境中的酒精浓度。
该测试仪利用气敏传感器来检测空气中的酒精浓度,并通过51单片机进行数据处理和控制。
本报告将详细介绍该测试仪的设计、实现和测试过程。
二、系统设计硬件设计(1)单片机:采用51单片机作为主控制器,负责数据采集、处理和控制。
(2)传感器:选用MQ-3气敏传感器,用于检测空气中的酒精浓度。
该传感器具有灵敏度高、响应速度快、稳定性好的特点。
(3)显示屏:采用LCD显示屏,用于显示酒精浓度、单位等信息。
(4)按键:设置一个按键,用于触发传感器进行酒精浓度检测。
(5)电源:采用USB供电方式,为整个系统提供稳定的电源。
软件设计(1)程序流程:首先进行系统初始化,包括单片机、传感器、显示屏等。
然后进入主循环,等待按键触发,当按键按下时,启动传感器进行酒精浓度检测,并将检测结果显示在显示屏上。
(2)数据处理:对传感器采集的数据进行滤波处理,以减小误差,提高检测精度。
(3)控制算法:根据传感器采集的数据,通过算法计算出酒精浓度值,并进行单位转换。
三、实现过程硬件搭建根据设计要求,将单片机、传感器、显示屏等元件连接起来,构成完整的硬件系统。
软件编程使用Keil软件进行编程,编写程序代码,实现系统功能。
调试与优化对系统进行调试和优化,确保系统工作正常,检测精度符合要求。
四、测试与分析测试环境与设备在实验室环境中进行测试,使用标准酒精溶液作为测试样本。
测试过程将标准酒精溶液分别置于不同浓度水平下,使用本系统进行检测,记录检测结果。
测试结果与分析通过对比标准酒精溶液的实际浓度与本系统的检测结果,分析本系统的检测精度和误差范围。
结果表明,本系统具有较高的检测精度和稳定性,能够满足实际应用需求。
五、结论与展望本报告介绍了基于51单片机的酒精浓度测试仪的设计、实现和测试过程。
通过软硬件结合的方式,实现了对空气中的酒精浓度的快速、准确检测。
华东交通大学理工学院本科生毕业设计(论文)开题报告题目:基于单片机防酒后驾驶控制系统设计分院:电气与信息工程分院专业:电子信息工程班级:四班学号: 20090210410407姓名:王雷指导教师:兰明填表日期: 2013 年 2 月 11 日一、选题的依据及意义:近年来随着社会的发展,经济和科技的也取的了巨大的进步。
汽车也越来越普及,但汽车带给社会的问题也越来越严重.世界各地每时每刻都会发生交通事故,据世界卫生组织(WHO)统计, 全球每年有120多万人在交通事故中丧生,这也是说平均没20秒就有一人死于交通事故。
据世界银行2010年的统计数据,全世界每年因交通事故造成的经济损失约为1000亿美元。
据世界卫生组织调查显示这些交通事故当中,有一大部分是因为酒后驾驶造成的,酒后驾驶已经被列为车祸致死的主要原因。
在中国,由于“酒文化”的存在,每年由于酒后驾车引起的交通事故有数万起,而造成死亡的交通事故中50%以上都与酒后驾车有关,酒后驾车的危害触目惊心,已经成为交通事故的第一大“杀手”。
当酒精在血液中的含量达到一定溶度时,人们的反应能力和控制能力都会下降,处理紧急情况的能力也随之下降,对于酒后驾车者来说,他们血液中的酒精含量越高,发生交通事故的概率也越大.据《中国青年报》报道,我国每天约有300人丧生于车祸;每年全国共发生道路交通事故77万多起,死亡11万人,直接经济损失超过33亿元.酒后驾车不仅给经济带来损失,还给不少家庭造成了无法挽回的伤害。
针对以上情况,有必要开发一款系统帮助酒后驾驶员进行安全驾驶,适时的提醒驾驶员安全驾驶,避免了因为酒后驾驶而造成的交通事故.二、国内外研究现状及发展趋势(含文献综述):随着人们生活质量的提高,社会经济发展,越来越多的人能够买得起车,但是也带来了潜在的交通安全隐患,尤其是酒后驾驶。
