单片机的酒精浓度检测系统
目 录
一、 绪论 1
（一）设计背景 1
（二）设计要求 1
二、设计方案和元器件选择 1
（一）系统方案 1
（二）器件选择 2
1、单片机 2
2、传感器 2
3、模数转换器 3
4、显示器 3
（三）章节总结 4
三、硬件设计 4
（一）系统图 4
（二）硬件设计的外围电路 5
1、核心控制部分 5
2、报警电路 6
3、数码管显示电路 7
4、键盘电路 8
5、模数转换 9
6、通风装置 10
（三）本章小结 10
四、系统软件的设计 10
（一）主程序 10
（二） A/D转换 11
（三）按键扫描 12
（四）数据显示 14
（五）本章小结 15
五、仿真调试 15
六、总结 17
参考文献 18
致 谢 19
附 录 20
程序代码 20
电路图 27
一、 绪论
（一）设计背景
在需要工业生产环境下，酒精浓度是需要特别注意的检测项目，因为环境中如果酒精浓度值过高，会引发重大的安全事故，随着近年来我国越来越重视安全生产的重要性，各相关生产企业也把安全生产提高到了一个新的高度。这样对于这种易燃易爆其他的检测就变得非常的重要。
我们所见的传统的酒精检测产品就是单纯的进行环境中的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
气体浓度值进行检测，而且他们的精度不是很高，需要人工实时进行检测，具有很大的人为性，而涉及到人为的事情就有很大方面依靠的是操作者的责任心以及检测方法。这样就给检测带来了很大程度的隐患。因为我设计了这款酒精浓度检测的自动控制系统，这个系统将浓度信息检测，信息显示以及控制集成在了一起，能够实现一系列的自动运行，摒弃了人为因素。
（二）设计要求
我设计的这款酒精浓度检测系统的核心功能就是检测环境中酒精浓度值的检测、显示，以及控制，数值的检测使用的是专用的酒精蒸汽检测传感器MQ-3，这个传感器是专用来检测酒精浓度的，具有很高的针对性，相应的也提高了检测的灵敏度。光检测还是远远不够的，为了增加系统的实用性，增加了数据显示功能，能够通过数码管的数据显示使使用者能够比较直观的了解当前环境中酒精浓度值。最关键的是这个系统有自动控制功能，能够根据检测到的浓度值控制环境中的通风装置，非常有效的减小了危险事件的发生，而何时启动通风装置则是由单片机进行控制的，可以通过键盘电路人为输入一个安全的酒精浓度值，如果环境中的酒精浓度值高于了这个安全值，此时就是启动外部的通风装置。如何实现这些控制功能，如果使用模拟电路的话硬件设计就会比较麻烦，所以我选择使用了51单片机，这个单片机我的大学课程中有所学习，所以在此处进行实际的应用。
二、设计方案和元器件选择
（一）系统方案
因为这个系统需要进行数据的采集，数据的显示和最终的控制，所以我选择使用了单片机用于实现整个系统的控制功能，选择使用的MQ-3型传感器为电阻型器件，当检测到环境中的酒精浓度值改变时，整个器件的阻值会发生变化，但是单片机的数据口是无法对模拟信号进行直接处理的，所以需要增加模拟信号转为数字信号的电路设计，通过数据转换，将检测到的浓度信息转换为单片机可以识别的数字信号，单片机接收到该数字信号后进行处理并显示，并且实时的与人为输入的安全浓度进行比较，如果检测到的浓度值高于了安全值，则启动外部的通风装置进行通风，同时通过声音提醒的方式提醒操作人员酒精浓度超限了。
（二）器件选择
1、单片机
51单片机在我的大学课程中涉及到，所以在这个设计中我选择使用了51系列单片机，具体的单片机型号为AT89S52型，它是ATML公司生产的，具有很高的集成性，而且价格不贵，是一款性价比比较高的单片机，而且这个单片机的功耗很低，适合于电池供电的微功耗产品。单片机内置了4组I/O口，分别是P0，P1，P2，P3，能够满足我这个设计的需求。它的供电范围比较广泛，推荐的供电电压为5V，而我这个设计使用的供电电源是单片机的USB口，USB口供电电压是DC5V，符合这个单片机的供电要求。单片机内部内置了2个计时器/定时器，在程序编写时非常的方便。它的各引脚定义如下图所示：
这个单片机的特点总结如下：
内置了51单片机的所有程序模块，能够直接调用内置的函数
提供的程序存储空间为8K，比C51型号的单片机存储空间大了4K，能够满足一般产品设计的要求
单片机耐用性及工作稳定性好，可以多次进行程序刷写
为了防止盗取程序代码的行为，程序刷写后能够自动加密，有效防止了盗取程序的行为
系统内部提供了两个定时/计数器
它的耗电量非常低，能够满足微功耗产品的要求
图2.1 芯片引脚定义
2、传感器
本酒精浓度检测系统的核心是酒精蒸汽浓度传感器。本次酒精检测系统采用的是MQ-3型酒精浓度传感器，他的特点有：响应快速；寿命长和稳定性好；驱动回路简单。
