基于51单片机酒精浓度检测仪的设计毕业论文设计

基于单片机的酒精浓度测试仪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ABSTRACTDue 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 (1)ABSTRACT (II)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 (1)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。

摘要本文研究设计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智能测试仪。

其设计方案基于89C51单片机，MQ3酒精浓度传感器。

系统将传感器输出信号通过A/D转换电路调理后，经由单片机进行数据处理，最后由LCD显示酒精浓度值。

从而让驾车的人知道自己该在什么情况下可以开车，这是一个在现代生活很实用。

经过大量的验证，基于单片机的酒精浓度监测仪检测仪比传统的机械检测仪或酒精计灵敏，监测精度高，准确方便，可靠性好，扩展简单，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具有一定的价值。

关键词：酒精浓度传感器单片机数模转换硬件设计数码管显示AbstractThis paper studies has been designed for public inspection and overrun alarm function with the alcohol concentration intelligent tester. Its design scheme based on 89C51, MQ3 alcohol concentration sensor. System will sensor output signal through the A/D circuit recuperation, data processing by MCU, finally by LCD display alcohol chroma value. So let the people know what oneself should drive in what circumstances can drive, this is a very practical in modern life.After a great deal of verification, based on SCM alcohol concentration monitor detector than traditional mechanical detector or alcohol plans, monitoring high precision, sensitivity, good dependability, precise convenient extended simple, control powerful functions. Beyond the value of acousto-optic alarm, intuitive accurate. So based on SCM alcohol concentration monitor research has certain value..Keywords:Alcohol concentration sensor microcontroller digital-to-analogHardware design Digital pipe display毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

基于51单片机的酒精浓度测试仪设计【摘要】针对驾驶员酒后驾车，量刑标准不明确的问题。

本文利用MQ-3酒精浓度传感器能很好的解决该问题。

MQ-3乙醇气体传感器以驾驶员呼出的气体为采集对象，输出随乙醇浓度变化的电压信号，该电压信号经ADC0832转换，送入STC89C52单片机系统，通过AT24C02与设定的醉酒阈值进行比较，并在LCD1602液晶上显示酒精浓度值，当酒精浓度超过设定值时，通过单片机驱动蜂鸣器进行报警。

从而为交警检测驾驶员是否酒后驾车提供了可靠的依据。

【关键词】STC89C52;酒精浓度;阈值引言现代传感器技术日益成熟，传感器被应用的越来越多。

随着科技的不断进步，传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段，新型传感器具有微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化等特点，它将不仅能帮助系统产业的改造升级，还能促进新兴工业得到迅速发展。

本设计的酒精浓度检测仪属于气体传感器检测技术的应用，具有以下用途：在交通安全上，判断酒后驾车酒精浓度是否超标;在医学上，通过设定酒精阈值判断患者血液中的酒精浓度是否超出正常值。

该检测仪系统具有硬件电路简单、成本低、易于实现的特点。

1.MQ-3酒精浓度传感器介绍1.1 传感器主要特性（1）具有信号输出指示功能;（2）双路信号（模拟量及TTL电平）输出;（3）TTL输出有效信号低电平（输出低电平时信号灯亮，可直接接单片机）;（4）模拟量0～5V电压输出，输入浓度越高输出电压越高;（5）对乙醇蒸汽具有较好的选择性及很高的灵敏度;（6）可靠的稳定性、使用寿命长;（7）响应恢复快速。