虽然每个国家都制定了严禁酒后驾驶的法规,并对酒后驾驶有严格的处罚,但是并不能从根本上解决问题。
毕业设计(论文)开题报告题目:基于单片机的酒精气体检测系统设计专业:电子信息工程1选题的背景、意义气体与人类的日常生活密切相关,从工厂企业到居民家庭,酒精泄露的检测、监控以及对酒后驾车的检测对居民的人身和财产安全都是十分重要且必不可少的。
现如今,由于人们的安全意思增强,对环境安全性和生活舒适性要求的提高,再加上气体传感器向低功耗、多功能、集成化方向的发展,因此,酒精浓度检测仪具有十分广阔的显示市场和潜在的市场要求。
单片机是一种集成在电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
单片微型计算机简称单片机,是典型的嵌入式微控制器(Microcontroller Unit),常用英文字母的缩写MCU表示单片机,它最早是被用在工业控制领域。
单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。
单片机内部也和电脑功能类似的模块,比如CPU,内存,并行总线,还有和硬盘作用相同的存储器件,不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多,不过价钱也是低的,一般不超过10元即可......用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。
在计算机出现以前,有不少能工巧匠做出了不少精巧的机械。
进入电器时代后,人们借助电气技术实现了自动控制机械,自动生产线甚至自动工厂,并且大大地发展了控制理论。
然而,在一些大中型系统中自动化结果均不理想。
只有在计算机出现后,人们才见到了希望的曙光。
如今借助计算机逐渐实现了人类的梦想。
但是,计算机出现后的相当长的时间里,计算机作为科学武器,在科学的神圣殿堂里默默地工作,而工业现场的测控领域并没有得到真正的应用。
只有在单片机(Microcontroller)出现后,计算机才真正地从科学的神圣殿堂走入寻常百姓家,成为广大工程技术人员现代化技术革新,技术革命的有利武器。
基于单片机的酒精浓度测试系统的设计酒精浓度测试系统是一种常见的安全设备,广泛应用于交通管理、公共场所安全以及个人饮酒管理等领域。
本文将详细介绍一个基于单片机的酒精浓度测试系统的设计。
1.系统结构设计酒精浓度测试系统主要由传感器模块、单片机控制模块、显示模块和报警模块组成。
其中传感器模块负责检测环境中的酒精浓度,单片机控制模块负责采集传感器数据并进行处理,显示模块负责将处理后的数据显示在屏幕上,报警模块负责在酒精浓度超过设定阈值时进行报警。
2.传感器模块设计传感器模块一般采用气敏传感器,通过感应空气中的酒精气体浓度变化来判断酒精浓度水平。
在设计中需要选择合适的传感器以及合理的工作电压和电流。
3.单片机控制模块设计单片机控制模块主要负责采集传感器模块的数据,并进行处理。
首先需要配置单片机的通信接口和时钟,以及编写相应的程序进行数据采集。
然后,可以使用模拟转换技术将模拟信号转换为数字信号,并采用滤波算法对采集到的数据进行处理,以提高测试的准确性。
4.显示模块设计显示模块一般采用LCD显示屏或LED灯带等设备,用于将处理后的数据以可视化形式显示出来。
在设计中需要选择合适的显示设备,并编写相应的程序实现数据的显示。
5.报警模块设计报警模块可以采用蜂鸣器或者LED灯等设备,当酒精浓度超过设定阈值时,触发相应的报警信号。
在设计中需要选择合适的报警设备,并编写相应的程序实现报警功能。
6.系统整合设计在设计完成各个模块后,需要对系统进行整合,使其能够协调工作。
首先,需要将传感器模块与单片机控制模块连接,以实现数据的传输。
