单片机的多点酒精浓度检测及车辆闭锁系统设计(附件)【字数：15195】
摘 要摘 要中国作为一个人口大国，同时也是车辆拥有量较高的一个国家。在日常生活中，除了车辆的维护，交通秩序的维护也非常的重要，其中，危害交通秩序的最严重的一项当属酒后驾驶。因为酒后驾驶对交通事故的影响非常大。通过交警的识别再去通过呼气式酒精检测仪来判定是否酒驾，这种方法效率低而且误差大，并且传统的酒驾采集判定模式，存在不能每次都去监管到每位驾驶员的驾驶而且辛苦交警等情况，针对以上问题。在基于单片机MSC-51系列中AT89C51、酒精浓度传感器 MQ-3和模数转换器ADC0832芯片，本文提出了一种低成本的多点酒精浓度检测并在此基础上进行车辆闭锁的方案。论文的主要从系统的硬件和软件两方面来叙述，其中硬件方面包括系统的硬件选型和结构，软件主要是软件的编程和仿真。硬件部分包括主控作用的单片机，检测信号的酒精浓度传感器，A/D转换器，键盘输入，显示还有报警部分。通过MQ-3气敏传感器进行模拟量的采集，再经由A/D转换模转换；最后由液晶显示器显示驾驶酒精浓度值；车辆的闭锁电路由继电器模块构成。车辆的监护人员可以根据社会现实的需要设置合适的监测阈值，当检测到的目标的酒精浓度超过预设的阈值，且此检测值与其他两点的检测满足一定的逻辑关系时，蜂鸣器蜂鸣发出报警信号，启动相应的车辆闭锁控制电路。系统软件主要分为5个模块主程序模块、A/D转换子程序模块、显示子程序模块、声光报警和车辆闭锁程序模块及按键程序模块。关键词AT89C51；MQ-3传感器；酒精浓度检测；多点检测
Key words：AT89C51, MQ3 sensor, Alcohol concentration detection；Multipoint detection 目录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景和研究意义 1
1.2 研究现状 2
第二章 系统方案设计 5
2.1 系统设计要求 5
2.2 设计总体方案设计 6
2.3 单片机及其相应软件介绍 7
2.3.1单片机 7
2.3.2晶振电路 8
2.3.3复位方式与电路 9
2.3.4最小系统 9
2.3.5 C语言 10
2.3.6 Proteus简介 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
0
2.3.7 Keil μVision4软件简介 10
2.4 酒精浓度传感器MQ3 11
2.5 A/D转换电路 11
2.6 LCD1602显示器 13
2.7 继电器 13
第三章 硬件结构设计 15
3.1 酒精检测及其接口电路 15
3.2 传感器接口及A/D转换接口电路 15
3.3 键盘电路 15
3.4 报警电路的设计 16
3.5 车辆闭锁电路的设计 17
3.6 液晶屏显示及其接口 18
第四章 软件设计 20
4.1 主程序流程图 20
4.2 键盘扫描流程图 21
4.3 数据采集子程序程序框图 22
4.4 显示流程图 22
4.5 逻辑判定流程图 23
第五章 电路仿真及实物 25
5.1 Proteus仿真软件 25
5.2 软件调试 25
5.3 软件硬件结合仿真 25
5.4 酒精浓度检测单元仿真 26
5.5 键盘电路仿真 31
5.6 实际电路板制作 34
总结与展望 37
致 谢 38
参考文献 39
绪论
1.1 课题背景和研究意义
随着时代的发展与科技的进步，私有汽车的拥有量在逐年增多，同时也归因于中国经济与实力的发展，工业化水平的不断提升。但是由于国内车辆的激增，尤其是小型私家车的增多，给国人带来便利的同时，交通事故的发生也是逐年增长。自驾车辆，相较于使用公共交通工具，有着不受班次时间的局限性，不受规定地点的地域限制，同时更为自由的路线规划和驾驶享受等优点，由于很多饭局都是要到半夜甚至是凌晨，众所周知，饭局很多都是要饮酒的，酩酊大醉也不是什么稀奇的事情，那么问题来了，在公共交通使用不方便的情况下，或者代驾无法到达的地点，加之深夜人迹稀少，很多人顶着酒驾的风险，选择醉酒驾驶，甚至有人心里想的是酒壮人胆的胆大包天的想法，其想法令人发指。
