一种新型车载酒精浓度测量仪的设计
- 格式:pdf
- 大小:366.25 KB
- 文档页数:5
酒后驾车测试仪的设计摘要以单片机和气体传感器为核心,设计了酒精浓度检测仪,实现了不同环境下酒精浓度的检测。
本文主要介绍了酒精浓度检测仪整体结构,设计了系统硬件电路,阐述了各模块功能并着重研究了气体传感器的选择。
关键词:单片机;A/D 转换;酒精传感器AbstractAn alcohol concentration detector is designed taken single chip computer and gas sensor as kernel. The alcohol concentration in different environment can be measured . In this paper , the whole construct of the alcohol concentration detector is introduced ; the system hardware circuit is designed ; the function of each model and how to select the gas sensor are discussed especially .Keywords : Single Chip Computer ; A/D Transformer ; Alcohol Sensor目录摘要 (1)Abstract (1)1、引言1.1课题的背景和意义近年来,随着我国经济的高速发展,人民的生活水平迅速提高,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频发生。
酒后驾车引起的交通事故是由于司机的过量饮酒造成人体内酒精浓度过高,麻痹神经,造成大脑反应迟缓,肢体不受控制等症状。
少量饮酒并不会有上述症状,即人体内酒精浓度比较低时,而人体内酒精超过某一个值时就会引起危险。
为此,需要设计一智能仪器能够监测驾驶员体内酒精含量。
目前全世界绝大多数国家都采用呼气酒精测试仪对驾驶人员进行现场检测,以确定被测量者体内酒精含量的多少,以确保驾驶员的生命财产安全。
酒精浓度检测仪的设计【摘要】近年来,随着社会的进步,经济的提升,人民的生活水平也越来越高,更多的人有了私家车,然而酒后驾车造成的交通事故数量也随之上升。
鉴于人们对于醉酒驾驶越来越重视,酒精浓度的检测引起了广泛的关注。
本设计是一种以单片机AT89S52为主,运用了气敏传感器MQ-3,由模数转换器ADC0832进行模数转换,可以进行声光报警及数码管显示的酒精浓度检测仪。
此设计可检测出驾驶员体内的酒精浓度,并可监测空气环境中的酒精浓度,对不同的环境设定不同的报警值,对超过报警值的酒精浓度进行声光报警。
【关键词】酒精浓度检测;AT89S52;ADC0832;MQ-31.前言在酒驾事故中,很多是由于驾驶员饮酒过量导致的,当体内酒精浓度过高时,大脑反应速度会减慢,肢体不受控制,表情就会有异常,呼出的气体也会带有酒味,不饮酒或者饮少量的酒就不会导致以上症状,也就是说,当体内的酒精浓度不高时,就不会因饮酒引起危险事故。
现在,酒精的测量技术已经有了不少的提升,有很多先进微处理器的酒精测试仪已经被商品化。
禁止酒后驾车的规定已经在越来越多的国家开始,传统的法医血液酒精分析和精确的呼出气体酒精测试相比,有很大的差距,例如,气体酒精浓度测试可进行现场处理,可以进行无毒采样,使交通控制更加高效。
所以,需要设计一个酒精浓度检测仪来测量驾驶员体内酒精浓度。
2.总体设计2.1 设计任务传感器MQ-3根据酒精浓度的变化,其阻值也会随着变化,通过取样电阻的电压变化表现出来;人体血液中酒精浓度不同,其呼出的气体中酒精浓度也会不同。
把MQ-3输出的电压以取样电压的形式送到模数转换器,进行A/D转换,将转换后的数据送到单片机进行处理,如果酒精浓度的数值超过了所设定的报警值,则报警器报警,相应的二极管发光,数码管显示酒精浓度的值。
2.2 设计要求(1)传感器电压输出范围为0-5V。
(2)模数转换芯片ADC0832电压输入范围为0-5V,分辨率为8位,输入输出电平与TTL/CMOS相兼容。
酒精浓度检测仪设计酒精浓度检测仪设计随着科技的不断发展,现代人对生活品质的要求越来越高,但同时人们也面临着种种安全隐患。
酒后驾驶是其中的一种,为了减少酒后驾驶对社会的负面影响,酒精浓度检测仪的应用越来越广泛。
本文将介绍酒精浓度检测仪的设计。
一、需求分析在设计酒精浓度检测仪前,我们需要充分了解需求。
酒精浓度检测仪的主要需求有:1. 精度高:酒精浓度检测仪需要能够准确地检测出饮酒者的酒精浓度,避免误判。