然后,将单片机控制模块与显示模块和报警模块连接,以实现数据的显示和报警功能。
7.系统测试与优化系统设计完成后,需要进行测试和优化,以确保系统的稳定性和准确性。
首先,可以使用标准酒精溶液对系统进行测试,验证其测量准确性。
然后,可以进行实际应用测试,检验系统在不同环境条件下的适用性。
在测试过程中,可以根据实际需求对系统进行优化调整,以提高系统的性能和可靠性。
毕业设计开题报告专业:电子信息工程姓名:学号:课题名称:指导教师:论文起止日期:2014.5.28-2014.10.7一、引言.交通事故已成为对人类生命安全威协最大的“第一公害”。
全球每年有50万人因车祸丧生。
引起交通事故的基本因素有人、车、路、环境与管理等,其中驾驶员本身因素占70%。
而酒后驾车是驾驶员驾驶事故重要因素之一。
世界各国统计,30%~50%的交通事故由饮酒后驾车所至。
我国交通部门报道,酒后驾车的交通事故率比平常人高出至少5~6倍。
在1989~1990年中,因酒后驾车引起的交通事故平均每年高达3万余起。
我国交通法规规定:禁止酒后驾车。
在我们的调查中,驾驶员承认有酒后驾车者达11.99%,且有2.43%的驾驶员经常酒后驾车。
酒后驾车与车祸的关系是无可辩驳的。
美国近46%的交通事故与酒精有关,且酒后驾车是美国车祸的三种主要危险因素之一。
联邦德国有70%的交通事故与酒后开车有关。
美、日等国的研究表明,血液中酒精浓度为0.03%、0.09%、0.15%时,驾驶能力分别可下10%、25%、30%。
饮酒可致驾驶员视觉功能、触觉敏感度、判断能力、注意力等下降,从而致交通事故的发生。
目前,我国对于酒后驾车行为的监控主要采取出动警力,定期抽查的方式。
但由于人员有限等原因,管理仍存在一定的难度。
交管部门对此也非常苦恼。
由于酒后驾车的危害,交管部门加大处罚力度。
现在一经查出是酒后驾驶的,即使只喝了一小口,将处以50元罚款,吊扣驾驶证3个月,记6分;发现是醉酒驾驶的,将处以200元罚款,吊扣驾驶证6—12个月,记12分以及行政拘留15天。
酒后驾车造成死亡1人或重伤3人以上的,将处以3年以上、7年以下有期徒刑。
需要注意的是,乘车人若明知驾驶人员饮酒了却依然乘坐,那么乘车者也将被处以警告或10元以上30元以下罚款。
在英国,酒后驾车等于失去工作。
因为他们上班的主要的交通工具就是汽车。
酒后驾车造成的交通事故对国家、他人、自己产生了难以估计的后果。
酒精浓度检测系统开题报告酒精浓度检测系统开题报告引言:酒精浓度检测系统是一种能够准确测量人体酒精浓度的技术装置。
随着社会的发展和生活水平的提高,酒驾成为了一个严重的社会问题。
为了确保道路交通的安全和减少交通事故的发生,酒精浓度检测系统的研发和应用变得尤为重要。
本文将探讨酒精浓度检测系统的原理、技术特点以及未来的发展前景。
一、酒精浓度检测系统的原理酒精浓度检测系统主要基于呼气中酒精含量与血液中酒精含量之间的相关性进行测量。
当人体摄入酒精后,酒精会通过呼吸系统排出体外。
酒精浓度检测系统通过呼气中的酒精含量来推算血液中的酒精浓度,从而判断酒驾行为是否存在。
二、酒精浓度检测系统的技术特点1. 高精度测量:酒精浓度检测系统采用先进的传感器技术和算法,能够实现对酒精浓度的精确测量,确保测量结果的准确性。
2. 快速检测:酒精浓度检测系统具备快速响应的特点,可以在短时间内完成对酒精浓度的检测,提高了检测的效率。
3. 便携式设计:现代的酒精浓度检测系统已经实现了便携式设计,可以方便地携带在车辆内部或者随身携带,使得检测更加便捷。
4. 多样化应用:除了在交通领域中的应用,酒精浓度检测系统还可以应用于酒吧、娱乐场所等场所,帮助管理人员更好地控制酒精消费行为。
