酒驾测试仪的硬件设计
目 录
1 引言 1
1.1 课题背景1
1.2 当前解决措施1
1.3 设计要求2
2 方案设计 2
2.1 设计方案选择2
2.2 各部分介绍3
2.2.1 传感器部分 3
2.2.2 单片机部分 6
2.2.3 显示部分10
2.2.4 A/D转换电路 11
2.2.5 按键系统13
2.2.6 报警系统14
3 硬件设计的开发软件15
3.1 Protel开发软件 15
3.2 Proteus硬件仿真系统16
4软件设计18
4.1 软件流程图18
5 下载与调试19
5.1 USB转串口驱动安装20
5.2 结果20
5.2.1 调试说明20
结论 22
致谢 23
参考文献24
附录1电气原理图25
附录2实物图26
1 绪论
1.1课题背景
现在交通事故严重威胁着人类，世界各地交通事故每时每刻都在发生，每年因为交通事故而失去生命的人大约有50多万，引发交通事故最大的因素就是酒后驾车，每年都会有很多人因为酒后驾车而失去生命，我国每年因为酒后驾车而失去生命的有超过4000人。酒后驾车百害而无一利，根据科研人员的研究，当人体的血液里酒精的含量超过了正常浓度的情况时，就会使人的神经麻木，从而造成大脑反应迟缓，身体不容易自主控制的情况。人对外界的紧迫突发事件所产生的大脑反应肯定会变低，解决事件的能力也会随反应迟缓而 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
明显降低。有研究表明，当人身体里的酒精浓度达到0.03%时，驾驶车辆的反应能力就会相应降低百分之十五。这是多么恐怖的事情，试想一下，驾驶人员在正常情况下可以及时反应处理路面遇到的车况，当反应能力下降之后驾驶员就会来不及操作反应，这对驾驶人员和路边的一些无辜行人的生命造成了严重的威胁，近些年的一些酒驾伤及无辜路人的案例再次惊醒社会，酒后千万不能驾车，但是，总有一些人心存侥幸认为酒后驾车没什么大不了的，对于这类人，我们需要执法部门加大执法力度，及时发现、处理酒后驾车的人员，所以伴随这执法部门的执法，酒驾测试仪应运而生。
1.2当前解决措施
当前各个国家都在驾驶人员酒精检测力度，来确定驾驶员是不是在喝酒之后驾驶，基本都在使用呼气式酒精测试仪来进行检测。目前可以用来对被测气体中的酒精含量进行检测的仪器大致上可以分为四种类型，分别为：电化学燃料电池型（又叫电化学型）、气体色谱分析型、半导体型和比色型。可能是考虑到价格和方便的使用等因素，现在世界上普遍使用的两种，即，燃料电池型和半导型。燃料电池型酒精测试仪使用的气敏元件是酒精传感器。当前社会都在研究燃料电池，作为一种清洁能源，燃料电池几乎没有污染，经过化学反应，燃料电池可以把可燃气体燃烧的能量转变成电能，在次过程中不产生污染，用燃料电池制作酒精传感器只是燃料电池的一方面作用。燃料电池酒精测试仪的传感器使用价格昂贵的白金作为电极，气体在燃烧室内的特种催化剂的作用下，让进入燃烧室内的气态酒精充分燃烧变成二氧化碳和水，在这一化学反应中发生了电子的转移，电子转移过程中会产生微小的电流，导致两个电极上产生电压，通过复杂程序设置可以测得进入燃烧室酒精的浓度燃料，燃料型酒精测试仪非常稳定，高精度，而且抗干扰。燃料电池酒精传感器虽然有很多优点，但是燃料电池酒精传感器的结构设计非常精密，成本极高，批量生产非常困难，所以目前我国大多采用半导体型酒精测试仪，具备气敏特征的气体传感器感应到被测气体的浓度不同，阻值产生变动，从而引发电路电流的变化，尽管半导体式测试仪没有燃料电池型测试精确，然而由于成本低廉，便于制造，被交通执法机构大量装备。
1.3 设计要求
当前的酒精测试仪有好多型号，高新技术天天都在飞速发展，酒精测试仪的功能愈来愈多、灵敏度愈来愈高，酒精测试仪能够协助交通执法机构及时检查汽车驾驶员是否喝了酒,为方便交通执法部门能够更高效快速的检查酒后驾车,需要设计一种更简单小巧适合携带的酒驾测试仪。
设计要求：
设计一个电路，可以测试驾车司机是否酒后驾车，测试结果能够通过操作界面显示出来。
1. 如果测试的酒精浓度低于设定值的时候，此时红色LED灯不亮，表示正常；
2.如果测试的酒精浓度超过设定值的时候，那么此时红色的LED灯亮，并且蜂鸣器发出报警声音来提醒。
2方案设计
2.1设计方案选择
酒精测试仪的制造，有很多的设计方案可供选择，而且能够实现其他一些附加的功能。但是考虑到制作成本、产品的可靠性、以及实用性等因素的制约，做出如下的设计方案。
