宋剑、周正豪-酒精测试仪论文.doc
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1、宋剑、周正豪-酒精测试仪论文 作者: 日期:13 个人收集整理 勿做商业用途酒精测试仪姓名:宋剑 周正豪摘要:2000年以来,随着中国经济的高速发展,人民生活水平的迅速提高,中国逐渐步入“汽车社会”,酒后驾车行为所造成事故越来越多,对社会的影响也越来越大,酒精正在成为越来越凶残的“马路杀手”.据有关资料统计,全世界每年因车祸丧生的人数就超过60万人,留下永久性伤残者在400万以上,一般受伤者则不计其数.在许多国家,车祸已成为第一位意外死亡原因。 此外,因为交通事故造成的经济损失也相当惊人。据事故调查统计,大约5060%的车祸与饮酒有关。中国公安部门在2009年8月,在全国各地加强查处酒后驾驶的
2、力度,以减少由酒后驾驶造成的恶性交通事故。要查处就涉及到检测人体内的酒精含量和使用设备来进行检测的问题。 本文研究设计了一种用于公共场所具有检测及超限报警功能的酒精浓度智能测试仪。其设计方案基于89C51单片机,MQ3酒精浓度传感器。系统将传感器输出的420mA的标准信号通过以AD0832为核心的A/D转换电路调理后,经由单片机进行数据处理,最后由LCD显示酒精浓度值。文中详细介绍了数据采集子系统、数据处理过程以及数据显示子系统和报警电路的设计方法和过程。系统对于采样地点超出规定的酒精浓度时二极管报警电路提醒监测人员.同时,操作人员对于具体报警点的上限值可以通过单片机编程进行设置。 个人收集整
3、理,勿做商业用途本文为互联网收集,请勿用作商业用途关键词:酒精浓度传感器(MQ3);MCU;A/D转换器;软件设计;硬件设引言:随着中国经济的高速发展,人民生活水平的迅速提高,中国逐渐步入“汽车社会,酒后驾驶行为所造成事故越来越多,对社会的影响也越来越大,酒精正在成为越来越凶残的“马路杀手”。越来越多的交通事故在我们的身边发生,让人心痛,经济的发展,每个人都希望人的安全意识也该发展。此外,由交通事故造成的经济损失也相当惊人.据事故调查统计,超过半数的车祸与饮酒有关。在全国各地加强查处酒后驾驶的力度,以减少由酒后驾驶造成的恶性交通事故。要查处就涉及到检测人体内的酒精含量和使用设备来进行检测的问题
4、. 本文研究设计了一种用于公共场所具有检测及超限报警功能的酒精浓度智能测试仪。其设计方案基于89C52单片机,MQ3酒精浓度传感器.系统将传感器输出信号通过A/D转换电路调理后,经由单片机进行数据处理,最后由LCD显示酒精浓度值。从而让驾车的人知道自己该在什么情况下可以开车,这是一个在现代生活很实用,很负责的一个设计,给社会带来福音。1。 绪论 1。1 )酒精浓度检测仪开发背景 酒精的重要作用,是逐渐使得脑部及神经系统反应迟钝-这也是许多人喜欢适量饮酒的主要原因。喝一、两杯酒对人有镇定或松弛的作用。即使是少量的酒精,也没有刺激振奋的作用,这跟许多人的想法正好相反。然而,酒精有时会造成抑制力明显
5、减弱,这会导致创造力的出现,或者是有时候会导致实际的侵略攻击性行为。 根据WHO数据,全球2003年的人均纯酒精消费量为6.2L,其中欧洲地区人均达11.9L,美洲地区人均为8。7L。俄罗斯及其周边的东欧国家酒精消费量最高,其次为欧洲其他国家。在人均国民生产总值(GDP)低于7000美元的低收入国家,酒精消费量与人均GDP相关,GDP越高酒精消费量越高. 受到酒精影响的司机通常会有如下特征:对信号灯反应慢;逆向行驶;摇摆不定、突然转向、飘忽不定或在道路中线驾驶;乱踩刹车;转弯幅度大;蛇形;没有原因就停车;开车速度极慢;突然转弯或违法转弯;天黑时不开前灯。据统计,驾驶员酒后开车,其发生交通事故的
6、比率为没有饮酒情况下的16倍.由日常道路交通安全违法行为和交通肇事案例来看,机动车驾驶员酒后驾车约占38.6;而摩托车交通肇事中,酒后驾驶的比例则高达72。3. 酒后驾驶让人付出了惨痛的代价,为了避免类似事故的发生,酒精浓度检测仪随之产生。个人收集整理,勿做商业用途文档为个人收集整理,来源于网络 1。2) 酒精浓度检测仪的发展 以对气体中酒精含量进行检测的设备有五种基本类型,即:燃料电池型(电化学)、半导体型、红外线型、气体色谱分析型、比色型。但由于价格和使用方便的原因,目前(截止2009年8月)常用的只有燃料电池型(电化学型)和半导体型两种。 燃料电池是当前全世界都在广泛研究的环保型能源,它
7、可以直接把可燃气体转变成电能,而不产生污染,酒精传感器只是燃料电池的一个分支。燃料电池酒精传感器采用贵金属白金作为电极,在燃烧室内充满特种催化剂,使进入燃烧室内的酒精充分燃烧转变为电能,也就是在两个电极上产生电压,电能消耗在外接负载上,此电压与进入燃烧室内气体的酒精浓度成正比. 与半导体型相比,燃料电池型呼气酒精测试仪具有稳定性好,精度高,抗干扰性好的优点。但是由于燃料电池酒精传感器的结构要求非常精密,制造难度相当大,目前(2009年)只有美国、英国、德国等少数几个国家能够生产,加上材料成本高,因此价格相当昂贵,是半导体酒精传感器的几十倍。 1。3) 酒精浓度检测仪设计内容 本论文主要完成酒精
