基于51单片机的酒精测试仪设计毕业设计说明书论文.docx

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基于51单片机的酒精测试仪设计毕业设计说明书论文

基于51单片机的酒精测试仪设计毕业设计说明书

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

摘要

近年来,随着我国经济的发展,人民的生活水平提高,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频发生。

如今国家法律出台道路交通安全法规定,饮酒后或者醉酒驾驶机动车发生重大交通事故,构成犯罪的,依法追究刑事责任,并由公安机关交通管理部门吊销机动车驾驶证,终生不得重新取得机动车驾驶证。

鉴于人们对于醉酒驾驶的逐渐重视,酒精测试课题便引起了广泛的关注。

酒后驾车引起的交通事故是由于司机的过量饮酒造成人体内酒精浓度过高,麻痹神经,造成大脑反应迟缓,肢体不受控制等症状。

为本课题研究的是一种以气敏传感器和单片机为主,监测空气酒精浓度,并具有LCD显示功能的空气酒精浓度监测仪。

此需要设计一智能仪器能够监测驾驶员体内酒精含量。

本课题研究的是一种以气敏传感器和单片机为主,监测空气酒精浓度,并具有声报警功能及LCD显示功能的空气酒精浓度监测仪。

其可监测出空气环境中和呼气中酒精浓度值,并根据不同的环境设定不同的阀值,对超过的阀值进行声报警,并显示阀值.来提示危害。

从而达到以下目的:

（1）有利于社会公共交通安全;

（2）提高人们法律意识;（3）使之便捷、安全、准确、高效,便于提高家庭酒精测试的普及化。

本作品是基于单片机控制ADC0809对TGS822酒精浓度取样来反映人体血液酒精浓度;以及对DS18B20获取温度

关键词:

ADC0809;TGS822;DS18B20;单片机

Abstract

Inrecentyears,asChina'seconomicdevelopment,people'slivingstandardsimprove,moreandmorepeoplehavetheirownprivatecarsandtrafficaccidentscausedbydrunkdrivingisalsofrequent.Today,theintroductionofnationallawtheprovisionsoftheRoadTrafficSafetyLaw,motorvehicleafterdrinkingordrunkdrivingmajortrafficaccidents,crimeisconstituted,criminalresponsibilityshallbeinvestigatedbythetrafficcontroldepartmentofpublicsecurityorgandrivinglicenserevokedforlifemaynotregainadrivinglicense.

Givenpeople'sincreasingemphasisonthedrinkdriving,alcoholtestsubjecthasarousedwidespreadconcern.Drunkdrivingaccidentscausedbyexcessivedrinkingiscausedbecausethedriver'salcohollevelistoohighthebody,paralysisofnerves,resultinginslowresponsetothebrain,bodyoutofcontrolandothersymptoms.Basedresearchisakindofgassensorandmicrocontroller-based,monitoringofairalcoholconcentration,andwithLCDdisplaymonitorairalcoholconcentration.Theneedtodesignanintelligentinstrumentstomonitorthedriver'salcoholcontent.Thisresearchisakindofgassensorandmicrocontroller-based,monitoringofairalcoholconcentration,andwithsoundalarmandLCDdisplaymonitorstheairalcoholconcentration.Theenvironmentcanbemonitoredfromtheairandbreathalcoholconcentration,andaccordingtodifferentenvironmentssetdifferentthresholdthanthethresholdoftheacousticalarm,anddisplaythreshold.TopromptthehazardSoastoachievethefollowingpurposes:

1infavorofpublictransportsafety;2toraiseawarenessoflegalconsciousness;3tomakeitconvenient,safe,accurate,efficient,easytoincreasethepopularityofhomealcoholtestThisworkisbasedontheTGS822ADC0809microcontrollersamplingtoreflectthebodyalcoholconcentrationbloodalcoholconcentration;andtoobtainthetemperatureDS18B20

Keywords:

ADC0809;TGS822;DS18B20;MCU

第1章绪论1

1.1精测试仪现状和发展趋势1

1.2研究内容2

第2章总体设计3

2.1本课题的设计任务及要求3

2.1.1设计任务3

2.1.2设计要求3

2.2系统整机原理图分析4

第3章硬件设计5

3.1单片机模块5

3.2ADC0809资料6

3.3酒精传感器模块8

3.3.1传感器性能分析8

3.3.2呼出酒精气体浓度与血液酒精浓度关系11

3.4LCD模块12

第4章系统软件14

4.1整机系统流程图15

4.1.1ADC程序流程图15

4.1.2LCD程序流程图16

第5章总结与展望17

参考文献18

致谢19

附录1酒精测试仪程序20

第1章绪论

1.1精测试仪现状和发展趋势

喝酒后,呼出的气体会有酒味,表情行为会有反常。

远古时代人们利用鼻子作为传感器,进行简单的呼出气体酒精测量。

19世纪末出现了用体液对酒精进行定量分析。

1927年,有科学家建议使用呼出气体做酒精浓度分析。

用足球胆收集呼出气体后,通过硫酸和重铬酸钾的混合溶液,溶液的颜色会发生蓝一绿一黄的变化,同已知酒精浓度的标准试剂色管比较,就得到相应的BAC。

现在,肺泡气中酒精的测量技术有了很大的进步,有先进微处理器的酒精测试仪已被商品化。

越来越多的国家开始禁止酒后驾车。

精确的呼出气体酒精测试和传统的法医血液酒精分析相比有许多优点,例如,进行无毒的采样,能进行现场处理,这样为交警节省了时间,使交通控制更高效,能避免运输和贮存有艾滋病病毒和肝炎病毒的血样。

