基于单片机的的酒精浓度测试仪硬件系统设计

　　摘要：酒精麻醉神经、使人大脑神经系统紊乱、身体不协调、身体难以自控等等，最终很容易造成事故。基于此，论文以单片机为控制核心，结合相关模块电路设计了究竟浓度测试仪，为人们的酒驾自我检测提供了便利。
　　关键词：酒精浓度；单片机；LCD1602液晶显
　　1引言
　　伴随着经济社会的发展，人们饮食及娱乐变化越老越大，饮酒便是其中之一。酒麻醉神经、使人大脑神经系统紊乱等，尤其是酒后驾车容易造成事故。因此，必须有一种检测人体内酒精浓度的设备来防止酒驾，现在大多数的交通警察检查酒后驾车都是通过检测司机呼出的气体从而检测司机是否过度饮酒。所以酒精浓度检测仪的这个设计具有重要的现实意义。
　　2 系统总体方案设计
　　2.1 设计总方案简介
　　酒精浓度测试仪是非常具有实用价值的酒精浓度监测设备，既可以用于交警监测酒驾，也可以用于人们自我检测以便于进行自我判断。MQ3型酒精传感器将外界气体酒精浓度转变成电阻的变化，即电压变化的信号，然后经过模数转换器的处理，接着单片机对来自模数转换器的信号进行采集，然后单片机对信号进行整理，并将得出的结果得转存起来，同时将得到的结果与设定值进行对比，对超出设定值进行报警，并将结果显示到LCD液晶显示器上。此设计酒精浓度测试仪还可以设定浓度最大值，用户可以根据自己的需要对浓度最大值进行设定，并进行保存。初步设计出一个总体设计方案，如图1：
　　3 系统硬件设计
　　3.1 模数转换器模块电路
　　ADC0832模数转换器一般在电路连接的时候主要有四个接口：CS、CLK、DO、DI，在本设计中具体与单片机连接如下图2.
　　DC0832模数转换器的工作原理：VCC接电源，GND接地，CLK接P3.4引脚，使能端CS接P3.5，当CS端口被设置为高电平时，ADC0832模数转换器芯片在系统中形同虚设，即此时转换器在整个电路中无任何作用；当CS显示低电平时，ADC0832模数转换器芯片在系统中能正常起到作用，即ADC0832模数转换器开始执行转换功能，并且此时，DO/DI 端根据ADC0832模数转换器会向单片机传送CLK时钟脉冲来实现负责对通道功能的选择，DO、D1共同接在单片机的P3.3引脚，其中DI端必须在第一个脉冲结束前一直保持高电平，后面两个脉冲就实行通道功能选择，有一点必须指出：从开始到转换完成CS端必须一直保持低电平。
　　3.2 液晶显示器模块电路
　　液晶显示模块与计算机的接口电路有两种方式：直接访问方式和间接控制方式。本系统采用间接控制方式，即将液晶显示模块的数据线与单片机的P0口连接作为数据总线，另外三根时序控制信号线通常利用单片机的P2口中未被使用的I/O口来控制。具体电路连接如图2。
　　3.3 气体传感器电路
　　MQ-3乙醇气体传感器对其所处环境中酒精浓度进行响应，然后传感器的电导率会随着空气中酒精气体浓度的增加而增大，然后将电导率转换成气体浓度相对应的电压信号，从而便于ADC0832模数转换器的处理和转换。传感器的调理电路连接如下图2：
　　如2图所知，当外界气体浓度变化时，传感器内阻就会发生更改变，导致电阻R2的上端电压变化即电信号，从而通过集成运放及电容C1和LED对其电平输出端DOUT进行控制，同时R2上端的电压信号也控制着其电压输出端AOUT，从而会发出电信号给模数转换器。
　　3.4 按键设计
　　最初状态按键K1和K2两开关一端接地，另一端接单片机，并且此端显示高电平信号，当按键被按下时，接单片机端变为显示低电平信号，即当单片机正常工作时，I/O变为高电平，然后保持不变，按下按键时，I/O就接地，从而变为低电平，放开按键，I/O端就会恢复高电平。电路连接图如图2
　　3.5 报警电路
　　这个模块主要是三极管和蜂鸣器共同作用来实现功能的，当外界气体浓度大于标准值时，三极管基级与发射极正向导通、基级与集电极反向导通，蜂鸣器就会发出声音显示超值了，当浓度小于标准值时，蜂鸣器停止报警。电路图如图2：
　　3.6 系统硬件设计原理图分析
　　图2中的USB接口连接到一台计算机，它连接到单个芯片的RXD0和TXD，并为单个芯片提供5V电源。当K1键被按下时，电路就会开启，指示灯亮着，表示有电。EEPROM存储电路的SCL和SDA端口连接到P1.0和P1.1的单片机，用来存储极大值。传感器的两个接口，AOUT和DOUT，连接到单芯片的P1.7和P1.4上，用于将模拟电压传输到单片机。模拟变压器转换为数字电压，并传送到LCD显示器。单片机由P2.7、P2.6、P2.5和45、6的液晶顯示器连接，以控制其工作。7 - 14针与单片机的P0.0 - P0.7连接，该芯片用于传输数据。
　　参考文献
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　　（作者单位：黑龙江科技大学 电气学院）

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