1.2 MQ-3传感器实物及灵敏度特性MQ-3乙醇气体传感器实物及灵敏度曲线如图1-1和1-2所示，其传感原理为气敏电阻的输出阻值随乙醇气体等浓度变化而变化。

图1-1 MQ-3酒精浓度传感器图1-2 乙醇气体传感器灵敏度曲线2.系统总体设计框图该酒精浓度测试仪总体设计框图如图3所示。

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。

酒精浓度探测仪一、课题的背景和意义从18世纪产业革命以来,到20世纪信息技术的快速发展,传感技术逐渐走向成熟,在现实生产生活中的应用也渐渐在普及;传感器应用广泛,在各个领域都有着举足轻重的作用,所以传感器不断向高精度,高可靠性,微型化,微功耗无源化和智能化数字化发展,以便更好的服务于我们的生产和生活;气体与人类的日常生活密切相关,检测气体是保护和改善我们居住环境的必要工作,要检测气体就少不了用到气体传感器;本设计基于AT89S51单片机设计的酒精浓度探测仪,可用来检测酒精气体浓度,最主要的用途是检测司机的酒精含量;开车司机只要将嘴对着传感头使劲吹气,仪器就能发上显示出酒精浓度的高低,从而判断该司机是否酒后驾车,避免事故的发生;当然,最好的办法是在车内安装这种测试仪,司机一进入车内检测仪就检测司机的酒精含量,如果超出允许值,系统控制引擎无法启动,这样就可从根本上解决酒后驾车问题;酒精浓度探测仪在生产中也有重要的应用,比如,在一些环境要求严格的生产车间,用这种酒精浓度探测仪,可随时检测车间内的酒精气体浓度,当酒精气体浓度高于允许限定值时要及时通风换气,做到安全生产;当然,依照同样的原理也可设计检测其他气体的探测仪,与我们的生活息息相关的是检测有毒气体;传感头是酒精浓度探测仪中感受酒精的重要部分;目前,所设计的该类传感器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;本设计所选用的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;也有选择以其他氧化物为基本材料制成的传感器,如选二氧化钛作为气体传感材料;虽然目前的二氧化钛薄膜有电阻值高,工作温度高,敏感性差的缺点,但是二氧化钛薄膜具有良好的电学性能,优异的光学性能,化学稳定性高,机械强度高,且可用于多种气体的检测;单片机在整个传感器中起操作和相应数据处理并送显示的作用,是传感器的核心部分;目前,气敏传感器已有较高的精度,可达万分之一以上;随着新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克服了目前气敏传感器人工测试带来的效率低,误差大和操作人员长时间工作等问题;二、系统设计1、设计方案由酒精浓度测试仪对待测气体液体进行检测,气体传感器是将一种气体体积分时转化成对应电信号的转换器;探测头通过气体传感器的对气体样品进行处理,通常包括滤除杂质和干燥气体、干燥或制冷处理,样品抽吸,甚至对样品进行化学处理,以便化学传感器进行更快的测量;转换成输出电压信号;然后以单片机为核心的控制：定时进行各个功能模块的自诊断,并对外界的异常情况做出快速处理;对无法解决的问题,应及时切换到后背装置或报警;具有完善的输入输出通道和实时控制能力：对生产过程进行检测和控制,有多种信号需要传送,因此要求系统配备完善的模拟量和数字量输入输出通道和完善的中断系统和处理功能;信号采集处理、声光报警电路以及显示、键盘、PC接口电路;测试仪进行气体检测的基本步骤是单片机采集酒精传感器的响应信号,并且进行转换,模数转换就是用于快速,高精度的对输入信号采样编码,然后转化成数字量储存在数据储存器中,然后单片机通过特定的算法进行气体浓度的识别,同时和所设值进行对比,超出则报警同时显示浓度数值,没超出只显示浓度数;并且将结果输出到LCD显示屏幕上;2、元器件选择1单片机的选择本系统采用单片机为控制核心;我们选择单片机STC89C51为控制核心；主要基于考虑STC89C51是无法解密低功耗,超低价高速,高可靠强抗静电,强抗干扰,功能强大的单片机;STC89C51有40个引脚,32个外部双向输入/输出I/O端口,同时内含2个外中断口,3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,2个读写口线,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STC89C51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;掉电方式保存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;STC单片机有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式,以适应不同产品的需求;STC89C51单片机单片机引脚功能如图图1•Vcc：电源电压•GND：地STC89C51是的低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含8K