【正文】 0 / 42酒精濃度檢測器 為了能實現(xiàn)酒精濃度的檢測,本論文以 STC12C5A32AD 作為核心控制芯片，進行了酒精濃度檢測儀的設計與制作。論文詳細地敘述了系統(tǒng)電路的工作原理并對核心控制芯片 STC12C5A32AD 作出了介紹，以及對各核心器件的工作原理和在電路中的主要作用進行了詳細介紹，并闡述了應用 Protel 實現(xiàn)電路原理圖的繪制及 PCB 設計過程，最終對實物調試情況進行了介紹。實物的調試結果表明，本設計能夠成功地實現(xiàn)酒精濃度的檢測。[關鍵詞] 檢測 酒精濃度 酒精傳感器 PCB STC12C5A32AD AT24C04 Title Alcohol concentration detector AbstractIn order to achieve the detection of alcohol concentration，In this thesis, The design and production of the alcohol concentration detector regard STC12C5A32AD as the core control chip, The paper describes in detail the working principle of the system circuit and introduces the core control chip STC12C5A32AD. Described in detail as well as the core of the device working principle and the main role in the circuit. And described the application Protel circuit schematic drawing and PCB design process, Ultimately the physical debugging situation was introduced. The physical of debugging results indicate that the present design is able to successfully achieve detection of the alcohol concentration.[Key words]: Detect Alcohol concentration Alcohol sensor PCB STC12C5A32AD AT24C04 / 42目 次1 緒論 .................................................................1 本課題研究的背景以及現(xiàn)實意義 .......................................1 本課題的研究概況及發(fā)展趨勢綜述 .....................................1 本課題對于專業(yè)知識的綜合應用情況 ...................................22 酒精濃度檢測儀電路的工作概述以及原理分析 .............................3 酒精濃度檢測儀電路的工作概述 .......................................3 需要解決的問題及擬采用的研究手段 ...................................3 系統(tǒng)硬件電路總體結構框圖 ...........................................4 各部分單元電路介紹 .................................................4 其它外圍電路 ......................................................11 酒精檢測儀總體電路原理圖 ..........................................133 PROTEL 硬件開發(fā)軟件 .................................................15 PROTEL 軟件組成 ....................................................15 PCB 板設計及實物圖 .................................................164 軟件編程 ............................................................18 軟件流程圖 ........................................................18 程序見附錄。 ......................................................195 酒精濃度檢測儀的焊接與調試 ..........................................19 酒精濃度檢測儀的焊接 ..............................................19 酒精濃度檢測儀的實物調試 ..........................................22 酒精檢測儀程序下載調試 ............................................23結 論 .................................................................27致 謝 .................................................................28參 考 文 獻 ............................................................29附錄 ： C 程序 .........................................................300 / 421 緒論 本課題研究的背景以及現(xiàn)實意義為了防止駕駛人員酒后駕車，現(xiàn)場隨時對人體呼吸中酒精含量進行檢測已成為一種必要，酒精檢測儀逐漸得到廣泛的應用和青睞。