酒精浓度检测仪的设计理工【字数：10110】
摘 要现如今，酒似乎成了人的必需品，它可以给人的精神带来极大的满足，但与此同时，也能从另一个角度摧垮你的神经。酒驾、酒精泄露等，这些名词，一直徘徊在我们身边，给人们的生命及财产安全造成极大的威胁，因此，这些问题的解决已经刻不容缓。酒精浓度检测仪由STC12C5A60S2单片机、酒精传感器MQ-3、LCD1602、按键电路等组成，通过酒精传感器MQ-3检测空气中的酒精浓度，然后向单片机输送一个0~5V的模拟电压信号，经单片机进行AD转换后送LCD显示。另外，通过两个独立按键能对单片机片上EEPROM实现数据读写功能。这一设计的实现，可以实时检测空气中的酒精浓度，在酒驾与环境检测方面都能发挥作用，很大程度上保证人们的安全。
目 录
摘 要 I
Abstract II
第一章 绪论 1
1.1 课题背景及其意义 1
1.2 国内外的研究状况 1
1.2.1 国内研究现状 1
1.2.2 国外研究状况 1
1.3 本文的主要研究内容及论文结构安排 2
第二章 方案的设计与论证 3
2.1 方案设计 3
2.2 方案论证 3
2.2.1 单片机芯片的选择 3
2.2.2 酒精检测装置的选择 3
2.2.3 显示模块的选择 4
第三章 硬件电路的设计 5
3.1 系统的功能分析及体系结构设计 5
3.1.1 系统功能分析 5
3.1.2 系统总体结构 5
3.2 硬件电路的设计 6
3.2.1 基于STC12C5A60S2最小系统电路的设计 6
3.2.2 酒精传感器模块的设计 7
3.2.3 LCD1602显示模块的设计 10
3.2.4 高精度电压测量模块的设计 12
3.2.5 EEPROM存储模块的设计 12
第四章 软件设计 14
4.1 编程语言选择 14
4.2 Keil软件设计思想 14
4.3 软件设计 14
4.3.1 主程序流程图 14 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
4.3.2 定时器中断服务函数 15
4.3.3 数据采集子程序 16
4.3.4 数据处理子程序 16
4.3.5 EEPROM子程序 17
4.3.6 LCD1602显示程序 17
第五章 系统焊接与调试 18
5.1 电路焊接 18
5.2 系统调试 19
5.2.1 系统程序调试 19
5.2.2 硬件测试 20
5.3 实物测试 20
结束语 23
参考文献 24
第一章 绪论
1.1 课题背景及其意义
人饮酒后，酒精会逐渐进入到血液中，对人体的神经造成麻痹作用，人体的触觉能力、判断能力和操作能力也会有很大程度上的削弱，同时引发一定的视觉障碍、精神疲劳等因素。这个时候如果进行驾车，就会出现许多不可控的因素，对个人以及他人生命财产安全造成极大的威胁。但是，即便如此，仍然有人不以为意，冒着生命的危险，藐视法律的威严，全然不考虑酒驾的后果。正因如此，酒精浓度检测仪应运而生，且大量运用于交警对酒驾的检测当中，极好的预防了醉酒驾驶所带来的不良后果，是悬在酒后驾驶者头上的一把利刃。
1.2 国内外的研究状况
1.2.1 国内研究现状
随着我国对酒驾查处力度的增加，市场上对酒精浓度检测仪的需求也在逐渐增加。但截至到目前，我国检查酒驾所普遍使用的酒精浓度检测仪仍是电化学性质的。这个现象不仅存在于我们国家，在许多发达国家中也仍是这样的局面。不可否认，电化学型酒精浓度检测仪有它自身的优点，它的体积小、精度高而且操作简单，对其他气体的抗干扰性极好。但它的缺点也同样明显，那就是它的制造难度相当大，加上材料成本，因此价格十分昂贵。为了谋求突破，近几年来，我国研制出了一种新型的半导体酒精浓度检测仪CA2000，其核心部件采用新型高科技微变氧化物半导体来精确检测空气中酒精的含量，而且它不受非酒精类气体，如烟、水蒸气、CO等的干扰。CA2000具有高可靠性、高精度等一系列优点，再加上它小巧轻便，操作简单，很适合随身携带，相信在不久的将来能迅速占领市场。
