鄭州輕工業學院
課程設計任務書
題目酒後駕車測試儀的設計
專業、班級建築電氣與智慧型化 09-1 學號 31 姓名戰貓
主要內容、基本要求、主要參考資料等：
主要內容：
（1）整體電路設計（畫出電路組成框圖）；
（2）訊號檢測電路設計；
（3）訊號放大電路設計，電路引數選取、資料計算；
（4）ａ / ｄ轉換電路設計；
（5）顯示電路設計。
基本要求：
（1）採用酒精感測器mqr2感測器組成酒精測試探頭；
（2）電路組成：測量探頭、訊號調整電路、ａ / ｄ轉換、顯示電路；
（3）在實驗裝置上進行模擬實驗，測量出酒精濃度與輸出電壓之間的關係；
（4）寫出左右的工作原理說明，附系統圖一張。
完成期限
指導教師簽名
課程負責人簽名
年月日摘要
摘要本文經過查閱大量的資料，分析了很多酒精檢測系統，總的來說，很大部分的的酒精檢測器,系統在實現方案上大部分以微控制器為基礎,並借助相應的外圍電路,將檢測結果通過led、lcd 等顯示方式告知使用者。本設計用的mqk2酒精感測器就是一種對氣體敏感的化學感測器，它能隨著外部氣體濃度的不同而改變敏感膜的電阻。系統選at89s52微控制器為控制核心，對檢測到的氣體狀況進行相應的處理分析、處理和顯示，並通過報警進行提示。
該系統分為檢測酒精濃度模組、系統控制模組和顯示報警模組，並分別對其進行方案分析，最終確定酒後駕車測試儀的系統構架和設計方案。
試驗結果顯示，該系統對在一定範圍內的酒精濃度測試的測量具有較高的精度，實現了酒精檢測功能，其主要技術指標達到了系統設計要求。
關鍵詞：酒精感測器 ，mqk2 ，at89s52微控制器 ，報警
目錄摘要1
1 概述3
2 總體設計方案3
2.1 酒精濃度檢測儀整體結構設計3
2.2 mqk2酒精感測器4
2.3 感測器訊號採集電路5
2.4 a/d轉換電路6
2.5 微控制器系統7
2.6 系統的整體軟體設計10
3 心得體會12
參考文獻14
1 概述
近年來，隨著我國經濟的高速發展，人民的生活水平得到顯著提高，私家車也成為很多家庭必不可少的代步工具，而酒後駕車造成的交通事故也頻頻發生。酒後駕車引起的交通事故是由於司機的過量飲酒造**體內酒精濃度過高，麻痺神經，造成大腦反應遲緩，肢體不受控制等症狀。少量飲酒並不會有上述症狀，即人體內酒精濃度比較低時，而人體內酒精超過某乙個值時就會引起危險。
為此，需要設計一智慧型儀器能夠監測駕駛員體內酒精含量。目前全世界絕大多數國家都採用呼氣酒精測試儀對駕駛人員進行現場檢測，以確定被測量者體內酒精含量的多少，以確保駕駛員的生命財產安全。
2 總體設計方案
2.1 酒精濃度檢測儀整體結構設計
微控制器酒精濃度測試儀用mqk2酒精感測器採集氣體訊號，並通過數模轉換器將模擬訊號轉換成數碼訊號送至微控制器，微控制器對數碼訊號進行分析處理，並將所得的結果顯示出來，可以通過鍵盤設定不同環境下酒精濃度的不同閥值，如果所檢測出的酒精濃度超過了所設定的閥值，那麼微控制器就能控制蜂鳴器發出聲音報警。鍵盤採用3個獨立鍵盤進行資料輸入設定；顯示部分用5個數碼管顯示當前資料，數碼管分別用2個74hc573鎖存器控制段選和位選。本文設計的酒精濃度檢測儀主要是以酒精感測器和微控制器為平台設計而成的，其硬體系統功能框圖如圖一所示。
圖一硬體系統功能框圖
酒精濃度檢測儀主要是用來檢測酒精濃度的，它主要由酒精感測器、模數轉換器、微控制器、lcd 顯示、以及聲音報警構成。
酒精感測器將檢測到的酒精濃度轉化為電訊號，然後將電訊號傳送給模數轉換器，經過模數轉換器轉換後，把轉換後得到的數碼訊號傳給微控制器，微控制器對所輸入的數碼訊號進行分析處理，最後將分析處理的結果通過顯示器顯示出來。如果所檢測到的空氣中的酒精濃度超過了所設定的閥值，那麼微控制器將會控制蜂鳴器發出聲音報警，用來提示危害。
2.2 mqr2酒精感測器
mqr2酒精感測器是氣敏感測器，其具有很高的靈敏度、良好的選擇性、長期的使用壽命和可靠的穩定性。感測器的標準迴路有兩部分組成：其一為加熱迴路；其二為訊號輸出迴路，它可以準確反映感測器表面電阻的變化。
酒精濃度同輸出電壓的近似關係如圖二所示。
圖二酒精濃度同輸出電壓的近似關係
2.3 感測器訊號採集電路
電路的前端部分mqk2感測器按照常規設計即可，如圖三所示，mqk3外接+5v電壓時，可將電阻絲加熱至270℃～300℃.電路將mqk2的阻值變化轉換成輸出電壓的變化,從而可以通過a/d轉換成數碼訊號供微控制器處理。
