单片机的酒精测试仪的设计
目 录
一、引 言 5
（一）本课题的研究意义 5
（二）酒精测试仪的组成 5
1. 测试仪的基本结构 5
2. 测试仪的工作原理 5
（三）总体设计方案 5
二、系统的主要器件选择 6
（一）传感器的选择 6
（二）LED显示的选型 7
（三）A/D转换器的选型 8
（四）单片机的选型 10
三、系统硬件设计 14
（一）数据采集部分 14
1．气敏传感器 14
(二) 单片机控制部分 15
1．键盘 15
2．LED显示 16
3. 声光报警电路 17
四、系统的软件设计 18
（一）编程语言的选择 18
（二）程序流程图 19
1．主程序设计 19
2．A/D转换子程序 20
五、总结与展望 21
六、致谢 22
七、参考文献 23
八、附录 24
（一）附录一 24
（二）附录二 28
1．原理图： 28
2．PCB图： 28
一、引 言
（一）本课题的研究意义
随着社会的发展，人们的生活质量也越来越高，也使得越来越多的人拥有自己的汽车，同时发生交通事故的机会也就越来越多。其中最重要的是交通事故造成酒后驾驶，因此，我国将增加一个绑定到酒 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
后驾车。
酒精检测技术也随之发展了起来，它是一种气体传感器和单片机及A/D转换为主。简单设计，操作简单，携带方便，是一种重量轻，实用，安全的酒精含量的测量工具，适用于交警查车和自我检查。
（二）酒精测试仪的组成
1. 测试仪的基本结构
酒精测试仪检测是通过呼气酒精浓度来确定是否可以正常驱动，可以显示危险浓度。
2.测试仪的工作原理如图所示
（三）总体设计方案
设计时考虑到气体传感器检测时容易受到外界因素的干扰，因此直接把传感器测量到的数据传给转换电路，但也增加了功能键。基本工作原理如图1-1所示：
本次设计简单易懂，而且也很实用，和一开始设定的目标一样，能实现测试的功能。使用数码管，可以完全显示酒精值信息，经济耐用。
图1-1 工作原理图
二、系统的主要器件选择
（一）传感器的选择
本次设计主要是检测酒精浓度，而且准确度比较好的显示出酒精浓度值，所以选择气敏传感器。了解到传感器的检测准确度会受外界环境的干扰，为了使测量值可以准确些，我也针对设计需要对传感器进行了比较，选用的传感器必须只对酒精分子有感觉，对以外的气体敏感度很低的情况下，经选择我选择了利用MQ-3气体传感器,它不仅有良好的选择性，而且对酒精气体有很高的敏感度，还具有快速响应和恢复及使用寿命长等特点。
采用MQ-3气敏传感器作为本次设计的传感器的设计，其具有的特点是：功耗很低，成本也不算太高，而且具有很高的灵敏度。具体如下图所示：
图2-1 MQ-3 结构和外形
图2-2 MQ-3 结构图
图2-3 传感器的阻值与酒精浓度和温度的变化关系
图2-4 传感器的实物图
（二）LED显示的选型
一般来说，在LED显示的选择，应根据不同种类的LED显示的特点，结合用户的实际需求，选择显示适当选择。LED显示的设计是没有太多的要求的，所以我选择的是数码显示管，功耗低和成本低。
LED数码显示管我学的比较好的就是共阴和阳两类型。对着两种管型还算了解，根据设计需求和个人能力，我选择了比较常用的工银数码管。同时对着两种管型进行了一些见解，如下图所示：
只有一定的情况下，数码管才会发光，即只有在二极管导通的情况下，数码管才会发光。为方便起见，所以我选择共阴数码管显示。
图2-5 数码管分类图
（三）A/D转换器的选型
A/D转换电路是一个枢纽站，为了做出更准确的数据交换，我们分析了A/D转换电路，最后决定选择ADC0809。
图2-6 ADC0809的引脚
由图2-6显示，ADC0809，共28引脚双列直插封装。主要引脚功能如下：
（1）IN0?–IN7?8路模拟信号输入。
(2) D 0-?D7是八数字量输入。
