吹气式酒精检测仪的设计
主要介绍了对吹气式酒精检测仪的设计。硬件部分选取的是MQ-3型酒精传感器，利用了此传感器能够将空气中的酒精气体浓度转换成电压输出，然后ADC0832转换器对输出电压转换，得到所需要的数字量，再交由单片机处理，由LCD1602液晶显示器显示数据，若浓度超过规定的数值蜂鸣器和二极管将作出相应的报警。软件部分采用C51语言编程，在Proteus上进行仿真。通过软硬件结合的方法，最终检测出酒精浓度值同时实现相应的报警功能。吹气式酒精检测仪主要应用于道路上交警对疑似酒驾者的检测，也可用于行车前驾驶者的自我检测，具有很高的实用价值。关键词 酒精检测仪，MQ-3酒精传感器，ADC0832转换器，C51语言
目 录
1 绪 论 1
1.1 课题背景 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 设计要求 2
2 方案设计 2
2.1 设计方案选择 2
3 硬件设计 6
3.1 单片机模块 6
3.2 酒精传感器模块 9
3.3 A/D转换模块 10
3.4 LCD1602液晶显示模块 11
3.5 按键输入模块 13
3.6 存储模块 13
3.7 声光报警模块 14
3.8 电源模块 15
4 软件设计 16
4.1 编程语言的选择 16
4.2 主程序模块 16
4.3 A/D转换模块 17
4.4 LCD1602液晶显示模块 18
4.5 按键输入模块 19
4.6 存储模块 21
4.7 声光报警模块 21
5 系统开发和调试 22
结论 24
致谢 25
参考文献 26
附录A 27
附录B 28
1 绪 论
1.1 课题背景
随着全球经济的快速发展，人们的生活水平也随之提高，这就促使了人们对生活质量的追求。生活质量的提高体现在各个方面，酒就包含其中。根据最新数据显示，就 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
2016年而言，全球人均纯酒精消费量为12.5L[1]。如果分开来看的话，其中欧洲一些国家人均达17.5L，美洲一些国家人均为9.2L，俄罗斯和它周围的东欧国家酒精消费量最高，其次为欧洲其它国家。就算是在人均国民消费总值（GDP）低于7000美元的低收入国家，酒精消费量也占据很大比例[2]。由此得出的结论是：GDP越高酒精消费量就越高。而随着我国近年来高速发展的国民经济和居民生活水平的提高，酒精消费量亦呈直线上升趋势。面对快节奏的社会生活所带来的一系列压力，人们更倾向于借酒消愁从而麻痹自己。当然，在一些聚会场合，酒是可以用来活跃气氛的。对于饮酒，更多时候带来的是因为饮酒而形成的一系列社会问题。
在全球经济的带动下，中国也紧随其后发展，具体表现为私家车越来越多，且数量只增不减。但是人们还没有意识到，汽车数量的增加无形中导致事故数量也增加了。如今因交通事故而导致的死亡率正在直线飙升，那些车祸现场惨状真的令人堪忧，而且这些事故就发生在我们的身边，成为对生命的巨大威胁。交通事故发生的原因中酒驾占大部分比例，当一个人醉酒时，酒精会使人的神经中枢麻木，不能控制自己的语言和行动，致使视觉功能、判断能力、注意力下降，如果在这种情况下驾车是很容易发生车祸的[3]。在这种情况下，如果有一款酒精检测仪能帮助交警及时发现酒驾者并加以制止，在很大程度上能减少事故发生率。而检查酒驾最常使用的办法是对血液检测，但是这样很耗时间，降低了效率。所以本论文旨在设计一款不需要对血液检测，通过对仪器吹气就能判断出是否酒驾的吹气式酒精检测仪。
无可非议，吹气式酒精检测仪的出现能够规范驾驶员驾车行为，从很大程度上减少了事故的发生，对保障车辆行车安全起到了极大的作用。酒精检测仪在道路交通中有着十分重要的地位，在某种程度上，人们对于喝酒不开车，开车不喝酒的意识也逐步提高了。