MQ-3传感器的封装简单，有六个焊接引脚，其中两个（F-F）是给传感器供电的电源引脚，不分正负极，建议的加热电压为DC5V，直接使用这个设计的供电电源就行，传感器加电后需要先进行预热，然后可以正常工作，一般的预热时间为3分钟。A，B引脚为这个传感器的信号引出引脚，输出的信号为电阻型信号，需要外部设计电路，将该电阻信号转换为电压信号，通过检测该电压信号的变化来达到监测环境中酒精浓度的目的。
3、模数转换器
这个芯片在电子产品中经常被采用，它的引脚封装比较小，是8个引脚，有插件和贴片两种形式，在这个设计中我使用的是插件形式的，主要了方便焊接，它提供了两路模数转换通道，可以进行通道切换，设计中我使用的是CHO通道，供电电压为5V供电。
这个芯片的引脚排列以及各引脚的定义如下图所示：
图2.2 ADC0832引脚定义
芯片的接口说明如下：
CS_ 片选使能，低电平芯片使能。
CH0 模拟输入通道0，或作为IN+/-使用。
CH1 模拟输入通道1，或作为IN+/-使用。
GND 芯片参考0 电位（地）。
DI 数据信号输入，选择通道控制。
DO 数据信号输出，转换数据输出。
（二）硬件设计的外围电路
1、核心控制部分
核心控制芯片选择的是51系列单片机，选择的是外部时钟方式为程序运行提供时钟，具体的晶体振荡器为11.0592M，为了保证外部晶振的可靠运行，在每个引脚处分别并联了一个22PF的瓷片电容。
图3.4 LED数码管显示电路
4、键盘电路
在一般的电子产品设计中,为了增加人机交互性,都会设置键盘电路,而常用的键盘电路的选择一般就是独立式键盘和矩阵式键盘,因为本文所需要设置的按键数量并不多,而且独立式键盘相对于矩阵式键盘编程要简单些,所以在本次设计中我选择使用了独立式键盘。共设置了3个独立按键。具体的电路连接如图9所示，S2按键的功能是进入报警浓度调整状态，按下这个按键后数码管显示默认的报警浓度值，然后通过后面的S3和S4按键进行减操作和加操作，每按一次，减或者加15，S3按键的功能是减操作，S4按键的功能是加操作。这三个按键分别连接了单片机的P1.4，P1.5，P1.6端口。P1端口初始状态下为高电平，当有按键按下时，对应的端口状态会从高电平转换为低电平。
一、 绪论 1
（一）设计背景 1
（二）设计要求 1
二、设计方案和元器件选择 1
（一）系统方案 1
（二）器件选择 2
1、单片机 2
2、传感器 2
3、模数转换器 3
4、显示器 3
（三）章节总结 4
三、硬件设计 4
（一）系统图 4
（二）硬件设计的外围电路 5
1、核心控制部分 5
2、报警电路 6
3、数码管显示电路 7
4、键盘电路 8
5、模数转换 9
6、通风装置 10
（三）本章小结 10
四、系统软件的设计 10
（一）主程序 10
（二） A/D转换 11
（三）按键扫描 12
（四）数据显示 14
（五）本章小结 15
五、仿真调试 15
六、总结 17
参考文献 18
致 谢 19
附 录 20
程序代码 20
电路图 27
一、 绪论
（一）设计背景
在需要工业生产环境下，酒精浓度是需要特别注意的检测项目，因为环境中如果酒精浓度值过高，会引发重大的安全事故，随着近年来我国越来越重视安全生产的重要性，各相关生产企业也把安全生产提高到了一个新的高度。这样对于这种易燃易爆其他的检测就变得非常的重要。
我们所见的传统的酒精检测产品就是单纯的进行环境中的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
气体浓度值进行检测，而且他们的精度不是很高，需要人工实时进行检测，具有很大的人为性，而涉及到人为的事情就有很大方面依靠的是操作者的责任心以及检测方法。这样就给检测带来了很大程度的隐患。因为我设计了这款酒精浓度检测的自动控制系统，这个系统将浓度信息检测，信息显示以及控制集成在了一起，能够实现一系列的自动运行，摒弃了人为因素。
（二）设计要求
我设计的这款酒精浓度检测系统的核心功能就是检测环境中酒精浓度值的检测、显示，以及控制，数值的检测使用的是专用的酒精蒸汽检测传感器MQ-3，这个传感器是专用来检测酒精浓度的，具有很高的针对性，相应的也提高了检测的灵敏度。光检测还是远远不够的，为了增加系统的实用性，增加了数据显示功能，能够通过数码管的数据显示使使用者能够比较直观的了解当前环境中酒精浓度值。最关键的是这个系统有自动控制功能，能够根据检测到的浓度值控制环境中的通风装置，非常有效的减小了危险事件的发生，而何时启动通风装置则是由单片机进行控制的，可以通过键盘电路人为输入一个安全的酒精浓度值，如果环境中的酒精浓度值高于了这个安全值，此时就是启动外部的通风装置。如何实现这些控制功能，如果使用模拟电路的话硬件设计就会比较麻烦，所以我选择使用了51单片机，这个单片机我的大学课程中有所学习，所以在此处进行实际的应用。
