专业课程设计酒精检测仪设计.docx

专业课程设计酒精检测仪设计

重庆三峡学院

专业综合课程设计报告

题 目 51单片机酒精浓度测试仪设计系 别 电子与信息工程学院

专 业 电子信息工程

班 级 ****级*班

姓 名 XXX

学 号 202507014115

2025年12月12日

酒精浓度检测仪的设计

一、设计目的

近年来，我国越来越多的人有了自己的私家车，而酒后驾车造成的交通事故也频繁发生。为此，我国将酒驾列入刑法范围内，所以需要设计一智能仪器能够检测驾驶员体内酒精含量。本课程设计争论的是一种以气敏传感器和单片机A/D转换器为主，检测驾驶员呼出气体的酒精浓度，并具有声光报警功能的空气酒精浓度监测仪。其可检测出空气环境中酒精浓度值，并可依据不同的环境设定不同的阈值，对超过的阈值进展声光报警来提示危害。

本课题分为两局部：硬件设计局部和软件设计局部。硬件局部为利用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转换器转换成数字信号后传给单片机系统，由单片机及其相应外围电路进展信号的处理，显示酒精浓度值以及超阈值声光报警。程序承受模块化设计思想，各个子程序的功能相对独立，便于调试和修改。而硬件电路又大体可分为单片机小系统电路、A/D转换电路、声光报警电路、LED显示电路，按键电路，各局部电路的设计及原理将会在硬件电路设计局部具体介绍。

二、设计方案

1、酒精浓度检测仪总设计方案

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A/D转换器转换得到数据送入单片机进展处理。此外，还需接人LED数码管显示，键盘设定，报警电路等。

其总体框图如图1所示。

声光报警电路

声光报警电路

被测

环境

气敏

传感器

A/D转换

电路

单片机

LED显示

键盘

图1根本工作原理图

三、设计内容

1、酒精浓度检测仪设计要求分析

3

设计的酒精浓度测试仪应具有如下特点：

数据采集系统以单片机为掌握核心，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，用户就可以与之进展交互工作，完成数据的采集、存储、计算、分析等过程。

系统具有低功耗、小型化、高性价比等特点。

从便携式的角度动身，系统成功使用了数码管显示器以及小键盘。由单片机系统掌握键盘和LED显示来实现人机交互操作，界面友好。

软件设计简洁易懂。

〔1〕传感器TGS822

〔1〕传感器TGS822的电压模拟输出范围为0-5V；

〔2〕模数转换芯片ADC0809

〔2〕模数转换芯片ADC0809采样电压范围为0-5V，区分率为8位，采样精度为

5/256V，

5/256V，到达256个量化级的数字电压，其工作频率为1MHz;

〔3〕单片机AT89C52工作频率为6MHz；传感器LCD显示输出单片机数字输出控

制输出模数转换模拟输出

制输出模数转换模拟输出

〔4〕LCD

〔4〕LCD显示器用50K的可调电阻调整使其清楚显示。

四、电路设计与描述

1、硬件设计

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，故承受气敏传感器。考虑到四周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，应选用MQ3型气敏传感器。其有很高的灵敏度、良好的选择性、长期的使用寿命和牢靠的稳定性。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供给了必要的工作条件。传感器的标准回路有两局部组成。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外表电阻值的变化。传感器的外表电阻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型气敏传感器的构造和外形、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4所示。为了使测量的精度到达最高，误差最小，需要找到适宜的温度，一般在测量前需将传感器预热5分钟。

4

图2 MQ3构造和外形

N

NI

220

RA1

1

2

3

RL1

AFA

MQ-3

220

B

FB

6

GND

5

4

GND

+5

图3 MQ3构造图

图4 传感器阻值变化率与酒精浓度、外界温度之间的关系

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