据统计，每小时大约有四十个低于25岁的青年人由于交通事故而死亡。而根据世界健身机构的统计，道路交通每年能造成大约有124万人的死亡。 2010年统计数据略低于2000年的出于交通事故死亡的126万人。但这也意味着因为这些交通事故每25秒就有一个人离开世界的。全世界范围内，只有28个国家和地区，就是4.49亿人口（占世界人口的7％）的地方有足够的法律准则来限制和应付全部的五个危险因素包括（速度危害，饮酒危害，头盔保护，安全带保护和幼儿保护）。超过三分之一的网站调查充死亡因素中，低收入国家死亡的人大多数是行人和骑自行车的人。只有低于百分之三十五的国家和地区有规范的区域，来保护这些行人道路使用者。而根据08年的世界卫生组织的关于交通事故的调查显示，与酒后驾驶有关的交通事故就占到了交通事故的一半以上，这就表明酒驾已然成为了导致交通事故的主要因素。为此，中国在2010年的时候也制定了相应的法律法规来限制酒后驾驶，酒驾或被判刑，此目的的最终意义不是来限制驾驶人员，而是为了更好地去保护驾驶人员的生命和财产安全，保护其他行人的安全，为更好地维持交通和社会秩序提供了有力的保障。
目前，中国的大部分地区还是靠交警人员的执勤来限制，对醉酒驾驶没有其他更有效的措施进行管理。虽然在一定程度上能够遏制酒驾的行为，但是也存在着效率低，随机性高等各种问题。所以，如果设计一种以AT89C51单片机为核心，通过多个MQ3气敏传感器进行数据的采集并经由ADC0832进行数据的转换、由单片机控制及数据显示模块组成的酒精浓度检测及车辆闭锁系统，便可以从源头上去对驾驶车辆人员进行更为有效的监测和管理。此举不仅减少了传统的交警人员的工作强度，而且有助于最大化避免此类交通事故的发生。而且MQ3传感器的数据采集，不仅市场价格低廉、灵敏度较高而且只对酒精气体敏感，因而节省了成本并且因其它气体影响检测等问题缺陷。因此，本文研究与设计旨在有效的检测酒精并对车辆进行控制，从而达到更好限制酒驾，达到保护驾驶人员和其它行人生命和财产安全的目的。
1.2 研究现状
在过去，测量酒精浓度主要是靠化学材料重铬酸钾，在酸性的环境下重铬酸钾具有极其强的氧化性，会与酒精反应生成绿色的硫酸铬，以此来判断是否酒驾。这种方法虽然可靠，但是比较复杂而且不能重复使用，成本较高。然而，随着科学技术的进步和人类生活的需要，出现了酒精浓度检测的传感器。二十世纪七十年代，由尼德兰科学家研究出了能对氢离子响应的离子敏感场效晶体管，其出现大大刺激了传感器的进一步发展。国外对半导体传感器的研究开始于20世纪50年代。研究伊势，国外人员研发出通过结构参量的变化去感知和转换信号的结构性传感器。到了70年代初期，由半导体，电介质还有磁性材料的特性组成的固体型传感器开始出现兴起。而到了20世纪末期，开始陆续出现由微型计算机技术和检测技术结合的智能型传感器，顾名思义其具有人工智能的特点。当今世界上各个国家的传感器测量控制技术发展十分迅速，科技爆炸的日新月异使的，传感器的发展也逐渐开始向工业智能，全自动化的方向发展。现今，众多海外的国家或者公司都在努力的研发新型传感器，发展和完善传感器研制技术，不断地进步与完善，从而去适应时代与市场的发展，避免没落于科技爆炸的大潮流中
Key words：AT89C51, MQ3 sensor, Alcohol concentration detection；Multipoint detection 目录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景和研究意义 1
1.2 研究现状 2
第二章 系统方案设计 5
2.1 系统设计要求 5
2.2 设计总体方案设计 6
2.3 单片机及其相应软件介绍 7
2.3.1单片机 7
2.3.2晶振电路 8
2.3.3复位方式与电路 9
2.3.4最小系统 9
2.3.5 C语言 10
2.3.6 Proteus简介 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
0
2.3.7 Keil μVision4软件简介 10
2.4 酒精浓度传感器MQ3 11
2.5 A/D转换电路 11
2.6 LCD1602显示器 13
2.7 继电器 13
第三章 硬件结构设计 15
3.1 酒精检测及其接口电路 15
3.2 传感器接口及A/D转换接口电路 15
3.3 键盘电路 15
3.4 报警电路的设计 16
3.5 车辆闭锁电路的设计 17
3.6 液晶屏显示及其接口 18
第四章 软件设计 20
4.1 主程序流程图 20
4.2 键盘扫描流程图 21
4.3 数据采集子程序程序框图 22
4.4 显示流程图 22
