单片机的酒精浓度检测仪设计
近年来，越来越多的人有了自己的私家车，而酒后驾车造成的交通事故也频繁发生。在此背景下，本课题提出了基于单片机的酒精浓度检测思路。硬件主要包括：单片机最小系统模块、数据采集系统模块、PCF8591转换电路模块、按键电路模块、时钟芯片电路模块、LCD1602显示器模块、报警系统模块等。软件主要由显示输出程序设计、时钟显示程序设计、按键程序设计、A/D转换模块程序设计、温度传感器程序设计等组成。采用了硬件软件相结合的方法，最终实现能够检测和有超限报警功能的酒精浓度检测仪。该检测仪具有价格低廉、功能丰富、便于携带等特点，具有一定的应用前景。
目录
1. 引言 1
1.1 课题的研究背景 1
1.2 课题研究的现状及主要内容 1
2. 酒精浓度检测仪的总体结构设计 3
2.1 系统设计因素 3
2.2 酒精浓度检测仪总体结构设计 3
3. 酒精浓度检测仪的硬件设计 5
3.1主控模块电路设计 5
3.2 数据采集系统设计 6
3.3 键盘模块设计 7
3.4 显示器模块设计 7
3.5 报警系统设计 8
4. 酒精浓度检测仪的软件设计 9
4.1 编译语言选择 9
4.2 显示输出程序设计 10
4.3 DS1302时钟显示程序设计 12
4.4 按键程序设计 12
4.5 A/D转换模块程序设计 13
4.6 DS18B20温度传感器程序设计 14
4.7 Protues仿真设计 15
5. 酒精浓度检测仪的系统调试 16
5.1 系统软件调试 16
5.2 系统硬件调试 17
5.3 系统调试遇到的问题 18
5.4 调试结果 18
6. 总结 20
6.1 课题设计总结 20
6.2存在的不足及发展方向 20
参考文献 21
1. 引言
1.1 课题的研究背景
现如今社会经济高速发展，家用小轿车已经普及大众人群了，这
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也导致酒后驾车造成的交通事故发生的概率也变高了很多。为此，为了方便检测驾驶员当时有没有酒驾，就必须设计一款智能检测仪器[1]。本课题是以单片机为核心元件，MQ3为主要信号采集元件。它能够检测出空气以及人体内的酒精含量，继而根据不同的周围环境来设定不同的阈值，一旦超过所设定的界限就会用声光报警来提醒测试员。
目前全世界绝大多数国家都采用呼气式的酒精检测仪来对驾驶人员进行现场检测，通过检测被测量者体内酒精含量的多少来确认驾驶员当前有没有酒驾或者醉驾。也因为酒精浓度检测仪的存在，杜绝了很多人的侥幸心理，经统计：全世界每年大概180万人因酒驾而死亡，除了醉驾之外,很大一部分原因与酒后大意以及神经系统来不及反映有关。不要觉得这个事件概率并不大，不会正好落到自己身上，但其的确已经成为发生交通事故很重要的一个原因了。
这些年以来，酒驾已然成为大部分交通意外致人死亡的主要原因了。引起了全世界的高度重视，执法人员如果能够及时合理准确的做好酒精浓度的检测，就能有效的控制酒驾导致的后果，减少交通事故的发生。
1.2 课题研究的现状及主要内容
在人们的生活需求日益提高、酒驾发生事故的概率越来越高的当下，必须要认真的了解现在这个社会需要一款能够广泛应用的酒精浓度检测仪，能够对气体中的酒精含量进行检测的基本上有五种类型，但因为价格和使用方便等原因，常用的基本上只有燃料电池型（电化学型）和半导体型两种。燃料电池是一种环保型的能源，可以直接将可燃气体转变为电能，同时不产生污染，本课题研究的酒精传感器就是燃料电池的一个分支。与半导体型相比，燃料电池型呼气酒精检测仪具有稳定性好，精度高，抗干扰性好的优点，但是因为材料成本昂贵，所以在实际应用中没有半导体型多[2]。本课题就是基于以上现状而设计的一款酒精检测仪，主要研究内容有：
（1）、了解与研究当前酒精检测仪的研究现状应用以及酒精检测仪的基本结构与工作原理并作出总体结构图。
（2）、选用单片机STC89C52为本设计的核心元件，设计合理的电路实现预期功能。
（3）、设计电路硬件部分主要包括单片机最小系统模块、数据采集系统模块、PCF8591转换电路模块、按键电路模块、时钟芯片电路模块、LCD1602显示器模块、报警系统模块等。
（4）、设计电路软件部分主要包括显示输出程序设计、时钟显示程序设计、按键程序设计、A/D转换模块程序设计、温度传感器程序设计等。
