物联网+酒精浓度测试系统设计【字数：8277】
摘 要随着物联网技术的蓬勃发展，现实生活中许多领域测试更加智能方便，本文设计的酒精浓度测试仪器是利用MQ-3传感器和AT89S52单片机来完成测量的装置。同时还有LCD显示屏、模数模块和声光报警器等主要组件来构成完整的运行系统。并且使用键盘来设置阀值大小，以应对在不同环境下酒精浓度测试的需要。它的软件部分使用C语言进行调试和编写，另外硬件电路进行了优化设计，提高了系统的灵敏度，消耗的功率很小。由于拥有良好的工作性能、价格便宜等特点。因此在交通安全、食品安全的监控中有应用前景。
Keywords: sensor;microcontroller;circuit;alcohol concentra 目 录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2酒精测试的发展现状与未来 1
1.3 研究的目的与意义 2
1.4 本文研究目标和主要内容 3
1.5 研究方法 3
第二章 系统的工作原理与结构 3
2.1 工作原理 3
2.2 硬件结构框图 4
2.3 酒精浓度检测仪的结构特点 4
第三章 硬件的设计 5
3.1 主要元器件介绍 5
3.2 硬件的电路设计 5
3.3 酒精浓度检测的设计 6
3.4 模数转换模块的设计 8
3.5 按键设定阈值及阈值存储电路的设计 9
3.6 LCD液晶电路的设计 10
3.7 声光报警系统的设计 10
第四章 软件的设计 11
4.1 LoRa物联网的介绍 11
4.2软件总设计 11
4.3 A/D转换器的设计 14
4.4 阈值设定和LCD显示的软件控制 15
4.4 测试软件总控制流程 16
第五章 检测软件的功能调试和操作 17
5.1 操作步骤 17
5.2 酒精检测仪的实物图 18
5.3 整体功能调试程序 19
结束语 19
致 谢 20
参考文献 21
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绪论
1.1引言
在2003年根据WTO对全球人均酒精消费量的统计与调查的报告，发现了人们的酒精消费量与国家的人均GDP有着密切的关系，而且如果一个国家或地区的人均GDP越高，那么他们对于酒精的消费的需求也会越高。调查显示，俄罗斯包括一些东欧国家，酒精消费量最高，而其他欧洲国家也紧追其后。近十几年来随着我国的GDP水平不断地提高与发展，人民的生水平也不断地提高，人们对于酒精的消费量在这十几年来也在急速上升。而且各家各户的私家车普及度也在快速增长中，各种各样的汽车在马路上行驶。据调查，血液中的酒精含量每增加0.5%，出现车祸的可能性就上升5倍。于此同时是各种各样的交通事故接踵而至、层出不穷的发生，而其中最为严重的则是酒后驾车所带来的种种悲剧。因此对于酒精浓度的检测变得尤为重要，同时也对酒精浓度的测试工具提出了更高的要求与标准。因为这是对自己、对家庭、对社会有责任感的表现。
1.2酒精测试的发展现状与未来
在酒精测试仪还没被发明之前，警察只能通过闻司机身上的酒味和观察面色来判断司机是否酒驾，直到20世纪50年代。在上世纪50年代的美国由于经济的发展和进步，汽车作为曾经富人的玩具演变成了普通大众的重要交通工具，于是因为酒驾而造成的交通事故不断上升，甚至达到将近50%之多。于是在1927年，来自洛杉矶的医学博士Emil Bogen开始对酒精测试方面开始研究，通过在一个足球大小的气球中注入硫酸和铬酸钾，再让测试人员吹气，若含有酒精则气体会从黄色变成蓝色和绿色阴影物质。这个方法很有效果，但是非常不方便检测。
在1931年，一位来自印第安大学的生物学家Rolla N.Harger发明出了简便式的酒精测试工具。于是在1940年，美国警察开始广泛使用他发明的装置，而因酒驾而发生的交通事故也随之大幅减少。