三、酒精浓度检测系统的发展前景随着技术的不断进步和社会对交通安全的重视,酒精浓度检测系统在未来有着广阔的发展前景。
1. 创新技术的应用:随着传感器技术、人工智能等领域的不断发展,酒精浓度检测系统将更加智能化,能够实现更加精准的检测和预警功能。
2. 法律法规的支持:随着对酒驾行为的打击力度加大,相信未来会有更加严格的法律法规出台,酒精浓度检测系统将成为法律执行的重要工具。
3. 市场需求的增加:随着人们对交通安全的重视程度提高,酒精浓度检测系统的市场需求将会不断增加,为相关企业和科研机构提供了更多的发展机会。
结论:酒精浓度检测系统是一项具有重要意义的技术装置,它可以有效地预防和打击酒驾行为,保障道路交通的安全。
毕业设计(论文)开题报告题目:基于单片机的酒精气体检测系统设计专业:电子信息工程1选题的背景、意义气体与人类的日常生活密切相关,从工厂企业到居民家庭,酒精泄露的检测、监控以及对酒后驾车的检测对居民的人身和财产安全都是十分重要且必不可少的。
现如今,由于人们的安全意思增强,对环境安全性和生活舒适性要求的提高,再加上气体传感器向低功耗、多功能、集成化方向的发展,因此,酒精浓度检测仪具有十分广阔的显示市场和潜在的市场要求。
单片机是一种集成在电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
单片微型计算机简称单片机,是典型的嵌入式微控制器(Microcontroller Unit),常用英文字母的缩写MCU表示单片机,它最早是被用在工业控制领域。
单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。
单片机内部也和电脑功能类似的模块,比如CPU,内存,并行总线,还有和硬盘作用相同的存储器件,不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多,不过价钱也是低的,一般不超过10元即可......用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。
在计算机出现以前,有不少能工巧匠做出了不少精巧的机械。
进入电器时代后,人们借助电气技术实现了自动控制机械,自动生产线甚至自动工厂,并且大大地发展了控制理论。
然而,在一些大中型系统中自动化结果均不理想。
只有在计算机出现后,人们才见到了希望的曙光。
如今借助计算机逐渐实现了人类的梦想。
但是,计算机出现后的相当长的时间里,计算机作为科学武器,在科学的神圣殿堂里默默地工作,而工业现场的测控领域并没有得到真正的应用。
只有在单片机(Microcontroller)出现后,计算机才真正地从科学的神圣殿堂走入寻常百姓家,成为广大工程技术人员现代化技术革新,技术革命的有利武器。
目前,单片机在民用和工业测控领域得到最广泛的应用。
彩电,冰箱,空调,录像机,VCD,遥控器,游戏机,电饭煲等无处不见单片机的影子,单片机早已深深地溶入我们每个人的生活之中。
传感器头是酒精气体浓度检测中感受酒精的重要部分。
目前,所设计的该类多选用以二氧化锡为基本材料,添加不同物质制成的气敏传感器。
本文所选用的MQ-3气敏传感器的敏感部分是由二氧化锡的N型半导体微晶烧结层构成,灵敏度高,响应速度快,可靠性好,也有选用以其他氧化物为基本材料制成的传感器,如二氧化钛作为气体传感器材料。
虽然目前的二氧化钛薄膜有电阻高、工作温度高、敏感性差的缺点,但是二氧化钛薄膜有良好的电学性能、优异的光学性能、化学稳定性高、机械强度高,且可用于多种气体检测。
单片机在整个传感器中起操作和相应数据处理兵显示的作用,是系统设计的核心部分。
目前,气敏传感器已有较高的精度,可达万分之一以上。
