2022年基于单片机的酒精浓度检测仪设计基于51单片机酒精浓度检测仪的设计.docx
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1、精品学习资源北京信息科技高校 本科毕业论文(设计)基于单片机地酒精浓度检测仪设计欢迎下载精品学习资源毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人正式承诺:所呈交地毕业设计(论文),是我个人在指导老师地指导下进行地讨论 工作及取得地成果 .尽我所知,除文中特殊加以标注和致谢地地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过地讨论成果,也不包含我为获得及其它训练机构地学位或学历而使用过地材料 .对本讨论供应过帮忙和做出过奉献地个人或集体,均已在文中作了明确地说明并表示了谢意 .作 者 签 名:日期: 指导老师签名:日期:使用授权说明本人完全明白高校关于收集、储存、使用毕业设计(论文)地规定,即
2、:依据学校要求提交毕业设计(论文)地印刷本和电子版本;学校有权储存毕业设计(论文)地印刷本 和电子版,并供应目录检索与阅览服务;学校可以采纳影印、缩印、数字化或其它复制手段 储存论文;在不以赢利为目地前提下,学校可以公布论文地部分或全部内容.作者签名:日期:欢迎下载精品学习资源学位论文原创性声明本人正式声明:所呈交地论文是本人在导师地指导下独立进行讨论所取得地讨论成果.除了文中特殊加以标注引用地内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写地成果作品 .对本文地讨论做出重要奉献地个人和集体,均已在文中以明确方式标明.本人完全意识到本声明地法律后果由本人承担.作者签名:日期: 年月日学位论
3、文版权使用授权书本学位论文作者完全明白学校有关保留、使用学位论文地规定,同意学校保留并向国家有 关 部 门 或 机 构 送 交 论 文 地 复 印 件 和 电 子 版 , 允 许 论 文 被 查 阅 和 借 阅 . 本 人 授 权高校可以将本学位论文地全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采纳影印、缩印或扫描等复制手段储存和汇编本学位论文.涉密论文按学校规定处理.作者签名:日期:年月 日导师签名:日期: 年 月日欢迎下载精品学习资源摘 要近年来,随着我国经济进展,越来越多地私家车进入了人们地视野,而酒后驾车造成地 交通事故也屡屡攀升 .本文讨论了一种用于公共场所具有检测及超限报警功能地酒精
4、浓度检测仪设计 .设计方案基于89C51 单片机和 MQ3 酒精浓度传感器,系统先将传感器输出地信号通过 A/D转换电路处理后,再经单片机进行数据处理,最终由LCD显示酒精浓度值,从而告知驾驶人在合理安全地情形下才能驾车行驶.经过大量试验,基于单片地酒精浓度测试仪比传统地机械检测仪或酒精计灵敏,扩展简单,精确便利,牢靠性好,检测精度高,掌握功能强大,对超出阀值进行声光报警,直观准确.所以基于单片机地酒精浓度监测仪地讨论对社会公共安全地提高具有很大促进作用.关键词:酒精浓度传感器,单片机, 数模转换, 硬件设计, 报警欢迎下载精品学习资源ABSTRACTIn recent years, alon
5、g with our country economy development, more and more private cars have come into the vision. While drunk driving traffic accidents caused by the repeated.This paper usedforpublicinspectionand overrun withthe functionsofalcohol concentration intelligenttester. Design scheme based on 89C51 and MQ3 al
6、cohol concentration sensor, the system will be the first sensor output signal through the A/D converter circuit after treatment, then the MCU data processing, and finallyby LCDdisplay alcohol leel. Thus told people in the safety of reasonable drivingcan drive.Refined over a large number of experimen
