【導(dǎo)讀】民的人身和財(cái)產(chǎn)安全都是十分重要且必不可少的。同時(shí)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)。近三分之一是由酒后駕車(chē)引起的。由于人們安全意識(shí)增強(qiáng)，對(duì)環(huán)境安全性和生活。中酒精含量的檢測(cè)已日益受到重視，酒精濃度測(cè)試儀逐漸得到廣泛應(yīng)用。酒精測(cè)試儀也可應(yīng)用于食品加工、釀酒等需要監(jiān)控空氣中酒精濃度的場(chǎng)合。十分廣闊的現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)和潛在的市場(chǎng)要求。應(yīng)的外圍電路,將檢測(cè)結(jié)果通過(guò)LED、LCD等顯示方式告知使用者。不同而改變敏感膜的電阻。狀況進(jìn)行相應(yīng)的處理分析、處理和顯示，并通過(guò)報(bào)警進(jìn)行提示。電導(dǎo)率發(fā)生變化這一機(jī)理來(lái)進(jìn)行檢測(cè)的。氣敏傳感器是一種檢測(cè)特定氣體的傳感器。瓦斯爆炸事故的發(fā)生。如H2、CO、碳?xì)浠衔锏?，被稱(chēng)為還原型氣體。氣敏傳感器是酒精檢測(cè)系統(tǒng)的核心，通常安裝在探測(cè)頭內(nèi)。目前普遍使用的氣敏傳感器有燃料電池型和半導(dǎo)體型兩種。們能夠制造便攜型呼氣酒精濃度測(cè)試器，適合于現(xiàn)場(chǎng)使用。MQK2酒精濃度傳感器主要由氣敏元件和電阻絲組成，MQK2傳感器

　　

【正文】 .................................................................................. 4 課題的背景和意義 ...................................................................................... 4 本論文主要工作 .......................................................................................... 4 2 總體設(shè)計(jì)方案 ......................................................................................................... 4 酒精濃度檢測(cè)儀整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................................. 4 硬件設(shè)計(jì)及功能概述 .................................................................................. 5 硬件電路設(shè)計(jì) .............................................................................................. 6 各功能模塊的設(shè)計(jì) ...................................................................................... 6 3 總結(jié)與展望 ............................................................................................................ 10 參考文獻(xiàn) ...................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 0 中 南 林 業(yè) 科 技大學(xué) 本科畢 業(yè)論文 酒精濃度檢測(cè)儀 第 27 頁(yè) 引言 課題的背景和意義 近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民的生活水平迅速提高，越來(lái)越多的人有了自己的私家車(chē)，而酒后駕車(chē)造成的交通事故也頻頻發(fā)生。酒后駕車(chē)引起的交通事故是由于司機(jī)的過(guò)量飲酒造成人體內(nèi)酒精濃度過(guò)高，麻痹神經(jīng)，造成大腦反應(yīng)遲緩，肢體不受控制等癥狀。少量飲酒并不會(huì)有上述癥狀，即人體內(nèi)酒精濃度比較低時(shí)，而人體內(nèi)酒精超過(guò)某一個(gè)值時(shí)就會(huì)引起危險(xiǎn)。為此，需要設(shè)計(jì)一智能儀器能夠監(jiān)測(cè)駕駛 員體內(nèi)酒精含量。目前全世界絕大多數(shù)國(guó)家都采用呼氣酒精測(cè)試儀對(duì)駕駛?cè)藛T進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，以確定被測(cè)量者體內(nèi)酒精含量的多少，以確保駕駛員的生命財(cái)產(chǎn)安全。此外，空氣酒精濃度監(jiān)測(cè)儀還能監(jiān)測(cè)某一特定環(huán)境的酒精濃度如酒精生產(chǎn)車(chē)間可避免發(fā)生起火、爆炸及工業(yè)場(chǎng)地酒精中毒等惡性事故，確保環(huán)境安全。 本論文主要工作 本課題研究的是一種以氣敏傳感器和單片機(jī)為主，監(jiān)測(cè)空氣酒精濃度，并具有聲光報(bào)警功能及 LCD顯示功能的空氣酒精濃度監(jiān)測(cè)儀。其可監(jiān)測(cè)出空氣環(huán)境中酒精濃度值，并根據(jù)不同的環(huán)境設(shè)定不同的閾值，對(duì)超過(guò)的閾值進(jìn)行聲光報(bào)警 ．來(lái)提示危害。 采用匯編語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)其軟件功能 。 