基于單片機的酒精測試儀設計

摘 要： 從酒駕檢測到工廠企業、居民家庭，酒精測試儀的檢測應用越來越多，因此酒精檢測儀具有十分廣闊的市場和潛在的市場需求。為此，本文介紹基于單片機的酒精測試儀的設計方法。

關鍵詞： 單片機 酒精測試儀 ADC0809

1.引言

目前，全國各地都加強查處酒后駕駛的力度，以減少由酒后駕駛造成的交通事故。從工廠企業到居民家庭，對酒精泄露的檢測應用也越來越多。酒精測試儀器的精度和成本影響酒精測試儀的推廣應用。本文介紹了一種用于公共場所的、具有檢測和報警功能的酒精測試儀的設計，包括：AT89C51單片機、MQ-3酒精傳感器、LED顯示電路和ADC0809模數轉換器的應用，以及酒精測試儀硬件電路設計方法。

2.系統組成

酒精測試儀器的系統組成包括：AT89C51單片機、A/D轉換模塊、MQ-3酒精傳感器等。單片機系統將酒精傳感器輸出的4～20mA的標準信號，通過以AD0809為核心的A/D轉換電路調制后，經由單片機進行數據處理，最后由LED顯示酒精濃度值。當檢測值超出規定的酒精濃度時，二極管報警電路提醒監測人員。同時，操作人員對于具體報警點的上限值可以通過單片機編程進行設置。

3.系統設計

3.1AT89C51單片機

AT89C51是一種低功耗、高性能的單片機。它片內含有4KB存儲器、8位微控制器，與80C51引腳和指令系統完全兼容，使用高密度，采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，可以與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳兼容。

3.2MQ-3酒精傳感器

MQ-3氣體傳感器使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導率較低的二氧化錫。當傳感器所處環境中存在酒精蒸氣時，傳感器的電導率隨空氣中酒精氣體濃度的增加而增大。使用簡單的電路可將電導率的變化轉換為與該氣體濃度相對應的輸出信號。MQ-3氣體傳感器對酒精的靈敏度高，可以抵抗汽油、煙霧、水蒸氣的干擾。這種傳感器可檢測多種濃度酒精氣氛，是一款適合多種應用的低成本傳感器。

MQ-3外接+5V電壓時，可將電阻絲加熱。電路將MQ-3的阻值變化轉換成輸出電壓的變化，從而可以通過A/D轉換成數字信號供單片機處理。在酒精濃度為0時，其輸出電壓為3V（如圖1）。

3.3LED顯示電路

LED顯示器內部由7段發光二極管組成，主要用于顯示各種數字符號，所以稱之為LED數碼管。每個顯示器還有一個圓點型發光二極管，根據其內部結構，LED顯示器可分為共陰極與共陽極兩種LED顯示器。

3.4ADC0809模數轉換器

ADC0809模數轉換電路的功能是將連續變化的模擬量轉化為離散的數字量，是架在模擬系統跟數字系統之間的橋梁。對于本系統而言，就是用于快速、高精度地對輸入的酒精濃度信號進行采樣編碼，將其轉換成單片機能夠處理的數字量。模數轉換電路是本系統的關鍵部分，其性能直接影響整個系統質量。

3.5酒精測試儀硬件電路設計

酒精測試儀主要是以酒精傳感器和單片機為平臺設計而成的，其硬件系統框圖如圖2。

酒精傳感器將檢測到的酒精濃度轉化為電信號，然后將電信號傳送給模數轉換器，經過模數轉換器轉換后，把轉換后得到的數字信號傳給單片機，單片機對輸入的數字信號進行分析處理，最后將分析處理的結果通過顯示器顯示出來。由于不同的環境對酒精濃度的要求不一樣，所以，可以通過鍵盤設定不同環境中酒精濃度的不同閾值。如果檢測到的空氣中的酒精濃度超過了設定的閾值，那么單片機將會控制蜂鳴器發出聲音報警，用來提示危險。

4.結語

從酒駕檢測到工廠企業、居民家庭，對酒精的檢測應用越來越多。氣體傳感器向低功耗、多功能、集成化方向發展，其成本越來越低，因此，酒精檢測儀的設計、制造成本不斷下降。本文介紹了酒精檢測儀的設計方法，簡單可行，制作出的酒精檢測儀結構簡單、成本低、穩定性好，適合大面積推廣使用。

參考文獻：

[1]沈德金.單片機接口技術實驗指導.北京航空航天大學出版社，1993.

[2]閻石.數字電子技術基本教程.清華大學出版社，2007.