手持式酒精濃度測試儀的研制-wenkub
2023-04-10 00:29:21 本頁面
【正文】 ，來確保司機(jī)安全駕駛，避免交通事故。在人均國民生產(chǎn)總值（GDP）低于7000美元的低收入國家，酒精消費(fèi)量和人均GDP有關(guān)，GDP越高這個(gè)國家或者地區(qū)的酒精消費(fèi)量也就越高。該儀器具有靈敏度高、工作性能好、功耗低、成本低，性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。 中文題目 手持式酒精濃度測試儀的研制 英文題目 Development of Handheld Alcohol Concentration Detector 27 / 32摘 要本文介紹的是一種手持式酒精濃度測試儀的設(shè)計(jì)方案，采用高精度MQ3酒精氣體傳感器對空氣中的酒精濃度進(jìn)行檢測，利用宏晶公司高性能低成本單片機(jī)STC12C5A32AD對檢測信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和處理，具有聲光報(bào)警和顯示功能。能用于交通檢測、酒廠及食品工廠發(fā)酵監(jiān)控等場所。而隨著我國近年來經(jīng)濟(jì)水平和人民生活水平的不斷提高，私家車的保有量越來越多，汽車成為代步工具也成了一種普遍的現(xiàn)象。此外，不論是工廠企業(yè)還是普通家庭，酒精泄露的檢測、監(jiān)控對居民的人身和財(cái)產(chǎn)安全都是十分重要和必要的。為了對醉酒者進(jìn)行檢測，通常警察使用的是方便攜帶的氣體酒精濃度測試儀。到目前為止，有五種類型的檢測設(shè)備能夠?qū)諝庵械木凭窟M(jìn)行檢測，分別是半導(dǎo)體型、燃料電池型、氣體色譜分析型、紅外線型、和比色型。燃料電池型酒精傳感器的電極用的是貴金屬白金，酒精進(jìn)入燃燒室后，在燃燒室內(nèi)特種催化劑的催化下，充分燃燒轉(zhuǎn)換為電能，由此燃料電池的電極上便產(chǎn)生了電壓，外接負(fù)載的存在使電能被消耗，燃料電池的電壓與燃燒室內(nèi)酒精的濃度是成正比的。（1）文獻(xiàn)索引法：利用學(xué)校圖書館資料和文獻(xiàn)及通過網(wǎng)絡(luò)查詢相關(guān)資料對本課題有足夠深的了解，為本設(shè)計(jì)的具體模塊電路做好理論準(zhǔn)備。該酒精檢測儀以STC12C5A32AD單片機(jī)和氣敏酒精傳感器為核心，具有聲光報(bào)警和LCD顯示功能。（2）酒精濃度檢測模塊的設(shè)計(jì)；酒精濃度常用酒精傳感器來檢測，了解該傳感器的工作原理，制作數(shù)據(jù)采集模塊完成數(shù)據(jù)的采集。（6）液晶顯示模塊的設(shè)計(jì)；準(zhǔn)確顯示出檢測到的數(shù)據(jù)。而本設(shè)計(jì)所做的智能酒精濃度酒精檢測儀除具有這個(gè)基本功能外，還可通過手動隨意設(shè)置酒精濃度的閥值，以劃定不同環(huán)境條件下酒精的安全界限，同時(shí)具有聲光報(bào)警功能。 本文設(shè)計(jì)的智能酒精濃度檢測儀具有如下特點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，外圍電路帶有LCD顯示和鍵盤響應(yīng)電路，無需其他計(jì)算機(jī)，用戶就可與之進(jìn)行交互工作，完成數(shù)據(jù)的采集、存儲、計(jì)算、分析等過程。 結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖23所示圖231 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖第3章 檢測儀的硬件設(shè)計(jì)51系列單片機(jī)是美國Intel公司于1980年推出的一款相當(dāng)成功的產(chǎn)品，該系列或其兼容的單片機(jī)仍然是目前的主流產(chǎn)品之一，主要包括8031,8051,8751，89C51和其他通用產(chǎn)品。2. 工作頻率范圍：0～35MHz，相當(dāng)于普通8051的 0～420MHz。,傳統(tǒng)的下降沿或低電平觸發(fā)中斷,并新增支持上升沿中斷的PCA模塊，Power Down模式可由外部中斷喚醒, 10位精度ADC，共8路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá)250K/S(每秒鐘25萬次)。它的工作原理是在確定的環(huán)境條件下，環(huán)境中的酒精濃度變化將會引起電阻值的變化，且這兩種變化存在著線性關(guān)系。R0：氣敏元件在潔凈空氣中的電阻值。 A/D轉(zhuǎn)換模塊A/D轉(zhuǎn)換器大致分有三類：一是雙積分A/D轉(zhuǎn)換器，優(yōu)點(diǎn)是精度高，抗干擾性好，價(jià)格便宜，但速度慢；二是逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，精度、速度、價(jià)格適中；三是∑△A/D轉(zhuǎn)換器。在基準(zhǔn)電壓為5V,采樣周期為540個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)，輸入電壓與AD輸出的關(guān)系見圖331.圖331 AD輸出與電壓關(guān)系圖由圖可見，STC12C5A32AD單片機(jī)自帶的AD具有偏移誤差及滿刻度誤差小、線性度好的特點(diǎn)。同時(shí)為了節(jié)省硬件資源的消耗，于是在此通過外部按鍵操作來改變酒精濃度的不同閥值，外部按鍵電路見下圖341所示圖341 按鍵電路按鍵S11和按鍵S12分別用來增加閾值和減少閾值。 24c04 采用的 IIC 總線，是一種 2 ,，從而完成數(shù)據(jù)的讀寫操作。SCL和SDA為AT24C04和單片機(jī)IIC通信的時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線。J2的6引腳分別接液晶的RS、E/W和E控制引腳，J2的7—14引腳為數(shù)據(jù)引腳。本設(shè)計(jì)采用USB接口供電，電源電壓5V。Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解，在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。由于程序較大，這里只對以下主要子程序流程做介紹。A/D轉(zhuǎn)換的流程見圖42圖421 A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖 報(bào)警程序設(shè)計(jì)報(bào)警程序的設(shè)計(jì)很簡單，就是將酒精濃度的測量值與事先設(shè)定的閾值相比較，當(dāng)測量值大于閾值時(shí)，蜂鳴器報(bào)警，同時(shí)LED燈變亮指示超量。中斷子程序包括預(yù)設(shè)閥值、數(shù)據(jù)存儲、信息顯示等操作，在進(jìn)行閥值判斷時(shí)用到了LM393電壓比較器，程序的絕大部分時(shí)間處在數(shù)據(jù)處理上，而STC12C5A32AD單片機(jī)在一次處理數(shù)據(jù)的時(shí)間約為6us，故總體的平均功耗低。在系統(tǒng)電路調(diào)試正確以后，要作改進(jìn)工作，使液晶上正確顯示所測的酒精氣體濃度值。圖51 濃度與電壓關(guān)系曲線
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