【正文】 本科畢業(yè)論文 酒精濃度測(cè)試儀的設(shè)計(jì)與制作二 級(jí) 學(xué) 院物理與機(jī)械工程學(xué)院專(zhuān) 業(yè)通信工程年 級(jí)2009 級(jí)學(xué) 號(hào)0910618041學(xué) 生 姓 名秦學(xué)峰指 導(dǎo) 教 師林萍職 稱(chēng)碩士完 成 時(shí) 間2013 年04月30 日 獨(dú) 創(chuàng) 性 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是本人在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下取得的研究成果。除了文中特別加以注釋和致謝的地方外，論文（設(shè)計(jì)）中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的研究成果。與本研究成果相關(guān)的所有人所做出的任何貢獻(xiàn)均已在論文（設(shè)計(jì)）中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。簽名： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　年　　月　　日授權(quán)聲明本人完全理解賀州學(xué)院有關(guān)保留、使用本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，即：學(xué)院有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的復(fù)印件和磁盤(pán)，允許畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）被查閱和借閱。本人授權(quán)賀州學(xué)院可以將畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編論文（設(shè)計(jì)）。本人論文（設(shè)計(jì)）中有原創(chuàng)性數(shù)據(jù)需要保密的部分為：無(wú)。簽 名： 　　　　　年　　月　　日指導(dǎo)教師簽名： 　　　　　　　　　　　　　　　　 年　　月　　日目 錄摘 要 I緒 論 11 硬件設(shè)計(jì) 1 STC89S52單片機(jī) 1 MQ3酒精傳感器 1 ADC0832芯片 1 LCD1602液晶 1 報(bào)警電路 12 軟件設(shè)計(jì) 1 編譯語(yǔ)言的選擇 1 主程序模塊 1 A/D轉(zhuǎn)換模塊 1 按鍵輸入模塊 1 液晶顯示輸出模塊 13 調(diào)試和結(jié)果 14 心得體會(huì) 1參考文獻(xiàn) 1附錄 1Abstract 1致 謝 1酒精濃度測(cè)試儀的設(shè)計(jì)與制作作 者 秦學(xué)峰指導(dǎo)教師 林萍摘 要：本論文主要是設(shè)計(jì)一種用于公共場(chǎng)所具有檢測(cè)和報(bào)警功能的酒精濃度測(cè)試儀。成品可用于交警對(duì)汽車(chē)駕駛者測(cè)試與監(jiān)督，也可以用于司機(jī)駕車(chē)前的自我檢測(cè)。本設(shè)計(jì)方案基于STC89S52單片機(jī)，MQ3酒精濃度傳感器。系統(tǒng)將傳感器輸出的4~20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)通過(guò)以ADO832為核心的A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為8位的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理，最后由LCD1602液晶顯示器顯示酒精濃度值以及實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。論文中清楚地描述了數(shù)據(jù)采集子代碼、數(shù)據(jù)處理過(guò)程以及數(shù)據(jù)顯示子程序和報(bào)警電路的設(shè)計(jì)方法和過(guò)程。系統(tǒng)對(duì)于測(cè)試點(diǎn)超出額定的酒精濃度時(shí)，發(fā)光二極管報(bào)警提示測(cè)試人員，同時(shí)操作人員可以通過(guò)按鍵對(duì)上限酒精濃度的設(shè)定和調(diào)節(jié)。關(guān)鍵詞：酒精濃度傳感器；單片機(jī)；1602液晶V緒 論檢測(cè)儀向更迅速快捷更方便攜帶等發(fā)展。傳統(tǒng)的機(jī)械測(cè)試儀和酒精計(jì)一般的靈敏度和準(zhǔn)確度比較低或難操作，同時(shí)單片機(jī)做的系統(tǒng)既有類(lèi)似于計(jì)算機(jī)的基本部件，又不同于計(jì)算機(jī)。它有體積小，實(shí)時(shí)快速對(duì)外部事件做出反應(yīng)，作出邏輯判斷與推理后實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的參數(shù)調(diào)整與控制等優(yōu)點(diǎn)，所以基于單片機(jī)的酒濃度測(cè)試儀的開(kāi)發(fā)還是具有一定現(xiàn)實(shí)意義的。根據(jù)WHO數(shù)據(jù)，。俄羅斯及其周邊的東歐國(guó)家酒精消費(fèi)量最高，其次為歐洲其他國(guó)家。在人均國(guó)民生產(chǎn)總值（GDP）低于7000美元的低收入國(guó)家，酒精消費(fèi)量與人均GDP相關(guān)，GDP越高酒精消費(fèi)量越高。而隨著我國(guó)近年來(lái)高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)水平和居民生活水平，酒精消費(fèi)量亦呈直線(xiàn)上升趨勢(shì)，隨之而來(lái)的是因?yàn)轱嬀贫斐傻囊幌盗猩鐣?huì)問(wèn)題。例如酒后駕駛造成的交通意外。當(dāng)酒精在人體血液內(nèi)達(dá)到一定濃度時(shí)，麻痹神經(jīng)，造成大腦反應(yīng)遲緩，肢體不受控制等癥狀。人對(duì)外界的反應(yīng)能力及控制能力就會(huì)下降，處理緊急情況的能力也隨之下降。對(duì)于酒后駕車(chē)者而言，其血液中酒精含量越高，發(fā)生撞車(chē)的幾率越大。而根據(jù)世界衛(wèi)組織的事故調(diào)查，大約50%—69%的交通事故與酒后駕駛有關(guān)，酒后駕駛已經(jīng)被列為車(chē)禍致死的主要原因。在中國(guó)，每年由于酒后駕車(chē)引發(fā)的交通事故達(dá)數(shù)萬(wàn)起，其危害觸目驚心，已成為交通事故的第一大“殺手”。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)人權(quán)的尊重，對(duì)生命的關(guān)愛(ài)，使更多人的生命權(quán)、健康權(quán)及幸福美滿(mǎn)的家庭能得到更好的保護(hù)，需要設(shè)計(jì)一智能儀器能夠檢測(cè)駕駛員體內(nèi)酒精含量。因此我選擇了酒精濃度測(cè)試儀的設(shè)計(jì)為畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目。