（3）A，B，C的通道选择题，如图2-7所示：
图2-7 通道选择表
图2-8 ADC0809的结构框图
图2-9 ADC0809的连线图
（四）单片机的选型
我了解的单片机的种类不多，所以根据我的了解，我选用AT89C51，之所以选它，一是我平时不管学习还是实验都是用这款单片机，二是它更实用，而且还有一定的兼容性。51单片机芯片的结构如图2-10至16所示：根据功能划分，它具有以下特点：
（1）兼容性比较强；
（2）6个中断源；
（3）三个级别的程序存储器锁定；
（4）32个可编程输入、输出线；
（5）一个串行端口。
（6）两个16位的定时器和计数器
（7）中断系统。
（8）具有特殊功能寄存器（SFR）的特征：
图2-10 51单片机的结构
51单片机的双排40引脚封装图，如2-11所示：
PLCC
图2-11 AT89C51芯片管脚图
单片机算是一个微型的计算机，坐落在一块芯片上的。它是组成如下所示：
图2-12 AT89C51结构图
（虽然和上面的图有相同之处，但是我个人感觉每幅图都有其好的地方，所以都放在上面了。）
对于比较常见的单片机类型来说，单片机、晶振电路和复位电路3个部分组成了单片机的最小系统。对于比较特别的类型就论情况而定了，时钟电路、复位电路的结构如图2-13所示:
图2-13单片机最小系统框图
(1) 时钟电路
89 C51单片机的时钟信号通常的生产方式有：一是内部时钟，二是外部时钟。内部时钟方式如图2-14所示：
图2-14 89C51内部时钟电路
三、系统硬件设计
（一）数据采集部分
1．气敏传感器
MQ-3如图3-1所示
图3-1 传感器外形图
基本测试回路如下图3-2所示：
四、系统的软件设计
整个系统的软件设计主要是系统的初始化。一个好的程序使用的方法是结构化程序设计方法。在下面的序列，执行过程保持一致性，使程序易都邑理解，减少逻辑错误和容易修改。
一、引 言 5
（一）本课题的研究意义 5
（二）酒精测试仪的组成 5
1. 测试仪的基本结构 5
2. 测试仪的工作原理 5
（三）总体设计方案 5
二、系统的主要器件选择 6
（一）传感器的选择 6
（二）LED显示的选型 7
（三）A/D转换器的选型 8
（四）单片机的选型 10
三、系统硬件设计 14
（一）数据采集部分 14
1．气敏传感器 14
(二) 单片机控制部分 15
1．键盘 15
2．LED显示 16
3. 声光报警电路 17
四、系统的软件设计 18
（一）编程语言的选择 18
（二）程序流程图 19
1．主程序设计 19
2．A/D转换子程序 20
五、总结与展望 21
六、致谢 22
七、参考文献 23
八、附录 24
（一）附录一 24
（二）附录二 28
1．原理图： 28
2．PCB图： 28
一、引 言
（一）本课题的研究意义
随着社会的发展，人们的生活质量也越来越高，也使得越来越多的人拥有自己的汽车，同时发生交通事故的机会也就越来越多。其中最重要的是交通事故造成酒后驾驶，因此，我国将增加一个绑定到酒 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
后驾车。
酒精检测技术也随之发展了起来，它是一种气体传感器和单片机及A/D转换为主。简单设计，操作简单，携带方便，是一种重量轻，实用，安全的酒精含量的测量工具，适用于交警查车和自我检查。
（二）酒精测试仪的组成
1. 测试仪的基本结构
酒精测试仪检测是通过呼气酒精浓度来确定是否可以正常驱动，可以显示危险浓度。
2.测试仪的工作原理如图所示
（三）总体设计方案
设计时考虑到气体传感器检测时容易受到外界因素的干扰，因此直接把传感器测量到的数据传给转换电路，但也增加了功能键。基本工作原理如图1-1所示：
本次设计简单易懂，而且也很实用，和一开始设定的目标一样，能实现测试的功能。使用数码管，可以完全显示酒精值信息，经济耐用。