從工廠企業(yè)到居民家庭，酒精泄露的檢測、監(jiān)控以及對酒后駕車的監(jiān)測對居民的人身和財產(chǎn)安全都是十分重要且必不可少的?，F(xiàn)如今，由于人們安全意識增強，對環(huán)境安全性和生活舒適性要求的提高，再加上氣體傳感器向低功耗、多功能、集成化方向的發(fā)展，因此，酒精濃度檢測儀具有十分廣闊的現(xiàn)實市場。酒精的測量在交通管理以及日常生活中具有極為重要的作用。傳統(tǒng)的抽血測量具有時效性差、不方便等多方面的缺點。為了保障人民的生命財產(chǎn)安全，需要設計一智能儀器能夠檢測駕駛員體內酒精含量，以確定被測者體內酒精含量的多少，確保駕駛員的安全，酒精檢測儀的設計與使用有著不可替代的作用，也有著相當好的前景和意義。本設計就是希望能夠設計出這樣一款產(chǎn)品，以滿足社會的需要。 本課題的研究概況及發(fā)展趨勢綜述隨著電子信息技術的快速發(fā)展，傳感器技術逐漸走向成熟，在生活中得到了廣泛的應用。由于傳感器在各個領域都有著舉足輕重的作用，因此，高精度，高可靠性，微型化，微功耗無源化和智能數(shù)字化成為其發(fā)展方向 [11]。至今為止，對氣體中酒精含量進行檢測的設備有燃料電池型（電化學）、半導體型、紅外線型、氣體色譜分析型和比色型五種類型。但由于價格和使用方便的原因，目前常用的只有燃料電池型（電化學型）和半導體型兩種。燃料電池是當前全世界都在廣泛研究的環(huán)保型能源，它可以直接把可燃氣體轉變成電能，而不產(chǎn)生污染，酒精傳感器只是燃料電池的一個分支。燃料電池酒精傳感器采用貴金屬白金作為電極，在燃燒室內充滿特種催化劑，使進入燃燒室內的酒精充分燃燒轉變?yōu)殡娔?，也就是在兩個電極上產(chǎn)生電壓，電能消耗在外接負載上，此電壓與進入燃燒室內氣體的酒精濃度成正比。與半導體型相比，燃料電池型呼氣酒精測試儀具有穩(wěn)定性好，精度高，抗干擾性好的優(yōu)點。但是由于燃料電池酒精傳感器的結構要求非常精密，制造難度相當大，目前只有美國、英國、德國等少數(shù)幾個國家能夠生產(chǎn)，加上材料成本高，因此價格相當昂貴，是半導體酒精傳感器的幾十倍。所以應用半導體酒精傳感器成為了一種1 / 42趨勢。 本課題對于專業(yè)知識的綜合應用情況本課題主要研究的是以單片機、氣敏傳感器和顯示器為主，能夠實時檢測空氣中的酒精濃度，并且具有報警功能的酒精濃度檢測儀。其可檢測出空氣環(huán)境中和人體呼出的氣體的酒精濃度值，并根據(jù)不同的環(huán)境和要求設定不同的閾值，當讀數(shù)超過設定的閾值時，會發(fā)出報警提示。采用 C 語言來實現(xiàn)其軟件功能。通過電路設計軟件設計其電路原理圖，然后運用熟練地焊接技術完成硬件設備的組裝，該儀器功能完善、靈敏度高、工作性能好，并且具有尺寸小、方便攜帶的優(yōu)點。在設計中力求以最簡單的電路來可靠完成測量系統(tǒng)的功能。在測量系統(tǒng)的 PCB設計中嚴格按照 PCB 設計的工藝要求進行元器件的布局以及布線等設計，力求使得所設計的產(chǎn)品符合工藝化以及工程化的要求。在設計中綜合應用了大學期間所學習的《模擬電子產(chǎn)品的安裝與測試》、《數(shù)字電子產(chǎn)品的安裝與測試》以及《電子產(chǎn)品的安裝與調試》等多門專業(yè)課程。同時運用了單片機接口原理和 C 語言編程 [16]。本課題的選題難度適中，能夠對應用電子技術專業(yè)學習的專業(yè)課程有較為全面的應用與掌握，同時也與自己的專業(yè)能力符合。2 / 422 酒精濃度檢測儀電路的工作概述以及原理分析 酒精濃度檢測儀電路的工作概述酒精濃度檢測儀由酒精傳感檢測、信號轉換電路、信號接受處理、結果顯示等四個模塊組成。酒精濃度的的采集是應用 MQ3 型酒精傳感器，它將檢測到的酒精濃度轉化為電信號，然后將電信號傳送給模數(shù)轉換器，本設計中模數(shù)轉換器集成在STC12C5A32AD 芯片中，單片機對所輸入的數(shù)字信號進行分析處理，最后將分析處理的結果通過顯示器顯示出來。由于不同的環(huán)境對酒精濃度的要求也不一樣，所以，可以通過鍵盤來設定不同環(huán)境中酒精濃度的不同閥值。如果所檢測到的空氣中的酒精濃度超過了所設定的閥值，那么單片機將會控制 LED 燈點亮來報警，來提示其已經(jīng)超過設定值，起到報警作用。整體電路的設計功能完善，結構簡潔，符合模塊化的設計思路以及工程化的產(chǎn)品要求。經(jīng)過理論分析以及實際檢驗，產(chǎn)品的工作性能良好。 需要解決的問題及擬采用的研究手段本文以 STC12C5A32AD 單片機為核心，設計了用于測量酒精濃度的探測儀，主要研究工作包括以下 3 個方面。(1)硬件電路方面，對氣體傳感器 MQ3 按檢測電路，接上一定阻值的負載電阻，檢測它的技術參數(shù)，確定 MQ3 所接負載電阻的大小，完成信號采樣電路的設計；采樣到的模擬電壓電信號通過 A/D 轉換，得到可供單片機處理的數(shù)字信號，再由單片機作相應的數(shù)據(jù)處理；發(fā)光二極管報警顯示。(2)軟件方面，標準的確定是該部分要做的主要工作。因為原始的采樣值是一個間接的負載分壓值，需要將它轉化為被測酒精濃度值。通過多個樣品的測量確定多個濃度區(qū)間的轉換標準，并將每個區(qū)間的轉換關系近似線性化處理，然后通過軟件編程的方法來實現(xiàn) [17]。本次設計需要研究解決的問題是： (1)傳感器電路的設計。首先設計一個基準電壓 ,采用差動輸入使得 V 輸出=V 。從而使得傳感器的輸出范圍符合 STC12C5A32AD 的范圍。發(fā)光二極管點越亮，酒精濃度越高燃燒產(chǎn)生的電壓值越