基于單片機(jī)的的酒精濃度測試儀硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳丹陽

摘要：酒精麻醉神經(jīng)、使人大腦神經(jīng)系統(tǒng)紊亂、身體不協(xié)調(diào)、身體難以自控等等，最終很容易造成事故。基于此，論文以單片機(jī)為控制核心，結(jié)合相關(guān)模塊電路設(shè)計(jì)了究竟?jié)舛葴y試儀，為人們的酒駕自我檢測提供了便利。

關(guān)鍵詞：酒精濃度；單片機(jī)；LCD1602液晶顯

1引言

伴隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，人們飲食及娛樂變化越老越大，飲酒便是其中之一。酒麻醉神經(jīng)、使人大腦神經(jīng)系統(tǒng)紊亂等，尤其是酒后駕車容易造成事故。因此，必須有一種檢測人體內(nèi)酒精濃度的設(shè)備來防止酒駕，現(xiàn)在大多數(shù)的交通警察檢查酒后駕車都是通過檢測司機(jī)呼出的氣體從而檢測司機(jī)是否過度飲酒。所以酒精濃度檢測儀的這個設(shè)計(jì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)總方案簡介

酒精濃度測試儀是非常具有實(shí)用價(jià)值的酒精濃度監(jiān)測設(shè)備，既可以用于交警監(jiān)測酒駕，也可以用于人們自我檢測以便于進(jìn)行自我判斷。MQ3型酒精傳感器將外界氣體酒精濃度轉(zhuǎn)變成電阻的變化，即電壓變化的信號，然后經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器的處理，接著單片機(jī)對來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器的信號進(jìn)行采集，然后單片機(jī)對信號進(jìn)行整理，并將得出的結(jié)果得轉(zhuǎn)存起來，同時將得到的結(jié)果與設(shè)定值進(jìn)行對比，對超出設(shè)定值進(jìn)行報(bào)警，并將結(jié)果顯示到LCD液晶顯示器上。此設(shè)計(jì)酒精濃度測試儀還可以設(shè)定濃度最大值，用戶可以根據(jù)自己的需要對濃度最大值進(jìn)行設(shè)定，并進(jìn)行保存。初步設(shè)計(jì)出一個總體設(shè)計(jì)方案，如圖1：

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊電路

ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器一般在電路連接的時候主要有四個接口：CS、CLK、DO、DI，在本設(shè)計(jì)中具體與單片機(jī)連接如下圖2.

DC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作原理：VCC接電源，GND接地，CLK接P3.4引腳，使能端CS接P3.5，當(dāng)CS端口被設(shè)置為高電平時，ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片在系統(tǒng)中形同虛設(shè)，即此時轉(zhuǎn)換器在整個電路中無任何作用；當(dāng)CS顯示低電平時，ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片在系統(tǒng)中能正常起到作用，即ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器開始執(zhí)行轉(zhuǎn)換功能，并且此時，DO/DI 端根據(jù)ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器會向單片機(jī)傳送CLK時鐘脈沖來實(shí)現(xiàn)負(fù)責(zé)對通道功能的選擇，DO、D1共同接在單片機(jī)的P3.3引腳，其中DI端必須在第一個脈沖結(jié)束前一直保持高電平，后面兩個脈沖就實(shí)行通道功能選擇，有一點(diǎn)必須指出：從開始到轉(zhuǎn)換完成CS端必須一直保持低電平。

3.2 液晶顯示器模塊電路

液晶顯示模塊與計(jì)算機(jī)的接口電路有兩種方式：直接訪問方式和間接控制方式。本系統(tǒng)采用間接控制方式，即將液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的P0口連接作為數(shù)據(jù)總線，另外三根時序控制信號線通常利用單片機(jī)的P2口中未被使用的I/O口來控制。具體電路連接如圖2。

3.3 氣體傳感器電路

MQ-3乙醇?xì)怏w傳感器對其所處環(huán)境中酒精濃度進(jìn)行響應(yīng)，然后傳感器的電導(dǎo)率會隨著空氣中酒精氣體濃度的增加而增大，然后將電導(dǎo)率轉(zhuǎn)換成氣體濃度相對應(yīng)的電壓信號，從而便于ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器的處理和轉(zhuǎn)換。傳感器的調(diào)理電路連接如下圖2：

如2圖所知，當(dāng)外界氣體濃度變化時，傳感器內(nèi)阻就會發(fā)生更改變，導(dǎo)致電阻R2的上端電壓變化即電信號，從而通過集成運(yùn)放及電容C1和LED對其電平輸出端DOUT進(jìn)行控制，同時R2上端的電壓信號也控制著其電壓輸出端AOUT，從而會發(fā)出電信號給模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

3.4 按鍵設(shè)計(jì)

最初狀態(tài)按鍵K1和K2兩開關(guān)一端接地，另一端接單片機(jī)，并且此端顯示高電平信號，當(dāng)按鍵被按下時，接單片機(jī)端變?yōu)轱@示低電平信號，即當(dāng)單片機(jī)正常工作時，I/O變?yōu)楦唠娖剑缓蟊３植蛔儯聪掳存I時，I/O就接地，從而變?yōu)榈碗娖?，放開按鍵，I/O端就會恢復(fù)高電平。電路連接圖如圖2

3.5 報(bào)警電路

這個模塊主要是三極管和蜂鳴器共同作用來實(shí)現(xiàn)功能的，當(dāng)外界氣體濃度大于標(biāo)準(zhǔn)值時，三極管基級與發(fā)射極正向?qū)?、基級與集電極反向?qū)?，蜂鳴器就會發(fā)出聲音顯示超值了，當(dāng)濃度小于標(biāo)準(zhǔn)值時，蜂鳴器停止報(bào)警。電路圖如圖2：

3.6 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)原理圖分析

圖2中的USB接口連接到一臺計(jì)算機(jī)，它連接到單個芯片的RXD0和TXD，并為單個芯片提供5V電源。當(dāng)K1鍵被按下時，電路就會開啟，指示燈亮著，表示有電。EEPROM存儲電路的SCL和SDA端口連接到P1.0和P1.1的單片機(jī)，用來存儲極大值。傳感器的兩個接口，AOUT和DOUT，連接到單芯片的P1.7和P1.4上，用于將模擬電壓傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)。模擬變壓器轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓，并傳送到LCD顯示器。單片機(jī)由P2.7、P2.6、P2.5和45、6的液晶顯示器連接，以控制其工作。7 - 14針與單片機(jī)的P0.0 - P0.7連接，該芯片用于傳輸數(shù)據(jù)。

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（作者單位：黑龍江科技大學(xué) 電氣學(xué)院）