便携式酒后驾车测试仪设计方案酒精浓度测试仪应用到两种传感器：(1) 气敏传感器(2)应变式电阻传感器气敏传感器是一种检测特定气体的传感器。

它主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等，其中用的最多的是半导体气敏传感器。

它的应用主要有：一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂(R11、R12)的检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测等等。

气敏电阻传感器的工作原理:气敏电阻是一种半导体敏感器件，它是利用气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变化这一机理来进行检测的。

应变式电阻传感器的工作原理电阻应变式传感器以电阻应变计为转换元件的电阻式传感器。

电阻应变式传感器由弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成多种结构形式。

弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形并使附着其上的电阻应变计一起变形。

电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化，从而可以测量力压力、扭矩、位移、加速度和温度等多种物理量。

酒精浓度检测仪整体结构设计（1）数据采集系统以单片机为控制核心，外围电路带有LCD 显示以及键盘响应电路，无需要其他计算机，用户就可以与之进行交互工作，完成数据的采集、存储、计算、分析等过程。

（2）系统具有低功耗、小型化、高性价比等特点。

（3）从便携式的角度出发，系统成功使用了大屏幕液晶显示器以及小键盘。

由单片机系统控制键盘和LCD 显示来实现人机交互操作，界面友好。

（4）软件系统采用汇编语言编写，在兼顾实时性处理的同时也能很方便地进行数据处理。

酒精浓度检测仪的框图酒精浓度检测仪的结构酒精浓度检测仪的原理图本文设计的酒精浓度检测仪主要是以酒精传感器和单片机为平台设计而成的，其硬件系统功能框图如下所示。

Jssss<601214aS16ICE口的4IE单片机酒精浓度测试仪用MQK酒精传感器采集气体信号，并通过数模转换器将模拟信号转换成数字信号送至单片机，单片机对数字信号进行分析处理，并将所得的结果显示出来，可以通过键盘设置不同环境下酒精浓度的不同阀值，如果所检测出的酒精浓度超过了所设定的阀值，那么单片机就能控制蜂鸣器发出声音报警。

键盘采用3个独立键盘进行数据输入设定；显示部分用5个数码管显示当前数据，数码管分别用2个74HC573锁存器控制段选和位选。

温度采集采用DS18B20, 与传统的热敏电阻相比，它能够直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9〜12位的数字值读数方式，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线（单线接口）读写，温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B2C供电，而无需额外电源。

经过软件处理送至数码管显示当前环境温度。

MQK传感器的特性及性能指标MQK传感器实物外形一、特性1、对酒精气体有很高的灵敏度。

2、具有良好的重复性和长期的稳定性。

3、抗干扰，对酒精气体有很好的选择性。

二、应用对酒精气体的检测三、特性参数l 、回路电压：(Vc) 5-24V2、取样电阻：(RL) Q3、加热电压：(VH)5±4、加热功率：(P) 约750mW5、灵敏度：RO(air)/RS (100ppmC2H50H) >56、响应时间：Tres v 10秒7、恢复时间：Tree v 30秒四、注意事项:气敏元件开始工作时，需预热3-5 分钟后方可正常使用气体环不要在蚀性境下工作。

五、工作环境温度-10-+50 C、相对湿度0-90 % RH六、传感器输出电压与酒精浓度关系通过测量MQK输出信号同酒精浓度为近似的线性关系如下图所示:°fwmt 度酒精浓度同输出电压的近似关系传感器信号采集电路电路的前端部分MQK传感器按照常规设计即可，如下图所示。

MQK3外接+5V电压将时，可将电阻丝加热至270C〜300C .电路将MQK2勺阻值变化转换成输出电压的变化，从而可以通过A/D转换成数字信号供单片机处理。

在酒精浓度为0时，其输出电压为3v。

但由于其输出的电压范围超过了AT89S52的输入电压范围，所以在本设计中加入了一个调整电路来使其输出的电压能够满足AT89S52的输入要求。

+5V-o VomVSS作为一个2. 5 V的基准电压，采用差动输入使得Vout二V酒精从而使得传感器信号的输出符合AT89S52的范围。

其调整电路的原理图如下图。

采用LM336-2. 5。

OUT传感器处理电路1.5 A/D转换电路模数转换电路的功能是将连续变化的模拟量转换为离散的数字量，是架起模拟系统跟数字系统之间连接的桥梁。

对于本系统而言，就是用于快速、高精度地对输入的酒精浓度信号进行采样编码，将其转换成单片机所能够处理的数字量。

模数转换电路是本系统的关键部分，其性能的好坏直接影响整个系统的质量。

模数转换采用ADC0804对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0-5V,若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。

ADC0804有20个引脚，其中11-18管脚为数字信号输出端，与单片机P1 口相连；cs 为片选端，接单片机口，当cs 接低电平时ADC080卅始工作，WF接口，当WF变为低电平再跳变为高电平后启动A/D转换，RD接单片机口，当RD由低电平跳变为低电平时，单片机读走A/D转换完的数字信号。

