基于单片机的酒精浓度测试仪设计毕业设计文档格式.docx
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3.2.3MQ-3传感器调理电路 10
3.3电源电路 11
3.4ADC0809 11
3.5LCD液晶显示模块 12
3.5.1LCD1602显示模块技术参数 12
3.5.2LCD602显示模块功能 13
3.6发光二极管显示报警电路 15
3.7阈值存储电路 15
II
3.8系统硬件设计原理图分析 16
第4章软件系统的设计与实现 18
4.1主程序设计 18
4.2分部分软件设计 19
4.2.1ADC程序流程图 19
4.2.2LCD程序流程图 20
第5章系统的调试及实验结果 21
5.1调试步骤 21
5.1.1按键修改酒精阈值程序 21
5.1.2模数转换测试 21
5.1.3液晶显示程序设计 22
5.1.4声光报警测试 25
5.1.5整体功能调试程序 25
5.2实验结果 25
结 论 27
致 谢 28
参考文献 29
附录A译文 30
STC89C51RC/RD+系列MCU 30
附录B 外文原文 38
STC89C51RC/RD+SERIESMCU 38
附录C 50
附录a：
全局变量头文件和延时模块 50
附录b：
AD转化模块 52
附录c：
24c08存储模块 52
附录d：
LCD显示模块 57
附录e：
主函数 63
第1章绪论
1.1酒精测试仪现状和发展趋势
汽车的发明，使世界的文明跨出了一大步。
汽车产业的飞速发展使得拥有汽车已不是遥不可及的梦。
现在几乎每家每户都有汽车，汽车让人们的距离不再遥远，但交通事故却给人们带来了不可挽回的悲剧。
交通事故多发的原因有很多，其中能避免的就是由于酒后驾车引起的交通事故。
中国的酒桌文化由来已久，很多人认为自己虽然喝了酒，但是还是能掌控车辆。
但是这是完全错误的，在酒精的作用下，人的大脑并不能做出正确的判断，容易错误的操控车辆，从而导致悲剧的发生。
为了从根源上遏制由于酒后驾车引发的交通事故的发生，酒精浓度检测仪的诞生便可以方便快捷的解决这一问题。
不仅如此，涉及到酒精浓度检测的食品加工、酿酒等行业，也广泛运用酒精浓度检测仪来提高生产安全性。
由于科技的飞速发展，用于检测酒精浓度的首要元件——气体传感器越来越符合现代社会的生产需求。
用来检测酒精浓度的传感器正朝着功耗低，功能多，方便，快捷的方向发展。
地球上大部分国家使用的都是呼吸式酒精浓度检测仪，只要驾驶人员对着检测仪呼气，就可以现场检测出驾驶员体内的酒精浓度，确定他们有没有酒后驾车，以及是否为醉酒开车。
这样就可以大大减少这种可避免的交通事故的发生。
1.2酒精浓度检测仪设计的意义
进入二十一世纪以来，我国的经济发生了突飞猛进的发展，人们的生活水平越来越高，私家车几乎成为每家每户的必备品。
凡事有利有弊，有私家车的人大多生活质量还不错，这种情况下，聚会，谈生意等场合下饮酒的可能性也相对比较大。
由于驾驶员饮用大量酒精后导致驾驶人员判断力降低，不能很好的操控机动车，从而导致非常严重的交通事故，家破人亡，惨绝人寰的事情频频发生。
为什么喝酒以后不宜开车呢？
那是因为酒后驾车，由于驾驶员体内酒精浓度比较高，会使其反应速度比较慢，对危险的评估能力比较低，因而不能对危险起到很好的控制，悲剧就此发生。
而酒精浓度检测仪可以检测出驾驶员体内的酒精浓度，从而预防驾驶员酒后驾车，从而减少因酒后驾车导致的交通事故的发生。
因此研究酒精浓度测试仪对这个社会的安定和谐
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是有重大意义的。
1.3研究内容
本论文研究的主要内容如下：
（1）气体传感器：
本设计使用的是MQ-3气体传感器。
主要研究MQ-3气体传感器的性能特性，以及怎样将其运用到本设计中去；
（2）单片机：
选择STC89C52单片机，作为控制单元；
（3）模数转换：
模拟电压信号经放大电路被放大后，通过单片机内部的模数转换器，将模拟电压信号变成数字电压信号；
（4）LCD显示器：
数码管显示器上显示其测得的酒精浓度，并与所设置的浓度阈值进行对比，若超过阈值，则通过蜂鸣器发出报警；
（5）软件方面：
通过对单片机的编程，最终实现数据在数码管上的显示
1.4系统总体思路
设计酒精浓度检测仪首先要有一个气体传感器将乙醇的浓度变成电信号。
本设计选择的是MQ-3型气体传感器，该传感器灵敏度高，价格低，使用方便，是做酒精浓度检测仪的不二之选。
而传感器得到的电信号不能直接用来传输给单片机，因此得到的信号要经过一定的电路处理，变成0～5V的模拟电压后方能输出。
由于这里得到的是模拟电压，要经过A/D转换器才能将其变成数字电压。
这里选用STC89C52单片机的好处就体现出来了。
因为STC89C52单片机内部自带的A/D转换模块，无需外接转换器，这样就大大地降低了设计难度和设计成本。
模拟信号通过A/D转换后便会输出酒精浓度的数据，把该数据与预先设定的醉酒阈值进行对比。
要想实现酒精浓度值在数码管上显示或报警，就要将该该数据送到单片机的 P1口，再通过
STC89C52单片机进行一些软件程序的处理。
第2章 系统总体方案设计
2.1总体设计