在酒精濃度為0時，其輸出電壓為3v。但由於其輸出的電壓範圍超過了at89s52的輸入電壓範圍，所以在本設計中加入了乙個調整電路來使其輸出的電壓能夠滿足at89s52的輸入要求。其調整電路的原理圖如圖四。
採用lm336～2．5作為乙個2．5 v的基準電壓，採用差動輸入使得vout=-2.5v從而使得感測器訊號的輸出符合at89s52的範圍。
圖三 mkq2酒精感測器電路
圖4感測器處理電路
2.4 a/d轉換電路
模數轉換電路的功能是將連續變化的模擬量轉換為離散的數字量，是架起模擬系統跟數字系統之間連線的橋梁。對於本系統而言，就是用於快速、高精度地對輸入的酒精濃度訊號進行取樣編碼，將其轉換成微控制器所能夠處理的數字量。模數轉換電路是本系統的關鍵部分，其效能的好壞直接影響整個系統的質量。
模數轉換採用adc0804,對輸入模擬量要求：訊號單極性，電壓範圍是0－5v，若訊號太小，必須進行放大；輸入的模擬量在轉換過程中應該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加取樣保持電路。adc0804有20個引腳，其中11-18管腳為數碼訊號輸出端，與微控制器p1口相連；cs為片選端，接微控制器p3.
5口，當cs接低電平時adc0804開始工作，wr接p3.6口，當wr變為低電平再跳變為高電平後啟動a/d轉換，rd接微控制器p3.7口，當rd由低電平跳變為高電平時，微控制器讀走a/d轉換完的數碼訊號。
clk為時鐘輸入訊號線, 因adc0804的內部沒有時鐘電路，所需時鐘訊號必須由外界提供，通常使用頻率為500khz，vref（＋），vref（－）為參考電壓輸入。intr為中斷控制訊號，接微控制器外部中斷埠，當a/d轉換完後向微控制器發出中斷訊號，等待讀走數碼訊號，intr也可空可置不接，因為當啟動a/d後一段時間後模數轉換完後，等待一段時間後微控制器也可以讀走數字量。原理圖如圖五。
圖五 a/d轉換電路
2.5 微控制器系統
at89s52是一種低功耗、高效能cmos8位微控制器，具有8k 在系統可程式設計flash 儲存器。使用atmel 公司高密度非易失性儲存器技術製造，與工業80c51 產品指令和引腳完全相容。片上flash允許程式儲存器在系統可程式設計，亦適於常規程式設計器。
在單晶元上，擁有靈巧的8 位cpu 和在系統可程式設計flash，使得at89s52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。
at89s52具有以下標準功能： 8k位元組flash，節ram，32 位i/o 口線，看門狗定時器，2 個資料指標，三個16 位定時器/計數器，乙個6向量2級中斷結構，全雙工序列口，片內晶振及時鐘電路。另外，at89s52 可降至0hz 靜態邏輯操作，支援2種軟體可選擇節電模式。
空閒模式下，cpu停止工作，允許ram、定時器/計數器、串列埠、中斷繼續工作。掉電保護方式下，ram內容被儲存，振盪器被凍結，微控制器一切工作停止，直到下乙個中斷或硬體復位為止，其電路如圖六。報警電路採用微控制器i/o口外接三極體驅動蜂鳴器，發出報警訊號，如圖七所示。
鍵盤分編碼鍵盤和非編碼鍵盤。鍵盤上閉合鍵的識別由專用的硬體編碼器實現，並產生鍵編碼號或鍵值的稱為編碼鍵盤，如計算機鍵盤。而靠軟體程式設計來識別的稱為非編碼鍵盤；在微控制器組成的各種系統中，用的最多的是非編碼鍵盤。
非編碼鍵盤有分為：獨立鍵盤和行列式（又稱為矩陣式）鍵盤。本設計採用3個獨立鍵盤來輸入數字量，如圖八。
3個鍵盤分別接微控制器p2.0,p2.1,p2.
2。使用時先將鍵盤藉口初始化，即將p2.0～p2.
2全部置1，然後判斷是否有鍵按下，若鍵盤輸入端變為低電平，表明此鍵盤按下，在軟體程式設計時，注意鍵盤消抖。
圖六微控制器基本電路
圖七蜂鳴器電路圖八獨立鍵盤電路
顯示部分用5個數碼管顯示當前資料，數碼管分別用2個74hc573鎖存器控制段選和位選，鎖存器與微控制器i/o口連線，位鎖存器輸出端分別與數碼管片選連線，段鎖存器輸出端接數碼管段輸入端連線。鎖存器片選輸入端為高電平時，i/o口資料輸入鎖存器，當輸入為低電平時，鎖存器關閉並將資料保持住。如圖九所示。
段選接微控制器p2.6,位選接微控制器p2.7。
圖九顯示電路部分
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