該儀器硬件電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單 、 軟件功能完善 、 靈敏度高 、 工作性能好，并且具有尺寸小 、 方便攜帶的優(yōu)點(diǎn) 。 此外，低功耗 、 低成本的特點(diǎn)可以使其吸引更多的市場(chǎng)目光 。 總體設(shè)計(jì)方案 酒精濃度檢測(cè)儀整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 中 南 林 業(yè) 科 技大學(xué) 本科畢 業(yè)論文 酒精濃度檢測(cè)儀 第 28 頁(yè) （ 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 顯示以及鍵盤(pán)響應(yīng)電路，無(wú)需要其他計(jì)算機(jī)，用戶(hù)就可以與之進(jìn)行交互工作，完成數(shù)據(jù)的采集 、 存儲(chǔ) 、 計(jì)算 、 分析等過(guò)程 。 （ 2）系統(tǒng)具有低功耗 、 小型化 、 高性?xún)r(jià)比等特點(diǎn) 。 （ 3）從便攜式的角度出發(fā)，系統(tǒng)成功使用了大屏幕液晶顯 示器以及小鍵盤(pán) 。 由單片機(jī)系統(tǒng)控制鍵盤(pán)和 LCD 顯示來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互操作，界面友好 。 （ 4）軟件系統(tǒng)采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，在兼顧實(shí)時(shí)性處理的同時(shí)也能很方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 。 硬件設(shè)計(jì)及功能概述 本文設(shè)計(jì)的酒精濃度檢測(cè)儀主要是以酒精傳感器和單片機(jī)為平臺(tái)設(shè)計(jì)而成的，其硬件系統(tǒng)功能框圖如圖一所示 。 圖一硬件系統(tǒng)功能框圖 酒精濃度檢測(cè)儀主要是用來(lái)檢測(cè)酒精濃度的，它主要由酒精傳感器 、 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 、 單片機(jī) 、 LCD 顯示 、 鍵盤(pán)以及聲音報(bào)警構(gòu)成 。 酒精傳感器將檢測(cè)到的酒精濃度轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后將電信號(hào)傳送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過(guò)模 數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，把轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字信號(hào)傳給單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)所輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析處理，最后將分析處理的結(jié)果通過(guò)顯示器顯示出來(lái) 。由于不同的環(huán)境對(duì)酒精濃度的要求也不一樣，所以，可以通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)設(shè)定不同環(huán)境中酒精濃度的不同閥值 。 如果所檢測(cè)到的空氣中的酒精濃度超過(guò)了所設(shè)定的閥中 南 林 業(yè) 科 技大學(xué) 本科畢 業(yè)論文 酒精濃度檢測(cè)儀 第 29 頁(yè) 值，那么單片機(jī)將會(huì)控制蜂鳴器發(fā)出聲音報(bào)警，用來(lái)提示危害 。 硬件電路設(shè)計(jì) 依據(jù)硬件系統(tǒng)功能框圖設(shè)計(jì)出系統(tǒng)硬件的整體電路圖如圖二和圖三所示 。 其中圖二是單片機(jī)與 LCD、 鍵盤(pán)以及聲音報(bào)警電路的電路連接圖 。 圖二單片機(jī)與 LCD、 鍵盤(pán)及聲音報(bào)警電 路的電路連接圖 各功能模塊的設(shè)計(jì) AT89S52 的特性 AT89S52 是低功耗 、 高性能 、 采用 CMOS 工藝的 8 位單片機(jī)，其片內(nèi)具有 8KB 的可在線編程的 Flash 存儲(chǔ)器 。 該單片機(jī)采用了 ATMEL 公司的高密度 、 非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)型 80C51 單片機(jī)的指令系統(tǒng)和引腳完全兼容；片內(nèi)的Flash 存儲(chǔ)器可在線重新編程，或者使用通用的非易失性存儲(chǔ)器編程；通用的 8 位 CPU 與在線可編程 Flash 集成在一塊芯片上，從而使 AT89S52 功能更加完善，應(yīng)用更加靈活；具有較高的性能價(jià) 格比，使其在嵌入式控制系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用前景 。 中 南 林 業(yè) 科 技大學(xué) 本科畢 業(yè)論文 酒精濃度檢測(cè)儀 第 30 頁(yè) ADC 的選擇 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的功能是將連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字量，是架起模擬系統(tǒng)跟數(shù)字系統(tǒng)之間連接的橋梁 。 對(duì)于本系統(tǒng)而言，就是用于快速 、 高精度地對(duì)輸入的酒精濃度信號(hào)進(jìn)行采樣編碼，將其轉(zhuǎn)換成單片機(jī)所能夠處理的數(shù)字量 。