这次设计分为两部分：一部分是单片机的硬件内容设计，一部分是关于编程语言软件的设计。硬件内容：通由MQ3气体传感器来测试被测气体中的酒精浓度，电压信号由酒精浓度变化转换产生，电压信号通过A/D转换器转换成数字信号，然后再把信号传给单片机系统，再由单片机和周围电路对数字信号进行处理，在数码管上面显示出被测酒精的浓度值一旦超过设定值，有灯光和蜂鸣器同时报警。本设计运用模块化整体思路进行设计，每个子程序的功能相对独立，这种设计方便之后的调试与修改。硬件设计分为5个子系统：单片机、A/D转换电路、声光报警电路、数码管显示电路，按键电路。
下面来介绍本次课题设计中酒精浓度测试仪是如何工作的，首先MQ3气体传感器所在的电路处理收集到的信号，显示的信号数值和酒精的浓度成正比，电路中的电压也随着改变，经由单片机，数字信号是由A/D转换器转换电压信号，数值显示在数码管上，在程序中和初始的报警值对比，超出数值则LED灯发光，蜂鸣器发声报警。
采用方案：该毕业论文采用AT89S52作为硬件控制核心，将模数转换采集后的数据转化成数据的器件用ADC0809。选择MQ3气体传感器，LED数码管通过动态显示来表现出现象。
实现功能：
（1）AT89S52单片机和A/D转换器是这次设计的关键，通过元器件，数据的采集、存储、计算、分析等过程可以自行独立完成。
（2）该系统功耗低、设计操作界面简洁、性价比较高。
（3）设计简单，器件少，便于携带。
总框图：
图2.1总框图
2.2 各部分介绍
2.2.1传感器部分
检测气体 酒精蒸汽
检测浓度 0.04-4mg/L
负载电阻 可调
表2-1气敏传感器技术指标
MQ-3气体传感器灵敏度曲线如图2.5所示，气敏电阻的阻值和跟被测乙醇的酒精浓度成正比。
图2.5 MQ-3传感器灵敏度变化曲线
2.2.2 单片机部分
单片机全称是单片微型计算机，在计算机控制领域应用广泛，本次课题也离不开单片机，适合本次设计的有STC89C52和AT89S52两种单片机，STC89C52是AT系列的增强型，性能稳定，操作方便，烧录程序方便，增添了许多AT系列没有的功能，但是价格稍贵，为此，我们采用Atmel 公司研制的AT89S52单片机，价格低廉，而且较容易达到设计要求[1]。
1 引言 1
1.1 课题背景1
1.2 当前解决措施1
1.3 设计要求2
2 方案设计 2
2.1 设计方案选择2
2.2 各部分介绍3
2.2.1 传感器部分 3
2.2.2 单片机部分 6
2.2.3 显示部分10
2.2.4 A/D转换电路 11
2.2.5 按键系统13
2.2.6 报警系统14
3 硬件设计的开发软件15
3.1 Protel开发软件 15
3.2 Proteus硬件仿真系统16
4软件设计18
4.1 软件流程图18
5 下载与调试19
5.1 USB转串口驱动安装20
5.2 结果20
5.2.1 调试说明20
结论 22
致谢 23
参考文献24
附录1电气原理图25
附录2实物图26
1 绪论
1.1课题背景
现在交通事故严重威胁着人类，世界各地交通事故每时每刻都在发生，每年因为交通事故而失去生命的人大约有50多万，引发交通事故最大的因素就是酒后驾车，每年都会有很多人因为酒后驾车而失去生命，我国每年因为酒后驾车而失去生命的有超过4000人。酒后驾车百害而无一利，根据科研人员的研究，当人体的血液里酒精的含量超过了正常浓度的情况时，就会使人的神经麻木，从而造成大脑反应迟缓，身体不容易自主控制的情况。人对外界的紧迫突发事件所产生的大脑反应肯定会变低，解决事件的能力也会随反应迟缓而 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
明显降低。有研究表明，当人身体里的酒精浓度达到0.03%时，驾驶车辆的反应能力就会相应降低百分之十五。这是多么恐怖的事情，试想一下，驾驶人员在正常情况下可以及时反应处理路面遇到的车况，当反应能力下降之后驾驶员就会来不及操作反应，这对驾驶人员和路边的一些无辜行人的生命造成了严重的威胁，近些年的一些酒驾伤及无辜路人的案例再次惊醒社会，酒后千万不能驾车，但是，总有一些人心存侥幸认为酒后驾车没什么大不了的，对于这类人，我们需要执法部门加大执法力度，及时发现、处理酒后驾车的人员，所以伴随这执法部门的执法，酒驾测试仪应运而生。
1.2当前解决措施