1.2 国内外研究现状
燃料电池型（电化学）、半导体型、红外线型是目前可以对气体中酒精含量进行检测的三种主要类型[4]。
这三种类型因为价格方面的因素和使用简便性的原因，通常使用的有燃料电池型即电化学型和半导体型两种。与半导体型相比，燃料电池型吹气酒精测试仪具备测量精度高，效率高和抗干扰性好的优势。然而由于燃料电池型酒精传感器对构造要求十分严格，制作难度比较大，仅有美国、英国、德国等一些技术先进的国家可以生产，再加上所需的材料成本高，销售价格非常昂贵，相当于半导体酒精传感器的几十倍。
目前国际上大部分的酒精检测仪是通过使用吹气酒精测试仪即半导体型酒精检测仪对驾驶员进行现场检测酒精浓度，确保及时发现酒驾者，间接地减少了事故的发生。另外，近年来，国内已有研究机构申请了车载预防酒驾安装专利，努力在对车载酒精检测装置的研究方面有所突破，但由于我国还没有规定相关的产品标准，无法通过产品认证，对车载酒精检测装置的产品合法性还有待商讨[5]。由于在国家政策和法律层面的保障的不足，造成群众接受度低，相关产品若要全面推广使用比较艰难。
1.3 设计要求
本课题要求利用传感器、单片机应用等相关技术，设计开发完成一套吹气式酒精检测仪。要求具备测量并显示呼气酒精浓度、能记录不少于100组测试数据、根据测试结果发出不同的报警声等基本功能。
2 方案设计
2.1 设计方案选择
通过对网上类似课题的分析和在图书馆查阅相关书籍，初步确定了三种具体方案，方案中采用的元器件仅为个人观点，如果有其他更合理的器件替代也是可行的。
方案一：本方案主要是基于PIC16F877微处理器，采用燃料电池作为酒精传感器，其系统整体框图如图1所示。
图1 方案一系统框图
所谓燃料电池酒精传感器，原理就是将吸入的酒精气体在其内部的反应室里进行一系列的化学反应，最后以电能的形式输出[6]。由燃料电池所制成的酒精传感器只对酒精气体反应，对其余非酒精气体测量时的干扰很小，所以这种传感器具有高的测量精度。另外，这类传感器灵敏度极高，在规定的温度范围内，就算只有很少的酒精气体也能使其产生电压输出。框图中出现的加热控制电路是很有必要的，因为每次在测量前都需要将温度控制在理想状态下。
目 录
1 绪 论 1
1.1 课题背景 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 设计要求 2
2 方案设计 2
2.1 设计方案选择 2
3 硬件设计 6
3.1 单片机模块 6
3.2 酒精传感器模块 9
3.3 A/D转换模块 10
3.4 LCD1602液晶显示模块 11
3.5 按键输入模块 13
3.6 存储模块 13
3.7 声光报警模块 14
3.8 电源模块 15
4 软件设计 16
4.1 编程语言的选择 16
4.2 主程序模块 16
4.3 A/D转换模块 17
4.4 LCD1602液晶显示模块 18
4.5 按键输入模块 19
4.6 存储模块 21
4.7 声光报警模块 21
5 系统开发和调试 22
结论 24
致谢 25
参考文献 26
附录A 27
附录B 28
1 绪 论
1.1 课题背景
随着全球经济的快速发展，人们的生活水平也随之提高，这就促使了人们对生活质量的追求。生活质量的提高体现在各个方面，酒就包含其中。根据最新数据显示，就 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