随着材料发展和新加工技术的提高,有了高可靠性和低功耗的气体传感器,智能化数字化的气体传感器客服了目前气敏传感器人工测试带来的效率低,误差大和操作人妖长时间工作等问题。
使用单片机来检测酒精气体有以下优点:(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。
(2)系统具有低功耗、小型化、高性价比等特点。
(3)软件系统采用汇编语言,在兼顾实时性处理的同时也很方便地进行数据处理。
(4)测量精度高、响应时间快,能检测到ppm级的酒精气体浓度。
[1-5] 2相关研究的最新成果及动态单片机不同于一般计算机主要是实现高速海量的运算,强调计算机的运行速度,单片机由于受到储存空间的制约只能写入一定大小的特定程序,实现特定的功能。
这种方式更适合工业控制领域所强调的是对控制对象的控制方式和控制能力。
所以,单片机的应用意义远不限于它的应用范畴或由此带来的经济效益,更重要的是它已从根本上改变了传统的控制方法和设计思想,是控制技术的一次革命。
可以说,二十世纪跨越了三个“电”的时代,即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。
不过,这种电脑,通常是指个人计算机,简称PC机。
它由主机、键盘、显示器等组成。
还有一类计算机,大多数人却不怎么熟悉。
这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机(亦称微控制器)。
顾名思义,这种计算机的最小系统只用了一片集成电路,即可进行简单运算和控制。
因为它体积小,通常都藏在被控机械的“肚子”里。
它在整个装置中,起着有如人类头脑的作用,它出了毛病,整个装置就瘫痪了。
现在,这种单片机的使用领域已十分广泛,如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。
各种产品一旦用上了单片机,就能起到使产品升级换代的功效,常在产品名称前冠以形容词——“智能型”,如智能型洗衣机等。
单片机还在工商,金融,科研、教育,国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。
在我国推广使用单片机,具有特别重要的意义。
它将有助于我国各行各业的技术改造和产品的更新换代。
随着具有高速运算与数据处理能力的16位单片机的出现,单片机也开始渗透到数据处理的领域。
在国外单片机发展比较早,所以应用也比较广泛,主要在家庭装较贵重地方,银行,保险柜等应用较多,在国内这方面发展也较快,不管自己开发或是引进都有,在重要地方应用也较多,现在越来越普及到平常化,未来的发展也会越来越被大众采用,单片机是工业控制领域内最理想的机种,在国外已经得到了广泛应用。
由于气体与人类的日常生活密切相关,对气体的检测已经是保护和改善生态居住环境不可缺少的手段,气体传感器发挥着极其重要的作用。
气体传感器是把气体中的特定成分检测出来,并转化为电信号的一类器件,用来对有害气体,易燃易爆气体等进行安全检测和报警,对生产生活中需要了解的气体进行检测,分析,研究等。
近年来,我国气敏传感器产业有了较快的发展,但与国外相比,从技术水平,产业化及应用等领域均存在着不小的差距。
目前,气敏传感器领域还存在一些问题。
一是元件的稳定性差。
由于元件电阻和灵敏度随时间而不断变化,漂移大给检测结果的可靠性带来不稳定的因素。
二是选择性差。
由于在检测气体时,往往还存在着其它的干扰气体(如烟酒等),使气敏元件发生交叉响应,产生误报。
三是催化剂中毒。
有催化剂的气敏元件接触某些气体后,活性组分被毒化,将会改变元件的选择性,降低其敏感度和稳定性,另外催化剂本身也存在着不稳定性问题、灵敏度问题。