随着当今信息技术的不断进步与发展，传感系统的不断改进，酒精传感器的高精度、高可靠性、小型化、低耗 电、智能化数字化等特点成为了未来发展和改进的主要方向。现在警察在检查酒驾的过程中,警方通过使用一种便携式的酒精浓度测试仪来测试司机是否酒驾，其原理是由于大部分的酒精通过肺部呼出，所以对驾驶员呼出气体做检测来判断。但是由于当今技术的限制，测试的结果并不是十分精确，目前只能达到测出是否酒驾，还要通过对血液进一步的检测和分析才能判断是否醉驾。就目前来说，只有燃料电池、半导体、气体色谱分析以及红外线等等测量设备才能对气体中酒精浓度进行测试与分析。但由于燃料电池和半导体非常的经济实惠且便宜，所以被大家广泛使用在许多不同的领域。
1.3 研究的目的与意义
物联网是对现实世界中的物理信息进行自动化、实时性、大范围、全天候的标记的过程，并依靠自动识别技术，再由计算机互联网技术来实现物品的自动识别和信息的共享。生活中我们常听到某人开车酒驾被交警拦住，那么交警是如何判断驾驶人员是否有酒驾行为的呢？目前有两种方法来检测酒精含量，第一种是采用半导体的方式，第二种采用燃料电池的方式。燃料电池方式测试酒精含量的原理是该类型传感器可以将可燃气体转化为电能形式，属于电化学的范畴。本课题采用另外一种酒精传感器，其接触到气体中敏感气体浓度增加时，对外呈现的阻抗发生变化，依据这个原理可以探测酒精浓度。
酒精浓度测试仪测量酒精气体浓度，具有安全可靠的特点，实用性强。它主要是由高精度MQ3气体传感器和AT89S52单片机组成的。并且单片机具有体积小、集成度高的特点，其内部结构相当于普通计算机系统的简单，再加上一些辅助外围电路，就可以构成一个完整的小型系统。AT89S52是Atmel公司生产的高性能、低成本的单片机，用于对采集到的酒精浓度信号进行处理和分析，最后通过LCD屏幕显示输出。本设计可以设置醉酒阈值，根据用户需要修改醉酒阈值，或者根据法律法规的限制修改醉酒阈值，并保存。采用模块化设计思想，程序采用Keil c编写，电路图采用Proteus硬件开发软件绘制仿真，硬件原理图采用Protel软件设计绘制。硬件设计使用MQ3来测量空气中的酒精浓度,酒精浓度信号在经过信号调理电路后，酒精浓度会随着电压信号的改变而随之变化。在经过电压信号处理通过AT89S52单片机和外围电路,液晶显示器,根据报警电路的声光密度进行报警。该酒精浓度测试仪具有灵敏度高、操作简单、酒精阈值可调节等特点。
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第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2酒精测试的发展现状与未来 1
1.3 研究的目的与意义 2
1.4 本文研究目标和主要内容 3
1.5 研究方法 3
第二章 系统的工作原理与结构 3
2.1 工作原理 3
2.2 硬件结构框图 4
2.3 酒精浓度检测仪的结构特点 4
第三章 硬件的设计 5
3.1 主要元器件介绍 5
3.2 硬件的电路设计 5
3.3 酒精浓度检测的设计 6
3.4 模数转换模块的设计 8
3.5 按键设定阈值及阈值存储电路的设计 9
3.6 LCD液晶电路的设计 10
3.7 声光报警系统的设计 10
第四章 软件的设计 11
4.1 LoRa物联网的介绍 11
4.2软件总设计 11
4.3 A/D转换器的设计 14
4.4 阈值设定和LCD显示的软件控制 15
4.4 测试软件总控制流程 16
第五章 检测软件的功能调试和操作 17
5.1 操作步骤 17
5.2 酒精检测仪的实物图 18
5.3 整体功能调试程序 19
结束语 19
致 谢 20
参考文献 21
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绪论
1.1引言
