微机原理课程设计-酒精测量仪..doc

\ 课 程 设 计 报 告 设计名称： 酒精浓度检测仪 系 (部)： 学生姓名： 班 级： 学 号： 成 绩： 指导教师： 开课时间： 学年 学期 一．设计题目 酒精检测仪 二．主要内容 程序采用模块化设计思想各个子程序的功能相对独立，便于调试和修改。LED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。 要求在模拟软件中实现酒精测试仪的功能，可测出空气环境中酒精浓度值 考核方法：根据学生平时表现、测试检查、课程设计报告、运行演示和学生回答问题相结合的形式作为考核依据，考察学生的动手能力，独立分析解决问题的能力和创新精神，学习态度综合考评。“优秀”、“良好”、“中等”、“及格”、“不及格”“优秀”为100分到90分，“良好”为89分到80分，“中等”为79分到70分，“及格”为69分到60分，“不及格”为60一、前言 4 二、酒精测试仪总体方案设计 4 三、硬件设计 5 四、软件设计 14 五、心得体会 17 六、参考文献： 18 一、前言 由于现在的学车的人越来越多，买车的人也越来越多，并且安全意识不高。导致了现在每年的安全事故发生率居高不下。这其中有很大一部分都是由于人们在喝醉酒的情况下，神经麻痹，反应迟钝才导致了一幕幕的惨剧。所以，需要用酒精测量仪来检测驾驶员的驾驶状态，这样便可以大大降低因为醉驾而导致的灾祸发生。本次课程设计，便是设计这样的一种简单的酒精测量仪。可以实现测量酒精浓度的简单功能。 此次设计分为硬件设计部分和软件设计部分。硬件部分为利用MQ3气敏传感器测量空气中酒精浓度，并转换为电压信号经A/D转换后传给单片机系统，由单片机及其外围电路进行信号的处理，显示浓度值超阈值声光报警。程序采用模块化设计思想各个子程序的功能相对独立，便于调试和修改。 （1）数据采集系统以单片机为控制核心，外围电路带有LED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，系统成功使用了数码管显示器以及小键盘。由单片机系统控制键盘和LED显示来实现人机交互操作，界面友好。 2.2 酒精浓度检测仪设计方案 设计时，考虑酒精浓度是由传感器把非电量转换为电量，传感器输出的是0-5伏的电压值且电压值稳定，外部干扰小等。因此，可以直接把传感器输出电压值经过AD转换器转换得到数据送入单片机进行处理。此外，还需接人LD显示，键盘报警电路等。其总体框图如图所示。 基本工作原理图 三、硬件设计 3.1 传感器的选择 本系统直接测量的是呼气中的酒精浓度，再转换为血液中的酒精含量浓度，故采用气敏传感器。考虑到周围空气中的气体成分可能影响传感器测量的准确性，所以传感器只能对酒精气体敏感，对其他气体不敏感，故选用MQ3型气敏传感器。其有很高的灵敏度、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值的变化。传感器的表面电阻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。MQ3型气敏传感器的结构和外形标准回路传感器阻值变化率与酒精浓度、外界温度的关系图如图所示。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，一般在测量前需将传感器预热5分钟。 图传感器阻值变化率与酒精浓度、外界温度之间的关系 3.2 A/D转换电路 在单片机应用系统中，被测量对象的有关变化量，如温度、压力、流量、速度等非电物理量，须经传感器转换成连续变化的模拟电信号（电压或电流），这些模拟电信号必须转换成数字量后才能在单片机中用软件进行处理。实现模拟量转换成数字量的器件称为A/D转换器（ADC）。 A/D转换器大致分有三类：一是双积分A/D转换器，优点是精度高，抗干扰性好，价格便宜，但速度慢；二是逐次逼近型A/D转换器，精度、速度、价格适中；三是∑-△A/D转换器。 该设计中选用的是ADC0809属第二类，