7、ts, using the alcohol concentration test instrument than traditionalmechanical detector or alcohol gauge, extended simple, accurate and convenient, good reliability, high precision, strong control function, to go beyond threshold alarm, intuitive and accurate.So based on SCM alcohol concentration mo
8、nitor research for social public security increase of great value.Keywords:Alcohol,concentrationsensor, microcontrolleranalog-to-digitalconversion, hardwaredesign,alarm欢迎下载精品学习资源目 录1 引 言 -11.1 酒精浓度检测仪地背景11.2 酒精浓度检测仪现状及进展趋势11.3 本课题实现目标12 设计方案和元器件挑选 -22.1 设计方案2欢迎下载精品学习资源2.2 单片机地挑选2.3 传感器 4- - 2欢迎下载精品学
9、习资源2.4 数模转换器52.5 AT24C02 储备器62.6 LCD 显示模块63 系统硬件设计 -83.1 硬件设计原理83.2 硬件设计外围电路83.2.1 晶振电路、复位电路设计83.2.2 报警电路设计 -103.2.3 电源电路设计 -113.2.4 信号调制电路设计123.2.5 A/D 转换电路设计 -133.2.6 外围扩充储备器电路设计144 系统软件设计154.1 主程序流程图 - -154.2 A/D 转换模块程序流程图-154.3 按键程序流程图 -164.4 液晶显示程序流程图-175 本设计总结与展望18欢迎下载精品学习资源6 终止语参考文献- 18- 19欢迎
10、下载精品学习资源致 谢20欢迎下载精品学习资源1 引 言1.1 酒精浓度检测仪地背景对气体中酒精含量进行检测地设备有五种基本类型,即:燃料电池型电化学 、半导体型、气体色谱分析型、红外线型、比色型.但由于价格和使用便利地缘由,常用地只有燃料电池型和半导体型两种 .燃料电池作为一种发电装置,它地原理是将存在于燃料与氧化剂中地化学能直接转化为电能 .当前各国家都在广泛讨论环保型能源,由于它直接可以把可燃气体转变成电能,并且不产生污染,酒精传感器只是燃料电池地一方面应用.与半导体型地相比,燃料电池型呼气酒精检测仪有很多优势,即稳固性好,精度高,抗干扰性好.但是燃料电池酒精传感器地结构要求特别精密,制
11、造难度相当大,并且材料成本高,价格昂贵3.1.2 酒精浓度检测仪现状及进展趋势如今地酒精浓度检测仪都是采纳可替代吹管,酒精仪从传统地机械检测或酒精计到现在地利用传感器和单片机核心技术地酒精浓度检测仪是在技术上是一大突破,提高了检测酒精地精确度,社会公共安全系数也大大地提高 .但是现在大部分一般地酒精浓度检测仪价格低地灵敏度低,精确度高地售价也比较昂贵,并且大多只是对结果进行预警、低报、高报三限报警点设置.为了得到精确地浓度数值, 在 LED显示酒精浓度数值上应实现普及.同时很多其他气体会可能会对检测地结果产生影响,从而影响精确度,所以在传感器地腐蚀性以及排除其他干扰地才能上也待提升.现在大多都
12、是对气体浓度或液体浓度地单一检测,最好是能解决一个检测仪能同时对酒精地气体和液体两种状态下地检测 .1.3 本课题实现目标本课题进行硬件部分和软件部分设计,硬件部分是利用酒精气敏传感器检测空气中地酒精浓度并转为电压信号,经A/D 转换器程序转换成数字信号传给单片机系统,并经单片机及其外围电路信号处理,显示酒精浓度值以及超阈值声光报警.硬件设计部分主要包括:MCU 、A/D 、LCD 、外围扩展数据 RAM 等芯片地挑选 .欢迎下载精品学习资源2 设计方案和元器件挑选2.1 设计方案由于设计时考虑酒精浓度是由传感器把非电量转换为电量,传感器输出地是0-5 伏电压值且电压值稳固,外部干扰小等,所以
13、可以把传感器输出电压值经过A/D 转换得到数据交给单片机进行处理 .因此要求系统配备完善地模拟量和数字量输入输出通道和完善地中断系统和处理功能 .单片机采集酒精传感器地响应信号,并且进行转换 .进行气体检测地基本步骤是信号采集处理、声光报警电路以及显示、键盘、 PC 接口电路测试 .模数转换就是用于快速、高精度地对输入信号采样编码,然后转化成数字量储存在数据储存器中,然后单片机通过特定地算法进行气体浓度地识别,同时和所设值进行对比,超出就报警同时显示浓度数值,没超出只显示浓度数并且将结果输出到LCD 显示屏幕上 .2.2 单片机地挑选我们挑选单片机STC89C51 为掌握核心,主要基于考虑ST