二、设计方案和元器件选择
（一）系统方案
因为这个系统需要进行数据的采集，数据的显示和最终的控制，所以我选择使用了单片机用于实现整个系统的控制功能，选择使用的MQ-3型传感器为电阻型器件，当检测到环境中的酒精浓度值改变时，整个器件的阻值会发生变化，但是单片机的数据口是无法对模拟信号进行直接处理的，所以需要增加模拟信号转为数字信号的电路设计，通过数据转换，将检测到的浓度信息转换为单片机可以识别的数字信号，单片机接收到该数字信号后进行处理并显示，并且实时的与人为输入的安全浓度进行比较，如果检测到的浓度值高于了安全值，则启动外部的通风装置进行通风，同时通过声音提醒的方式提醒操作人员酒精浓度超限了。
（二）器件选择
1、单片机
51单片机在我的大学课程中涉及到，所以在这个设计中我选择使用了51系列单片机，具体的单片机型号为AT89S52型，它是ATML公司生产的，具有很高的集成性，而且价格不贵，是一款性价比比较高的单片机，而且这个单片机的功耗很低，适合于电池供电的微功耗产品。单片机内置了4组I/O口，分别是P0，P1，P2，P3，能够满足我这个设计的需求。它的供电范围比较广泛，推荐的供电电压为5V，而我这个设计使用的供电电源是单片机的USB口，USB口供电电压是DC5V，符合这个单片机的供电要求。单片机内部内置了2个计时器/定时器，在程序编写时非常的方便。它的各引脚定义如下图所示：
这个单片机的特点总结如下：
内置了51单片机的所有程序模块，能够直接调用内置的函数
提供的程序存储空间为8K，比C51型号的单片机存储空间大了4K，能够满足一般产品设计的要求
单片机耐用性及工作稳定性好，可以多次进行程序刷写
为了防止盗取程序代码的行为，程序刷写后能够自动加密，有效防止了盗取程序的行为
系统内部提供了两个定时/计数器
它的耗电量非常低，能够满足微功耗产品的要求
图2.1 芯片引脚定义
2、传感器
本酒精浓度检测系统的核心是酒精蒸汽浓度传感器。本次酒精检测系统采用的是MQ-3型酒精浓度传感器，他的特点有：响应快速；寿命长和稳定性好；驱动回路简单。
MQ-3传感器的封装简单，有六个焊接引脚，其中两个（F-F）是给传感器供电的电源引脚，不分正负极，建议的加热电压为DC5V，直接使用这个设计的供电电源就行，传感器加电后需要先进行预热，然后可以正常工作，一般的预热时间为3分钟。A，B引脚为这个传感器的信号引出引脚，输出的信号为电阻型信号，需要外部设计电路，将该电阻信号转换为电压信号，通过检测该电压信号的变化来达到监测环境中酒精浓度的目的。
3、模数转换器
这个芯片在电子产品中经常被采用，它的引脚封装比较小，是8个引脚，有插件和贴片两种形式，在这个设计中我使用的是插件形式的，主要了方便焊接，它提供了两路模数转换通道，可以进行通道切换，设计中我使用的是CHO通道，供电电压为5V供电。
这个芯片的引脚排列以及各引脚的定义如下图所示：
图2.2 ADC0832引脚定义
芯片的接口说明如下：
CS_ 片选使能，低电平芯片使能。
CH0 模拟输入通道0，或作为IN+/-使用。
CH1 模拟输入通道1，或作为IN+/-使用。
GND 芯片参考0 电位（地）。
DI 数据信号输入，选择通道控制。
DO 数据信号输出，转换数据输出。
（二）硬件设计的外围电路
1、核心控制部分
核心控制芯片选择的是51系列单片机，选择的是外部时钟方式为程序运行提供时钟，具体的晶体振荡器为11.0592M，为了保证外部晶振的可靠运行，在每个引脚处分别并联了一个22PF的瓷片电容。
图3.4 LED数码管显示电路
4、键盘电路
在一般的电子产品设计中,为了增加人机交互性,都会设置键盘电路,而常用的键盘电路的选择一般就是独立式键盘和矩阵式键盘,因为本文所需要设置的按键数量并不多,而且独立式键盘相对于矩阵式键盘编程要简单些,所以在本次设计中我选择使用了独立式键盘。共设置了3个独立按键。具体的电路连接如图9所示，S2按键的功能是进入报警浓度调整状态，按下这个按键后数码管显示默认的报警浓度值，然后通过后面的S3和S4按键进行减操作和加操作，每按一次，减或者加15，S3按键的功能是减操作，S4按键的功能是加操作。这三个按键分别连接了单片机的P1.4，P1.5，P1.6端口。P1端口初始状态下为高电平，当有按键按下时，对应的端口状态会从高电平转换为低电平。
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