在2003年根据WTO对全球人均酒精消费量的统计与调查的报告，发现了人们的酒精消费量与国家的人均GDP有着密切的关系，而且如果一个国家或地区的人均GDP越高，那么他们对于酒精的消费的需求也会越高。调查显示，俄罗斯包括一些东欧国家，酒精消费量最高，而其他欧洲国家也紧追其后。近十几年来随着我国的GDP水平不断地提高与发展，人民的生水平也不断地提高，人们对于酒精的消费量在这十几年来也在急速上升。而且各家各户的私家车普及度也在快速增长中，各种各样的汽车在马路上行驶。据调查，血液中的酒精含量每增加0.5%，出现车祸的可能性就上升5倍。于此同时是各种各样的交通事故接踵而至、层出不穷的发生，而其中最为严重的则是酒后驾车所带来的种种悲剧。因此对于酒精浓度的检测变得尤为重要，同时也对酒精浓度的测试工具提出了更高的要求与标准。因为这是对自己、对家庭、对社会有责任感的表现。
1.2酒精测试的发展现状与未来
在酒精测试仪还没被发明之前，警察只能通过闻司机身上的酒味和观察面色来判断司机是否酒驾，直到20世纪50年代。在上世纪50年代的美国由于经济的发展和进步，汽车作为曾经富人的玩具演变成了普通大众的重要交通工具，于是因为酒驾而造成的交通事故不断上升，甚至达到将近50%之多。于是在1927年，来自洛杉矶的医学博士Emil Bogen开始对酒精测试方面开始研究，通过在一个足球大小的气球中注入硫酸和铬酸钾，再让测试人员吹气，若含有酒精则气体会从黄色变成蓝色和绿色阴影物质。这个方法很有效果，但是非常不方便检测。
在1931年，一位来自印第安大学的生物学家Rolla N.Harger发明出了简便式的酒精测试工具。于是在1940年，美国警察开始广泛使用他发明的装置，而因酒驾而发生的交通事故也随之大幅减少。
随着当今信息技术的不断进步与发展，传感系统的不断改进，酒精传感器的高精度、高可靠性、小型化、低耗 电、智能化数字化等特点成为了未来发展和改进的主要方向。现在警察在检查酒驾的过程中,警方通过使用一种便携式的酒精浓度测试仪来测试司机是否酒驾，其原理是由于大部分的酒精通过肺部呼出，所以对驾驶员呼出气体做检测来判断。但是由于当今技术的限制，测试的结果并不是十分精确，目前只能达到测出是否酒驾，还要通过对血液进一步的检测和分析才能判断是否醉驾。就目前来说，只有燃料电池、半导体、气体色谱分析以及红外线等等测量设备才能对气体中酒精浓度进行测试与分析。但由于燃料电池和半导体非常的经济实惠且便宜，所以被大家广泛使用在许多不同的领域。
1.3 研究的目的与意义
物联网是对现实世界中的物理信息进行自动化、实时性、大范围、全天候的标记的过程，并依靠自动识别技术，再由计算机互联网技术来实现物品的自动识别和信息的共享。生活中我们常听到某人开车酒驾被交警拦住，那么交警是如何判断驾驶人员是否有酒驾行为的呢？目前有两种方法来检测酒精含量，第一种是采用半导体的方式，第二种采用燃料电池的方式。燃料电池方式测试酒精含量的原理是该类型传感器可以将可燃气体转化为电能形式，属于电化学的范畴。本课题采用另外一种酒精传感器，其接触到气体中敏感气体浓度增加时，对外呈现的阻抗发生变化，依据这个原理可以探测酒精浓度。
酒精浓度测试仪测量酒精气体浓度，具有安全可靠的特点，实用性强。它主要是由高精度MQ3气体传感器和AT89S52单片机组成的。并且单片机具有体积小、集成度高的特点，其内部结构相当于普通计算机系统的简单，再加上一些辅助外围电路，就可以构成一个完整的小型系统。AT89S52是Atmel公司生产的高性能、低成本的单片机，用于对采集到的酒精浓度信号进行处理和分析，最后通过LCD屏幕显示输出。本设计可以设置醉酒阈值，根据用户需要修改醉酒阈值，或者根据法律法规的限制修改醉酒阈值，并保存。采用模块化设计思想，程序采用Keil c编写，电路图采用Proteus硬件开发软件绘制仿真，硬件原理图采用Protel软件设计绘制。硬件设计使用MQ3来测量空气中的酒精浓度,酒精浓度信号在经过信号调理电路后，酒精浓度会随着电压信号的改变而随之变化。在经过电压信号处理通过AT89S52单片机和外围电路,液晶显示器,根据报警电路的声光密度进行报警。该酒精浓度测试仪具有灵敏度高、操作简单、酒精阈值可调节等特点。
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