便攜式酒后駕車測試儀

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上便攜式酒后駕車測試儀設(shè)計方案酒精濃度測試儀應(yīng)用到兩種傳感器：(1)氣敏傳感器(2)應(yīng)變式電阻傳感器氣敏傳感器是一種檢測特定氣體的傳感器。它主要包括半 導(dǎo)體氣敏傳感器、接觸燃燒式氣敏傳感器和電化學(xué)氣敏傳感器等，其中用的最多的是半導(dǎo)體氣敏傳感器。它的應(yīng)用主要有：一氧化碳?xì)怏w的檢測、瓦斯氣體的檢測、煤氣的檢測、氟利昂（R11、R12）的檢測、呼氣中乙醇的檢測、人體口腔口臭的檢測等等。 氣敏電阻傳感器的工作原理:氣敏電阻是一種半導(dǎo)體敏感器件，它是利用氣體的吸附而使半導(dǎo)體本身的電導(dǎo)率發(fā)生變化這一機(jī)理來進(jìn)行檢測的。應(yīng)變式電阻傳感器的工作原理:電阻應(yīng)變式傳感器以電阻應(yīng)變計為轉(zhuǎn)換元件

2、的電阻式傳感器。電阻應(yīng)變式傳感器由彈性敏感元件、電阻應(yīng)變計、補(bǔ)償電阻和外殼組成，可根據(jù)具體測量要求設(shè)計成多種結(jié)構(gòu)形式。彈性敏感元件受到所測量的力而產(chǎn)生變形并使附著其上的電阻應(yīng)變計一起變形。電阻應(yīng)變計再將變形轉(zhuǎn)換為電阻值的變化，從而可以測量力壓力、扭矩、位移、加速度和溫度等多種物理量。 酒精濃度檢測儀整體結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，外圍電路帶有LCD 顯示以及鍵盤響應(yīng)電路，無需要其他計算機(jī)，用戶就可以與之進(jìn)行交互工作，完成數(shù)據(jù)的采集、存儲、計算、分析等過程。（2）系統(tǒng)具有低功耗、小型化、高性價比等特點。（3）從便攜式的角度出發(fā)，系統(tǒng)成功使用了大屏幕液晶顯示器以及小鍵盤。由單片機(jī)

3、系統(tǒng)控制鍵盤和LCD 顯示來實現(xiàn)人機(jī)交互操作，界面友好。（4）軟件系統(tǒng)采用匯編語言編寫，在兼顧實時性處理的同時也能很方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。酒精濃度檢測儀的框圖 酒精濃度檢測儀的結(jié)構(gòu)酒精濃度檢測儀的原理圖 本文設(shè)計的酒精濃度檢測儀主要是以酒精傳感器和單片機(jī)為平臺設(shè)計而成的，其硬件系統(tǒng)功能框圖如下所示。單片機(jī)酒精濃度測試儀用MQK2酒精傳感器采集氣體信號，并通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送至單片機(jī)，單片機(jī)對數(shù)字信號進(jìn)行分析處理，并將所得的結(jié)果顯示出來，可以通過鍵盤設(shè)置不同環(huán)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(shè)定的閥值，那么單片機(jī)就能控制蜂鳴器發(fā)出聲音報警。鍵盤采用3個獨立

4、鍵盤進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入設(shè)定；顯示部分用5個數(shù)碼管顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)，數(shù)碼管分別用2個74HC573鎖存器控制段選和位選。溫度采集采用DS18B20,與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式，并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線(單線接口)讀寫，溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無需額外電源。經(jīng)過軟件處理送至數(shù)碼管顯示當(dāng)前環(huán)境溫度。MQK2傳感器的特性及性能指標(biāo)MQK2傳感器實物外形一、特性l、對酒精氣體有很高的靈敏度。2、具有良好的重復(fù)性和長期的穩(wěn)定性。3、抗干擾，對

5、酒精氣體有很好的選擇性。二、應(yīng)用對酒精氣體的檢測。三、特性參數(shù)l、回路電壓：(Vc) 5-24V2、取樣電阻：(RL) 0.5-20K3、加熱電壓：(VH)5±0.1V4、加熱功率：(P)約750mW5、靈敏度：R0(air)/RS (100ppmC2H5OH)56、響應(yīng)時間：Tres10秒7、恢復(fù)時間：Trec30秒四、注意事項:氣敏元件開始工作時，需預(yù)熱3-5分鐘后方可正常使用。不要在蝕性氣體環(huán)境下工作。五、工作環(huán)境溫度-10-+50、相對濕度0-90RH。六、傳感器輸出電壓與酒精濃度關(guān)系通過測量MQK2輸出信號同酒精濃度為近似的線性關(guān)系如下圖所示：酒精濃度同輸出電壓的近似關(guān)系1

6、.4 傳感器信號采集電路電路的前端部分MQK2傳感器按照常規(guī)設(shè)計即可，如下圖所示。MQK3外接+5V電壓將時，可將電阻絲加熱至270300.電路將MQK2的阻值變化轉(zhuǎn)換成輸出電壓的變化,從而可以通過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號供單片機(jī)處理。在酒精濃度為0時，其輸出電壓為3v。但由于其輸出的電壓范圍超過了AT89S52的輸入電壓范圍，所以在本設(shè)計中加入了一個調(diào)整電路來使其輸出的電壓能夠滿足AT89S52的輸入要求。作為一個25 V的基準(zhǔn)電壓，采用差動輸入使得Vout=V酒精-2.5V從而使得傳感器信號的輸出符合AT89S52的范圍。其調(diào)整電路的原理圖如下圖。采用LM33625。傳感器處理電路1.5 A/