bytes的可反复擦写的只读程序存储器PEROM和256K bytes的随机存取数据存储器,器件采用高密度,非易失性存储技术生产,与标准MCS-51指令系统及8051产品引脚兼容,片内置通用8位中央处理器和FLASH 存储单元,功能强大,STC89C51单片机适合于许多较为复杂控制应用场合3;主要性能参数：•8K字节可重擦写FLASH闪存存储器•1000次写/擦循环•时钟频率：0Hz—24MHz•三级加密存储器•256字节内部RAM•32个可编程I/O口线•3个16位定时/计数器•6个中断源•可编程串行UART通道•低功耗的空闲和掉电模式•片内振荡器和时钟电路2传感器气体传感器是气体检测系统的核心,通常安装在探测头内;从本质上讲,气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器;探测头通过气体传感器对气体样品进行调理,通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理、样品抽吸,甚至对样品进行化学处理,以便化学传感器进行更快速地测量2;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MQ3 型酒精传感器;MQ3 酒精传感器是气敏传感器,其具有很高的灵敏度、良好的选择性、长期的使用寿命和可靠的稳定性4;MQ3 型气敏传感器由微型Al2O3、陶瓷管和SnO2 敏感层、测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或者不锈钢的腔体内,加热器为气敏元件的工作提供了必要的工作条件;传感器的标准回路有两部分组成：其一为加热回路；其二为信号输出回路,它可以准确反映传感器表面电阻的变化;传感器表面电阻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6;二者之间的关系表述为：RS/RL=VC－VRL/VRL,其中VC 为回路电压,10V;负载电阻RL 可调为～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如图所示,标准回路如图所示;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,一般在测量前需要将传感器预热20s;MQ3 标准回路如图图23数模转换器实现A/D转换的基本方法很多,有计数法、逐次逼近法、双斜积分法和并行转换法;由于逐次逼近式A/D转换具有速度,分辨率高等优点,而且采用这种方法的ADC芯片成本低,所以我们采用逐次逼近式A/D转换器;逐次逼近型ADC包括1个比较器、一个模数转换器、1个逐次逼近寄存器SAR和1个逻辑控制单元5;逐次逼近型是将采样信号和已知电压不断进行比较,一个时钟周期完成1位转换,依次类推,转换完成后,输出二进制数;这类型ADC的分辨率和采样速率是相互牵制的;优点是分辨率低于12位时,价格较低,采样速率也很好;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;4LCD显示液晶显示模块与计算机的接口电路有两种方式;它与单片机的接口方法分为直接访问方式和间接控制方式;直接访问方式是把液晶模块作为存储器或I/O设备直接接在单片机的总线上,单片机以访问存储器或I/O设备的方式操作液晶显示模块的工作;间接控制方式则不使用单片机的数据系统,而是利用它的I／0口来实现与显示模块的联系;即将液晶显示模块的数据线与单片机的P0口连接作为数据总线,另外三根时序控制信号线通常利用单片机的P2口中未被使用的I／O口来控制;这种访问方式不占用存储器空间,它的接口电路与时序无关,其时序完全靠软件编程实现;LCD1602字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD,目前常用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;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所示：表 