2. 稳定性好:由于酒精浓度检测仪需要长时间的使用,因此需要具有较好的稳定性,能够在长期使用中保持准确度和精度。
3. 操作简便:酒精浓度检测仪是为了能够让饮酒者自我检测的产品,所以需要操作简单,方便饮酒者使用。
4. 可靠性高:作为一款安全检测产品,酒精浓度检测仪需要具有高可靠性,能够准确地检测出饮酒者的酒精浓度,避免误判和漏判。
5. 成本低廉:为方便大众使用,酒精浓度检测仪需要具有成本低廉的优点,这样才能得到更为广泛的应用。
二、设计方案基本原理:汽车用酒精检测器是利用酒精传感器感受饮酒者呼出的气体中的酒精含量来判断其是否饮酒过量,从而达到节约油耗、防范酒驾的目的。
方案设计:1. 酒精传感器的选择:酒精传感器是整个酒精浓度检测仪的核心。
在选择传感器的时候,需要考虑其精确度、响应时间、稳定性、抗干扰能力等指标。
2. 电路设计:酒精浓度检测仪的电路设计需要考虑到传感器的输出信号处理、滤波、放大、数字转换等。
同时,根据要求可设计LED指示灯,显示红色表示饮酒超标,绿色表示饮酒未超标。
3. 软件设计:软件需要能够将传感器所采集到的数据转换成酒精浓度,根据酒驾限制法规进行酒精浓度限制,达到报警的目的。
4. 机械设计:考虑到饮酒者在呼出气体时需要将口对准酒精浓度检测仪的传感器,因此机械设计需要能够让传感器对溢气口进行自然吸附。
三、结构设计酒精浓度检测仪采用带显示屏的手持式结构,传感器置于机身顶部,运作过程中,饮酒者将吐气口对准传感器位置进行检测,通过屏幕显示酒精含量。
酒精浓度测试仪的设计随着现代人生活水平的提高,人们的需求也越来越高,包括对健康和安全的关注程度也越来越高。
在一些场合,饮酒后驾车已经被有关部门明确的禁止了,因为酒后驾车不仅对自己的身体和生命存在着极大的危害,同时也会给周围的人带来生命危险。
为了保障驾驶员的健康和安全,提高行车安全,尤其是在酒驾检测方面,酒精浓度测试仪的出现已经成为了一种非常有效的手段。
酒精浓度测试仪的原理酒精浓度测试仪的原理非常简单,它通过检测酒精在空气中的浓度,来确定被测者是否超出驾车安全的标准值。
由于人体吸入酒精的时间和方式不同,因此酒精浓度测试仪还分为呼气式和样品式两种,下面我们分别介绍一下。
呼气式酒精浓度测试仪呼气式酒精浓度测试仪是非接触式的,被测试者只需要将嘴巴对准呼气嘴,吸入口中的空气即可。
测试仪会将吸入的空气经过分析,确定酒精的浓度,然后显示在仪器的屏幕上。
这种方法的优点是测量速度快,非常方便,可以在任何时间、任何场合进行测量,而且精度大,误差非常小。
但是,呼气式酒精浓度测试仪需要花费一定的时间来清洁呼气嘴口罩,防止交叉感染。
样品式酒精浓度测试仪样品式酒精浓度测试仪是需要取样后才能进行测试的,它需要将被测试者的体液(通常是唾液或血液)或者被测试物(比如饮品)放到测试仪的吸孔中,然后进行测试。
这种方法的优点是能够更准确地测量酒精浓度,而且测试仪本身不用进行清洁,非常便于管理。
但是这种方法的缺点也很明显,需要取样,因此非常不方便,而且需要专业的技术人员才能进行操作。
酒精浓度测试仪的设计与制造为了能够更好地测量酒精浓度,酒精浓度测试仪需要具备精密的设计和制造技术。
具体而言,它需要考虑以下几个方面:1.反应器的材料应该使用高精度的金属材料,以确保仪器的精度和稳定性。
2.检测酒精浓度需要用到传感器,传感器需要非常精细,以能够在不同的环境下测量到准确的浓度值。
3.为了防止误操作,测试仪需要进行密码保护,只有特定的人员才能够进行操作。
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。
酒精浓度检测仪设计酒精浓度检测仪是一种用于检测人体内酒精含量的仪器。
在出现酒后驾车、酗酒等问题的情况下,酒精浓度检测仪成为保证公共安全、减少交通事故发生的重要装备。
因此,设计一种高精度、可靠性强、使用便捷的酒精浓度检测仪对于社会和个人都有着深远的意义。
酒精浓度检测仪的设计首先需要考虑的是检测原理。
目前常用的检测原理有两种:呼出气体分析法和皮肤透气气体分析法。
呼出气体分析法是通过检测呼出气体中酒精的浓度来确定人体内酒精含量的方法,这种方法准确度高、稳定性好,因此在实际应用中被广泛使用。
皮肤透气气体分析法则是通过检测皮肤表面蒸气中酒精的浓度来确定人体内酒精含量的方法,但由于环境因素的影响较大,目前使用较少。
其次,酒精浓度检测仪的设计需要考虑的是测量范围。
不同国家和地区对于酒精浓度的限制均不尽相同,因此酒精浓度检测仪的设计应该考虑到不同的测量范围。
例如,在中国,酒后驾车的刑事责任标准为血液中酒精含量达80mg/100ml及以上或呼气中酒精含量达350μg/100ml及以上,因此酒精浓度检测仪的测量范围应该涵盖这两个数据。
