基于51單片機(jī)的酒精測(cè)試儀

湯立虎++顧毅++劉鵬

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，私家車數(shù)量增長(zhǎng)迅速，但酒后駕駛導(dǎo)致的交通事故比例在不斷增加，給人民的生命財(cái)產(chǎn)造成巨大的損失。為了預(yù)防和減少交通事故的發(fā)生，設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的酒精濃度檢測(cè)系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)采用MQ-3氣敏傳感器采集氣體相關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)酒精濃度傳感器模塊進(jìn)行調(diào)制和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化處理，最后將數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和執(zhí)行相應(yīng)的功能。具有液晶實(shí)時(shí)顯示氣體中酒精濃度，通過(guò)按鍵進(jìn)行閾值設(shè)定，超過(guò)設(shè)定的閾值會(huì)發(fā)光報(bào)警等功能。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)； 酒精濃度檢測(cè)系統(tǒng)； 氣敏傳感器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.006

1 引言

現(xiàn)代社會(huì)的經(jīng)濟(jì)正處于高速發(fā)展之中，越來(lái)越多的人擁有私家車，并且在近幾年，故據(jù)事故的比重很大。在如今中國(guó)，由酒后駕車所引發(fā)的交通事故每年可達(dá)上萬(wàn)起，其危害之嚴(yán)重可見一斑，已成為交通事故的第一大“殺手”。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)于人權(quán)的尊重，對(duì)于生命的關(guān)愛，使更多人的生命權(quán)，健康權(quán)以及幸福美滿的家庭能夠得到更好的保護(hù)，需要設(shè)計(jì)一種智能的酒精檢測(cè)系統(tǒng)可以檢測(cè)駕駛員的體內(nèi)的酒精含量。本論文研究的是一種以氣敏傳感器和單片機(jī)為主，檢測(cè)酒精的濃度，并且具有顯示和報(bào)警功能的基于單片機(jī)的酒精檢測(cè)系統(tǒng)。

2 基于單片機(jī)的酒精測(cè)試儀的總體設(shè)計(jì)方案

此次設(shè)計(jì)是采用STC12C5A60S2單片機(jī)作為主控芯片，設(shè)計(jì)一款酒精濃度測(cè)試儀，用C語(yǔ)言編寫主控芯片的控制程序，再結(jié)合所構(gòu)建的特定的外圍電路，使酒精測(cè)試儀可鍵盤輸入數(shù)據(jù)，控制其在LCD顯示器上所顯示的酒精的閾值，以便于應(yīng)對(duì)在不同情況下，該酒精檢測(cè)儀進(jìn)行實(shí)際的應(yīng)用。通過(guò)酒精濃度的檢測(cè)，LCD顯示器上會(huì)顯示出準(zhǔn)確的酒精的數(shù)值，而經(jīng)過(guò)程序的運(yùn)行與判斷，對(duì)不符合的酒精值進(jìn)行警告，從而引起響應(yīng)電路的報(bào)警，表明駕駛員已經(jīng)達(dá)到酒駕的標(biāo)準(zhǔn)。

在本設(shè)計(jì)中，由于人飲酒之后，酒精被人體利用消化系統(tǒng)吸收，大約有90%的酒精通過(guò)肺部被轉(zhuǎn)化為氣體，通過(guò)呼吸系統(tǒng)排出，因此直接測(cè)量呼出氣體中的酒精含量，所以利用氣敏傳感器來(lái)測(cè)量呼出的氣體，就可以檢測(cè)出人體大概的酒精含量了。

以下為基于51單片機(jī)的酒精測(cè)試儀的總設(shè)計(jì)框圖：

3 硬件電路設(shè)計(jì)

硬件電路分為電源模塊，單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊，電源模塊，MQ-3傳感器模塊，1602液晶顯示模塊，聲光報(bào)警模塊，按鍵模塊。下面分別介紹電源模塊，MQ-3傳感器模塊，1602液晶模塊，聲光報(bào)警模塊，按鍵模塊。

（1）電源模塊電路。為了進(jìn)行實(shí)物演示的方便，我們并沒(méi)有給這個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)用電池供電，而是直接運(yùn)用DC電源座與數(shù)據(jù)線將其連接在電腦上，用電腦直接給其供電，使單片機(jī)滿足5V電壓的運(yùn)行環(huán)境。

（2）MQ-3傳感器模塊。在設(shè)計(jì)中需要應(yīng)用到MQ-3氣敏傳感器，該傳感器能夠準(zhǔn)確的檢測(cè)出人體呼出氣體中酒精的含量，然后通過(guò)STC12單片機(jī)中內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換線路，可以將傳感器所檢測(cè)到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)發(fā)送到1602液晶上，顯示出相應(yīng)的酒精濃度。

（3）1602液晶顯示模塊。1602液晶是兩行各16字符的字符型液晶，該液晶擁有體積小、功耗低、顯示操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，剛好滿足本設(shè)計(jì)對(duì)于液晶的要求。同時(shí)還要加上一個(gè)藍(lán)白電位器，便于調(diào)節(jié)液晶的電壓與電流。

（4）聲光報(bào)警模塊。為了能夠使酒精濃度的檢測(cè)產(chǎn)生更加具體的視聽感受，所以加上了聲光報(bào)警模塊。當(dāng)所檢測(cè)的酒精濃度已經(jīng)達(dá)到或超過(guò)所設(shè)定的閾值時(shí)，由蜂鳴器與LED燈所組成的模塊，就會(huì)產(chǎn)生蜂鳴器發(fā)出刺耳的聲音，led二極管發(fā)出紅光的警告。

4 軟件代碼調(diào)試

系統(tǒng)開始工作，對(duì)LCD液晶、閾值、IO口等數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化，初始化結(jié)束，程序進(jìn)入循環(huán)，用MQ3采集酒精氣體，對(duì)測(cè)得氣體數(shù)值進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，使得其數(shù)據(jù)在LCD上顯示，若酒精濃度大于閾值，會(huì)有聲光報(bào)警產(chǎn)生。

5 結(jié)論

由于本設(shè)計(jì)使用的是以單片機(jī)作為核心控制元件和靈敏的MQ-3氣敏傳感器，使本酒精濃度檢測(cè)系統(tǒng)具有功能強(qiáng)、性能可靠。電路簡(jiǎn)單、成本低的特點(diǎn)，加上經(jīng)過(guò)優(yōu)化的程序，使其有很高的智能化水平。但在實(shí)際的操作中，發(fā)現(xiàn)氣敏傳感器濃度下降過(guò)快，不方便測(cè)量，沒(méi)有密閉的呼吸管，所測(cè)酒精濃度不準(zhǔn)確等問(wèn)題。接下來(lái)將以此為基礎(chǔ)，更加深層次的探究基于單片機(jī)酒精檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)理論研究的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]何道清.傳感器與傳感器技術(shù)[M].科學(xué)出版社.

[2]張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].高等教育出版社.

[3]黃惠媛.單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M].海洋出版社.

[4]萬(wàn)福君，潘松峰.單片機(jī)微機(jī)原理系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[M].合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社.

項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)：安徽省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目；基于51單片機(jī)的酒精測(cè)試儀（編號(hào)：201610379127）

作者簡(jiǎn)介：湯立虎（1998-），男，安徽合肥人，學(xué)生，研究方向：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制。