1.2.2 国外研究状况
相比较于国内对酒精浓度检测仪的突破，欧美国家在近几年来偏向于对传统的酒精检测方式做出改变。因为传统的酒精浓度检测仪需驾驶者对其进行吹气才能进行检测，但往往有一些驾驶者不予以配合或是在吹气时漏气来逃脱罪责，给交警带来极大的不便。因此，研究出一种不需要通过吹气就能检测出人体内酒精浓度的方法就成为了各个国家的重点项目，而非接触式酒精浓度检测就是其中的研究热点。美国新墨西哥州研制出来的一种皮肤血管酒精检测仪，用红外光照射在人体皮肤上，根据反射的红外光程度就能快速地推算出人体内酒精含量。对于非接触式酒精浓度检测仪，还有一些汽车公司，试图将酒精浓度检测融合进汽车内。如丰田公司研发的防止酒后驾车装置，他们通过镶嵌在汽车方向盘上的汗液传感器和皮肤传感器来检测汗液中的酒精含量或是通过毛孔来检测酒精含量。因为这种检测方式还没有相应的行业标准，因此还没有被大众普遍接受，但是一旦这种方式能够普及，必将能很大程度上的给酒后驾驶者以警告，提前预防很多不良后果。
1.3 本文的主要研究内容及论文结构安排
本文的主要研究内容是基于STC12C5A60S2单片机和酒精传感器MQ3来实现的，与其他酒精浓度检测仪不同的是，本设计拥有EEPROM读写功能，可以将检测到的酒精浓度实现掉电存储，必要时还可对以往数据进行查阅。论文将围绕四大部分展开，分别是系统的方案设计与论证、酒精浓度检测仪的硬件电路设计、软件设计以及最后的系统焊接与调试部分。系统的方案设计与论证主要是对本课题的方案进行合理选取并加以论证，包括控制方案的设计以及控制方式的选择，并对选择原因进行具体阐述。硬件电路设计包括单片机最小系统、LCD1602液晶显示电路、下载口、酒精传感器MQ3、两个独立按键、AMS1117稳压电路及电源模块[1]。软件设计则是对硬件电路的充分利用，对硬件电路的不同模块一一设计，再加以整合，形成一个完整的程序体系。其中包括LCD1602液晶显示程序的调用、EEPROM子程序调用、酒精浓度与电压之间换算的程序等。最后通过绘制电路原理图和PCB图，制作电路板，焊接后进行调试。
目 录
摘 要 I
Abstract II
第一章 绪论 1
1.1 课题背景及其意义 1
1.2 国内外的研究状况 1
1.2.1 国内研究现状 1
1.2.2 国外研究状况 1
1.3 本文的主要研究内容及论文结构安排 2
第二章 方案的设计与论证 3
2.1 方案设计 3
2.2 方案论证 3
2.2.1 单片机芯片的选择 3
2.2.2 酒精检测装置的选择 3
2.2.3 显示模块的选择 4
第三章 硬件电路的设计 5
3.1 系统的功能分析及体系结构设计 5
3.1.1 系统功能分析 5
3.1.2 系统总体结构 5
3.2 硬件电路的设计 6
3.2.1 基于STC12C5A60S2最小系统电路的设计 6
3.2.2 酒精传感器模块的设计 7
3.2.3 LCD1602显示模块的设计 10
3.2.4 高精度电压测量模块的设计 12
3.2.5 EEPROM存储模块的设计 12
第四章 软件设计 14
4.1 编程语言选择 14
4.2 Keil软件设计思想 14
4.3 软件设计 14
4.3.1 主程序流程图 14 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
4.3.2 定时器中断服务函数 15
4.3.3 数据采集子程序 16
4.3.4 数据处理子程序 16
4.3.5 EEPROM子程序 17
4.3.6 LCD1602显示程序 17
第五章 系统焊接与调试 18
5.1 电路焊接 18
5.2 系统调试 19
5.2.1 系统程序调试 19
