简易酒精浓度测试仪的设计与实现
王道平，王秋妍，王凯
(火箭军工程大学基础部，陕西西安，710〇25)
摘要：设计并制作了一款具有检测及超限报警功能的简易酒精浓度测试仪。本方案利用MQ3酒精浓度传感器测试浓度值，传
感器输出信号通过A/D转换电路调理后，经由89C51单片机进行数据处理，最后由液晶屏显示酒精浓度值，对超限结果通过蜂 鸣器和发光管进行声光报警。系统设计轻巧，检测灵敏，是一款实用的检测设备。
关键词：酒精传感器；测试仪；单片机
Design and implementation of a simple alcohol concentration tester
Wang Daoping, Wang Qiuyan, Wang Kai
(The basic Department of the Rocket Engineering University, Xi? an Shaanxi, 710025)
Summary:Designed and manufactured a simple alcohol concentration tester with detection and alarm
function. In this scheme, MQ3 alcohol concentration sensor is used to test the concentration value. After the output signal of the sensor is adjusted by the A/D conversion circuit, the data is processed by the 89C51 microcontroller, and the alcohol concentration value is displayed by the liquid crystal screen. Acousto-optic alarm is carried out through buzzer and luminous tube for over-limit results. System design light, sensitive detection, is a practical testing equipment.Keywords: alcohol sensor; tester; single chip microcomputer
〇引言
根据相关部门的调查显示，大约60%的交通事故都是酒后驾 驶造成的，酒后驾车己成为威胁人类生命的“隐形杀手”[1]。因此, 需要设计一款能够快速检测酒精浓度的测试仪器。此外,酒精测 试仪也可以用于酿酒、食品加工等需要检测酒精浓度的场合[2]。 因此，酒精浓度测试仪具有广阔的应用空间。
2硬件电路谢十
2.1气敏传感器选择
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。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。
1总体方案
判断驾驶员是否饮酒过度，最直接的方法是测试其血液酒精 含量（Blood Alcohol Content, BAC)。一般认为，血液酒精浓度 (BAC)与呼出气体酒精浓度（BrAC)的比例为2100 : 1,利用 酒精传感器，可将呼出气体中的BrAC值转换为电信号,供单片 机处理，从而实现对测试者饮酒程度的测试。[3]本文设计的酒 精浓度测试仪总体方案如图1所示。
系统以单片机为控制核心，由气敏传感器感知待测的酒精浓 度,测量结果经过A/D转换和信号调理电路后送入单片机进行判 决，判决结果可以通过液晶进行显示，超限的结果可以通过声光 报警显示,键盘可以设定检测门限及进行人机交互。
声光报警
电路 z\\
被测气敏 _1\\ A/D转换_i\\
单片机
环境^传感器^ 电路 ^
二> 液品品示
2.2/转换电路
MQ3的测量值是连续变化的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。
本设计采用ADC0809进行模数转换(A/D转换)。ADC0809采 用逐次比较的方法完成A/D转换的，由单一的+5V电源供电。片 内有锁存功能的8路选1的模拟开关，由C、B、A引脚的功能来 决定所选的通道。0809完成一次转换需100 u s左右，输出具有
AD
TTL三态锁存缓冲器,可直接连接到51单片机的数据总线上。通
过适当的外接电路，0809可对0-5V的模拟信号进行转换。
2.3单片机的选择
综合考虑速度、精度、成本等的要求，选用AT89C51单片机作 为控制芯片。该款单片机具有体积小、质量轻、价格便宜、耗电少 等突出特点内部有4KB的EPROM, 128字节的足以满足设 计的需要。使用时需要自行设计运行必需的最小系统，包括单片 机及其所需的必要的电源、时钟、复位等部件，能使单片机始终处 于正常的运行状态。
键盘
2.4液晶显示电路
采用成品LCD1602液晶模块作为显示电路。模块内部的字符
图1酒精浓度测试仪系统框图
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图2酒精浓度测试仪电路图
发生存储器己经存储了 160个不同的点阵字符图形，这些字符图 有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号等，每一个字符 都有一个固定的代码。它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通 过指令编程来实现的(说明：1为高电平，0为低电平)。
Step7 :结束。
4调试与测试
经过上述软硬件设计后对系统进行制版、焊接、调试与测试。 调试过程中,先用直流电源输出与A/D转换器的输出值相当的电 压信号，测试电路的工作状态，功能验证无误后接入MQ3进行功 能测试。测试结果表明系统能够显示待测酒精浓度值，当测量值 超过安全值时可以进行声光报警，达到了设计的要求。
2.5报警电路
利用蜂鸣器和LED分别实现声光报警。根据以上器件选择及 电路设计，完整的电路图如图2所示。
3软件设计
根据要求，系统要实现以下功能检测环境下的酒精浓度，对 当前的酒精浓度进行显示，并且经过处理与设定的阈值进行比 较，产生声光报警信号等。上述功能的实现通过单片机以程序的 方式调度完成。本设计软件主程序流程如下。
5结论
基于单片机的酒精浓度测试仪具有操作方面、灵敏度高的特 点可以广泛应用在酒驾测试、生产监控等方面。
参考文献
[1] 宋晓宇，高国伟，李世川等.基于单片机控制的酒精浓度检
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(24) :103-104,
Stepl :初始化；
Step2 :读A/D转换出的待测酒精浓度值；SteP3 :判断当前酒精浓度范围；
Step4 :执行相应的控制操作(报警or不报警)；
Step5 :判断显示按键是否按下,是则转下一步，否则转回 Step2,；
Step6:显示当前酒精浓度值；
(上接第86页）
[2] 李殿钢.基于光传输网（0TN)的川渝铁路传输网的优化设计
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