毕业设计
开题报告
文献综述
专业：电子信息工程
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学号：
课题名称：基于单片机酒精浓度测试仪指导教师：
1、选题的背景与意义
随着我国的改革开放以来，我国的经济水平便不断地提高，人们的生活水平也就随之变好了，人们的出行也越来越方便，从之前的走路到有自行车在到现在的私家车。

现在的人们生活上也就更多样化了，比如人多聚会酒水肯定不能少的；每个人都是开着自己的轿车出去聚会的；所以问题也就来了便有了这么多的交通事故是由于酒后驾车造成的，从而造成不少的意外死亡。

交通事故已经成为了危害人们生命的最大隐患。

全世界每年都有好多的人死于车祸。

引起交通事故的基本因素有人、车、路、环境与管理等,其中驾驶员本身因素占70%。

而酒后驾车是驾驶员驾驶事故重要因素之一。

世界各国统计,30%～50%的交通事故由饮酒后驾车所至。

我国交通部门报道,酒后驾车的交通事故率比平常人高出至少5～6倍。

饮酒可致驾驶员视觉功能、触觉敏感度、判断能力、注意力等下降,从而致交通事故的发生。

目前，我国对于酒后驾车行为的监控主要采取出动警力，定期抽查的方式。

但由于人员有限等原因，管理仍存在一定的难度。

交管部门对此也非常苦恼。

由于酒后驾车的危害，交管部门加大处罚力度。

现在好多人因为他们上班的主要的交通工具就是汽车，所以更应该避免在回来的路上由于在酒桌上喝酒后驾车。

酒后驾车造成的交通事故对国家、他人、自己产生了难以估计的后果。

为了减少这种现
象的出现，世界各国都在想办法来解决这个问题。

目前全世界大多数的国家都是采用呼气式的酒精测试仪来对驾驶者进行现场检测的，这样可以知道被测者体内酒精的含量多少，从而可以保证驾驶者是否可以正常开车，来保证驾驶者的人身与财产安全。

所以这个酒精测试仪是有着不可替代的作用的，它的发展前景和意义也是很大的。

有了这个酒精浓度测试仪的使用，不仅可以方便交警查醉驾，还可以对驾驶者在一定程度上存在威慑性，从而来减少由于醉驾引起的交通事故，最终达到驾驶者安全行驶，使得汽车在方便之余还可以带来更多的安全保障。

该课题的设计经大量的验证，基于单片机的酒精浓度检测仪检测的结果比传统的机械检测仪或酒精计更加的灵敏，精度也高，准确方便，可靠性好，扩展简单，控制功能强大。

对超出的阀值进行声光报警，直观准确。

二课题研究的基本内容与拟解决的主要问题
1 了解单片机酒精测试仪的基本机构和工作原理
2选用单片机AT89S51本设计的核心元件，设计合理的电路来实现所需要的功能。

3 选择好合适的酒精传感器
4 选择合理的LED显示酒精浓度等测试的数值
5 完成软件和硬件各部分，连接调试电路，模拟实现酒精浓度测试仪功能
实施方案（传感器的选择）
系统的主要是酒精的检测，所以传感器要选择合适的。

FSS-A80型电
化学酒精传感器是一种电化学库仑分析池型酒精浓度检测器件，专门用于呼气中酒精浓度检测。

它的基本特征是：更好的准确性、极好的稳定性、极高灵敏度和较快的响应速度、较好的抗湿性能、对口气没有响应。

FSS-A80型电化学酒精传感的工作电流不到一个微安，功耗极低。

FSS-A80型电化学酒精传感器适宜于呼气中酒精浓度的检测，用于警用酒精检测装置、汽车点火控制系统等。

MQ3 酒精传感器是气敏传感器，其具有很高的灵敏度、良好的选择性、长期的使用寿命和可靠的稳定性。

MQ3 型气敏传感器由微型Al2O3、陶瓷管和SnO2 敏感层、测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或者不锈钢的腔体内，加热器为气敏元件的工作提供了必要的工作条件。

传感器的标准回路有两部分组成：其一为加热回路；其二为信号输出回路，它可以准确反映传感器表面电阻的变化。

传感器表面电阻RS 的变化，是通过与其串联的负载电阻RL 上的有效电压信号VRL 输出面获得的。

二者之间的关系表述为：RS/RL=(VC－VRL)/VRL，其中VC 为回路电压，10V。

负载电阻RL 可调为0.5～200K，加热电压Uh 为5V。

上述这些参数使得传感器输出电压为0～5V。

为了使测量的精度达到最高，误差最小，需要找到合适的温度，一般在测量前需要将传感器预热5 分钟。

经过对比，两者都可以用来测量，但是电化学的传感器价格要比MQ-3贵十几倍，所以本设计从经费上考虑选用MQ-3酒精传感器。

三课题研究方法、设计方案或论文撰写提纲
本次设计的酒精浓度测试仪是一款实用性较强，安全可靠的气体乙醇浓度检测工具，主要是软件与硬件的结合。

是采用高精度MQ-3乙醇气体传感器对呼气中的乙醇浓度的检测，然后通过软件的单片机STC12C5A16AD对检测的信号进行A\D转换和处理，最
后通过一个显示屏来显示数据的。