另外,酒精浓度检测仪的设计还需要考虑到使用便捷与易懂。
在实际应用中,酒精浓度检测仪应该是一个便携式的设备,使用者能够轻松进行携带和操作,并能够在短时间内快速获得检测结果。
同时,在检测结果上,酒精浓度检测仪的设计应该以数字形式展示,便于使用者快速判断和理解。
此外,酒精浓度检测仪的设计应该还考虑到防伪性和数据管理。
在实际应用中,酒精浓度检测仪被广泛应用于交通管理、公共场所管理等领域,因此酒精浓度检测仪的设计应该具备一定的防伪性能,以防止造假现象的发生。
同时,酒精浓度检测仪还应该具备数据管理的功能,能够存储、归档检测结果以及使用者信息等数据,以便于后续管理和统计。
综上所述,酒精浓度检测仪是一个与公共安全息息相关的仪器,其设计应该具备高精度、可靠性强、使用便捷、测量范围广、数据管理功能齐全等特点。
一个检测汽车司机饮酒程度仪器的设计一设计思路设计一个检测汽车司机饮酒程度的仪器。
分为十档,用一个数码管显示,要求能抗汽油味干扰。
采用的方法是测量司机呼出气体中的酒精含量,若其含量<100ppm,则为0档。
以后含量每增加300ppm就加一档。
故设计控制系统主要由酒精传感器、比较放大电路,发光二极管组成。
其工作原理为:通过酒精传感器检测司机呼出酒精气体的浓度,然后传感器的输出电压信号经过通过比较放大,驱动发光二极管依次发光,达到检测司机饮酒程度的目的。
二方案设计1.原理框图图1 系统设计原理框图2.原理及所需器件2.1.工作原理本探测仪采用酒精气体敏感元件作为探头,由一块集成电路对信号进行比较放大,并驱动一排发光二极管按信号电压高低依次显示。
对刚饮过酒的人,只要向探头吹一口气,探测仪就能显示出酒精气体的浓度高低。
若把探头靠近酒瓶口,它也能轻而易举地识别出瓶内盛的是白酒还是黄酒,能相对地区分出酒精含量的高低。
酒精探测仪的电路原理如图2所示。
该电路采用干电池供电,并经三端固定输出集成稳压器IC1稳压,输出稳定的5 V电压作为气敏传感器MQ—3和集成电路IC2的共同电源,同时也作为10个共阳极发光二极管的电源。
因此,外部电路就相当简单。
气敏传感器的输出信号送至IC2的输入端(5脚),通过比较放大,驱动发光二极管依次发光。
10个发光二极管按IC2的引脚按(10—18、1)次序排成一条,对输入电压作线性10级显示。
输入灵敏度可以通过电位器RP调节,即对“地”电阻调小时灵敏度下降;反之,灵敏度增加。
IC2的6脚与7脚互为短接,且串联电阻R1接地。
改变R1阻值可以调整发光二极管的显示亮度,当阻值增加时亮度减弱,反之更亮。
IC2的2脚、4脚、8脚均接地。
3脚、9脚接电源+5 V(集成稳压器ICl的输出端)。
分别并联在ICl输入与输出端的电容C1、C2防止杂波干扰,使IC1输出的直流电压保持平稳。
图2 酒精探测仪电路发光二极管集成驱动器LM3914结构如图3所示。
智能酒精浓度检测仪的设计智能酒精浓度检测仪的设计摘要:随着社会发展和人们生活水平的提高,酒驾事故频发,为了保障交通安全,智能酒精浓度检测仪应运而生。
本文设计了一种基于单片机的智能酒精浓度检测仪,该仪器集成了传感器、处理器、存储器等组件,能够实现对人体酒精浓度的准确检测。
关键词:酒精浓度,检测仪,单片机,传感器第一章绪论1.1 研究背景和意义随着经济的发展和人们生活水平的提高,酒精饮料已成为人们日常生活中不可缺少的一部分,在各类社交场合中都能看到品酒的身影。
但是,同时也伴随着醉酒驾车、打架斗殴等一系列社会问题。
根据最新的统计数据显示,酒驾事故已成为公路安全的头号杀手,其频繁发生给人们的生命财产安全带来了极大的威胁。
为了提高交通安全水平,制止酒驾等违法行为的发生,需要开发一种酒精浓度检测仪器,此类仪器能够准确、快捷地检测人体酒精浓度,实现智能化监控。
1.2 国内外研究现状目前,国内外均存在较为成熟的酒精浓度检测技术,如恒泽科技推出的基于红外线的酒精检测仪、韦尔股份的基于生物传感的酒精浓度检测仪等。
然而,这些智能酒精检测仪器价格昂贵,不适合在普通用户中使用。
因此,如何设计一款价格合理、性能优异的智能酒精浓度检测仪,成为了当前的研究热点。
第二章设计方案2.1 系统架构本文设计的智能酒精浓度检测仪主要由传感器、AD转换器、单片机、液晶显示屏、存储器等部分组成。
2.2 传感器设计本文采用的传感器为MQ-3型乙醇气体传感器,其测量精度高、响应速度快、价格低廉,因此在实际应用中被广泛采用。
工作原理为,当乙醇气体浓度达到一定值时,传感器输出的电压值发生变化。
2.3 AD转换器设计由于传感器的电信号输出为模拟信号,需要将其转化为数字信号,本文设计的智能酒精浓度检测仪采用的为MCP3208型AD转换器,该器件精度高、速度快、体积小巧,可以满足本文的需求。