（5）、调试部分选用1602显示器显示酒精浓度等检测到的数值，分为硬件调试，软件调试。
（6）、通过焊接调试电路，实现酒精检测仪的各项功能。
2. 酒精浓度检测仪的总体结构设计
酒精浓度检测仪的设计方法有很多种，芯片的选用范围也很广，因此在设计酒精浓度检测仪的总体结构时不能仅仅考虑其功能，还要综合考虑各种系统设计因素，如硬件结构要简单以便易于实现，器件选型要多方面综合，成本要经济等。软件设计时，先分步设计各功能模块的程序，再整合为完整的软件结构，最终结合仿真软件实现检测酒精浓度以及显示等功能。
2.1 系统设计因素
整个酒精浓度检测仪设计系统需要大家考虑多方面的因素，包括单片机的选择，传感器的选择，做实物条件的限制，他们的可靠度，稳定性等，又如何将他们全部设计在你的仿真中，让他们能实现你的预期目标[3]。
单片机的选择：选用单片机STC89C52为本设计的核心元件，设计合理的电路连接所有要用到的元器件已实现预期目标。
实物条件限制：因为条件有限，要将许多的元器件全部焊接在一块功能板上，尺寸会受到限制，而且工艺方面也必须做好，性能方面太强有可能整个板子会不平均，太差则怕实现不了预期的功能，所以自己必须找到这个度，而所接入的电源也在考虑范围之内。
可靠度和稳定性：要能在各种不同的温度，环境下都能够运行，因此在选用器件的时候，需要考虑到各种器件的使用寿命，耐用程度，设计电路时，要简明扼要，方便调试和检修。
2.2 酒精浓度检测仪总体结构设计
本课题所提出的设计要求是利用到单片机技术，硬件软件相结合，设计一款实用的酒精浓度检测仪。在这个基础上，利用单片机智能高效的特点，本课题在其原有功能上又添加了显示时间功能和温度功能，以实现系统多功能化。
根据本课题设计要求，将设计中的所有模块组成如图2.2所示的系统结构图。
图2.2酒精浓度检测仪总体结构图
系统的硬件设计必须遵从模块化设计思路。从图2.2中可以看出：整个电路板由电源模块进行供电，数字时钟芯片由DS1302完成，作用是实现当时日期，时间功能。而复位电路、晶振电路构成了单片机的最小系统，显示模块选择LCD1602显示屏，接收单片机I/O口的输出信号，实时显示现在所进行的操作以及读取的值。键盘模块也是通过接收单片机I/O输出的信号来进行按键处理，数模信号转换由A/D转换电路完成，信号经由MQ3酒精传感器接收然后通过A/D转换电路转换过后经到单片机计算。所以单片机是整个系统的核心元件，无论是信号的输入还是输出，数据的运算都将由它来完成。
目录
1. 引言 1
1.1 课题的研究背景 1
1.2 课题研究的现状及主要内容 1
2. 酒精浓度检测仪的总体结构设计 3
2.1 系统设计因素 3
2.2 酒精浓度检测仪总体结构设计 3
3. 酒精浓度检测仪的硬件设计 5
3.1主控模块电路设计 5
3.2 数据采集系统设计 6
3.3 键盘模块设计 7
3.4 显示器模块设计 7
3.5 报警系统设计 8
4. 酒精浓度检测仪的软件设计 9
4.1 编译语言选择 9
4.2 显示输出程序设计 10
4.3 DS1302时钟显示程序设计 12
4.4 按键程序设计 12
4.5 A/D转换模块程序设计 13
4.6 DS18B20温度传感器程序设计 14
4.7 Protues仿真设计 15
5. 酒精浓度检测仪的系统调试 16
5.1 系统软件调试 16
5.2 系统硬件调试 17
5.3 系统调试遇到的问题 18
5.4 调试结果 18
6. 总结 20
6.1 课题设计总结 20
6.2存在的不足及发展方向 20
参考文献 21
1. 引言
1.1 课题的研究背景
现如今社会经济高速发展，家用小轿车已经普及大众人群了，这
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
也导致酒后驾车造成的交通事故发生的概率也变高了很多。为此，为了方便检测驾驶员当时有没有酒驾，就必须设计一款智能检测仪器[1]。本课题是以单片机为核心元件，MQ3为主要信号采集元件。它能够检测出空气以及人体内的酒精含量，继而根据不同的周围环境来设定不同的阈值，一旦超过所设定的界限就会用声光报警来提醒测试员。
目前全世界绝大多数国家都采用呼气式的酒精检测仪来对驾驶人员进行现场检测，通过检测被测量者体内酒精含量的多少来确认驾驶员当前有没有酒驾或者醉驾。也因为酒精浓度检测仪的存在，杜绝了很多人的侥幸心理，经统计：全世界每年大概180万人因酒驾而死亡，除了醉驾之外,很大一部分原因与酒后大意以及神经系统来不及反映有关。不要觉得这个事件概率并不大，不会正好落到自己身上，但其的确已经成为发生交通事故很重要的一个原因了。
