智能酒敏測試系統(tǒng)的設(shè)計

方濤+張玉紅

【摘要】設(shè)計與制作的酒精濃度測試儀是以單片機為主控制器，擴展必要的外部電路，設(shè)計制作成的測試儀器。實現(xiàn)對酒精濃度數(shù)據(jù)的采集，最大酒精濃度的設(shè)置，酒精濃度大小的比較，報警和顯示酒精濃度數(shù)據(jù)等功能。

【關(guān)鍵字】酒精 采集 報警

引言

隨著我國高速發(fā)展的經(jīng)濟和居民生活水平，酒精消費量逐年上升趨勢，飲酒也造成的一系列社會問題，如酒后駕駛造成等。設(shè)計一智能儀器能夠檢測駕駛員體內(nèi)酒精含量，可以準確的測出喝酒者酒后血液中的酒精濃度，提前預(yù)防交通事故或者災(zāi)難的發(fā)生，實現(xiàn)對人權(quán)的尊重，對生命的關(guān)愛。至今為止，對氣體中酒精含量進行檢測的設(shè)備有燃料電池型（電化學(xué)）、半導(dǎo)體型、紅外線型、氣體色譜分析型和比色型五種類型。

這次設(shè)計與制作的酒精濃度測試儀是以單片機為主控制器，擴展必要的外部電路，設(shè)計制作成的測試儀器。實現(xiàn)對酒精濃度數(shù)據(jù)的采集，最大酒精濃度的設(shè)置，酒精濃度大小的比較，報警和顯示酒精濃度數(shù)據(jù)等功能。系統(tǒng)包括單片機控制模塊，液晶顯示屏顯示模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，報警模塊，復(fù)位電路等模塊。

1 方案設(shè)計

方案設(shè)計是設(shè)計中的重要階段，該階段主要是從分析需求出發(fā)，確定實現(xiàn)產(chǎn)品功能和性能所需要的總體對象（技術(shù)系統(tǒng)），決定技術(shù)系統(tǒng)，實現(xiàn)產(chǎn)品的功能與性能到技術(shù)系統(tǒng)的映像，并對技術(shù)系統(tǒng)進行初步的評價和優(yōu)化。本論文主要完成敏傳感器信號系統(tǒng)的設(shè)計，設(shè)計內(nèi)容包括：A/D轉(zhuǎn)換器程序、控制程序、超標報警、鍵盤檢測、數(shù)據(jù)顯示等。

2 傳感器的選擇及數(shù)據(jù)采集

傳感器是將外界信息轉(zhuǎn)換成電信號的裝置，其中的電信號包括數(shù)字信號和模擬信號，數(shù)字信號可以通過電氣隔離直接送給單片機或微型計算機進行處理，模擬信號則利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將多路被測量值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再經(jīng)過單片機或微型計算機進行數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)實時測控。酒精濃度是由傳感器把非電量轉(zhuǎn)換為電量，傳感器輸出的是0—5伏的電壓值，所以是模擬信號。本文選用MQ-3酒精傳感器對乙醇蒸氣進行測量。MQ-3乙醇氣體傳感器及其調(diào)理電路原理如圖2所示。經(jīng)過調(diào)理，檢測信號由電阻值轉(zhuǎn)變成電壓值，便于后續(xù)電路進行A/D轉(zhuǎn)換和處理。

3 硬件電路的設(shè)計

由于本次設(shè)計需要用到單片機，來完成對酒精濃度的檢測，分析了網(wǎng)上的相似課題，有很多是用酒精濃度傳感器MQ-3來完成酒精濃度檢測系統(tǒng)的設(shè)計，本次設(shè)計中采用的是STC89C52單片機來控制整個電路，電路中采用的是LCD1602來顯示測試所得的實時數(shù)據(jù)，用MQ-3感應(yīng)器來采集數(shù)據(jù)。A/D芯片選擇ADC0832，主要是這塊芯片的性能優(yōu)良，時序操作簡單，能很好的解決本次設(shè)計中對實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的要求。

4 系統(tǒng)調(diào)試

電路板焊接完成后，需要對每個元器件的引腳逐個進行檢查，一方面是檢查有沒有引腳虛焊或與其他信號線短路，另一方面是對器件引腳功能的再檢查，查看設(shè)計是否正確。檢查電路焊接沒有問題后，則可以進行上電測試。上電測試是調(diào)試的關(guān)鍵部分，按照系統(tǒng)方案設(shè)計的模塊化思想，應(yīng)該分模塊測試系統(tǒng)。首先還是應(yīng)該測試電源部分，系統(tǒng)上電以后，測試各個電源端口和器件的電源部分是否工作正常，同時應(yīng)注意系統(tǒng)中有無器件過熱情況，如果有的話，可能是相應(yīng)的器件損壞或電路中有短路，需要認真檢查之后再加電。如果沒有問題，則可以進行功能的檢測。

由于系統(tǒng)硬件較復(fù)雜，硬件電路裝配、焊接完成后，可能不能正常工作。為了方便調(diào)試，采用分塊調(diào)試的方法。在通電前，一定要檢查電源電壓的幅值和極性，否則很容易造成芯片的損壞。加電后檢查各插件上引腳的電位，一般先檢查VCC與GND之間電位，若在5V～5.5V之間屬正常范圍。

本次設(shè)計的酒敏傳感器信號檢測系統(tǒng)，通過設(shè)計相關(guān)的硬件電路及進行相應(yīng)的軟件調(diào)試，最后實現(xiàn)了實時檢測酒精濃度，并的在LCD1602上顯示的目的。設(shè)計出的電路，完全符合本次實驗的設(shè)計要求，通過按鍵可以實現(xiàn)調(diào)整門閾限值，對于檢測到的酒精濃度高于設(shè)定門閾限值時，會顯示實時酒精濃度值，系統(tǒng)會自動實現(xiàn)蜂鳴燈光報警功能。

5 小結(jié)

酒敏傳感器信號檢測系統(tǒng)的設(shè)計主要分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。根據(jù)設(shè)計前對該系統(tǒng)所要實現(xiàn)功能的要求，綜合考慮我們采用STC89C52單片機為控制核心。軟件是用C語言相編寫的，編寫的思路就是模塊化的思想，將系統(tǒng)的各個功能進行劃分，然后對各個模塊進行設(shè)計。