7、D轉(zhuǎn)換電路模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的功能是將連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字量，是架起模擬系統(tǒng)跟數(shù)字系統(tǒng)之間連接的橋梁。對于本系統(tǒng)而言，就是用于快速、高精度地對輸入的酒精濃度信號進(jìn)行采樣編碼，將其轉(zhuǎn)換成單片機(jī)所能夠處理的數(shù)字量。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路是本系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，其性能的好壞直接影響整個系統(tǒng)的質(zhì)量。模數(shù)轉(zhuǎn)換采用ADC0804,對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是05V，若信號太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。ADC0804有20個引腳，其中11-18管腳為數(shù)字信號輸出端，與單片機(jī)P1口相連；cs為片選端，接單片機(jī)P3.5口，當(dāng)cs接

8、低電平時ADC0804開始工作，WR接P3.6口，當(dāng)WR變?yōu)榈碗娖皆偬優(yōu)楦唠娖胶髥覣/D轉(zhuǎn)換，RD接單片機(jī)P3.7口，當(dāng)RD由低電平跳變?yōu)榈碗娖綍r，單片機(jī)讀走A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字信號。CLK為時鐘輸入信號線, 因ADC0804的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ，VREF（），VREF（）為參考電壓輸入。INTR為中斷控制信號，接單片機(jī)外部中斷端口，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完后向單片機(jī)發(fā)出中斷信號，等待讀走數(shù)字信號，INTR也空可置不接，因為當(dāng)啟動A/D后一段時間后模數(shù)轉(zhuǎn)換完后，等待一段時間后單片機(jī)也可以讀走數(shù)字量。原理圖如下：A/D轉(zhuǎn)換電路單片機(jī)系統(tǒng)AT89S52

9、是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案，具有較高的性能價格比，使其在嵌入式控制系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用前景。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O 口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)

10、構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。報警電路采用單片機(jī)I/O口外接三極管驅(qū)動蜂鳴器，發(fā)出報警信號，如圖所示：單片機(jī)基本電路 蜂鳴器電路 獨立鍵盤電路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件編碼器實現(xiàn)，并產(chǎn)生鍵編碼號或鍵值的稱為編碼鍵盤，如計算機(jī)鍵盤。而靠軟件編程來識別的稱為非編碼鍵盤；在單片機(jī)組成的各種系統(tǒng)中，用的最多的是非編

11、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(shè)計采用3個獨立鍵盤來輸入數(shù)字量。3個鍵盤分別接單片機(jī)P2.0,P2.1,P2.2。使用時先將鍵盤借口初始化，即將P2.0P2.2全部置1，然后判斷是否有鍵按下，若鍵盤輸入端變?yōu)榈碗娖?，表明此鍵盤按下，在軟件編程時，注意鍵盤消抖。 顯示部分用4個數(shù)碼管顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)，數(shù)碼管分別用2個74HC573鎖存器控制段選和位選，鎖存器與單片機(jī)I/O口連接，位鎖存器輸出端分別與數(shù)碼管片選連接，段鎖存器輸出端接數(shù)碼管段輸入端連接。鎖存器片選輸入端為高電平時，I/O口數(shù)據(jù)輸入鎖存器，當(dāng)輸入為低電平時，鎖存器關(guān)閉并將數(shù)據(jù)保持住。如圖所示。段選接單片

12、機(jī)P2.6,位選接單片機(jī)P2.7。 顯示電路部分系統(tǒng)整體軟件設(shè)計為充分加熱傳感器的電熱絲,在系統(tǒng)初始化完成后,首先啟動DS18B20,顯示當(dāng)前環(huán)境溫度同時開始預(yù)熱，時間大約30s。30s計時到后,并等待用戶的按鍵操作,若未檢測到任何按鍵按下,系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)?？紤]到手持設(shè)備節(jié)能的要求,采用無鍵按下時睡眠待機(jī)的設(shè)計,睡眠過程中關(guān)閉系統(tǒng)時鐘,大大節(jié)約了能耗,喚醒操作可利用觸鍵實現(xiàn)。主程序流程如下圖所示。系統(tǒng)共分3個按鍵K1、K2、K3 ,分別接至單片機(jī)P2.0-P2.2口，初始化時將P2.0-P2.2置1，當(dāng)檢測到輸入端為低電平時表示有鍵按下，通過軟件5ms延時,消除鍵盤抖動。在待機(jī)狀態(tài)時若按下K

13、1鍵提示被測者吹氣，若檢測過程中需要取消測試，可按K2鍵，此時系統(tǒng)放棄測試，并可回到待機(jī)狀態(tài)?？紤]到環(huán)境、濕度以及被測試者的個體差異等因素，有時需要修改濃度的警戒值，在待機(jī)狀態(tài)下，按下K3，數(shù)碼管上將顯示當(dāng)前設(shè)置值，此時按下K1、K2可調(diào)節(jié)警戒值。每按一次K1值可將報警濃度上調(diào)0.02mg/L（最高到0.72mg/L）,按下K2則下調(diào)0.02mg/L(最低到0.04mg/L),調(diào)整完后在按下K3值可保存新的警戒值。主程序初始化溫度測量子程序延時大約30s有鍵按下？K1？K2?K3?調(diào)用酒精濃度子程序禁止A/D調(diào)用警戒值設(shè)置子程序數(shù)碼管顯示YYYYNNNN使用說明讓被懷疑酒后駕車的駕駛員對準(zhǔn)呼氣孔探頭（內(nèi)部裝有多種傳感器）呼三口氣，用一排