這種儀器可以準(zhǔn)確的測(cè)出喝酒者酒后血液中的酒精濃度，從而可以采取相關(guān)措施，提前預(yù)防交通事故或者災(zāi)難的發(fā)生，從而極大地保護(hù)了人民的生命和財(cái)產(chǎn)的安全。受20世紀(jì)信息技術(shù)的快速發(fā)展的影響，傳感技術(shù)逐漸走向成熟，在生活生產(chǎn)中的得到了廣泛的應(yīng)用。由于傳感器在各個(gè)領(lǐng)域都有著舉足輕重的作用，因此，高精度，高可靠性，微型化，微功耗無(wú)源化和智能數(shù)字化成為其發(fā)展方向。為檢查醉駕, 警察常常使用一種便攜式的酒精呼吸檢測(cè)儀, 通過(guò)檢測(cè)駕駛者呼出的氣體判斷駕駛者是否飲酒。而目前使用的酒精呼吸檢測(cè)儀只能初步顯示駕駛員是否飲酒, 有醉駕嫌疑的駕駛員還需要接受血檢, 以確定其體內(nèi)酒精含量是否超標(biāo)。為簡(jiǎn)化其流程，英國(guó)內(nèi)政部已推出一種超級(jí)酒精呼吸檢測(cè)儀, 能根據(jù)體溫、呼吸頻率等情況, 當(dāng)場(chǎng)判斷出駕駛者體內(nèi)的酒精含量。由此可見(jiàn)，高精度，高可靠性與微型化是酒精濃度檢測(cè)儀的主要發(fā)展方向。至今為止，對(duì)氣體中酒精含量進(jìn)行檢測(cè)的設(shè)備有燃料電池型（電化學(xué)）、半導(dǎo)體型、紅外線(xiàn)型、氣體色譜分析型和比色型五種類(lèi)型。但由于價(jià)格和使用方便的原因，目前（截止2013年1月）常用的只有燃料電池型（電化學(xué)型）和半導(dǎo)體型兩種。與半導(dǎo)體型相比，燃料電池型呼氣酒精測(cè)試儀具有穩(wěn)定性好，精度高，抗干擾性好的優(yōu)點(diǎn)。但是由于燃料電池酒精傳感器的結(jié)構(gòu)要求非常精密，制造難度相當(dāng)大，目前（2013年）只有美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)，中國(guó)等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家能夠生產(chǎn)，加上材料成本高，因此價(jià)格相當(dāng)昂貴，是半導(dǎo)體酒精傳感器的幾十倍。由于經(jīng)費(fèi)、設(shè)備和時(shí)間等因素限制，所以這次設(shè)計(jì)與制作的酒精濃度測(cè)試儀是以單片機(jī)為主控制器，擴(kuò)展必要的外部電路，設(shè)計(jì)制作成的測(cè)試儀器。實(shí)現(xiàn)對(duì)酒精濃度數(shù)據(jù)的采集，最大酒精濃度的設(shè)置，酒精濃度大小的比較，報(bào)警和顯示酒精濃度數(shù)據(jù)等功能。系統(tǒng)包括單片機(jī)控制模塊，液晶顯示屏顯示模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，報(bào)警模塊，復(fù)位電路等模塊。單片機(jī)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程，主要由51單片機(jī)、液晶顯示屏、按鍵、LED指示燈組成，外部硬件電路有驅(qū)動(dòng)芯片等。賀州學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）1 硬件設(shè)計(jì)由于本次設(shè)計(jì)需要用到單片機(jī)，來(lái)完成對(duì)酒精濃度的檢測(cè)，分析了網(wǎng)上的相似課題，有很多是用酒精濃度傳感器MQ3來(lái)完成酒精濃度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。鑒于本次時(shí)間限制，本次設(shè)計(jì)中采用的是STC89S52單片機(jī)來(lái)控制整個(gè)電路，電路中采用的是LCD1602來(lái)顯示測(cè)試所得的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，用MQ3感應(yīng)器來(lái)采集數(shù)據(jù)。A/D芯片選擇AD0832，主要是這塊芯片的性能優(yōu)良，時(shí)序操作簡(jiǎn)單，能很好的解決本次設(shè)計(jì)中對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的要求。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：報(bào)警提示A/D轉(zhuǎn)換傳感器液晶顯示器STC89S52按鍵圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖構(gòu)成該系統(tǒng)的主要元件和電路有： STC89S52單片機(jī) 單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線(xiàn)系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。單片機(jī)也被稱(chēng)為微控制器（Microcontroler），是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專(zhuān)用處理器發(fā)展而來(lái)。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)提及要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專(zhuān)用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。STC89S52單片機(jī)為系統(tǒng)的核心，它是一款低功耗,價(jià)格便宜,高速，可靠,有一定抗靜電，抗干擾,功能較強(qiáng)的單片機(jī)。STC89S52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫(xiě)口線(xiàn)，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)STC89S52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)本。STC單片機(jī)有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求[1]。 STC89S52芯片圖圖2 STC89S52引腳圖 STC89S52單片機(jī)部分引腳功能說(shuō)明?Vcc：電源電壓。?GND：接地。?P0口：P0口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線(xiàn)復(fù)用口。?P1口：P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。?P2口：P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。?P3口：P3口時(shí)一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路