CLK为时钟输入信号线，因ADC0804 的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ VREF( + ) , VREF(—)为参考电压输入。

INTR为中断控制信号，接单片机外部中断端口，当A/D转换完后向单片机发出中断信号，等待读走数字信号，INTR也空可置不接，因为当启动A/D后一段时间后模数转换完后，等待一段时间后单片机也可以读走数字量。

原理图如下：A/D 转换电路单片机系统AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 位微控制器，具有8K 在系统 可编程Flash 存储器。

使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术 制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。

片上 Flash 允许程 序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧 的8位CPU 和在系统可编程Flash ，使得AT89S52为众多嵌入式控 制应用系统提供咼灵活、超有效的解决方案，具有较咼的性能价格比， 使其在嵌入式控制系统中有着广泛的应用前景。

AT89S52具有以下标准功能：8k 字节Flash , 256字节RAM 32位 I/O 口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，C1LVCCC5RP 阪IHTRCLKE CLKINDE7DESDE5 VIN+DB+ DE3DE2 VREFZ3DE1DE0AGNP DGNI>10K104 R2 Hjead*r21ADC0S04LCH8_而门22P 】亍阳 】丄巩占15 P14底匸巴]? P16 18 P17 】E 甬D2 RD2 WK3一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

另 外，AT89S52可降至OHz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电 模式。

空闲模式下，CPU 亭止工作，允许RAM 定时器/计数器、串口、 中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

报警电路采用单片机I/O 口外接三极管驱动蜂鸣器，发出报警信号, 如图所示：单片机基本电路''I-_CY2 I 斬F ]pSTl 10KPll 2P12: 3 P13. 4 P14 5 P15 C Pl(5 5PIT eIC 11 12 13H佃MWB6 RU7 1£ 14 2QP10vccPl 1PQJOPQJ P13 PDJ P1.4P03 FQ 百PD % P1? P0.d RST P0.7P3DEAXVPP P3.1AL&TKOG P32 PSEKP33 P2.7 P3.4 P2J6P3JP3J 6P24P3.7P23SIAL2 刃2KTAL1P2.1弭sa POT汀M2 加：P(B3-J PD729 2? J>ULA药巫2f J)Q詰吵22J P201CVl L2MP10 1码器实现，并产生键编码号或键值的称为编码键盘，如计算机键盘。

而靠软件编程来识别的称为非编码键盘；在单片机组成的各种系统 中，用的最多的是非编码键盘。

非编码键盘有分为：独立键盘和行列 式（又称为矩阵式）键盘。

本设计采用 3个独立键盘来输入数字量。

3个键盘分别接单片机，，。

使用时先将键盘借口初始化，即将〜全部 置1,然后判断是否有键按下，若键盘输入端变为低电平，表明此键 盘按下，在软件编程时，注意键盘消抖。

显示部分用4个数码管显示当前数据，数码管分别用2个74HC573 锁存器控制段选和位选，锁存器与单片机I/O 口连接，位锁存器输出 端分别与数码管片选连接，段锁存器输出端接数码管段输入端连接。

锁存器片选输入端为高电平时，I/O 口数据输入锁存器，当输入为低 电平时，锁存器关闭并将数据保持住。

如图所示。

段选接单片机 ，位选接单片机。

10K蜂鸣器电路 MK1P20i九独立键盘电路键盘分编码键盘和非编码键盘键盘上闭合键的识别由专用的硬件编显示电路部分系统整体软件设计为充分加热传感器的电热丝，在系统初始化完成后，首先启动DS18B20, 显示当前环境温度同时开始预热， 时间大约30s 。

30s 计时到后，并等 待用户的按键操作，若未检测到任何按键按下，系统进入待机状态。

考 虑到手持设备节能的要求，采用无键按下时睡眠待机的设计，睡眠过 程中关闭系统时钟，大大节约了能耗，唤醒操作可利用触键实现。

主程 序流程如下图所示。

U11 QE WELEntJUklp *1? C 1li 4 P01 i V • 盯 T P f 砂 X 11 T FB7 *B hU-=-耳 acB* ■a VCCH 〔7讣(3p系统共分3个按键K1、K2、K3 ,分别接至单片机口，初始化时将置1，当检测到输入端为低电平时表示有键按下，通过软件5ms延时,消除键盘抖动在待机状态时若按下K1 键提示被测者吹气，若检测过程中需要取消测试，可按K2 键，此时系统放弃测试，并可回到待机状态。

考虑到环境、湿度以及被测试者的个体差异等因素，有时需要修改浓度的警戒值，在待机状态下，按下K3,数码管上将显示当前设置值，此时按下K1、K2可调节警戒值。

每按一次K1值可将报警浓度上调L （最高到L）, 按下K2 则下调L（最低到L）, 调整完后在按下K3 值可保存新的警戒值。

使用说明让被怀疑酒后驾车的驾驶员对准呼气孔探头（内部装有多种传感器） 呼三口气，用一排发光二极管指示呼气量的大小（呼气量越大，点亮 的LED越多）。