1 2、系统方框图三、设计过程一软件设计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;汇编语言的可控性较高级语言来说更具优越性;程序编写语言比较常见的有C语言、汇编语言;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、维护等优点,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,本系统采用C语言编写方法17;软件编写的主体思路是将系统按功能模块化划分,然后根据模块要实现的功能写各个子程序;整个软件程序的编写采用查询式方式编写的;程序编写包括主程序,液晶显示程序,存储程序,AD转换程序和时钟程序;1、主程序主程序实现的功能：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;见图图4首先开启启动按钮,启动单片机和显示器,同时对单片机内部进行初始化,紧接着初始化显示屏,初始化完毕后显示开机画面显示主菜单,然后对键盘的读入;2、A/D转换模块程序流程图⑴模数转换模块的主要功能就是将经放大器放大的模拟电压信号转化为MCU能够处理的数字信号,并传送给MCU;A/D芯片的数据CS口,连接51单片机的口,CLK接,D1和D0接口;工作时序如下所示：ADC0832有8只引脚,CH0和CH1为模拟输入端,CS为片选引脚,只有CS置低才能对ADC0832进行配置和启动转换;CLK为ADC0832的时钟输入端;CS在整个转换过程中都必须为低,当CS为低时,在数据输入端DI数据输入端加一个高电平,接着在CLK 上加一个时钟,DI上的逻辑1就会使ADC0832的DI脱离高阻态,然后通道配置数据伴随着时钟通过DI端移入多路器,当最后一位数据移入多路器时,,DI变为高阻态,在这以前DO数据输出端都为高阻态;在经过一个时钟,DO脱离高阻态,从而启动转换;接着从处理器接收时钟信号,每经过一个时钟,转换后的数据就会从高位到低位依次从DO移出,经过8个时钟后,数据又以从低位到高位的形式从DO移出也是每个时钟移一位;当最后一位数据移出时转换完成;当CS从低变为高时,ADC0832内部所有寄存器清零;如想要进行下一次转换,CS必须做一个从高到低的跳变,后跟着地此配置数据重复上面的过程;⑵ADC0832转换的流程图见下图图53、按键程序流程图⑴按键时显现人机对话的一个控制按钮,通过按键的操作,对系统进行发送操作指令,后经与MCU串行通信,然后在液晶上显示;⑵按键查询式的流程图见下图图6按键的四个键分别接,,,,由于P1口具有上拉电阻,所以不在需要加上拉电阻进行电压的放大;二、硬件设计基于单片机酒精浓度检测仪的硬件设计部分;首先,我们必须了解它的硬件设计原理;其次,需要弄清楚它的总体构成及具体的外围电路;最后,根据其原理框图和具体的外围电路得到完整的硬件总电路图;1、硬件设计原理由酒精传感器对待测气体液体进行检测,转换成输出电压信号,仪单片机为核心的控制、信号采集处理、声光报警电路以及显示、键盘、PC接口电路;测试仪进行气体检测的基本步骤是单片机采集酒精传感器的响应信号,并且进行转换,储存在数据储存器中,然后单片机通过特定的算法进行气体浓度的识别,同时将分析的值与设定值进行对比,对超出设定值进行报警,并且将结果输出到LED显示屏幕上;本系统由酒精传感器,数模转换器,单片机,键盘,声音报警以及LCD显示等部分组成,在这次的整体设计中详细涉及下面几个方面,其原理框图如下图图82、芯片介绍1、A T89S51AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗,高性能CMOS8位单片机,片内含4K的可系统编程的Flash只读程序存储器,器件采用A TMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准8051指令系统及引脚;它集Flash程序存储器,既可在线编程也可以用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中,可灵活应用于各种控制领域;AT89S51提供以下标准功能：4KBFlash闪存存储器,128B内部RAM,32个I/O口线,看门狗,两个数据指针,两个16位定时/计数器,一个5向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路;根据实际需要,本次设计选用的是以8051为核心单元Atmel公司的低耗AT89S51单片机;AT89S51芯片有40条引脚,采用双列直插式封装,如图9所示;下面说明各引脚功能;图9VCC：运行和程序校验时接电源正端;GND：接地;XTAL1：输入到单片机内部振荡器的反相放大器;XTAL2：反相放大器的输出,输入到内部时钟发生器;P0口：8位漏极开路的;使用片外存储器时,作低八位地址和数据分时复用,能驱动8个LSTTL上拉电阻;P1口：8位、准双向I/O口;P2口：8位、准双向I/O口;当使用片外存储器ROM及RAM时,输出高8位地址;可以驱动4个LSTTL负载;P3口：8位、准双向I/O口,具有内部上拉电路,提供各种替代功能;——RXD串行口输入口,——TXD串行口输出口,——错误!外部中断0输入,——错误!外部中断1输入,——T0定时器/计数器0的外部输入,——T1定时器/计数器1的外部输入,——错误!低电平有效,输出,片外存储器写选通,——错误!低电平有效,输出,片外存储器读选通;RST：复位输入信号,高电平有效;在振荡器工作时,在RST上作用两个机器周期以上的高电平,将器件复位;错误!/VCC：片外程序存储器访问允许信号,低电平有效;高电平时选择片内程序存储器,低电平时程序存储器全部在片外而不管片内是否有程序存储器;ALE/PROG：地址锁存允许信号,输出;ALE以1/6的振荡频率固定速率输出,可作为对外输出的时钟或用作外部定时脉冲;单片机最小系统的设计包括电源,晶振和复位电路三个部分;这是使单片机正常工作的必要外围电路部分;针对不同型号的单片机在最小系统设计上会有一些差别;对于选用的AT89S51单片机,根据美国ATMEL公司提供的技术资料,可以对它的最小系统作恰当的设计,如图10所示;对于电源部分,技术资料中性能参数里给出的标准工作电压是～;因此,单片机的引脚40对应的VCC接到+5V电源的正极,引脚10对应的GND接到+5V电源的接地端,为AT89S51单片机提供正常的工作电压;对于晶振部分,AT89S51单片机中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器,引脚19对应的XTAL1和18对应的XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端;这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器;如图10所示,石英晶体及电容C1和C2接在放大器的反馈回路中构成并联谐振电路;石英晶体的两端分别接到引脚XTAL1 和引脚XTAL2,同时石英晶体的两端分别接一个电容C1和C2,电容的另一端接地;对于外接电容C1和C2的大小虽然没有十分严格的要求,但电容容量的大小还是会对振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程度和温度稳定性带来一定的影响;根据技术资料的推荐,使用石英晶体推荐电容容量为30pF±10pF,使用陶瓷谐振器推荐电容容量为40pF±10pF;因为电路中接的是石英晶体,所以设计中接的两个电容C1和C2的容量都为33pF;对于复位电路部分,A T89S51技术资料给出,当振荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上的高电平将使单片机复位;复位是单片机的初始化操作,当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时,为了摆脱困境,可以按复位键以重新启动,所以复位电路的设计很有必要;复位操作有上电自动复位、按键电平复位和外部脉冲复位三种方式,本设计选用按键电平复位方式;如图10所示,10μF的电容C3与270Ω的电阻并联后再与一个10KΩ的电阻串联,电容的正极端接到电源的正极,电容的另一端接至引脚RST;设计中选用的石英晶体大小为,但复位键按下后,电容和电阻选用的参数值能够保证给复位端RST提供大于2个机器周期的高电平复位信号;图102、ADC0832ADC0832是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率、双通道A/D转换芯片;由于它体积小,兼容性强,性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎,其目前已经有很高的普及率;学习并使用ADC0832可是使我们了解A/D转换器的原理,有助于我们单片机技术水平的提高;ADC0832具有以下特点：·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°C