当前各个国家都在驾驶人员酒精检测力度，来确定驾驶员是不是在喝酒之后驾驶，基本都在使用呼气式酒精测试仪来进行检测。目前可以用来对被测气体中的酒精含量进行检测的仪器大致上可以分为四种类型，分别为：电化学燃料电池型（又叫电化学型）、气体色谱分析型、半导体型和比色型。可能是考虑到价格和方便的使用等因素，现在世界上普遍使用的两种，即，燃料电池型和半导型。燃料电池型酒精测试仪使用的气敏元件是酒精传感器。当前社会都在研究燃料电池，作为一种清洁能源，燃料电池几乎没有污染，经过化学反应，燃料电池可以把可燃气体燃烧的能量转变成电能，在次过程中不产生污染，用燃料电池制作酒精传感器只是燃料电池的一方面作用。燃料电池酒精测试仪的传感器使用价格昂贵的白金作为电极，气体在燃烧室内的特种催化剂的作用下，让进入燃烧室内的气态酒精充分燃烧变成二氧化碳和水，在这一化学反应中发生了电子的转移，电子转移过程中会产生微小的电流，导致两个电极上产生电压，通过复杂程序设置可以测得进入燃烧室酒精的浓度燃料，燃料型酒精测试仪非常稳定，高精度，而且抗干扰。燃料电池酒精传感器虽然有很多优点，但是燃料电池酒精传感器的结构设计非常精密，成本极高，批量生产非常困难，所以目前我国大多采用半导体型酒精测试仪，具备气敏特征的气体传感器感应到被测气体的浓度不同，阻值产生变动，从而引发电路电流的变化，尽管半导体式测试仪没有燃料电池型测试精确，然而由于成本低廉，便于制造，被交通执法机构大量装备。
1.3 设计要求
当前的酒精测试仪有好多型号，高新技术天天都在飞速发展，酒精测试仪的功能愈来愈多、灵敏度愈来愈高，酒精测试仪能够协助交通执法机构及时检查汽车驾驶员是否喝了酒,为方便交通执法部门能够更高效快速的检查酒后驾车,需要设计一种更简单小巧适合携带的酒驾测试仪。
设计要求：
设计一个电路，可以测试驾车司机是否酒后驾车，测试结果能够通过操作界面显示出来。
1. 如果测试的酒精浓度低于设定值的时候，此时红色LED灯不亮，表示正常；
2.如果测试的酒精浓度超过设定值的时候，那么此时红色的LED灯亮，并且蜂鸣器发出报警声音来提醒。
2方案设计
2.1设计方案选择
酒精测试仪的制造，有很多的设计方案可供选择，而且能够实现其他一些附加的功能。但是考虑到制作成本、产品的可靠性、以及实用性等因素的制约，做出如下的设计方案。
这次设计分为两部分：一部分是单片机的硬件内容设计，一部分是关于编程语言软件的设计。硬件内容：通由MQ3气体传感器来测试被测气体中的酒精浓度，电压信号由酒精浓度变化转换产生，电压信号通过A/D转换器转换成数字信号，然后再把信号传给单片机系统，再由单片机和周围电路对数字信号进行处理，在数码管上面显示出被测酒精的浓度值一旦超过设定值，有灯光和蜂鸣器同时报警。本设计运用模块化整体思路进行设计，每个子程序的功能相对独立，这种设计方便之后的调试与修改。硬件设计分为5个子系统：单片机、A/D转换电路、声光报警电路、数码管显示电路，按键电路。
下面来介绍本次课题设计中酒精浓度测试仪是如何工作的，首先MQ3气体传感器所在的电路处理收集到的信号，显示的信号数值和酒精的浓度成正比，电路中的电压也随着改变，经由单片机，数字信号是由A/D转换器转换电压信号，数值显示在数码管上，在程序中和初始的报警值对比，超出数值则LED灯发光，蜂鸣器发声报警。
采用方案：该毕业论文采用AT89S52作为硬件控制核心，将模数转换采集后的数据转化成数据的器件用ADC0809。选择MQ3气体传感器，LED数码管通过动态显示来表现出现象。
实现功能：
（1）AT89S52单片机和A/D转换器是这次设计的关键，通过元器件，数据的采集、存储、计算、分析等过程可以自行独立完成。
（2）该系统功耗低、设计操作界面简洁、性价比较高。
（3）设计简单，器件少，便于携带。
总框图：
图2.1总框图
2.2 各部分介绍
2.2.1传感器部分
检测气体 酒精蒸汽
检测浓度 0.04-4mg/L
负载电阻 可调
表2-1气敏传感器技术指标
MQ-3气体传感器灵敏度曲线如图2.5所示，气敏电阻的阻值和跟被测乙醇的酒精浓度成正比。
图2.5 MQ-3传感器灵敏度变化曲线
2.2.2 单片机部分
单片机全称是单片微型计算机，在计算机控制领域应用广泛，本次课题也离不开单片机，适合本次设计的有STC89C52和AT89S52两种单片机，STC89C52是AT系列的增强型，性能稳定，操作方便，烧录程序方便，增添了许多AT系列没有的功能，但是价格稍贵，为此，我们采用Atmel 公司研制的AT89S52单片机，价格低廉，而且较容易达到设计要求[1]。
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