實(shí)驗(yàn)三基于氣敏傳感器的駕駛員酒精濃度測(cè)試儀

1、實(shí)驗(yàn)三一一基于氣敏傳感器的駕駛員酒精濃度測(cè)試儀一. 設(shè)計(jì)要求(1) 測(cè)試濃度：安全濃度0. 25mg/l, 0. 4mg/lv酒駕濃度0. 25mg/l,醉駕濃度三0. 4mg/l(2) 顯示方式：lcd顯示(3) 供電電壓：3vdc(4) 控制方式：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制二. 電路設(shè)計(jì)方框圖：被測(cè)環(huán)境三. 電路設(shè)計(jì)圖<7iwii廠fimtti ri wntxi 911 91 ifl riaamimi* 磯 vttq kty rufetux f) itunn w rim rkwrii "，卜 fl boi kfau yvmi a 口apxw> dgcr<nsr&四. 程

2、序流程圖五. 電路設(shè)計(jì)原理1 各單元電路原理(1) 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的作用是將傳感器電路輸出的模擬暈信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合單片機(jī)處理的數(shù)字 信號(hào)，并輸入給單片機(jī)。本課題采用的是adc0809 a/d轉(zhuǎn)換芯片。adc0809是8路8位逐 次比較式a/d轉(zhuǎn)換器，它能分時(shí)地對(duì)8路模擬量信號(hào)進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換，結(jié)果為8位2進(jìn)制數(shù) 據(jù)。其由+5v電源供電，片內(nèi)有帶鎖存功能的8路選1的模擬開(kāi)關(guān)，由a, b, c的編碼來(lái)決 定選擇通道。0809完成一次轉(zhuǎn)換需要loolxs左右。輸出具有tti三態(tài)鎖存緩沖器，可以直 接連到mcs 一 51單片機(jī)數(shù)據(jù)總線上。adc0809可對(duì)0-5v的模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。(2) 鍵盤(pán)

3、電路8279對(duì)鍵盤(pán)部分提供一種打描工作方式，能對(duì)64個(gè)按鍵鍵盤(pán)陣列不斷掃描，自動(dòng)消抖, 自動(dòng)識(shí)別出閉合的鍵并得到鍵號(hào)，能對(duì)雙鍵或n鍵同時(shí)按下進(jìn)行處理。顯示部分為顯示器提 供了按掃描方式工作的顯示接口，可以顯示多達(dá)16位的字符或數(shù)字。傳感器輸出的信號(hào)經(jīng) adc0809和單片機(jī)采集、處理后輸出的信號(hào)為bcd碼形式，它經(jīng)過(guò)8279及顯示電路處理后 送入lcd顯示。(3) 顯不電路ijd128x64液晶顯示模塊是128x64點(diǎn)陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖 形，內(nèi)置8192個(gè)中文漢字(16x16點(diǎn)陣)、128個(gè)字符(8x16點(diǎn)陣)及64x256點(diǎn)陣顯示 ram(gdram)0可與cpu直接

4、接口，提供兩種界而來(lái)連接微處理機(jī)：8 位并行及串行兩種連 接方式。(4) 聲光報(bào)警電路報(bào)警電路分為蜂鳴器報(bào)警電路和led發(fā)光報(bào)警電路組成。當(dāng)輸入端p1. 0為低電平時(shí)， 有電流通過(guò)蜂鳴器，蜂鳴器發(fā)出聲音報(bào)警。而當(dāng)輸入端為高電平時(shí)不報(bào)警。當(dāng)輸人端pl. 1 為低電平時(shí)，led點(diǎn)亮報(bào)警，反之輸入端pl. 1為高電平則不報(bào)警。2 .調(diào)試方法調(diào)試分析包括硬件調(diào)試分析和軟件調(diào)試分析及軟硬件聯(lián)調(diào)。由于硬件調(diào)試分析和軟件 調(diào)試分析是獨(dú)立進(jìn)行的，所以可以先調(diào)硬件再調(diào)軟件。再調(diào)試中找出錯(cuò)誤、缺陷，判斷各種 故障，并作出軟硬件的修改。直至沒(méi)有錯(cuò)誤。五.儀器選擇原理1. 傳感器選擇由于本系統(tǒng)直接測(cè)量的是呼氣中的酒精