2.4 单片机设计本文采用STC89C52单片机作为主控芯片,其具有存储空间大、工作速度快、价格低廉等优点。
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※※※※※※※※※ ※※ ※※ ※※ ※※※※※※※※※2021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※※※※※※※※※ ※※ ※※ ※※※※※※※※※※※2021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根底;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到达要求后生成PCB图;4、做出PCB板,焊接元器件;5、对酒驾酒精浓度检测仪进展调试。
三、设计的根本要求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、设计构造合理,层次清楚,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、进度安排五、参考文献[1] 何希才. 传感器技术及应用[M]. : 航空航天大学, 2021. [2] X 建平. 传感器原理及应用[M]. : 机械工业, 2021.[3] 李业芸. 集成运算放大器简介[J]. 电脑知识与技术, 2021, 26(3): 24-26. [4] X 肃文. 高频电子线路[M]. : 高等教育, 2021.[5] 岳睿. 警用呼气式酒精传感器的研究进展[J]. 化学传感器, 2006, 26(3): 6-11.[6] 周冰, 李田, 胡仁喜. Altium Designer Summer 09从入门到精通[M]. : 机械工业, 2021. [7]谭浩强.C 语言程序设计[M]. :清华大学,2005.[8] 王幸之,王雷,翟成等. 单片机应用系统抗干扰技术[M]. : 航空航天大学, 2002. [9] 华成英,童诗白. 模拟电子技术根底第四版[M]. : 高等教育, 2006. [10] 杨欣,王玉凤. 电子设计从零开场[M]. : 清华大学, 2000.学 生 毕 业 设 计 开 题 报 告 书课题名称 酒驾酒精浓度检测仪的设计姓 名费海波※※※※※※※※※ ※※ ※※ ※※※※※※※※※※※2021届学生毕 业 设 计 材 料〔二〕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12日毕业设计辩论申请表2014年03月05日 确定选题,下达任务书2014年03月15日 设计开题辩论 2014年04月25日 交初稿 2014年05月15日 交第二稿 2014年05月31日交定稿毕业设计特色简介〔数量、质量、创新〕:本文约6000字的篇幅,本设计以A VR 单片机ATmega8为核心,利用MQ-3酒精传感器采集酒精,并将酒精浓度值转换成电压值,结合LCD 显示模块和蜂鸣器报警模块来实现实时显示酒精浓度、超值报警等功能。
摘要本设计实现了对不同浓度酒精的检测和显示,通过适当改进可以用于检测酒后驾车。
本文用STC12C5A16AD单片机与MQ-3型气体传感器实现了对酒精浓度的测量,并对测量数据进行显示。
本设计主要研究了(1)硬件方面,MQ-3气体传感器技术参数的检测和将它接入到酒精浓度检测模块中;将采集到的模拟电压信号通过单片机控制经A/D转换,得到数字电压信号;用于显示浓度的数码管显示模块。
(2)软件方面,主要研究了电压到浓度的线性转换和最终浓度值的数码管显示。
(3)对设计的传感器进行了标定。
设计的传感器对酒精气体反应灵敏,能在有效范围内测量它的浓度值。
并且在检测低浓度酒精时误差较小,最大误差为8.2%满足设计要求。
本设计的特色在于标准的确定。
对于流动空气,样品的稳定性和水蒸气的影响,提出了解决方案和验证方法。
对不同的区间浓度和电压转换关系做线性化处理,简化了硬件电路的设计。
设计的传感器可以检测不同浓度的酒精气体,改进之后对解决酒后驾车事故和特殊场合酒精检测都可以使用。