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路是本系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，其性能的好壞直接影響整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量 。 根據(jù) A/D 轉(zhuǎn)換器的工作原理可將 A/D 轉(zhuǎn)換器分成兩大類(lèi)：一類(lèi)是直接型 A/D 轉(zhuǎn)換器；另一類(lèi)是間接型 A/D 轉(zhuǎn)換器 。 在直接型 A/D 轉(zhuǎn)換器中，輸入的模擬電壓被直 接轉(zhuǎn)換成數(shù)字代碼，不經(jīng)任何中間變量 。 在間接型 A/D 轉(zhuǎn)換器中，首先把輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換成某種中間變量（時(shí)間 、 頻率 、 脈沖寬度等等），然后再把這個(gè)中間變量轉(zhuǎn)換為數(shù)字代碼輸出 。 氣體傳感器的選擇 氣體傳感器是氣體檢測(cè)系統(tǒng)的核心，通常安裝在探測(cè)頭內(nèi) 。 從本質(zhì)上講，氣體傳感器是一種將某種氣體體積分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)電信號(hào)的轉(zhuǎn)換器 。 探測(cè)頭通過(guò)氣體傳感器對(duì)氣體樣品進(jìn)行調(diào)理，通常包括濾除雜質(zhì)和干擾氣體 、 干燥或制冷處 理 、 樣品抽吸，甚至對(duì)樣品進(jìn)行化學(xué)處理，以便化學(xué)傳感器進(jìn)行更快速地測(cè)量 。 在選擇傳感器的時(shí)候，一定要考慮 到穩(wěn)定性 、 靈敏度 、 選擇性和抗腐蝕性，本系統(tǒng)選擇 MQ3 型酒精傳感器 。 MQ3 酒精傳感器是氣敏傳感器，其具有很高的靈敏度 、 良好的選擇性 、 長(zhǎng)期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性 。 MQ3 型氣敏傳感器由微型 Al2O 陶瓷管和 SnO2 敏感層 、測(cè)量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或者不銹鋼的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件的工作提供了必要的工作條件 。 傳感器的標(biāo)準(zhǔn)回路有兩部分組成：其一為加熱回路；其二為信號(hào)輸出回路，它可以準(zhǔn)確反映傳感器表面電阻的變化 。 傳感器表面電阻 RS 的變化，是通過(guò)與其串聯(lián)的負(fù)載電阻 RL 上的有效電壓信號(hào) VRL 出面獲得的 。 二者之間的關(guān)系表述為： RS/RL=(VC－ VRL)/VRL，其中 VC 為回路電壓， 10V。負(fù)載電阻 RL 可調(diào)為 ～ 200K，加熱電壓 Uh 為 5V。 上述這些參數(shù)使得傳感器輸出電壓為 0～ 5V。 MQ3 型氣敏傳感器的結(jié)構(gòu)和外形如圖三所示，標(biāo)準(zhǔn)回路如圖四所示，傳感器阻值變化率與酒精濃度 、 外界溫度的關(guān)系如圖五所示 。 為了使測(cè)量的精度達(dá)到最高，誤差最小，需要找到合適的溫度，一般在測(cè)量前需要將傳感器預(yù)熱 5 分鐘 。 中 南 林 業(yè) 科 技大學(xué) 本科畢 業(yè)論文 酒精濃度檢測(cè)儀 第 31 頁(yè) 圖三 MQ3 的結(jié)構(gòu)和外 形 圖四 MQ3 標(biāo)準(zhǔn)回路 中 南 林 業(yè) 科 技大學(xué) 本科畢 業(yè)論文 酒精濃度檢測(cè)儀 第 32 頁(yè) 圖五傳感器阻值變化率與酒精濃 度 、 外界溫度之間的關(guān)系 為了 更好地使用酒精傳感器 MQ3，現(xiàn)將 MQ3 的標(biāo)準(zhǔn)工作條件和環(huán)境條件進(jìn)行介紹，如表一和表二所示 。 表一標(biāo)準(zhǔn)工作條件 表二酒精傳感器 MQ3 的環(huán)境條件 中 南 林 業(yè) 科 技大學(xué) 本科畢 業(yè)論文 酒精濃度檢測(cè)儀 第 33 頁(yè) 總結(jié)與展望 本文設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的酒精濃度檢測(cè)儀，設(shè)計(jì)過(guò)程包括了硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序的編寫(xiě)兩部分 。 硬件電路部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、 使用方便 、 適合大眾化使用 。軟件部分采用模塊化設(shè)計(jì)思想，各個(gè)子程序的功能相對(duì)獨(dú)立，便于調(diào)試和修改 。通過(guò)軟 、 硬件聯(lián)合調(diào)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果滿(mǎn)足設(shè)計(jì)基本要求，達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo) 。 應(yīng)用單片機(jī)編寫(xiě)不同的程序嵌入各種儀器中便形成 不同功能的智能儀器。作為廣泛應(yīng)用于工程中的智能儀器將有更大的運(yùn)用空間?？諝饩凭珴舛缺O(jiān)測(cè)儀將越來(lái)越深入的運(yùn)用到普通人民的生活中。 參考文獻(xiàn) [1]王幸之 .AT89 系列單片機(jī)原理與接口技術(shù) [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2021. 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