单片机的酒精浓度检测控制系统设计
摘 要本文选择了“基于单片机的酒精浓度检测控制系统”作为研究课题，设计了一款以51单片机作为主要控制芯片的智能控制系统，实现了预期设立的性能指标，突破了目前市面上相关产品所存在的普遍弊端，降低了现有产品的功耗参数，大大提升了现有产品的性价比，实现了酒精浓度检测控制系统的改进和优化，使得本次毕业设计非常有意义。笔者所设计的这款自动控制系统经历了硬件系统和软件系统的设计和优化，在硬件上以最少的元器件和最低的成本构建了一个完整的硬件系统；在软件上以最流畅的代码运行方式实现了对硬件的控制，如果将这款酒精浓度检测控制系统进行大量生产并将之投向市场，能够大大降低这种产品的成本。
目录
一、引言
（一） 酒精浓度检测技术的发展背景
（二） 酒精检测的国内外发展现状
（三） 本文主要研究内容
二、 元器件介绍
（一） 主控芯片的选取
（二） AT89C51控制芯片简介
（三） MQ3酒精传感器
（四） AD采样芯片简介
（五） LCD1602液晶显示器介绍
三、 硬件系统设计
（一） 硬件结构框图设计
（二） AT89C51单片机最小系统设计
1. 晶振电路设计
2. 复位电路设计
（三） 酒精检测电路设计
（四） 液晶显示器电路设计
（五） 蜂鸣器电路设计
四、 软件系统设计
（一） 主程序流程图设计
（二） MQ3传感器工作流程图设计
（三） AD转换工作流程设计
1. 启动指令
2. 通道选择指令
3. 读取指令
（四） 液晶显示器工作流程设计
（五） 报警电路工作流程设计
五、 仿真与调试
（一） Proteus软件仿真
（二） 系统仿真
总 结
参考文献
致 谢
附录一 原理图
附录二 PCB图 <
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
br /> 附录三 元件列表
附录四 程序
一、引言
酒精浓度检测技术的发展背景
本文将对酒精的单片机控制系统进行设计，在此之前需要对这种控制系统的发展背景以及发展现状进行详细介绍，通过互联网以及图书馆中查阅的资料显示，酒精的检测技术在人类历史上经历了一段很长时间的发展和演变，从最开始的生物化学检测方法到如今的传感器检测方式，这期间蕴含了人类巨大的智慧。在十八世纪后期工业革命结束后，西方国家对工业技术进行了大量的发展，各种规模的工厂如雨后春笋般的出现在城镇中，工业的发展成为了重中之重，其中有一批工厂开始了对酒精的检测，这时检测酒精所依托的主要原理为化学反应法，由于酒精与多种气体或液体能产生反应，其中产生反应后生成水是一种最好的测量方法——将单位体积的酒精气体与其他反映后产生相应体积的水，水的体积将间接反映了气体中酒精的浓度，这就是最早的化学检测法，通过这个测量过程的描述，可以发现这种方法虽然能够间接测量到酒精气体的浓度，但是测量过程繁琐复杂，不但需要纯净的测量气体，而且反应条件往往是明火点燃或者加热等，由于酒精气体在点燃后具有一定的危险性，因此随着科学技术的不断发展，这种传统的检测技术逐渐的退出历史的舞台。十九世纪后半页，电子技术发展后，产生了一些简易电子控制系统的雏形，在这时传感器技术已经进入了人类世界，所谓传感器就是一种能够实现非电量转换为电量的电子模块，这种传感器中往往包含了一片特性能够随酒精浓度发生变化的半导体材料，这块材料在接触到酒精气体后，电阻值大小迅速发生线性变化，通过后续的电路网路的作用，将这种变化转换成电压量的变化，从而就制成了酒精传感器。在单片机技术成熟后，通过酒精传感器与单片机的合理搭配，设计者就设计出了很多功能各异的酒精浓度检测系统，这些单片机系统根据体积大小可以分成手持终端型以及大型设备，本文就选用了51单片机作为主控单片机，设计了一款能够实现酒精浓度检测的控制系统。
酒精检测的国内外发展现状
前不久英国肯特大学的一个实验研究小组在互联网上发布了他们的最新研究成果——能够实现酒精检测的片上系统，也就是说他们能够将庞大的酒精检测探头部分与控制器等重要部分集成到一块半导体芯片中，并且在使用时也无需担心探头的发热问题，设计者在芯片底部设计了一款大面积的低沉散热片，通过该散热片，探头所产生的热量能够被快速耗散，不会对检测结果进行影响；而国内对于酒精的检测则主要是将研究重心放在了检测精度上，足够高的精度能够满足航天领域等高科技场所的严格要求。
本文主要研究内容