to +70°C,工业级芯片温宽为−40°C to +85°C；芯片接口说明：· CS_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;· CLK 芯片时钟输入;· Vcc/REF 电源输入及参考电压输入复用;ADC0832 为8A/D转换芯片,其最高分辨可达256级,可以适应一般的模拟量转换要求;其内部电源输入与参考电压的复用,使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间;芯片转换时间仅为32μS,据有双数据输出可作为,以减少数据误差,转换速度快且稳定性能强;独立的芯片使能输入,使多器件挂接和处理器控制变的更加方便;通过DI 数据输入端,可以轻易的实现通道功能的选择;图113、硬件设计的外围电路1、晶振电路单片机工作的过程中各指令的微操作在时间上有严格的次序,这种微操作的时间次序称作时序,单片机的时钟信号用来为单片机芯片内部各种微操作提供时间基准,89C51的时钟产生方式有两种,一种是内部时钟方式,一种是外部时钟方式;内部时钟方式即在单片机的外部接一个晶振电路与单片机里面的振荡器组合作用产生时钟脉冲信号,外部时钟方式是把外部已有的时钟信号引入到单片机内,此方式常用于多片89C51单片机同时工作,以便于各单片机的同步,一般要求外部信号高电平的持续时间大于20ns.且为频率低于12MHz的方波;对于CHMOS工艺的单片机,外部时钟要由XTAL1端引入,而XTAL2端应悬空;本系统中为了尽量降低功耗的原则,采用了内部时钟方式;图12在89C51单片机的内部有一个震荡电路,只要在单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接石英晶体简称晶振就构成了自激振荡器并在单片机内部产生时钟脉冲信号,图中电容器C1和C2稳定频率和快速起振,电容值在5—30pF,典型值是22pF,晶振CYS选择的是12MHz;2、复位电路单片机开始工作的时候,必须处于一种确定的状态,否则,不知哪是第一条程序和如何开始运行程序;端口线电平和输入输出状态不确定可能使外围设备误动作,导致严重事故的发生；内部一些控制寄存器专用寄存器内容不确定可能导致定时器溢出、程序尚未开始就要中断及串口乱传向外设发送数据;因此,任何单片机在开始工作前,都必须进行一次复位过程,使单片机处于一种确定的状态;当在89C51单片机的RST引脚引入高电平并保持2个机器周期时,单片机内部就执行复位操作若该引脚持续保持高电平,单片机就处于循环复位状态;实际应用中,复位操作有两种基本形式：一种是上电复位,另一种是上电与按键均有效的复位,上电复位,要求接通电源后,单片机自动实现复位操作;常用的上电复位,上电瞬间RST引脚获得高电平,随着电容C1的充电,RST引脚的高电平将逐渐下降;本设计中复位电路采用的是开关复位电路,开关S9未按下是上电复位电路,上电复位电路在上电的瞬间,由于电容上的电压不能突变,电容处于充电导通状态,故RST脚的电压与VCC相同;随着电容的充电,RST脚上的电压才慢慢下降;选择合理的充电常数,就能保证在开关按下时是RST端有两个机器周期以上的高电平从而使STC89C51内部复位;开关按下时是按键手动复位电路,RST端通过电阻与VCC电源接通,通过电阻的分压就可以实现单片机的复位;图13RST引脚的高电平只要能保持足够的时间2个机器周期,单片机就可以进行复位操作;该电路典型的电阻和电容参数为：晶振为12MHz时,C1为10uF：R4为;3、报警设计在单片机应用系统中,一般的工作状态可以通过指示灯或数码显示来指示,供操作人员参考,了解系统的工作状况;但对于某些紧急状态,比如系统检测到的错误状态等,为了使操作人员不至于忽视,及时采取措施,往往还需要有某种更能引人注意,提起警觉的报警信号;这种报警信号通常有三种类型：一是闪光报警,因为闪动的指示灯更能提醒人们注意；二是鸣音报警,发出特定的音响,作用于人的听觉器官,易于引起和加强警觉；三是语音报警,不仅能起到报警作用,还能直接给出警报种类的信息;其中,前两种报警装置因硬件结构简单,软件编程方便,常常在单片机应用系统中使用；而语音报警虽然警报信息较直接,但硬件成本高,结构较复杂,软件量也增加;闪光报警实现单频音报警的接口电路比较简单,只要当值高于警报值的时候给一个低电频就能驱动二极管发光,简单易懂;报警电路接线图见图：。

