實驗三基于氣敏傳感器的駕駛員酒精濃度測試儀

1、實驗三一一基于氣敏傳感器的駕駛員酒精濃度測試儀一. 設計要求(1) 測試濃度：安全濃度0. 25mg/l, 0. 4mg/lv酒駕濃度0. 25mg/l,醉駕濃度三0. 4mg/l(2) 顯示方式：lcd顯示(3) 供電電壓：3vdc(4) 控制方式：單片機控制二. 電路設計方框圖：被測環(huán)境三. 電路設計圖<7iwii廠fimtti ri wntxi 911 91 ifl riaamimi* 磯 vttq kty rufetux f) itunn w rim rkwrii "，卜 fl boi kfau yvmi a 口apxw> dgcr<nsr&四. 程

2、序流程圖五. 電路設計原理1 各單元電路原理(1) 模數(shù)轉換電路模數(shù)轉換電路的作用是將傳感器電路輸出的模擬暈信號轉換為適合單片機處理的數(shù)字 信號，并輸入給單片機。本課題采用的是adc0809 a/d轉換芯片。adc0809是8路8位逐 次比較式a/d轉換器，它能分時地對8路模擬量信號進行a/d轉換，結果為8位2進制數(shù) 據(jù)。其由+5v電源供電，片內有帶鎖存功能的8路選1的模擬開關，由a, b, c的編碼來決 定選擇通道。0809完成一次轉換需要loolxs左右。輸出具有tti三態(tài)鎖存緩沖器，可以直 接連到mcs 一 51單片機數(shù)據(jù)總線上。adc0809可對0-5v的模擬信號進行轉換。(2) 鍵盤

3、電路8279對鍵盤部分提供一種打描工作方式，能對64個按鍵鍵盤陣列不斷掃描，自動消抖, 自動識別出閉合的鍵并得到鍵號，能對雙鍵或n鍵同時按下進行處理。顯示部分為顯示器提 供了按掃描方式工作的顯示接口，可以顯示多達16位的字符或數(shù)字。傳感器輸出的信號經 adc0809和單片機采集、處理后輸出的信號為bcd碼形式，它經過8279及顯示電路處理后 送入lcd顯示。(3) 顯不電路ijd128x64液晶顯示模塊是128x64點陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖 形，內置8192個中文漢字(16x16點陣)、128個字符(8x16點陣)及64x256點陣顯示 ram(gdram)0可與cpu直接

4、接口，提供兩種界而來連接微處理機：8 位并行及串行兩種連 接方式。(4) 聲光報警電路報警電路分為蜂鳴器報警電路和led發(fā)光報警電路組成。當輸入端p1. 0為低電平時， 有電流通過蜂鳴器，蜂鳴器發(fā)出聲音報警。而當輸入端為高電平時不報警。當輸人端pl. 1 為低電平時，led點亮報警，反之輸入端pl. 1為高電平則不報警。2 .調試方法調試分析包括硬件調試分析和軟件調試分析及軟硬件聯(lián)調。由于硬件調試分析和軟件 調試分析是獨立進行的，所以可以先調硬件再調軟件。再調試中找出錯誤、缺陷，判斷各種 故障，并作出軟硬件的修改。直至沒有錯誤。五.儀器選擇原理1. 傳感器選擇由于本系統(tǒng)直接測量的是呼氣中的酒精

5、濃度，再轉換為血液中的酒精含量濃度，故采 用氣敏傳感器?？紤]到周圍空氣中的氣體成分可能影響傳感器測量的準確性，所以傳感器 只能對灑精氣體敏感，對其他氣體不敏感，選用mq3型氣敏傳感器。mq3型氣敏傳感器 其有很高的靈敏度、良好的選擇性、長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性。mq3型氣敏傳感器 由微型a1203,陶瓷管和sn02敏感層、測量電極和加熱器構成的敏感元件固定在塑料或 不銹鋼的腔體內，加熱器為氣敏元件的工作提供了必要的工作條件。傳感器的標準冋路有 兩部分組成。其一為加熱回路，其二為信號輸出回路，它對以準確反映傳感器表面電阻值 的變化。傳感器的表面電阻rs的變化，是通過與其串聯(lián)的負載電阻rl上的

6、有效電壓信 號vrl輸出面獲得的。二者之間的關系表述為：rs / rlvc-vrl / vrl,其中vc為回路電 壓為10vo負載電阻rl可調為0. 5-200k。加熱電壓uh為5v0上述這些參數(shù)使得傳 感器輸出電壓為0-5v。為了使測量的精度達到最高，誤差最小，需要找到合適的溫度， 一般在測量前需將傳感器預熱5分鐘。mq-3型氣敏傳感器的敏感部分是由金屬氧化物（二氧化錫）的n型半導體微晶燒結層構成。 當其表面吸附有被測氣體酒精分子時，表面導電電子比例就會發(fā)生變化，從而其表面電阻會 隨著被測氣體濃度的變化而變化。由于這種變化是可逆的，所以能重復使用。圖1 mq3結構和外形圖2 mq3結構圖2.

7、 a/d轉換選擇模數(shù)轉換電路的作用是將傳感器電路輸出的模擬量信號轉換為適合單片機處理的數(shù)字信號，并輸入給單片機。在單片機應用系統(tǒng)屮，被測量對象的有關變化量，如溫度、壓 力、流量、速度等非電物理量，須經傳感器轉換成連續(xù)變化的模擬電信號（電壓或電流）, 這些模擬電信號必須轉換成數(shù)字量后才能在單片機中用軟件進行處理。實現(xiàn)模擬量轉換成 數(shù)字量的器件稱為a/d轉換器（adc）。該設計中選用的是adc0809,是8位a/d轉換器，逐次比較型a/d轉換器在精度、 速度、和價格上都適屮，是最常用的a/d轉換器件。0809具有8路模擬信號輸入端口， 地址線（23-25腳）可決定那一路模擬信號進行a/d轉換。22

8、腳為地址鎖存控制，當輸 入為高電平吋，對地址信號進行鎖存。6腳為測試控制，當輸入一個2ms的高電平脈沖 時，就開始a/d轉換。7引腳為a/d轉換結朿標志，當a/d轉換結束時，7腳輸出高電 平。9腳為a/d轉換數(shù)據(jù)輸出允許端，當oe腳為高電平時，a/d轉換數(shù)據(jù)輸出。10腳為 0809的時鐘輸入端。7uugnddi卜60883in2iniinoaddaaddb addc ale d7d6d5d4 do vred2圖3adc0809的引腳3. 單片機at89c51是一種帯4k字節(jié)flash存儲器的低電壓、高性能cmos 8位微處理器，俗稱 單片機。at89c2051是一種帶2k字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可 擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。該器件采用atmel高密度非易失存儲器制造技術 制造，與工業(yè)標準的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存 儲器組合在單個芯片中，atmel的at89c51是一種高效微控制器，由于單片機具有體積小、 質量輕、價格便宜、耗電少等突出特點，所以本系統(tǒng)采用89c51單片機，硬件設計電路圖 如下圖所示。89c51內部有4kb