基于单片机的酒精测试仪设计毕业设计方案说明指导书.doc
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1、基于51单片机酒精测试仪设计毕业设计说明书 毕业设计(论文)基于51单片机酒精测试仪设计51 MCU-Based Design Of The Tester Alcohol 学生姓名 学 号 专业班级 指导老师 摘 要 多年来,伴随中国经济发展,人民生活水平提升,越来越多人有了自己私家车,而酒后驾车造成交通事故也频频发生。 现在国家法律出台道路交通安全法要求,饮酒后或醉酒驾驶机动车发生重大交通事故,组成犯罪,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。 鉴于大家对于醉酒驾驶逐步重视,酒精测试课题便引发了广泛关注。酒后驾车引发交通事故是因为司机过量饮酒
2、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。为本课题研究是一个以气敏传感器和单片机为主,监测空气酒精浓度,并含有LCD显示功效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。本课题研究是一个以气敏传感器和单片机为主,监测空气酒精浓度,并含有声报警功效及LCD显示功效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,并依据不一样环境设定不一样阀值,对超出阀值进行声报警,并显示阀值.来提醒危害。 从而达成以下目标:(1)有利于社会公共交通安全;(2)提升大家法律意识;(3)使之便捷、安全、正确、高效,便于提升家庭酒精测试普及化。 本作品是基
3、于单片机控制ADC0809对TGS822酒精浓度取样来反应人体血液酒精浓度;和对DS18B20获取温度关键词:ADC0809;TGS822;DS18B20;单片机Abstract In recent years, as Chinas economic development, peoples living standards improve, more and more people have their own private cars and traffic accidents caused by drunk driving is also frequent. Today, the int
4、roduction of national law the provisions of the Road Traffic Safety Law, motor vehicle after drinking or drunk driving major traffic accidents, crime is constituted, criminal responsibility shall be investigated by the traffic control department of public security organ driving license revoked for l
5、ife may not regain a driving license. Given peoples increasing emphasis on the drink driving, alcohol test subject has aroused widespread concern. Drunk driving accidents caused by excessive drinking is caused because the drivers alcohol level is too high the body, paralysis of nerves, resulting in
6、slow response to the brain, body out of control and other symptoms. Based research is a kind of gas sensor and microcontroller-based, monitoring of air alcohol concentration , and with LCD display monitor air alcohol concentration. The need to design an intelligent instruments to monitor the drivers
7、 alcohol content. This research is a kind of gas sensor and microcontroller-based, monitoring of air alcohol concentration , and with sound alarm and LCD display monitors the air alcohol concentration. The environment can be monitored from the air and breath alcohol concentration, and according to d
8、ifferent environments set different threshold than the threshold of the acoustic alarm, and display threshold. To prompt the hazard So as to achieve the following purposes: 1 in favor of public transport safety; 2 to raise awareness of legal consciousness; 3 to make it convenient, safe, accurate, ef
9、ficient, easy to increase the popularity of home alcohol test This work is based on the TGS822 ADC0809 microcontroller sampling to reflect the body alcohol concentration blood alcohol concentration; and to obtain the temperature DS18B20 Key words: ADC0809; TGS822; DS18B20; MCU 目 录第1章 绪论1 1.1 精测试仪现实状
10、况和发展趋势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 3.2 ADC0809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呼出酒精气体浓度和血液酒精浓度关系11 3.4 LCD模块12第4章 系统软件14 4.1整机系统步骤图15 4.1.1ADC程序步骤图15 4.1.2 LCD程序步骤图16第5章 总结和展望17参考文件18致谢19附录1 酒精测试仪程序20第1章 绪论1.1 精测试仪现实状况和发展趋势 喝酒后,呼出气体