基于51单片机的酒精测试仪设计_毕业设计基于51单片机的酒精测试仪设计基于51单片机的酒精测试仪设计摘要近年来，随着我国经济的发展，人民的生活水平提高，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。

如今国家法律出台道路交通安全法规定，饮酒后或者醉酒驾驶机动车发生重大交通事故，构成犯罪的，依法追究刑事责任，并由公安机关交通管理部门吊销机动车驾驶证，终生不得重新取得机动车驾驶证。

鉴于人们对于醉酒驾驶的逐渐重视，酒精测试课题便引起了广泛的关注。

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。

为本课题研究的是一种以气敏传感器和单片机为主，监测空气酒精浓度，并具有LCD显示功能的空气酒精浓度监测仪。

此需要设计一智能仪器能够监测驾驶员体内酒精含量。

本课题研究的是一种以气敏传感器和单片机为主，监测空气酒精浓度，并具有声报警功能及LCD显示功能的空气酒精浓度监测仪。

其可监测出空气环境中和呼气中酒精浓度值，并根据不同的环境设定不同的阀值，对超过的阀值进行声报警，并显示阀值(来提示危害。

从而达到以下目的:(1)有利于社会公共交通安全;(2)提高人们法律意识;(3)使之便捷、安全、准确、高效，便于提高家庭酒精测试的普及化。

本作品是基于单片机控制ADC0809对TGS822酒精浓度取样来反映人体血液酒精浓度;以及对DS18B20获取温度关键词:ADC0809;目录第1章绪论 11.1 精测试仪现状和发展趋势 ..................................................................... . (1)1.2研究内容 ..................................................................... .. (2)基于51单片机的酒精测试仪设计第2章总体设计 32.1 本课题的设计任务及要求 ..................................................................... . (3)2.1.1 设计任务 ..................................................................... (3)2.1.2 设计要求 ..................................................................... (3)2.2 系统整机原理图分析 ..................................................................... ............ 4 第3章硬件设计 53.1 单片机模块 ..................................................................... (5)3.2 ADC0809资料 ..................................................................... .. (7)3.3酒精传感器模块 ..................................................................... .. (9)3.3.1传感器性能分析 ..................................................................... . (9)3.3.2呼出酒精气体浓度与血液酒精浓度关系 (12)3.4 LCD模块...................................................................... .......................... 13 第4章系统软件 154.1整机系统流程图 ..................................................................... (16)4.1.1ADC程序流程图 ..................................................................... .. (16)4.1.2 LCD程序流程图 ..................................................................... .......... 17 第5章总结与展望 18参考文献 19第1章绪论1.1 精测试仪现状和发展趋势喝酒后，呼出的气体会有酒味，表情行为会有反常。

西安邮电大学毕业设计（论文）基于AT89C51单片机酒精浓度检测器学院（系）：专业班级：学生姓名：指导教师：学位论文原创性声明本人郑重声明：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内容外，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：年月日学位论文版权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内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、保密囗，在年解密后适用本授权书2、不保密囗。

（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：年月日导师签名：年月日西安邮电大学本科生毕业设计（论文）任务书学生姓名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）主要内容：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]．北京：北京航天航空大学版社，2009．[2] 吴建平．传感原理及器应用第二版[M]．浙江科学技术出版社，2011．指导教师签名系主任签名院长签名（章）西安邮电大学本科学生毕业设计(论文)开题报告目录摘要 ........................................................................................................................................ Abstract .....................................................................................................................................1 绪论 01.1 设计背景 01.2 酒精检测仪的简单概述 01.3 设计酒精浓度探测仪的意义 01.4 本课题主要研究内容 (1)2 酒精检测仪硬件部分 (1)2.1 AT89C51单片机的简介 (1)2.2 硬件系统框图 (3)2.3 信号采集电路 (4)2.4 发光二极管显示报警电路 (10)2.6 LCD1206显示电路 (12)3 软件编程 (14)3.1 开发环境 (14)3.2 程序流程 (14)3.3 程序代码编写 (17)4 酒精检测仪调试和测试结果 04.1 电路调试 04.2 酒精浓度与LCD显示之间的关系 (1)4.2 浓度与显示之间的关系 (3)5 结束语 (3)参考文献 0致谢 (1)摘要本课题主要目的是采用一种能简单高效地测量酒精浓度，让其应用在日常生活中，尤其是交警部门。

基于单片机的酒精测试仪摘要单片机和气体传感器为核心，设计酒精浓度检测仪,实现不同环境下酒精浓度的检测。

本文介绍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；酒精传感器目录摘要 (2)Abstract (2)1 引言 (4)1.1 课题的背景和意义 (4)1.2 本论文主要工作 (4)2 总体设计方案 (4)2.1 酒精浓度检测仪整体结构设计 (4)2.2 硬件设计及功能概述 (5)2.3 硬件电路设计 (6)2.4 各功能模块的设计 (6)3 总结与展望 (10)参考文献...................................................................................... 错误!未定义书签。

01、引言1.1课题的背景和意义年来，随着我国经济的高速发展，民的生活水平迅速提高，越来越多的人有了自己的私家车，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，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，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。