4.5 逻辑判定流程图 23
第五章 电路仿真及实物 25
5.1 Proteus仿真软件 25
5.2 软件调试 25
5.3 软件硬件结合仿真 25
5.4 酒精浓度检测单元仿真 26
5.5 键盘电路仿真 31
5.6 实际电路板制作 34
总结与展望 37
致 谢 38
参考文献 39
绪论
1.1 课题背景和研究意义
随着时代的发展与科技的进步，私有汽车的拥有量在逐年增多，同时也归因于中国经济与实力的发展，工业化水平的不断提升。但是由于国内车辆的激增，尤其是小型私家车的增多，给国人带来便利的同时，交通事故的发生也是逐年增长。自驾车辆，相较于使用公共交通工具，有着不受班次时间的局限性，不受规定地点的地域限制，同时更为自由的路线规划和驾驶享受等优点，由于很多饭局都是要到半夜甚至是凌晨，众所周知，饭局很多都是要饮酒的，酩酊大醉也不是什么稀奇的事情，那么问题来了，在公共交通使用不方便的情况下，或者代驾无法到达的地点，加之深夜人迹稀少，很多人顶着酒驾的风险，选择醉酒驾驶，甚至有人心里想的是酒壮人胆的胆大包天的想法，其想法令人发指。
据统计，每小时大约有四十个低于25岁的青年人由于交通事故而死亡。而根据世界健身机构的统计，道路交通每年能造成大约有124万人的死亡。 2010年统计数据略低于2000年的出于交通事故死亡的126万人。但这也意味着因为这些交通事故每25秒就有一个人离开世界的。全世界范围内，只有28个国家和地区，就是4.49亿人口（占世界人口的7％）的地方有足够的法律准则来限制和应付全部的五个危险因素包括（速度危害，饮酒危害，头盔保护，安全带保护和幼儿保护）。超过三分之一的网站调查充死亡因素中，低收入国家死亡的人大多数是行人和骑自行车的人。只有低于百分之三十五的国家和地区有规范的区域，来保护这些行人道路使用者。而根据08年的世界卫生组织的关于交通事故的调查显示，与酒后驾驶有关的交通事故就占到了交通事故的一半以上，这就表明酒驾已然成为了导致交通事故的主要因素。为此，中国在2010年的时候也制定了相应的法律法规来限制酒后驾驶，酒驾或被判刑，此目的的最终意义不是来限制驾驶人员，而是为了更好地去保护驾驶人员的生命和财产安全，保护其他行人的安全，为更好地维持交通和社会秩序提供了有力的保障。
目前，中国的大部分地区还是靠交警人员的执勤来限制，对醉酒驾驶没有其他更有效的措施进行管理。虽然在一定程度上能够遏制酒驾的行为，但是也存在着效率低，随机性高等各种问题。所以，如果设计一种以AT89C51单片机为核心，通过多个MQ3气敏传感器进行数据的采集并经由ADC0832进行数据的转换、由单片机控制及数据显示模块组成的酒精浓度检测及车辆闭锁系统，便可以从源头上去对驾驶车辆人员进行更为有效的监测和管理。此举不仅减少了传统的交警人员的工作强度，而且有助于最大化避免此类交通事故的发生。而且MQ3传感器的数据采集，不仅市场价格低廉、灵敏度较高而且只对酒精气体敏感，因而节省了成本并且因其它气体影响检测等问题缺陷。因此，本文研究与设计旨在有效的检测酒精并对车辆进行控制，从而达到更好限制酒驾，达到保护驾驶人员和其它行人生命和财产安全的目的。
1.2 研究现状
在过去，测量酒精浓度主要是靠化学材料重铬酸钾，在酸性的环境下重铬酸钾具有极其强的氧化性，会与酒精反应生成绿色的硫酸铬，以此来判断是否酒驾。这种方法虽然可靠，但是比较复杂而且不能重复使用，成本较高。然而，随着科学技术的进步和人类生活的需要，出现了酒精浓度检测的传感器。二十世纪七十年代，由尼德兰科学家研究出了能对氢离子响应的离子敏感场效晶体管，其出现大大刺激了传感器的进一步发展。国外对半导体传感器的研究开始于20世纪50年代。研究伊势，国外人员研发出通过结构参量的变化去感知和转换信号的结构性传感器。到了70年代初期，由半导体，电介质还有磁性材料的特性组成的固体型传感器开始出现兴起。而到了20世纪末期，开始陆续出现由微型计算机技术和检测技术结合的智能型传感器，顾名思义其具有人工智能的特点。当今世界上各个国家的传感器测量控制技术发展十分迅速，科技爆炸的日新月异使的，传感器的发展也逐渐开始向工业智能，全自动化的方向发展。现今，众多海外的国家或者公司都在努力的研发新型传感器，发展和完善传感器研制技术，不断地进步与完善，从而去适应时代与市场的发展，避免没落于科技爆炸的大潮流中
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