本文提出了采用8位型51单片机作为主控核心的酒精浓度检测控制系统，通过将这种性价比超高并且带有高稳定性性能的芯片嵌入到这种系统中，能够大幅度地降低目前市场上相关产品的生产成本，并且在很大程度上改进了相关产品所存在的普遍缺点。在论文的结构安排上，文章的第一章主要通过到图书馆以及互联网查阅资料对酒精浓度检测控制系统的发展背景进行了简要的阐述，并对目前国内外相关院校、企业或者兴趣小组的研究成果进行了调查与对比，从而分析出他们的研究现状；文章第二章快速确定了酒精浓度检测控制系统的主控核心单片机即51单片机，该核心确立后，通过查阅大量资料，选择出了单片机外围模块所要使用的型号，并对其性能特点进行了简要介绍；论文的第三章是酒精浓度检测控制系统的硬件设计章节，在这一部分，笔者将详细描述控制系统的硬件结构以及各个模块电路的设计过程；论文的第四章是软件设计章节，在这一部分，笔者将通过流程图形式对程序的设计过程进行详细的分析；论文的第五章将对本文所设计的系统进行系统仿真，以此来验证系统的可行性和实用性。
元器件介绍
主控芯片的选取
在目前单片机市场一片玲琅满目的情境下，给毕业设计的完成带来了很大的便利，在制定好本文的设计目标后，首先需要考虑的就是系统主控器件的选取，结合到本系统要实现的功能，本文制订了选取单片机的两款方案。
方案一：使用美国MicroChip公司研发的PIC16F877单片机，这款单片机是一款被使用时间较长的典型8位单片机，无论是高校还是工业生产中都习惯将其成为PIC单片机，我们常说的PIC单片机是指一类通过内部特定结构实现的稳定度极高、抗电磁干扰能力显著的控制器。这种单片机在一些应用环境较为恶劣的场合非常常见，如路口的交通灯控制系统、工业生产中的主机运行等，在这些环境中，由于机器众多，电磁干扰现象非常严重，因此一些不采取保护措施的单片机就无法正常工作，而PIC单片机在不影响主频速度的情况下，通过改进内部电路结构同时施加一定的屏蔽措施，从而使得它能有条不紊的工作。如果本文选用PIC16F877单片机作为系统的主控，那么系统的稳定度将得到极大的提升，这款单片机另一个优点是具有DIP40双排直插封装可选，这样能够给电路的构建以及实物的焊接具有很大的便利性，不需要小心翼翼地去处理贴片管脚，能够大大促进毕业设计的成功性。另外PIC16F877单片机内部还集成了AD模数转换模块，能够实现高精度的信号采集功能，除此以外也包含定时器、中断以及UART等常用模块。
目录
一、引言
（一） 酒精浓度检测技术的发展背景
（二） 酒精检测的国内外发展现状
（三） 本文主要研究内容
二、 元器件介绍
（一） 主控芯片的选取
（二） AT89C51控制芯片简介
（三） MQ3酒精传感器
（四） AD采样芯片简介
（五） LCD1602液晶显示器介绍
三、 硬件系统设计
（一） 硬件结构框图设计
（二） AT89C51单片机最小系统设计
1. 晶振电路设计
2. 复位电路设计
（三） 酒精检测电路设计
（四） 液晶显示器电路设计
（五） 蜂鸣器电路设计
四、 软件系统设计
（一） 主程序流程图设计
（二） MQ3传感器工作流程图设计
（三） AD转换工作流程设计
1. 启动指令
2. 通道选择指令
3. 读取指令
（四） 液晶显示器工作流程设计
（五） 报警电路工作流程设计
五、 仿真与调试
（一） Proteus软件仿真
（二） 系统仿真
总 结
参考文献
致 谢
附录一 原理图
附录二 PCB图 <
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
br /> 附录三 元件列表
附录四 程序
一、引言
酒精浓度检测技术的发展背景