图2-1总体设计框图
本论文的第一步就是信号采集模块，即由传感器采集酒精浓度信号。
然而采集到的仅仅是模拟信号，所以要通过一个模数转换器，将原本的模拟信号转变成数字信号。
这就要求单片机内部能进行模数转换。
出于这方面的考虑，就选择了STC89C51型单片机。
这样省去了不少麻烦。
单片机作为控制模块与LCD显示器相连接，并通过编程，控制其显示出所测试的乙醇的浓度。
同时单片机还与键盘连接，这样就能改变阈值，使所设计的酒精浓度检测仪适应多种场合需要。
另外所测得的酒精浓度与阈值做比较，当超过预设阈值时，报警器就会发出报警。
2.2控制模块方案论证
控制模块主要是由单片机来完成。
单片机接收酒精浓度传感器送来的模拟数据，首先要将其变成数字量。
然后通过对单片机的一系列编程，使其控制LCD显示器显示酒精浓度值。
同时，通过键盘改变阈值，把设置的阈值传送给单片机，这样就能使测得的酒精浓度与实时阈值相比较，并将比较结果通过单片机传达给声光报警器。
最终实现报警功能。
2.3显示模块方案论证
显示模块选择LCD液晶显示器来完成，因其符合设计的需求，将单片机的P0口与LCD相连便可传输经过单片机处理的数据，使酒精浓度值在LCD上显示。
通过一系列编程，便能达到设计预想的结果。
第3章 硬件电路设计
3.1单片机电路设计
3.1.1单片机介绍
STC89C52单片机是宏晶公司生产的STC系列增强型8051单片机，这种单片机几乎囊括了采集数据和系统控制过程中所有的单元模块。
这种单片机的指令代码完全可以兼容传统的8051单片机，这样既能使元件性能提高，又不用大费周章的重新编写指令代码。
STC89C52单片机在标准的8051基础上新增了许多实用功能：
ISP/IAP编程方式，
6时钟/机器周期模式，内部扩展RAM,双DPTR数据指针，扩展P4口，内置看门狗电路，多种复位方式，省电模式实现超低功耗，PCA/PWM功能。
相较于传统的8051功能更加强大。
其引脚图和内部结构如图3-1所示：
图3-1STC89C52单片机管脚图
3.1.2STC89C52的功能特性
（1）内有增强型52内核。
（2）工作电压：
3.4～5.5V。
（3）内部集成MAX810专用复位，使复位可靠更高，8级可选复位门槛电压，彻底省掉外部复位电路。
（4）低功耗设计
（5）工作频率：
0～35MHz,相当于普通8051:
0～4205MHz。
（6）通用I/O口，无需上拉电阻便可作为总线扩展用，但必须加上上拉电阻才能作为I/O口使用。
（8）UART（通用异步串行口）。
（9）具有片上集成512字节RAM数据存储器。
（10）具有片内EEPROM功能
（11）ISP/IAP，，无需编程器/仿真器便可通过串口直接下载用户程序，而且速度非常快。
（12）8通道，8位逐次逼近式ADC。
（13）捕获/比较单元（PWM/PCA）
3.1.3STC89C52的原理说明
图3-2单片机系统原理图
STC89C52单片机为52内核8位单片机，选择这个型号的单片机的一个重大原因是它内部集成了8位多路A/D转换模块。
如图3-2所示，这个单片机系统原理图适用于常用检测。
该原理图中STC89C52占主要地位。
MQ-3传感器模块将检测电压信号通过AOUT这条线送入单片机的ADC7端口进行处理，然后经过单片机内部的
ADC0809处理后，变成数字电平信号，由单片机的P0口送出。
P0口则与LCD显示器相连。
通过把数据信号传送给LCD使其显示出测得的浓度。
这样更加直观的让使用者知道浓度的具体值。
然后比较测得的酒精浓度与阈值大小。
如果测得的信号如果超出阈值，就会发出报警信号。
另外上图最下方是一个时钟电路，用于产生时钟信号。
P1.0与P1.1是与外部存储器相连的，这个存储器用于存储设定的阈值，这样就能更加人性化，使该设计的应用场合更加广泛。
3.2MQ3气体传感器
酒精浓度检测的准确性决定于其所用的传感器。
而MQ-3乙醇气体传感器具有较高的灵敏度，和较好的稳定性，可以应用用于机动车驾驶人员及其他严禁酒后作业人员的现场检测，也用于其他场所乙醇蒸汽的检测。
其技术特点为：
l灵敏度高，酒精浓度的细微变化，都能检测出来
l对于外界的干扰具有良好的选择性
l具有快速的响应恢复特性
l有效工作时间比较长而且比较稳定
l具有简单的驱动回路
l具有信号输出指示
l能够输出两路信号
lTTL输出有效信号为低电平这时可直接接单片机
3.2.1MQ-3主要技术指标
表3-1MQ-3主要技术指标
3.2.2MQ-3结构、外形、测试电路
如图3-3所示，是MQ-3传感器的内部主要结构。
因其良好的特性，而且价格便宜，所以这种传感器被广泛用于单片机学习中。
和一般的电子元器件一样，它只需要5V电压为其供电，因此功耗比较低。
使用时应注意要预热20s，这样更能确保其检测的准确性。
图3-3MQ-3气敏元件结构图
表3-2 MQ-3传感器的主要组成材料表
下图3-4为MQ-3乙醇气体传感器的灵敏度曲线。
其工作原理是，当酒精气体浓度发生改变时，MQ-3的气敏电阻也随之改变，由图可以看出，该传感器的灵敏度非常高，因此准确性也比较高。
图3-4MQ-3乙醇气体传感器灵敏度曲线
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