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基于单片机的酒精浓度探测仪设计

作者:王琪琛 何志芳 林永 日期:2014-07-19 09:34 来源:未知
摘要:本文设计了一种基于单片机
控制的车载酒精浓度检测仪, 该
检测仪以AT89S52 为核心, 利用
气敏传感器检测驾驶员呼出气体
的酒精浓度,当浓度超过阂值,
检测仪可自动切断点火电路, 并
实现声光报警功能,从而解决司
机酒后驾车的问题,具有现实意
义。
【关键词】酒精浓度检测仪 AT89S52 气敏传
感器 声光报警
在日常生活中,工厂酒精泄露相关的监
控以及酒后驾车的监测督查都时刻影响着居民
的人身和财产安全。本文设计的是基于单片机
控制的车载酒精浓度检测仪,当酒精浓度超过
阈值具有声光报警功能,同时显示酒精浓度。
1 系统工作原理
该系统一般安装在汽车仪表盘的位置,
酒精浓度超过阈值的酒驾司机开始发动汽车,
探测控制仪则立即启动,这时发动机的状态是
被锁状态,无法启动汽车。该系统的工作原理
是加热酒精传感器后,探测控制仪检测酒精传
感器探测的气体信号。根据酒精含量与酒精传
感器检测后产生的电压信号的比例关系,来判
断酒精含量。通过单片机内置的电位信号转换
为数字信号,对该信号进行处理判断,如果酒
精含量超标,警示指示灯亮起,LCD 显示屏
显示当前酒精浓度,并进行声光报警,控制继
电器切断点火装置电源,汽车不能启动;反之,
正常指示灯亮起,显示当前酒精浓度,控制继
电器不起作用,汽车能启动。汽车启动后,控
制仪进入低功耗状态,酒精浓度探测电路会一
直工作,如果驾驶人员驾驶过程中饮酒,控制
仪就会立即恢复到正常工作状态。系统总体设
计如图1 所示。
2 硬件设计
2.1 主要控制电路设计
控制器主要采用的是Atmel 公司制造的
一款高性能CMOS 8 位微控制器的AT89S52,
功耗比较低,通过高密度非易失性存储器技术
制造。控制系统中的单片机通过判断气体中酒
精的含量控制主控电路的工作。应用设计系统
包含JTAG 接口电路、晶振电路和复位电路等。
主控电路如图2 所示。
2.2 酒精检测电路
酒精检测电路由JTAG 接口、高精度酒精
传感器、信号调理放大电路和滤波电路等组成。
模块的主要用来检测酒精含量,判断是
否超标。酒精传感器采用旁热型半导体式酒精
气敏元件MQ3,对乙醇气体具有很高的灵敏
度和良好的选择性,而且响应恢复快速,稳定
性好等特点,试用范围为10 ~ 1000ppm,可
以用于酒后驾驶人员的检测。
2.3 指示灯和液晶显示电路
电路设置三种颜色的指示灯,分别是红
灯、绿灯、黄灯。工作时红灯亮;检测提示绿
灯亮,因为酒精探头需要一定时间加热,才
能达到理想的灵敏度,所以加热时间到,绿灯
亮,才可以进行浓度探测;报警指示黄灯亮,
表示酒精浓度超标,不能驾驶,当黄灯闪烁
的频率越高,酒精浓度越高。LED 显示电路
用来显示此时酒精的浓度。LED 显示电路采
LCM12864,与单片机的连接采用并行模式。
2.4 继电器控制电路
单片机P2.4 控制继电器控制电路,相当
于开关,影响控制点火装置的开与关、车灯的
亮与灭和喇叭的响与不响。是系统中非常重要
的执行单元。
2.5 报警电路
报警器为P1.7 驱动蜂鸣器,当酒精含量
不超过阀值时,不发出鸣叫声;超标时,则发
出鸣叫声。
3 软件设计
软件设计根据系统功能进行模块化编程。
控制仪主程序流程图如图2 所示。
系统软件设置需实现酒精含量检测、酒
精含量是否超标、酒精含量显示、声光报警等
功能。初始化系统后,立即加热酒精传感器,
随即进入测量状态,采集酒精含量的电压信号,
比较设定的酒精阀值,若高于阀值,显示浓度,
并进行声光报警,切断点火电路,驾驶员不能
启动发动机;如果低于阀值,显示浓度,可以
启动发动机。
4 结束语
车载酒精探测仪的推广可以减少酒后驾
车的交通事故。本文阐介绍探测仪的电路设计
和软件工作流程,对整个设计功能进行阐述。
车载酒精探测仪不仅携带方面,能直接安装在
汽车上,而且能自动测量,智能化程度高、功
耗低,符合绿色环保,具有很好的推广价值。
项目名称:基于STM32 酒精浓度探测仪
设计,2013 年绍兴市大学生科技创新项目。
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(通讯作者:徐志望)
作者单位
绍兴文理学院元培学院 计算机科学与技术
图 2:控制仪主程序流程图 浙江省绍兴市 312000

 


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