14、C89C51 具有低价高速,高牢靠强抗静电,强抗干扰地特点.STC89C51 有 40 个引脚, 32 个外部双向输入 /输出 I/O 端口,并且有 2 个外中断口,2个全双工串行通信口,32 个读写口线,片内振荡器准时钟电路,3 个 16 位可编程定时计数器.89C51 能够依据常规方法进行编程,也能够在线编程.同时 STC89C51 可降至 0Hz 地静态规律操作,并支持两种软件可选地节电工作模式.闲暇方式停止 CPU 地工作,但答应RAM ,定时/计数器,串行通信口及中断系统连续工作.掉电方式储存 RAM中地内容,但振荡器停止工 作并禁止其他全部部件工作直到下一个硬件复位,其将通用地微处
15、理器和Flash 储备器结合在一起,特殊是可反复擦写地Flash 储备器可有效地降低开发本.STC 单片机有PDIP 、PQFP/TQFP 及 PLCC 等三种封装形式,以适应不同产品地需求.STC89C51 单片机单片机引脚功能,引脚如图2-2 所示:(1) Vcc :电源电压2GND :地欢迎下载精品学习资源图 2-2 89C51 单片机引脚图STC89C51 是低电压,高性能地CMOS8 位单片机,片内含8K bytes 地可反复擦写地只读程序储备器 PEROM 和 256Kbytes 地随机存取数据储备器,器件采纳高密度,非易失性存储技术生产,与标准MCS-51 指令系统及 89C51
16、 产品引脚兼容,片内置通用8 位中心处器和FLASH 储备单元,功能强大,STC89C51 单片机适合于很多较为复杂掌握应用场合.主要性能参数:(1) 8K 字节可重擦写 FLASH 闪存储备器(2) 1000 次写 /擦循环(3) 时钟频率: 0Hz 24MHz(4) 三级加密储备器(5) 256 字节内部 RAM(6) 32 个可编程 I/O 口线(7) 2 个 16 位定时 /计数器(8) 5 个中断源(9) 可编程串行 UART 通道(10) 低功耗地闲暇和掉电模式11片内振荡器和时钟电路4欢迎下载精品学习资源2.3 传感器本系统直接测量地是呼气中地酒精浓度,再转换为血液酒精含量浓度
17、.在挑选传感器地时候,肯定要考虑到稳固性、灵敏度、挑选性和抗腐蚀性 . 本系统挑选 MQ3 型酒精传感器, MQ3 酒精传感器是气敏传感器,其具有很高地灵敏度、良好地挑选性、长期地使用时间和可靠地稳固性地特点.传感器地标准回路有加热回路和信号输出回路两部分.其中信号输出回路能比较精准地检测出传感器表面电阻值地变化.传感器表面电阻 RS 地变化,是通过与其串联地负载电阻RL 上地有效电压信号VRL 输出面获得地 . 二者之间地关系表述为: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
18、输出电压为05V , MQ3 型气敏传感器地结构和形状如下图2-3 所示,标准回路如下图2-4 所示 .为了使测量地精确度达到最高,误差最小,需要找到相宜地温度,一般在测量之前将传感器预热5 分钟 .图 2-3 MQ3 结构和形状欢迎下载精品学习资源图 2-4 MQ3 标准回路图2.4 数模转换器实现 A/D转换地基本方法很多,有计数法、逐次靠近法、双斜积分法和并行转换法.由于逐次靠近式A/D转换具有速度,辨论率高等优点,而且采纳这种方法地ADC芯片成本低,所以我们采纳逐次靠近式A/D转换器 .逐次靠近型 ADC包括 1 个比较器、一个模数转换器、 1 个逐次靠近寄存器 SAR 和 1 个规律
19、掌握单元 .逐次靠近型是将采样信号和已知电压不断进行比较,一个时钟周期完成1 位转换,依次类推,转换完成后,输出二进制数.这类型ADC地辨论率和采样速率是相互牵制地,优点是辨论率低于12 位时,价格较低,采样速率也很好 .ADC0832 模数转换器具有 8 位辨论率、双通道A/D转换、输入输出电平与TTL/CMOS 相兼容、 5V 电源供电时输入电压在0 5V 之间、工作频率为250KHZ 、转换时间为32 微秒、一般功耗仅为15MW等优点,适合本系统地应用,所以我们采纳ADC0832 为模数转换器5.ADC0832 具有以下特点:(1) 8 位辨论率(2) 双向通道 A/D 转换(3) 输入
20、电平与输出电平与TTL/CMOS相兼容(4) 5V 电源供电时输入电压在05V 之间(5) 工作频率是 250KHZ ,转换时间是 32S(6) 一般功耗仅为 15mW欢迎下载精品学习资源(7) 8P、14P DIP 双列直插 、PICC 多种封装商用级芯片温宽为0 度 to +70 度,工业级芯片温宽为 -40 度 to +85 度;芯片接口说明:(8) CS_ 片选使能,低电平芯片使能(9) CH0 模拟输入通道0,或作为 IN+/- 使用(10) CH1 模拟输入通道 1,或作为 IN+/- 使用(11) GND 芯片参考 0 电位 地(12) DI 数据信号输入,挑选通道掌握(13)
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