本文将对酒精的单片机控制系统进行设计，在此之前需要对这种控制系统的发展背景以及发展现状进行详细介绍，通过互联网以及图书馆中查阅的资料显示，酒精的检测技术在人类历史上经历了一段很长时间的发展和演变，从最开始的生物化学检测方法到如今的传感器检测方式，这期间蕴含了人类巨大的智慧。在十八世纪后期工业革命结束后，西方国家对工业技术进行了大量的发展，各种规模的工厂如雨后春笋般的出现在城镇中，工业的发展成为了重中之重，其中有一批工厂开始了对酒精的检测，这时检测酒精所依托的主要原理为化学反应法，由于酒精与多种气体或液体能产生反应，其中产生反应后生成水是一种最好的测量方法——将单位体积的酒精气体与其他反映后产生相应体积的水，水的体积将间接反映了气体中酒精的浓度，这就是最早的化学检测法，通过这个测量过程的描述，可以发现这种方法虽然能够间接测量到酒精气体的浓度，但是测量过程繁琐复杂，不但需要纯净的测量气体，而且反应条件往往是明火点燃或者加热等，由于酒精气体在点燃后具有一定的危险性，因此随着科学技术的不断发展，这种传统的检测技术逐渐的退出历史的舞台。十九世纪后半页，电子技术发展后，产生了一些简易电子控制系统的雏形，在这时传感器技术已经进入了人类世界，所谓传感器就是一种能够实现非电量转换为电量的电子模块，这种传感器中往往包含了一片特性能够随酒精浓度发生变化的半导体材料，这块材料在接触到酒精气体后，电阻值大小迅速发生线性变化，通过后续的电路网路的作用，将这种变化转换成电压量的变化，从而就制成了酒精传感器。在单片机技术成熟后，通过酒精传感器与单片机的合理搭配，设计者就设计出了很多功能各异的酒精浓度检测系统，这些单片机系统根据体积大小可以分成手持终端型以及大型设备，本文就选用了51单片机作为主控单片机，设计了一款能够实现酒精浓度检测的控制系统。
酒精检测的国内外发展现状
前不久英国肯特大学的一个实验研究小组在互联网上发布了他们的最新研究成果——能够实现酒精检测的片上系统，也就是说他们能够将庞大的酒精检测探头部分与控制器等重要部分集成到一块半导体芯片中，并且在使用时也无需担心探头的发热问题，设计者在芯片底部设计了一款大面积的低沉散热片，通过该散热片，探头所产生的热量能够被快速耗散，不会对检测结果进行影响；而国内对于酒精的检测则主要是将研究重心放在了检测精度上，足够高的精度能够满足航天领域等高科技场所的严格要求。
本文主要研究内容
本文提出了采用8位型51单片机作为主控核心的酒精浓度检测控制系统，通过将这种性价比超高并且带有高稳定性性能的芯片嵌入到这种系统中，能够大幅度地降低目前市场上相关产品的生产成本，并且在很大程度上改进了相关产品所存在的普遍缺点。在论文的结构安排上，文章的第一章主要通过到图书馆以及互联网查阅资料对酒精浓度检测控制系统的发展背景进行了简要的阐述，并对目前国内外相关院校、企业或者兴趣小组的研究成果进行了调查与对比，从而分析出他们的研究现状；文章第二章快速确定了酒精浓度检测控制系统的主控核心单片机即51单片机，该核心确立后，通过查阅大量资料，选择出了单片机外围模块所要使用的型号，并对其性能特点进行了简要介绍；论文的第三章是酒精浓度检测控制系统的硬件设计章节，在这一部分，笔者将详细描述控制系统的硬件结构以及各个模块电路的设计过程；论文的第四章是软件设计章节，在这一部分，笔者将通过流程图形式对程序的设计过程进行详细的分析；论文的第五章将对本文所设计的系统进行系统仿真，以此来验证系统的可行性和实用性。
元器件介绍
主控芯片的选取
在目前单片机市场一片玲琅满目的情境下，给毕业设计的完成带来了很大的便利，在制定好本文的设计目标后，首先需要考虑的就是系统主控器件的选取，结合到本系统要实现的功能，本文制订了选取单片机的两款方案。
方案一：使用美国MicroChip公司研发的PIC16F877单片机，这款单片机是一款被使用时间较长的典型8位单片机，无论是高校还是工业生产中都习惯将其成为PIC单片机，我们常说的PIC单片机是指一类通过内部特定结构实现的稳定度极高、抗电磁干扰能力显著的控制器。这种单片机在一些应用环境较为恶劣的场合非常常见，如路口的交通灯控制系统、工业生产中的主机运行等，在这些环境中，由于机器众多，电磁干扰现象非常严重，因此一些不采取保护措施的单片机就无法正常工作，而PIC单片机在不影响主频速度的情况下，通过改进内部电路结构同时施加一定的屏蔽措施，从而使得它能有条不紊的工作。如果本文选用PIC16F877单片机作为系统的主控，那么系统的稳定度将得到极大的提升，这款单片机另一个优点是具有DIP40双排直插封装可选，这样能够给电路的构建以及实物的焊接具有很大的便利性，不需要小心翼翼地去处理贴片管脚，能够大大促进毕业设计的成功性。另外PIC16F877单片机内部还集成了AD模数转换模块，能够实现高精度的信号采集功能，除此以外也包含定时器、中断以及UART等常用模块。
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