由于最早使用BAC极限值来分辨酒后驾车,当呼出气体酒精浓度测量用于交通执法时,情况就变得错综复杂,要把所测量的呼出气体酒精浓度换算成血液酒精浓度。

一般认为,2100:

1呼出气体中所含的酒精和11血液中所含的酒精量相等。

对于把结果转化成BAC的呼出气体酒精测量仪,呼气/血液酒精转换系数是决定测试精度的重要因素。

在美国、加拿大、澳大利亚,定量分析呼出气体酒精测试仪已用了十多年,转化系数为2100:

1。

在美国许多州,0.10~2101BAC为饮酒驾驶处罚极限,2100:

1的BAC/BAC的转化系数直接体现在立法条例中,如果不这样,立法确定大于等于0.47m~1为犯罪极限,还得强调2100:

1的转化系数。

假设有这种可能,BAC是合法的,而BAC不合法,反之亦然。

立法中存在的这种进退两难的问题,至今没有很好地解决。

BAC和BAC内在转化如下所述:

BACBAC×BAC/BAC转化系数

1.2研究内容

TGS822对酒精浓度的变化,其阻值产生相应的变化,然后通过取样电阻分压的变化表现出来;人体血液酒精浓度的不同,其呼出的气体中酒精浓度也不同。

通过TGS822对呼出气体中酒精浓度的反应以取样电压的形式送入到ADC0809,进行A/D转换后并将转换的数据送入单片机进行分析处理,并判断是否醉酒驾车,再通过液晶板显示出来。

DS18B20其自身的温度传感器所产生的温度数字数据存入其自身的存储器,单片机对其控制读出温度数据,然后经过计算处理,将当前环境温度由液晶板输出。

第2章总体设计

2.1本课题的设计任务及要求

2.1.1设计任务

设计并制作酒精测试仪,其组成如图2.1所示。

TGS822对酒精浓度的变化,其阻值产生相应的变化,然后通过取样电阻分压的变化表现出来;人体血液酒精浓度的不同,其呼出的气体中酒精浓度也不同。

通过TGS822对呼出气体中酒精浓度的反应以取样电压的形式送入到ADC0809,进行A/D转换后并将转换的数据送入单片机进行分析处理,并判断是否醉酒驾车,再通过液晶板显示出来。

DS18B20其自身的温度传感器所产生的温度数字数据存入其自身的存储器,单片机对其控制读出温度数据,然后经过计算处理,将当前环境温度由液晶板输出。

图2.1系统设计方框图

2.1.2设计要求

（1）传感器TGS822的电压模拟输出范围为0-5V;

（2）模数转换芯片ADC0809采样电压范围为0-5V,分辨率为8位,采样精度为5/256V,达到256个量化级的数字电压,其工作频率为1MHz;

（3）单片机AT89C52工作频率为6MHz;

（4）LCD显示器用50K的可调电阻调节使其清晰显示,消除“鬼影”。

2.2系统整机原理图分析

如图2.2系统整机原理图,本系统工作原理如下:

单片机的晶振为6MHz,可以直接通过ALE口输出1MHz为ADC0809作为工作时钟而不需要进行分频,然后通过单片机的P2.0、P3.7分别控制ADC0809的ALE和START端口进行模数转换;通过P2.2、P2.3、P2.5分别控制ADDB、ADDC、ADDA端口进行选择模拟数据输入口;通过P0口进行ADC0809数据输出。

TGS822的采样电压由ADC0809的IN0口输入,通过转换后由其D0-D7输出到单片机的P0口,然后通过传感器的特性公式计算由P1口将数据通过LCD的DB0-DB7输出。

第3章系统硬件设计

3.1系统硬件设计原理图分析

本硬件由五部分组成:

单片机模块,模数转换模块,酒精传感器模块,温度传感模块。

其系统硬件设计原理图如图3.2所示,其整机工作原理如下,本系统由单片机AT89C2控制,其直接控制三个模块:

数转换模块将酒精传感器采集到模拟电压信号转换成输送到单片机控制处理,温度传感器DS18B20可以将采集到的温度信号直接以数字信号的形式传到单片机,LCD显示模块可以将经过单片机处理过的酒精气体浓度和温度的具体量化值显示。