11、会有酒味,表情行为会有反常。远古时代大家利用鼻子作为传感器,进行简单呼出气体酒精测量。19世纪末出现了用体液对酒精进行定量分析。1927年,有科学家提议使用呼出气体做酒精浓度分析。用 足球胆搜集呼出气体后,经过硫酸和重铬酸钾混合溶液,溶液颜色会发生蓝一绿一黄改变,同已知酒精浓度标准试剂色管比较,就得到对应BAC。现在,肺泡气中酒精测量技术有了很大进步,有优异微处理器酒精测试仪已被商品化。越来越多国家开始严禁酒后驾车。正确呼出气体酒精测试和传统法医血液酒精分析相比有很多优点,比如,进行无毒采样,能进行现场处理,这么为交警节省了时间,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血样。
12、因为最早使用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,要把所测量呼出气体酒精浓度换算成血液酒精浓度 。通常认为,2100:1呼出气体中所含酒精和11血液中所含酒精量 相等 。对于把结果转化成BAC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关键原因。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。在美国很多州,0.102101BAC为饮酒驾驶处罚极限,2100:1BAC/BAC转化系数直接表现在立法条例中,假如不这么 ,立法确定大于等于0.47m1为犯罪极限,还得强调 2100:1转化系数。假设
13、有这种可能,BAC是正当,而BAC不正当 ,反之亦然。立法中存在 这种进退两难问题,至今没有很好地处理 。 BAC和BAC内在转化以下所述: BACBACBAC/BAC转化系数1.2研究内容 TGS822对酒精浓度改变,其阻值产生对应改变,然后经过取样电阻分压改变表现出来;人体血液酒精浓度不一样,其呼出气体中酒精浓度也不一样。经过TGS822对呼出气体中酒精浓度反应以取样电压形式送入到ADC0809,进行A/D转换后并将转换数据送入单片机进行分析处理,并判定是否醉酒驾车,再经过液晶板显示出来。 DS18B20其本身温度传感器所产生温度数字数据存入其本身存放器,单片机对其控制读出温度数据,然后经
14、过计算处理,将目前环境温度由液晶板输出。 第2章 总体设计2.1 本课题设计任务及要求2.1.1 设计任务 设计并制作酒精测试仪,其组成图2.1所表示。TGS822对酒精浓度改变,其阻值产生对应改变,然后经过取样电阻分压改变表现出来;人体血液酒精浓度不一样,其呼出气体中酒精浓度也不一样。经过TGS822对呼出气体中酒精浓度反应以取样电压形式送入到ADC0809,进行A/D转换后并将转换数据送入单片机进行分析处理,并判定是否醉酒驾车,再经过液晶板显示出来。 DS18B20其本身温度传感器所产生温度数字数据存入其本身存放器,单片机对其控制读出温度数据,然后经过计算处理,将目前环境温度由液晶板输出。
15、 图2.1系统设计方框图2.1.2 设计要求 (1)传感器TGS822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,达成256个量化级数字电压,其工作频率为1MHz; (3)单片机AT89C52工作频率为6 MHz; (4)LCD显示器用50K可调电阻调整使其清楚显示,消除“鬼影”。2.2 系统整机原理图分析 图2.2系统整机原理图,本系统工作原理以下:单片机晶振为6MHz,能够直接经过ALE口输出1 MHz为ADC0809作为工作时钟而不需要进行分频,然后经过单片机P2.0、P3.7分别控制ADC0809ALE和S
16、TART端口进行模数转换;经过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;经过P0口进行ADC0809数据输出。TGS822采样电压由ADC0809IN0口输入,经过转换后由其D0-D7输出到单片机P0口,然后经过传感器特征公式计算由P1口将数据经过LCDDB0-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图3.2所表示,其整机工作原理以下,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
17、转换成输送到单片机控制处理,温度传感器DS18B20能够将采集到温度信号直接以数字信号形式传到单片机,LCD显示模块能够将经过单片机处理过酒精气体浓度和温度具体量化值显示。 图3.1系统硬件设计原理图 3.2单片机模块 单片机选择 AT89S52是低功耗、高性能、采取CMOS工艺8位单片机,其片内含有8KB 可在线编程Flash 存放器。该单片机采取了ATMEL企业高密度、非易失性存放器技术,和工业标准型80C51单片机指令系统和引脚完全兼容;片内Flash存放器可在线重新编程,或使用通用非易失性存放器编程;通用8位CPU和在线可编程Flash集成在一块芯片上,从而使AT89S52 功效愈加完
18、善,应用愈加灵活;含有较高性能价格比,使其在嵌入式控制系统中有着广泛应用前景。 MCS单片机全部采取40引脚双列直插封装方法。下图为引脚排列图, 40条引脚说明以下: 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输入端,是外接晶体一个引脚。当采取外部振荡器时,此引脚接地。 (2)XTAL2内部振荡电路反相放大器输出端。是外接晶体另一端。当采取外部振荡器时,此引脚接外部振荡源。 3.控制或和其它电源复用引脚RST/VPD,ALE/和/Vpp (1)RST/VPD 当振荡器运行时,
19、在此引脚上出现两个机器周期高电平(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中数据。 (2) ALE/正常操作时为ALE功效(许可地址锁存)提供把地址低字节锁存到外部锁存器,ALE 引脚以不变频率(振荡器频率)周期性地发出正脉冲信号。所以,它可用作对外输出时钟,或用于定时目标。但要注意,每当访问外部数据存放器时,将跳过一个ALE脉冲,ALE 端能够驱动(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(功效)。 (3)外部程序存放器读选通信号输出端,
20、在从外部程序存放取指令(或数据)期间, 在每个机器周期内两次有效, 一样能够驱动八LSTTL输入。 (4)/Vpp 、/Vpp为内部程序存放器和外部程序存放器选择端。当 /Vpp为高电平时,访问内部程序存放器,当/Vpp为低电平时,则访问外部程序存放器。 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,在访问外部存放器时,它是分时传送低字节地址和数据总线,P0口能
21、以吸收电流方法驱动八个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8位准双向I/O口,在访问外部存放器时,它输出高8位地址。P2口能够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性能介绍 模数转换电路功效是将连续改变模拟量转换为离散数字量,是架起模拟系统跟数字系统之间连接桥梁。对于本系统而
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