关键词:气体传感器;模数转换;单片机AbstractDifferent concentrations of alcohol solution are detected and showed in the design. The design can be used to the detection of drunk driving through improvement. In this thesis, the concentration of alcohol can be measured and displayed by using the gas sensor based on STC12C5A16AD MCU and MQ-3.In the thesis Major researches are three points. (1) In the hardware, detecting the technology parameters MQ-3 gas sensor, and connecting it to a testing part of the alcohol gas concentration; Analog voltage signal amplification to drive light-emitting diode light to alarm; conversing the voltage signal through the A/D conversion at the control of the single-chip, obtaining the digital voltage signal; displaying the concentration in the digital tube display module.(2)In the Software, linear conversion between the concentration of the alcohol and the voltage and the digital display of the final concentration value.(3) The designed sensor is calibrated. The design of gas sensor is responsive to the alcohol, can measure concentration in the effective range of its concentration. And in the low concentration of alcohol in the test the error is small with the maximum error 8.2%, meeting requirements of the design.The characteristics of the thesis are to determine the standard. The solutions and verification methods are proposed about the flow of air samples, the sample stability and water vapor. The conversion between voltage and concentration in different range is treated as linear relationship. The design of sensor can detect different the alcohol gas with different concentration. It plays an important role to solve the drunk-driving accidents and alcohol testing for special occasions after improvement.Key Words: Gas sensor; A/D conversion; Single-chip Microcomputer目录第一章引言 (1)1.1 设计背景 (1)1.2 设计酒精浓度探测仪的意义 (1)1.3 本文主要研究工作 (1)第二章元器件和开发工具介绍 (3)2.1 ADC0809 (3)2.1.1主要特性 (3)2.1.2内部结构 (3)2.1.3外部特性(引脚功能) (4)2.2 STC12C5A16AD (4)2.3 Protel软件介绍 (5)2.4 KEIL介绍 (6)2.5 ProtuesISIS介绍 (6)第三章硬件电路设计 (8)3.1 设计框图 (8)3.2 乙醇信号检测及调理电路 (8)3.3 单片机电路 (11)3.4 显示电路 (12)3.5 阈值存储 (13)第四章软件设计 (14)第五章调试 (17)参考文献 (20)致谢 (21)附录A元器件清单 (22)附录B实物图 (23)附录C程序 (24)第一章引言1.1 设计背景我国传感器市场的增长率超过15%,2003年销售额为186亿元人民币,2006年销售额为283亿元人民币,预计2007年为325亿元人民币,2008年为374亿元人民币。