四是SnO2元件有时由于灵敏度过大导致误报,但是在检测某些低浓度气体时灵敏度却难以达到要求。
但随着纳米技术的发展,不仅为传感器提供了优良的敏感材料,而且为传感器制作提供了许多新型方法。
也为基于单片机的酒精气体检测系统设计提供了更多可选择性的操作方案,因此基于单片机的酒精气体检测系统设计有着无可比拟的优势。
传统的气体检测方法是使用一个传感器进行检测,但由于单一传感器存在交叉敏感的问题,这种方法对混合气体的检测无能为力。
因此,本文基于单片机的特点,从而实现对混合气体中酒精浓度的识别。
系统以AT89C51单片机芯片作为控制核心,采用MQ-3型酒精气体传感器作为数据采集单元,对混合气体进行信号采集,经过A/D转换将采集的模拟信号数字化,利用单片机对信号进行处理,通过显示器实现数据的显示。
最后,利用研制的系统对不同浓度酒精进行测量,对测试数据利用单片机进行定量识别,实现了混合气体中的酒精浓度的识别。
[6-15]3课题的研究内容及拟采取的研究方法(技术路线)、研究难点及预期达到的目标基于单片机的酒精浓度检测以单片机和酒精传感器为核心,具有声光报警功能及LED显示功能。
根据不同的环境设定不同的阈值,超过阈值即进行声光报警,提示危害。
采用汇编语言来实现其软件功能,该系统硬件电路设计简单,软件功能完善、灵敏度高、工作性好,并且具有尺寸小、方便携带的优点。
酒精浓度检测仪主要是用来检测酒精浓度的,对酒精气体的质量浓度进行自动测量、自动显示、语音报普,并给出数字提示。
硬件设计的电路结构主要由MQ-3型酒敏传感器、测量电路、模数转换电路、单片机、驱动显示器、语音电路等部分组成,系统框图如图1所示。
其工作原理为:酒精传感器将检测到的酒精浓度信号经MQ-3型酒敏传感器转换为0~5V的电压信号,并且该电压信号的大小与气体中的酒精浓度成正比,然后将电信号传送给模数转换器,经过A/D转换后,把转换得到的数字信号传给单片机,单片机对所输入的数字信号进行分析处理,最后将分析处理的结果通过LED显示和语音电路进行报警。
设计中选用由美国ATM EL公司生产的AT89C51作为智能检测装置的核心器件,AT89C51均PO口与ADC0809的8位输出端相连,用来接收转换好的8位数据;P1口与LED显示模块相连,由内部程序来控制各引脚电平,使LED显示器做出相应的显示;P2口与语音报警模块相连,用来执行放音,调用各段语音等操作。
图1 硬件框图软件设计采用C51汇编语言编写,使用模块化设计,层次分明,功能强,易于调试,具有很强的可扩充性和较强的可靠性。
系统程序主要完成A/D转换、数码显示、语音报警等功能。
软件对酒敏传感器的测量信号进行A/D转换,将测量数值与规定标准进行比较后判断饮酒程度,对不同等级的饮酒程度调用相应的显示、报警程序,主程序流程图如图2所示。
图2 主程序流程图4研究工作详细工作进度和安排2010年11月29日——2011年2月6日阅读有关参考文献,初步拟定系统采取的研究方法、技术路线,完成开题报告和文献综述的撰写。
2011年2月7日——2011年3月18日收集资料,确定系统完成的主要功能,绘制系统流程图。
2011年3月19日——2011年4月21日进行详细系统分析,完成系统硬件电路设计。
2011年4月22日——2011年5月01日系统开发与代码设计阶段,运行软件测试工具不断调试程序。
2011年5月01日——2011年5月10日系统功能基本实现,进入系统修改及优化阶段。
开始撰写论文大纲及初稿。
2011年5月11日——2011年5月30日完成及提交毕业论文初稿。
进一步修改,完成二稿、三稿,直到论文定稿。
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