手持式酒精濃度測(cè)試儀的研制-在線瀏覽
2025-05-13 00:29本頁(yè)面
【正文】 1 24結(jié)論 25參考文獻(xiàn) 26致謝 27附錄 28第1章 緒 論由WHO的數(shù)據(jù)。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)量和人均GDP有關(guān)，GDP越高這個(gè)國(guó)家或者地區(qū)的酒精消費(fèi)量也就越高。伴之而來(lái)的是頻繁發(fā)生的交通事故，尤其是因?yàn)榫坪篑{車所引發(fā)的交通事故，資料顯示，近些年我國(guó)的重大交通事故有近三分之一為酒后駕車引起。因此，需要設(shè)計(jì)一種能夠測(cè)試駕駛員體內(nèi)酒精濃度的智能儀器，來(lái)確保司機(jī)安全駕駛，避免交通事故。因此，酒精濃度測(cè)試儀具有十分廣闊的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和潛在的市場(chǎng)需求。由于在各個(gè)領(lǐng)域都有著非常重要的作用，因此，傳感器正在向高精準(zhǔn)、高可靠性、低功耗、微型化和智能數(shù)字化的方向發(fā)展。是否飲酒時(shí)通過(guò)檢測(cè)司機(jī)呼出的氣體來(lái)判斷的，但是目前警察所使用的的酒精濃度測(cè)試儀只能顯示司機(jī)是否飲酒，并不能測(cè)出酒精在醉駕者血液中的濃度，必須到醫(yī)院進(jìn)行血檢才能測(cè)出醉駕者的酒精含量。由此可見(jiàn)，今后酒精濃度測(cè)試儀的主流是向高精度、高可靠性、低功耗以及微型化發(fā)展。根據(jù)使用的方便程度，現(xiàn)在常用的是半導(dǎo)體型和燃料電池型兩種。燃料電池型酒精傳感器就是燃料電池其中的一種。相比半導(dǎo)體型酒精傳感器，燃料電池型酒精傳感器具備很多優(yōu)點(diǎn)，如抗干擾性好、穩(wěn)定性好以及精度高等。因?yàn)槿剂想姵匦途凭珎鞲衅饕缶邆浞浅＞艿慕Y(jié)構(gòu)，導(dǎo)致制造難度也非常大，現(xiàn)在能生產(chǎn)的僅有美英德等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家。（2）調(diào)查法：與身邊的同學(xué)和朋友進(jìn)行交流，充分考慮本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能，盡可能完善該設(shè)計(jì)的功能。本文設(shè)計(jì)的智能酒精濃度檢測(cè)儀采用的是氣敏傳感器，屬于半導(dǎo)體型，該傳感器實(shí)質(zhì)是個(gè)可變電阻，在它兩端加以固定的電壓，隨著所處環(huán)境酒精濃度的升高阻值將進(jìn)行線性變化，從而將酒精濃度的含量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷旱淖兓?。為了滿足不同環(huán)境下的監(jiān)測(cè)，可根據(jù)不同的環(huán)境設(shè)置不同的閾值，超過(guò)閾值即進(jìn)行聲光報(bào)警，提示危害。本設(shè)計(jì)只要包括以下內(nèi)容：（1）主控芯片的選擇；在此設(shè)計(jì)中選擇了C51系列單片機(jī)，熟悉C51系列芯片怎樣控制外圍硬件電路。（3）A/D轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計(jì)；A/D轉(zhuǎn)換器的選擇，將采集的酒精濃度模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后送至單片機(jī)存儲(chǔ)、處理。（5）聲光報(bào)警模塊的設(shè)計(jì)；超過(guò)設(shè)定的閾值直觀地給予警示。（7）各個(gè)硬件模塊電路銜接。第2章 系統(tǒng)的工作原理與結(jié)構(gòu) 工作原理酒精濃度檢測(cè)儀是用來(lái)檢測(cè)所處環(huán)境中的酒精濃度的，并顯示出檢測(cè)的結(jié)果數(shù)值。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)模塊以及聲光報(bào)警部分組成。同時(shí)與根據(jù)鍵盤(pán)設(shè)定的酒精濃度閥值進(jìn)行比對(duì)，如果檢測(cè)到所處環(huán)境中的酒精濃度超過(guò)設(shè)定的界線，那么單片機(jī)將會(huì)控制蜂鳴器發(fā)出聲音報(bào)警和發(fā)光LED閃爍，以提示危害。（2）系統(tǒng)具有低功耗、小型化、高性價(jià)比、靈敏度高等特點(diǎn)。（4）軟件系統(tǒng)采用C語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)，在兼顧實(shí)時(shí)性處理的同時(shí)，也方便了對(duì)數(shù)據(jù)的處理。本次設(shè)計(jì)選用的是STC12C5A32AD型單片機(jī)，STC12C5A32AD是STC公司生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼與傳統(tǒng)的51系列單片機(jī)完全兼容,但速度快812倍。與傳統(tǒng)的51單片機(jī)比較，主要具備下面的特點(diǎn)： 8051 CPU，1T，單時(shí)鐘/機(jī)器周期，并且完全兼容傳統(tǒng)8051指令代碼。： 。，,。單片機(jī)的IO口控制圖如下圖311所示。在本設(shè)計(jì)中選用靈敏度高、穩(wěn)定性好的MQ3氣敏傳感器，該傳感器對(duì)乙醇蒸汽有很高的靈敏度和良好的選擇性，快速的響應(yīng)和恢復(fù)特性，長(zhǎng)期的壽命和可靠的穩(wěn)定性，以及簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路。 MQ3氣敏傳感器的結(jié)構(gòu)和外形MQ3氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形如圖321所示圖321 MQ3氣敏元件結(jié)構(gòu)外形圖在上圖中，由微型AL2O3陶瓷管、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不銹鋼制成的腔管內(nèi)，加熱器為敏感元件提供必要的工作條件。 MQ3靈敏度特性曲線圖 322 MQ3氣敏元件的靈敏度特性曲線在圖322中給出了MQ3氣敏元件的靈敏度曲線，其中：溫度20℃；相對(duì)濕度：65%；氧氣濃度：21%； RL:200kΩ. Rs：氣敏元件在不同氣體、不同濃度時(shí)的電阻值。圖323 MQ3氣敏傳感器阻值變化率與酒精濃度、溫度的關(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，分別如表1和表2所示：表1 工作條件符號(hào)參數(shù)名稱技術(shù)條件備注VC回路電壓≤15VAC or DCVH加熱電壓177。3Ω室溫PH加熱功耗≤900mW表2 環(huán)境條件符號(hào)參數(shù)名稱技術(shù)條件備注Tao使用溫度10℃~50℃Tas儲(chǔ)存溫度20℃~70℃RH相對(duì)濕度＜95%RHO2氧氣濃度21%（標(biāo)準(zhǔn)條件）氧氣濃度會(huì)影響靈敏度特性最小值大于2% 詳細(xì)的酒精濃度采集電路見(jiàn)下圖324所示：圖324 酒精濃度采集電路在上圖中傳感器將環(huán)境中的酒精濃度轉(zhuǎn)化電壓信號(hào)，在第4引腳直接輸出電壓信號(hào)模擬量，該模擬量將送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，通過(guò)單片機(jī)控制最終得出環(huán)境中酒精的含量，同時(shí)可以通過(guò)對(duì)電位器Rp的調(diào)節(jié)來(lái)改變輸出的靈敏度。設(shè)計(jì)時(shí)選用的是STC12C5A32AD單片機(jī)自帶的10位ADC,該ADC
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