基于51單片機的酒精測試儀

湯立虎++顧毅++劉鵬

摘 要：隨著經濟的快速發展，私家車數量增長迅速，但酒后駕駛導致的交通事故比例在不斷增加，給人民的生命財產造成巨大的損失。為了預防和減少交通事故的發生，設計了一種基于單片機的酒精濃度檢測系統，本設計采用MQ-3氣敏傳感器采集氣體相關數據，經過酒精濃度傳感器模塊進行調制和數據轉化處理，最后將數據傳送給單片機進行A/D轉換和執行相應的功能。具有液晶實時顯示氣體中酒精濃度，通過按鍵進行閾值設定，超過設定的閾值會發光報警等功能。

關鍵詞：單片機； 酒精濃度檢測系統； 氣敏傳感器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.006

1 引言

現代社會的經濟正處于高速發展之中，越來越多的人擁有私家車，并且在近幾年，故據事故的比重很大。在如今中國，由酒后駕車所引發的交通事故每年可達上萬起，其危害之嚴重可見一斑，已成為交通事故的第一大“殺手”。

為了實現對于人權的尊重，對于生命的關愛，使更多人的生命權，健康權以及幸福美滿的家庭能夠得到更好的保護，需要設計一種智能的酒精檢測系統可以檢測駕駛員的體內的酒精含量。本論文研究的是一種以氣敏傳感器和單片機為主，檢測酒精的濃度，并且具有顯示和報警功能的基于單片機的酒精檢測系統。

2 基于單片機的酒精測試儀的總體設計方案

此次設計是采用STC12C5A60S2單片機作為主控芯片，設計一款酒精濃度測試儀，用C語言編寫主控芯片的控制程序，再結合所構建的特定的外圍電路，使酒精測試儀可鍵盤輸入數據，控制其在LCD顯示器上所顯示的酒精的閾值，以便于應對在不同情況下，該酒精檢測儀進行實際的應用。通過酒精濃度的檢測，LCD顯示器上會顯示出準確的酒精的數值，而經過程序的運行與判斷，對不符合的酒精值進行警告，從而引起響應電路的報警，表明駕駛員已經達到酒駕的標準。

在本設計中，由于人飲酒之后，酒精被人體利用消化系統吸收，大約有90%的酒精通過肺部被轉化為氣體，通過呼吸系統排出，因此直接測量呼出氣體中的酒精含量，所以利用氣敏傳感器來測量呼出的氣體，就可以檢測出人體大概的酒精含量了。

以下為基于51單片機的酒精測試儀的總設計框圖：

3 硬件電路設計

硬件電路分為電源模塊，單片機最小系統模塊，電源模塊，MQ-3傳感器模塊，1602液晶顯示模塊，聲光報警模塊，按鍵模塊。下面分別介紹電源模塊，MQ-3傳感器模塊，1602液晶模塊，聲光報警模塊，按鍵模塊。

（1）電源模塊電路。為了進行實物演示的方便，我們并沒有給這個單片機系統運用電池供電，而是直接運用DC電源座與數據線將其連接在電腦上，用電腦直接給其供電，使單片機滿足5V電壓的運行環境。

（2）MQ-3傳感器模塊。在設計中需要應用到MQ-3氣敏傳感器，該傳感器能夠準確的檢測出人體呼出氣體中酒精的含量，然后通過STC12單片機中內部的A/D轉換線路，可以將傳感器所檢測到的模擬信號轉換成數字信號發送到1602液晶上，顯示出相應的酒精濃度。

（3）1602液晶顯示模塊。1602液晶是兩行各16字符的字符型液晶，該液晶擁有體積小、功耗低、顯示操作簡單等優點，剛好滿足本設計對于液晶的要求。同時還要加上一個藍白電位器，便于調節液晶的電壓與電流。

（4）聲光報警模塊。為了能夠使酒精濃度的檢測產生更加具體的視聽感受，所以加上了聲光報警模塊。當所檢測的酒精濃度已經達到或超過所設定的閾值時，由蜂鳴器與LED燈所組成的模塊，就會產生蜂鳴器發出刺耳的聲音，led二極管發出紅光的警告。

4 軟件代碼調試

系統開始工作，對LCD液晶、閾值、IO口等數據進行初始化，初始化結束，程序進入循環，用MQ3采集酒精氣體，對測得氣體數值進行AD轉換，使得其數據在LCD上顯示，若酒精濃度大于閾值，會有聲光報警產生。

5 結論

由于本設計使用的是以單片機作為核心控制元件和靈敏的MQ-3氣敏傳感器，使本酒精濃度檢測系統具有功能強、性能可靠。電路簡單、成本低的特點，加上經過優化的程序，使其有很高的智能化水平。但在實際的操作中，發現氣敏傳感器濃度下降過快，不方便測量，沒有密閉的呼吸管，所測酒精濃度不準確等問題。接下來將以此為基礎，更加深層次的探究基于單片機酒精檢測系統設計過程，實現理論研究的應用價值。

參考文獻：

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[2]張毅剛.單片機原理及應用[M].高等教育出版社.

[3]黃惠媛.單片機原理與接口技術[M].海洋出版社.

[4]萬福君，潘松峰.單片機微機原理系統設計及應用[M].合肥：中國科學技術大學出版社.

項目經費：安徽省大學生創新創業項目；基于51單片機的酒精測試儀（編號：201610379127）

作者簡介：湯立虎（1998-），男，安徽合肥人，學生，研究方向：單片機控制。