2016年而言，全球人均纯酒精消费量为12.5L[1]。如果分开来看的话，其中欧洲一些国家人均达17.5L，美洲一些国家人均为9.2L，俄罗斯和它周围的东欧国家酒精消费量最高，其次为欧洲其它国家。就算是在人均国民消费总值（GDP）低于7000美元的低收入国家，酒精消费量也占据很大比例[2]。由此得出的结论是：GDP越高酒精消费量就越高。而随着我国近年来高速发展的国民经济和居民生活水平的提高，酒精消费量亦呈直线上升趋势。面对快节奏的社会生活所带来的一系列压力，人们更倾向于借酒消愁从而麻痹自己。当然，在一些聚会场合，酒是可以用来活跃气氛的。对于饮酒，更多时候带来的是因为饮酒而形成的一系列社会问题。
在全球经济的带动下，中国也紧随其后发展，具体表现为私家车越来越多，且数量只增不减。但是人们还没有意识到，汽车数量的增加无形中导致事故数量也增加了。如今因交通事故而导致的死亡率正在直线飙升，那些车祸现场惨状真的令人堪忧，而且这些事故就发生在我们的身边，成为对生命的巨大威胁。交通事故发生的原因中酒驾占大部分比例，当一个人醉酒时，酒精会使人的神经中枢麻木，不能控制自己的语言和行动，致使视觉功能、判断能力、注意力下降，如果在这种情况下驾车是很容易发生车祸的[3]。在这种情况下，如果有一款酒精检测仪能帮助交警及时发现酒驾者并加以制止，在很大程度上能减少事故发生率。而检查酒驾最常使用的办法是对血液检测，但是这样很耗时间，降低了效率。所以本论文旨在设计一款不需要对血液检测，通过对仪器吹气就能判断出是否酒驾的吹气式酒精检测仪。
无可非议，吹气式酒精检测仪的出现能够规范驾驶员驾车行为，从很大程度上减少了事故的发生，对保障车辆行车安全起到了极大的作用。酒精检测仪在道路交通中有着十分重要的地位，在某种程度上，人们对于喝酒不开车，开车不喝酒的意识也逐步提高了。
1.2 国内外研究现状
燃料电池型（电化学）、半导体型、红外线型是目前可以对气体中酒精含量进行检测的三种主要类型[4]。
这三种类型因为价格方面的因素和使用简便性的原因，通常使用的有燃料电池型即电化学型和半导体型两种。与半导体型相比，燃料电池型吹气酒精测试仪具备测量精度高，效率高和抗干扰性好的优势。然而由于燃料电池型酒精传感器对构造要求十分严格，制作难度比较大，仅有美国、英国、德国等一些技术先进的国家可以生产，再加上所需的材料成本高，销售价格非常昂贵，相当于半导体酒精传感器的几十倍。
目前国际上大部分的酒精检测仪是通过使用吹气酒精测试仪即半导体型酒精检测仪对驾驶员进行现场检测酒精浓度，确保及时发现酒驾者，间接地减少了事故的发生。另外，近年来，国内已有研究机构申请了车载预防酒驾安装专利，努力在对车载酒精检测装置的研究方面有所突破，但由于我国还没有规定相关的产品标准，无法通过产品认证，对车载酒精检测装置的产品合法性还有待商讨[5]。由于在国家政策和法律层面的保障的不足，造成群众接受度低，相关产品若要全面推广使用比较艰难。
1.3 设计要求
本课题要求利用传感器、单片机应用等相关技术，设计开发完成一套吹气式酒精检测仪。要求具备测量并显示呼气酒精浓度、能记录不少于100组测试数据、根据测试结果发出不同的报警声等基本功能。
2 方案设计
2.1 设计方案选择
通过对网上类似课题的分析和在图书馆查阅相关书籍，初步确定了三种具体方案，方案中采用的元器件仅为个人观点，如果有其他更合理的器件替代也是可行的。
方案一：本方案主要是基于PIC16F877微处理器，采用燃料电池作为酒精传感器，其系统整体框图如图1所示。
图1 方案一系统框图
所谓燃料电池酒精传感器，原理就是将吸入的酒精气体在其内部的反应室里进行一系列的化学反应，最后以电能的形式输出[6]。由燃料电池所制成的酒精传感器只对酒精气体反应，对其余非酒精气体测量时的干扰很小，所以这种传感器具有高的测量精度。另外，这类传感器灵敏度极高，在规定的温度范围内，就算只有很少的酒精气体也能使其产生电压输出。框图中出现的加热控制电路是很有必要的，因为每次在测量前都需要将温度控制在理想状态下。
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