5.2.2 硬件测试 20
5.3 实物测试 20
结束语 23
参考文献 24
第一章 绪论
1.1 课题背景及其意义
人饮酒后，酒精会逐渐进入到血液中，对人体的神经造成麻痹作用，人体的触觉能力、判断能力和操作能力也会有很大程度上的削弱，同时引发一定的视觉障碍、精神疲劳等因素。这个时候如果进行驾车，就会出现许多不可控的因素，对个人以及他人生命财产安全造成极大的威胁。但是，即便如此，仍然有人不以为意，冒着生命的危险，藐视法律的威严，全然不考虑酒驾的后果。正因如此，酒精浓度检测仪应运而生，且大量运用于交警对酒驾的检测当中，极好的预防了醉酒驾驶所带来的不良后果，是悬在酒后驾驶者头上的一把利刃。
1.2 国内外的研究状况
1.2.1 国内研究现状
随着我国对酒驾查处力度的增加，市场上对酒精浓度检测仪的需求也在逐渐增加。但截至到目前，我国检查酒驾所普遍使用的酒精浓度检测仪仍是电化学性质的。这个现象不仅存在于我们国家，在许多发达国家中也仍是这样的局面。不可否认，电化学型酒精浓度检测仪有它自身的优点，它的体积小、精度高而且操作简单，对其他气体的抗干扰性极好。但它的缺点也同样明显，那就是它的制造难度相当大，加上材料成本，因此价格十分昂贵。为了谋求突破，近几年来，我国研制出了一种新型的半导体酒精浓度检测仪CA2000，其核心部件采用新型高科技微变氧化物半导体来精确检测空气中酒精的含量，而且它不受非酒精类气体，如烟、水蒸气、CO等的干扰。CA2000具有高可靠性、高精度等一系列优点，再加上它小巧轻便，操作简单，很适合随身携带，相信在不久的将来能迅速占领市场。
1.2.2 国外研究状况
相比较于国内对酒精浓度检测仪的突破，欧美国家在近几年来偏向于对传统的酒精检测方式做出改变。因为传统的酒精浓度检测仪需驾驶者对其进行吹气才能进行检测，但往往有一些驾驶者不予以配合或是在吹气时漏气来逃脱罪责，给交警带来极大的不便。因此，研究出一种不需要通过吹气就能检测出人体内酒精浓度的方法就成为了各个国家的重点项目，而非接触式酒精浓度检测就是其中的研究热点。美国新墨西哥州研制出来的一种皮肤血管酒精检测仪，用红外光照射在人体皮肤上，根据反射的红外光程度就能快速地推算出人体内酒精含量。对于非接触式酒精浓度检测仪，还有一些汽车公司，试图将酒精浓度检测融合进汽车内。如丰田公司研发的防止酒后驾车装置，他们通过镶嵌在汽车方向盘上的汗液传感器和皮肤传感器来检测汗液中的酒精含量或是通过毛孔来检测酒精含量。因为这种检测方式还没有相应的行业标准，因此还没有被大众普遍接受，但是一旦这种方式能够普及，必将能很大程度上的给酒后驾驶者以警告，提前预防很多不良后果。
1.3 本文的主要研究内容及论文结构安排
本文的主要研究内容是基于STC12C5A60S2单片机和酒精传感器MQ3来实现的，与其他酒精浓度检测仪不同的是，本设计拥有EEPROM读写功能，可以将检测到的酒精浓度实现掉电存储，必要时还可对以往数据进行查阅。论文将围绕四大部分展开，分别是系统的方案设计与论证、酒精浓度检测仪的硬件电路设计、软件设计以及最后的系统焊接与调试部分。系统的方案设计与论证主要是对本课题的方案进行合理选取并加以论证，包括控制方案的设计以及控制方式的选择，并对选择原因进行具体阐述。硬件电路设计包括单片机最小系统、LCD1602液晶显示电路、下载口、酒精传感器MQ3、两个独立按键、AMS1117稳压电路及电源模块[1]。软件设计则是对硬件电路的充分利用，对硬件电路的不同模块一一设计，再加以整合，形成一个完整的程序体系。其中包括LCD1602液晶显示程序的调用、EEPROM子程序调用、酒精浓度与电压之间换算的程序等。最后通过绘制电路原理图和PCB图，制作电路板，焊接后进行调试。
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