图3.1系统硬件设计原理图

3.2单片机模块

单片机的选择

AT89S52是低功耗、高性能、采用CMOS工艺的8位单片机,其片内具有8KB的可在线编程的Flash存储器。

该单片机采用了ATMEL公司的高密度、非易失性存储器技术,与工业标准型80C51单片机的指令系统和引脚完全兼容;片内的Flash存储器可在线重新编程,或者使用通用的非易失性存储器编程;通用的8位CPU与在线可编程Flash集成在一块芯片上,从而使AT89S52功能更加完善,应用更加灵活;具有较高的性能价格比,使其在嵌入式控制系统中有着广泛的应用前景。

MCS单片机都采用40引脚的双列直插封装方式。

下图为引脚排列图,40条引脚说明如下:

1.主电源引脚Vss和Vcc

（1）Vss接地

（2）Vcc正常操作时为+5伏电源

2.外接晶振引脚XTAL1和XTAL2

（1）XTAL1内部振荡电路反相放大器的输入端,是外接晶体的一个引脚。

当采用外部振荡器时,此引脚接地。

（2）XTAL2内部振荡电路反相放大器的输出端。

是外接晶体的另一端。

当采用外部振荡器时,此引脚接外部振荡源。

3.控制或与其它电源复用引脚RST/VPD,ALE/和/Vpp

（1）RST/VPD当振荡器运行时,在此引脚上出现两个机器周期的高电平（由低到高跳变）,将使单片机复位在Vcc掉电期间,此引脚可接下图8051引脚排列图上备用电源,由VPD向内部提供备用电源,以保持内部RAM中的数据。

（2）ALE/正常操作时为ALE功能（允许地址锁存）提供把地址的低字节锁存到外部锁存器,ALE引脚以不变的频率（振荡器频率的）周期性地发出正脉冲信号。

因此,它可用作对外输出的时钟,或用于定时目的。

但要注意,每当访问外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲,ALE端可以驱动（吸收或输出电流）八个LSTTL电路。

对于EPROM型单片机,在EPROM编程期间,此引脚接收编程脉冲（功能）。

（3）外部程序存储器读选通信号输出端,在从外部程序存储取指令（或数据）期间,在每个机器周期内两次有效,同样可以驱动八LSTTL输入。

（4）/Vpp、/Vpp为内部程序存储器和外部程序存储器选择端。

当/Vpp为高电平时,访问内部程序存储器,当/Vpp为低电平时,则访问外部程序存储器。

对于EPROM型单片机,在EPROM编程期间,此引脚上加21伏EPROM编程电源（Vpp）。

4、输入/输出引脚P0.0-P0.7,P1.0-P1.7,P2.0-P2.7,P3.0-P3.7。

（1）P0口（P0.0-P0.7）是一个8位漏极开路型双向I/O口,在访问外部存储器时,它是分时传送的低字节地址和数据总线,P0口能以吸收电流的方式驱动八个LSTTL负载。

（2）P1口（P1.0-P1.7）是一个带有内部提升电阻的8位准双向I/O口。

能驱动吸收或输出电流四个LSTTL负载。

（3）P2口（P2.0-P2.7）是一个带有内部提升电阻的8位准双向I/O口,在访问外部存储器时,它输出高8位地址。

P2口可以驱动吸收或输出电流四个LSTTL负载。

（4）P3口（P3.0-P3.7）是一个带有内部提升电阻的8位准双向I/O口。

能驱动吸收或输出电流四个LSTTL负载。

3.3模数转换器模块

ADC0809性能的介绍

模数转换电路的功能是将连续变化的模拟量转换为离散的数字量,是架起模拟系统跟数字系统之间连接的桥梁。

对于本系统而言,就是用于快速、高精度地对输入的酒精浓度信号进行采样编码,将其转换成单片机所能够处理的数字量。

模数转换电路是本系统的关键部分,其性能的好坏直接影响整个系统的质量。

根据A/D转换器的工作原理可将A/D转换器分成两大类:

一类是直接型A/D转换器;另一类是间接型A/D转换器。

在直接型A/D转换器中,输入的模拟电压被直接转换成数字代码,不经任何中间变量。

在间接型A/D转换器中,首先把输入的模拟电压转换成某种中间变量（时间、频率、脉冲宽度等等）,然后再把这个中间变量转换为数字代码输出。

1.主要特性

（1）8路8位A/D转换器,即分辨率8位。

（2）具有转换起停控制端。

（3）转换时间为100μs。

（4）单个+5V电源供电。

（5）模拟输入电压范围0~+5V,不需零点和满刻度校准。

（6）工作温度范围为-40~+85摄氏度。

（7）低功耗,约15mW。

2.内部结构

ADC0809由4部分逻辑结构构成,如图3.3所示。

ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器,它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型D/A转换器、逐次逼近寄存器、三态输出锁存器等其它一些电路组成。

因此,ADC0809可处理8路模拟量输入,且有三态输出能力,既可与各种微处理器相连,也可单独工作。