由于不同的环境对酒精浓度的要求也不一样，所以，可以通过键盘来设定不同环境中酒精浓度的不同阀值。

如果所检测到的空气中的酒精浓度超过了所设定的阀值，那么单片机将会控制小灯和蜂鸣器报警，用来提示。

所以本次的设计就在于软件与硬件部分的实现，只有这两部分的功能都能实现这个设计才能成功，如果某个部分有一点差错，那么这个酒精浓度测试仪便是失败的，不能够得到原本想要的结果，起不到设计本身的意义。

因此在软件的设计与硬件的设计方面一定要根据其原理，将每一步都做到成功，才能完成此次设计。

四总体安排与进度：
本选题以软件硬件结合的研究方法，通过查阅各方面资料，了解相关知识，实际动手设计成品，以达到选题的目的，其具体步骤为
1、气敏传感器的认识。

了解气敏传感器的用途，工作原理，以及在本设计中的应用和作用.（MQ-3）
2、数据采集的设计。

传感器信号采集电路的设计。

3、数模转换器的设计。

数模转换电路的设计与作用。

单片机程序编写。

4、按键设计。

独立键盘电路的设计与作用，每个接口的对应。

5、时钟设计。

内部时钟设置.
6、显示设计。

数码管显示数据的接口对应及段位选的输入。

7、报警设计。

蜂鸣器的设置连接与使用。

8、电源设计。

电源电路的设计。

文献综述
1前言
气体现在和人们的生活关系密切，酒精浓度的检测和对酒后驾驶的检查对人们的人身安全起到很大的作用。

现在，人们的生活水平提高，所以对环境气体的要求也就越高，现在的气敏传感器正朝着低功率，多功能，集成化方向发展。

因此酒精浓度测试仪具有很大的市场要求和发展潜力。

气敏传感器主要是把气体中特定的成分检测出来，并转化成电信号的一种仪器，然后通过某个装置显示或者报警。

2 单片机与酒精传感器的认识
单片机是典型的嵌入式微控制器。

单片机是一种高集成度的电子芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的CPU 随机存储器丶只读存储器ROM丶多种I\0口和中断系统丶定时器等功能集中到一块硅片上构成的一个小而完善的计算计系统。

使用单片机来作为检查酒精浓度的软件部分有的优点：
1 数据的采集系统是以单片机为控制中心的，外面是LED显示屏和键盘的响应电路，可以方便的记录数据存储等功能
2 单片机系统具有低功率，高效率等功能
3 所有的过程可以通过按键和液晶显示来进行，方便观察和操作。

4 采用C语言，可以方便的对数据进行处理。

5 测量结果更加精准，反应快。

传感器头是酒精浓度检测中感受酒精的重要部分。

这次设计采用的是MQ-3气敏传感器，因为MQ-3气敏传感器的敏感部分是由二氧化锡的N型半导体微晶烧结层构成的，灵敏度高，响应速度快，可靠性好。

正是由于这些作用，对酒精浓度的检测才能达到严格准确的标准，从而达到设计的目的。

单片机在整个检测过程中起到的是操作和相应数据处理并显示的作用，是系统设计的主要部分。

3 设计思路
传统的酒精测试方法都是直接使用一个传感器来进行的，这种方法往往会存在干扰等问题，使得测量的数据不准确。

所以，本次设计基于单片机的酒精浓度测试仪是利用了单片机的一些功能特性，很好的弥补了存在的缺陷。

系统是以单片机芯片作为控制核心，采用MQ-3酒精气体传感器作为数据采集单元，采集数据后在经过A/D转换把采集的信号数字化，在经过单片机对该信号处理并通过液晶显示屏显示出来。

酒精浓度测试仪主要是用来检测酒精浓度的，主要有硬件部分的MQ-3酒精传感器，LED显示丶键盘和声音报警器；软件部分的模数转换器丶单片机构成的。

酒精通过酒精传感器把其浓度转为电信号，然后把电信号送给模数转换器，经过模数转换器后，再把转换的数字信号传给单片机，单片机对所接收的信号分析处理后，最后把处理的结果通过显示器显示出来。

由于不同的环境对酒精浓度的要求也是不同的，所以可以通过键盘设定不同环境中酒精浓度的不同阀值，如果检测的酒精浓度超过了刚设定的阀值，
那么单片机将会控制蜂鸣器发出报警声，从而达到测试的目的。

4 总结
基于单片机酒精浓度测试仪检测是以单片机和酒精传感器为核心的，具有声光报警功能和LED显示功能。

采用C语言来实现软件部分的功能，系统硬件部分电路的设计也较为简单，工作性能好，准确度高。

综上所述，基于单片机的酒精浓度测试仪的气体检测系统是用MQ-3型酒精气体传感器接收气体，然后通过单片机对接收的气体信号进行处理，最后进行显示和报警的，从而达到检测的目的的。