这些年以来，酒驾已然成为大部分交通意外致人死亡的主要原因了。引起了全世界的高度重视，执法人员如果能够及时合理准确的做好酒精浓度的检测，就能有效的控制酒驾导致的后果，减少交通事故的发生。
1.2 课题研究的现状及主要内容
在人们的生活需求日益提高、酒驾发生事故的概率越来越高的当下，必须要认真的了解现在这个社会需要一款能够广泛应用的酒精浓度检测仪，能够对气体中的酒精含量进行检测的基本上有五种类型，但因为价格和使用方便等原因，常用的基本上只有燃料电池型（电化学型）和半导体型两种。燃料电池是一种环保型的能源，可以直接将可燃气体转变为电能，同时不产生污染，本课题研究的酒精传感器就是燃料电池的一个分支。与半导体型相比，燃料电池型呼气酒精检测仪具有稳定性好，精度高，抗干扰性好的优点，但是因为材料成本昂贵，所以在实际应用中没有半导体型多[2]。本课题就是基于以上现状而设计的一款酒精检测仪，主要研究内容有：
（1）、了解与研究当前酒精检测仪的研究现状应用以及酒精检测仪的基本结构与工作原理并作出总体结构图。
（2）、选用单片机STC89C52为本设计的核心元件，设计合理的电路实现预期功能。
（3）、设计电路硬件部分主要包括单片机最小系统模块、数据采集系统模块、PCF8591转换电路模块、按键电路模块、时钟芯片电路模块、LCD1602显示器模块、报警系统模块等。
（4）、设计电路软件部分主要包括显示输出程序设计、时钟显示程序设计、按键程序设计、A/D转换模块程序设计、温度传感器程序设计等。
（5）、调试部分选用1602显示器显示酒精浓度等检测到的数值，分为硬件调试，软件调试。
（6）、通过焊接调试电路，实现酒精检测仪的各项功能。
2. 酒精浓度检测仪的总体结构设计
酒精浓度检测仪的设计方法有很多种，芯片的选用范围也很广，因此在设计酒精浓度检测仪的总体结构时不能仅仅考虑其功能，还要综合考虑各种系统设计因素，如硬件结构要简单以便易于实现，器件选型要多方面综合，成本要经济等。软件设计时，先分步设计各功能模块的程序，再整合为完整的软件结构，最终结合仿真软件实现检测酒精浓度以及显示等功能。
2.1 系统设计因素
整个酒精浓度检测仪设计系统需要大家考虑多方面的因素，包括单片机的选择，传感器的选择，做实物条件的限制，他们的可靠度，稳定性等，又如何将他们全部设计在你的仿真中，让他们能实现你的预期目标[3]。
单片机的选择：选用单片机STC89C52为本设计的核心元件，设计合理的电路连接所有要用到的元器件已实现预期目标。
实物条件限制：因为条件有限，要将许多的元器件全部焊接在一块功能板上，尺寸会受到限制，而且工艺方面也必须做好，性能方面太强有可能整个板子会不平均，太差则怕实现不了预期的功能，所以自己必须找到这个度，而所接入的电源也在考虑范围之内。
可靠度和稳定性：要能在各种不同的温度，环境下都能够运行，因此在选用器件的时候，需要考虑到各种器件的使用寿命，耐用程度，设计电路时，要简明扼要，方便调试和检修。
2.2 酒精浓度检测仪总体结构设计
本课题所提出的设计要求是利用到单片机技术，硬件软件相结合，设计一款实用的酒精浓度检测仪。在这个基础上，利用单片机智能高效的特点，本课题在其原有功能上又添加了显示时间功能和温度功能，以实现系统多功能化。
根据本课题设计要求，将设计中的所有模块组成如图2.2所示的系统结构图。
图2.2酒精浓度检测仪总体结构图
系统的硬件设计必须遵从模块化设计思路。从图2.2中可以看出：整个电路板由电源模块进行供电，数字时钟芯片由DS1302完成，作用是实现当时日期，时间功能。而复位电路、晶振电路构成了单片机的最小系统，显示模块选择LCD1602显示屏，接收单片机I/O口的输出信号，实时显示现在所进行的操作以及读取的值。键盘模块也是通过接收单片机I/O输出的信号来进行按键处理，数模信号转换由A/D转换电路完成，信号经由MQ3酒精传感器接收然后通过A/D转换电路转换过后经到单片机计算。所以单片机是整个系统的核心元件，无论是信号的输入还是输出，数据的运算都将由它来完成。
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