图1-1 工作原理图
二、系统的主要器件选择
（一）传感器的选择
本次设计主要是检测酒精浓度，而且准确度比较好的显示出酒精浓度值，所以选择气敏传感器。了解到传感器的检测准确度会受外界环境的干扰，为了使测量值可以准确些，我也针对设计需要对传感器进行了比较，选用的传感器必须只对酒精分子有感觉，对以外的气体敏感度很低的情况下，经选择我选择了利用MQ-3气体传感器,它不仅有良好的选择性，而且对酒精气体有很高的敏感度，还具有快速响应和恢复及使用寿命长等特点。
采用MQ-3气敏传感器作为本次设计的传感器的设计，其具有的特点是：功耗很低，成本也不算太高，而且具有很高的灵敏度。具体如下图所示：
图2-1 MQ-3 结构和外形
图2-2 MQ-3 结构图
图2-3 传感器的阻值与酒精浓度和温度的变化关系
图2-4 传感器的实物图
（二）LED显示的选型
一般来说，在LED显示的选择，应根据不同种类的LED显示的特点，结合用户的实际需求，选择显示适当选择。LED显示的设计是没有太多的要求的，所以我选择的是数码显示管，功耗低和成本低。
LED数码显示管我学的比较好的就是共阴和阳两类型。对着两种管型还算了解，根据设计需求和个人能力，我选择了比较常用的工银数码管。同时对着两种管型进行了一些见解，如下图所示：
只有一定的情况下，数码管才会发光，即只有在二极管导通的情况下，数码管才会发光。为方便起见，所以我选择共阴数码管显示。
图2-5 数码管分类图
（三）A/D转换器的选型
A/D转换电路是一个枢纽站，为了做出更准确的数据交换，我们分析了A/D转换电路，最后决定选择ADC0809。
图2-6 ADC0809的引脚
由图2-6显示，ADC0809，共28引脚双列直插封装。主要引脚功能如下：
（1）IN0?–IN7?8路模拟信号输入。
(2) D 0-?D7是八数字量输入。
（3）A，B，C的通道选择题，如图2-7所示：
图2-7 通道选择表
图2-8 ADC0809的结构框图
图2-9 ADC0809的连线图
（四）单片机的选型
我了解的单片机的种类不多，所以根据我的了解，我选用AT89C51，之所以选它，一是我平时不管学习还是实验都是用这款单片机，二是它更实用，而且还有一定的兼容性。51单片机芯片的结构如图2-10至16所示：根据功能划分，它具有以下特点：
（1）兼容性比较强；
（2）6个中断源；
（3）三个级别的程序存储器锁定；
（4）32个可编程输入、输出线；
（5）一个串行端口。
（6）两个16位的定时器和计数器
（7）中断系统。
（8）具有特殊功能寄存器（SFR）的特征：
图2-10 51单片机的结构
51单片机的双排40引脚封装图，如2-11所示：
PLCC
图2-11 AT89C51芯片管脚图
单片机算是一个微型的计算机，坐落在一块芯片上的。它是组成如下所示：
图2-12 AT89C51结构图
（虽然和上面的图有相同之处，但是我个人感觉每幅图都有其好的地方，所以都放在上面了。）
对于比较常见的单片机类型来说，单片机、晶振电路和复位电路3个部分组成了单片机的最小系统。对于比较特别的类型就论情况而定了，时钟电路、复位电路的结构如图2-13所示:
图2-13单片机最小系统框图
(1) 时钟电路
89 C51单片机的时钟信号通常的生产方式有：一是内部时钟，二是外部时钟。内部时钟方式如图2-14所示：
图2-14 89C51内部时钟电路
三、系统硬件设计
（一）数据采集部分
1．气敏传感器
MQ-3如图3-1所示
图3-1 传感器外形图
基本测试回路如下图3-2所示：
四、系统的软件设计
整个系统的软件设计主要是系统的初始化。一个好的程序使用的方法是结构化程序设计方法。在下面的序列，执行过程保持一致性，使程序易都邑理解，减少逻辑错误和容易修改。
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