5、濃度，再轉(zhuǎn)換為血液中的酒精含量濃度，故采 用氣敏傳感器?？紤]到周圍空氣中的氣體成分可能影響傳感器測(cè)量的準(zhǔn)確性，所以傳感器 只能對(duì)灑精氣體敏感，對(duì)其他氣體不敏感，選用mq3型氣敏傳感器。mq3型氣敏傳感器 其有很高的靈敏度、良好的選擇性、長(zhǎng)期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性。mq3型氣敏傳感器 由微型a1203,陶瓷管和sn02敏感層、測(cè)量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或 不銹鋼的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件的工作提供了必要的工作條件。傳感器的標(biāo)準(zhǔn)冋路有 兩部分組成。其一為加熱回路，其二為信號(hào)輸出回路，它對(duì)以準(zhǔn)確反映傳感器表面電阻值 的變化。傳感器的表面電阻rs的變化，是通過(guò)與其串聯(lián)的負(fù)載電阻rl上的

6、有效電壓信 號(hào)vrl輸出面獲得的。二者之間的關(guān)系表述為：rs / rlvc-vrl / vrl,其中vc為回路電 壓為10vo負(fù)載電阻rl可調(diào)為0. 5-200k。加熱電壓uh為5v0上述這些參數(shù)使得傳 感器輸出電壓為0-5v。為了使測(cè)量的精度達(dá)到最高，誤差最小，需要找到合適的溫度， 一般在測(cè)量前需將傳感器預(yù)熱5分鐘。mq-3型氣敏傳感器的敏感部分是由金屬氧化物（二氧化錫）的n型半導(dǎo)體微晶燒結(jié)層構(gòu)成。 當(dāng)其表面吸附有被測(cè)氣體酒精分子時(shí)，表面導(dǎo)電電子比例就會(huì)發(fā)生變化，從而其表面電阻會(huì) 隨著被測(cè)氣體濃度的變化而變化。由于這種變化是可逆的，所以能重復(fù)使用。圖1 mq3結(jié)構(gòu)和外形圖2 mq3結(jié)構(gòu)圖2.

7、 a/d轉(zhuǎn)換選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的作用是將傳感器電路輸出的模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合單片機(jī)處理的數(shù)字信號(hào)，并輸入給單片機(jī)。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)屮，被測(cè)量對(duì)象的有關(guān)變化量，如溫度、壓 力、流量、速度等非電物理量，須經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的模擬電信號(hào)（電壓或電流）, 這些模擬電信號(hào)必須轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后才能在單片機(jī)中用軟件進(jìn)行處理。實(shí)現(xiàn)模擬量轉(zhuǎn)換成 數(shù)字量的器件稱為a/d轉(zhuǎn)換器（adc）。該設(shè)計(jì)中選用的是adc0809,是8位a/d轉(zhuǎn)換器，逐次比較型a/d轉(zhuǎn)換器在精度、 速度、和價(jià)格上都適屮，是最常用的a/d轉(zhuǎn)換器件。0809具有8路模擬信號(hào)輸入端口， 地址線（23-25腳）可決定那一路模擬信號(hào)進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。22

8、腳為地址鎖存控制，當(dāng)輸 入為高電平吋，對(duì)地址信號(hào)進(jìn)行鎖存。6腳為測(cè)試控制，當(dāng)輸入一個(gè)2ms的高電平脈沖 時(shí)，就開(kāi)始a/d轉(zhuǎn)換。7引腳為a/d轉(zhuǎn)換結(jié)朿標(biāo)志，當(dāng)a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，7腳輸出高電 平。9腳為a/d轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許端，當(dāng)oe腳為高電平時(shí)，a/d轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。10腳為 0809的時(shí)鐘輸入端。7uugnddi卜60883in2iniinoaddaaddb addc ale d7d6d5d4 do vred2圖3adc0809的引腳3. 單片機(jī)at89c51是一種帯4k字節(jié)flash存儲(chǔ)器的低電壓、高性能cmos 8位微處理器，俗稱 單片機(jī)。at89c2051是一種帶2k字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可 擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用atmel高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù) 制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存 儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，atmel的at89c51是一種高效微控制器，由于單片機(jī)具有體積小、 質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、耗電少等突出特點(diǎn)，所以本系統(tǒng)采用89c51單片機(jī)，硬件設(shè)計(jì)電路圖 如下圖所示。89c51內(nèi)部有4kb