8、浓度检测仪软件设计,设计内容包括:A/D转换器程序、控制程序、超标报警、键盘检测、数据显示等。 本系统采用单片机为控制核心,以实现便携式酒精浓度检测仪的基本控制功能.系统主要功能内容包括:数据处理、时间设置、开始测量、超标报警、键盘检测 本系统设计采用功能模块化的设计思想,本论文内容分为以下几个章节:设计器件简介和选择;硬件的设计;软件设计和系统调试。2. 方案器件简介 硬件设计部分主要包括:MCU、A/D、时钟芯片、LCD、外围扩展数据RAM等芯片的选择,以下做一些器件的比较2.1) MCU选择的简介 本系统采用单片机为控制核心。单片机/MCU主要有51基本型和52增强型,而相比之下52型比
9、51型功能更为强大,ROM和RAM存储空间更大,52还兼容51指令系统。基于本系统设计内容的需要,综合考虑后,我们选择单片机STC89C52为控制核心;主要基于考虑STC89C52是无法解密低功耗,超低价高速,高可靠强抗静电,强抗干扰,功能强大的单片机2。2 )数模转换器的简介 实现A/D转换的基本方法很多,有计数法、逐次逼近法、双斜积分法和并行转换法.由于逐次逼近式A/D转换具有速度,分辨率高等优点,而且采用这种方法的ADC芯片成本低,所以我们采用逐次逼近式A/D转换器。逐次逼近型ADC包括1个比较器、一个模数转换器、1个逐次逼近寄存器(SAR)和1个逻辑控制单元。逐次逼近型是将采样信号和已
10、知电压不断进行比较,一个时钟周期完成1位转换,依次类推,转换完成后,输出二进制数。这类型ADC的分辨率和采样速率是相互牵制的.优点是分辨率低于12位时,价格较低,采样速率也很好。2.3 )时钟芯片的简介 DS1302 是DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片,内含有一个实时时钟/日历和31 字节静态RAM,通过简单的串行接口与单片机进行通信实时时钟/日历电路.提供秒分时日日期。月年的信息,每月的天数和闰年的天数可自动调整时钟操作可通过AM/PM 指示决定采用24 或12 小时格式。DS1302 与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信,仅需用到三个口线:1 RES 复位,2 I/O 数
11、据线,3 SCLK串行时钟.时钟/RAM 的读/写数据以一个字节或多达31 个字节的字符组方式通信。DS1302 工作时功耗很低,保持数据和时钟信息时功率小于1mW.DS1302 是由DS1202 改进而来,增加了以下的特性.双电源管脚用于主电源和备份电源供应Vcc1,为可编程涓流充电电源附加七个字节存储器.它广泛应用于电话传真便携式仪器以及电池供电的仪器仪表等产品领域。2.4 )液晶显示器的简介 带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式,内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块;其显示分辨率为12864, 内置8192个16*16点汉字,和
12、128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令,可构成全中文人机交互图形界面.硬件设计:酒精测试仪原理图A/D转换设计正常情况下ADC0832 与单片机的接口应为4条数据线,分别是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的,所以电路设计时可以将DO和DI 并联在一根数据线上使用。当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平,此时芯片禁用,CLK 和DO/DI 的电平可任意。当要进行A/D转换时,须先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作,同时由处理器向芯片时钟输入端CLK
13、输入时钟脉冲,DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。在第1 个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平,表示启始信号.在第2、3个脉冲下沉之前DI端应输入2 位数据用于选择通道功能。ADC0832 具有以下特点: 8位分辨率; 双通道A/D转换; 输入输出电平与TTL/CMOS相兼容; 5V电源供电时输入电压在05V之间; 工作频率为250KHZ,转换时间为32S; 一般功耗仅为15mW; 8P、14PDIP(双列直插)、PICC 多种封装; 商用级芯片温宽为0度 to +70度,工业级芯片温宽为40度 to +85度;芯片接口说明: CS_ 片选使能,低电平芯片使能。 CH0 模拟
14、输入通道0,或作为IN+/使用。 CH1 模拟输入通道1,或作为IN+/使用。 GND 芯片参考0 电位(地)。 DI 数据信号输入,选择通道控制。 DO 数据信号输出,转换数据输出。 CLK 芯片时钟输入。 Vcc/REF 电源输入及参考电压输入(复用).正常情况下ADC0832 与单片机的接口应为4条数据线,分别是CS、CLK、DO、DI.但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的,所以电路设计时可以将DO和DI 并联在一根数据线上使用。当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平,此时芯片禁用,CLK 和DO/DI 的电平可任意.当要进行A/D转换时,须先将CS使
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