12此外，空气酒精浓度监测仪还能监测某一特定环境的酒精浓度如酒精生产车间可避免发生起火、爆炸及工业场地酒精中毒等恶性事故，确保环境安全。

1.2本论文主要工作789本课题研究的是一种以气敏传感器和单片机为主，监测空气酒精浓度，并具有声光报警功能及LCD显示功能的空气酒精浓度监测仪。

其可监测出空气环境中酒精浓度值，并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。

基于51单片机酒精浓度检测仪的设计毕业论文设计酒精浓度检测仪是一种常用的安全检测设备，主要用于检测酒驾等违法行为。

本文将设计一款基于51单片机的酒精浓度检测仪，并详细介绍其设计思路和实现方法。

首先，我们需要明确酒精浓度检测的原理。

酒精浓度检测常采用的原理是气体传感器测量酒精气体的浓度，然后将测量结果转化为电信号，通过微处理器进行处理和显示。

首先，我们选择合适的气体传感器来检测酒精浓度。

目前市场上常用的气体传感器有MQ-3型、MQ-4型等。

我们可以从中选择一个适合的传感器进行使用。

传感器的输出信号一般为模拟信号，所以我们需要通过ADC模块将模拟信号转化为数字信号供单片机处理。

接下来，我们需要设计硬件电路。

酒精浓度检测仪需包括传感器模块、单片机模块和显示模块。

传感器模块将酒精气体浓度转化为电信号，单片机模块负责处理传感器信号并进行计算，显示模块用于显示测量结果。

在传感器模块中，我们需要将传感器与电路连接，供电并连接到单片机部分的ADC模块。

在单片机模块中，我们需要将单片机与ADC模块连接，接收传感器模块传来的信号，并进行处理和计算。

根据不同的酒精浓度范围，我们可以设置不同的报警阈值，超过阈值时触发报警功能。

在显示模块中，可以采用数码管、液晶屏等方式进行显示。

我们把单片机处理后的结果转化为适合显示的形式，如显示测量结果和报警状态等，以便用户直观了解。

在软件设计方面，我们需要编写酒精浓度检测仪的控制程序。

首先，我们需要配置单片机的IO口和ADC模块。

然后，我们需要对传感器模块的输出信号进行采样和处理，将模拟信号转化为数字信号。

接着，我们需要编写算法对数字信号进行处理和计算，得到酒精浓度的数值。

最后，我们需要根据酒精浓度的数值判断是否触发报警功能，并将处理后的结果显示在显示模块上。

在实际运行中，我们需要进行实验验证，根据测量结果对传感器的响应曲线进行校正，提高检测精确度。

同时，还需要注意对仪器进行定期维护和校准，保证检测仪的正常运行。

北京信息科技大学本科毕业论文（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申请学士学位所属学科年级学生姓名、学号指导教师姓名、职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89C51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IABSTRACTABSTRACTIn 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 89C51 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, alarmII目录目录1 引言--------------------------------------------------------------------- 11.1 酒精浓度检测仪的背景---------------------------------------------------- 11.2 酒精浓度检测仪现状及发展趋势-------------------------------------------- 11.3 本课题实现目标---------------------------------------------------------- 12 设计方案和元器件选择 ------------------------------------------------------- 22.1 设计方案 --------------------------------------------------------------- 22.2 单片机的选择 ----------------------------------------------------------- 22.3 传感器 ----------------------------------------------------------------- 42.4 数模转换器 ------------------------------------------------------------- 52.5 AT24C02存储器---------------------------------------------------------- 62.6 LCD显示模块------------------------------------------------------------ 63 系统硬件设计-------------------------------------------------------------- 83.1 硬件设计原理 ----------------------------------------------------------- 83.2 硬件设计外围电路-------------------------------------------------------- 93.2.1 晶振电路、复位电路设计---------------------------------------------- 93.2.2 报警电路设计------------------------------------------------------- 113.2.3 电源电路设计------------------------------------------------------- 113.2.4 信号调制电路设计--------------------------------------------------- 123.2.5 A/D转换电路设计--------------------------------------------------- 133.2.6 外围扩充存储器电路设计--------------------------------------------- 144 系统软件设计------------------------------------------------------------- 154.1 主程序流程图 ---------------------------------------------------------- 154.2 A/D转换模块程序流程图------------------------------------------------- 154.3 按键程序流程图--------------------------------------------------------- 164.4 液晶显示程序流程图----------------------------------------------------- 175 本设计总结与展望--------------------------------------------------------- 186 结束语------------------------------------------------------------------- 18 参考文献-------------------------------------------------------------------- 20 致谢----------------------------------------------------------------------- 21III1 引言1.1 酒精浓度检测仪的背景对气体中酒精含量进行检测的设备有五种基本类型，即：燃料电池型(电化学)、半导体型、气体色谱分析型、红外线型、比色型。