基于51單片機的酒精測試儀

湯立虎++顧毅++劉鵬

摘 要：隨著經濟的快速發(fā)展，私家車數量增長迅速，但酒后駕駛導致的交通事故比例在不斷增加，給人民的生命財產造成巨大的損失。為了預防和減少交通事故的發(fā)生，設計了一種基于單片機的酒精濃度檢測系統(tǒng)，本設計采用MQ-3氣敏傳感器采集氣體相關數據，經過酒精濃度傳感器模塊進行調制和數據轉化處理，最后將數據傳送給單片機進行A/D轉換和執(zhí)行相應的功能。具有液晶實時顯示氣體中酒精濃度，通過按鍵進行閾值設定，超過設定的閾值會發(fā)光報警等功能。

關鍵詞：單片機； 酒精濃度檢測系統(tǒng)； 氣敏傳感器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.006

1 引言

現代社會的經濟正處于高速發(fā)展之中，越來越多的人擁有私家車，并且在近幾年，故據事故的比重很大。在如今中國，由酒后駕車所引發(fā)的交通事故每年可達上萬起，其危害之嚴重可見一斑，已成為交通事故的第一大“殺手”。

為了實現對于人權的尊重，對于生命的關愛，使更多人的生命權，健康權以及幸福美滿的家庭能夠得到更好的保護，需要設計一種智能的酒精檢測系統(tǒng)可以檢測駕駛員的體內的酒精含量。本論文研究的是一種以氣敏傳感器和單片機為主，檢測酒精的濃度，并且具有顯示和報警功能的基于單片機的酒精檢測系統(tǒng)。

2 基于單片機的酒精測試儀的總體設計方案

此次設計是采用STC12C5A60S2單片機作為主控芯片，設計一款酒精濃度測試儀，用C語言編寫主控芯片的控制程序，再結合所構建的特定的外圍電路，使酒精測試儀可鍵盤輸入數據，控制其在LCD顯示器上所顯示的酒精的閾值，以便于應對在不同情況下，該酒精檢測儀進行實際的應用。通過酒精濃度的檢測，LCD顯示器上會顯示出準確的酒精的數值，而經過程序的運行與判斷，對不符合的酒精值進行警告，從而引起響應電路的報警，表明駕駛員已經達到酒駕的標準。

在本設計中，由于人飲酒之后，酒精被人體利用消化系統(tǒng)吸收，大約有90%的酒精通過肺部被轉化為氣體，通過呼吸系統(tǒng)排出，因此直接測量呼出氣體中的酒精含量，所以利用氣敏傳感器來測量呼出的氣體，就可以檢測出人體大概的酒精含量了。

以下為基于51單片機的酒精測試儀的總設計框圖：

3 硬件電路設計

硬件電路分為電源模塊，單片機最小系統(tǒng)模塊，電源模塊，MQ-3傳感器模塊，1602液晶顯示模塊，聲光報警模塊，按鍵模塊。下面分別介紹電源模塊，MQ-3傳感器模塊，1602液晶模塊，聲光報警模塊，按鍵模塊。

（1）電源模塊電路。為了進行實物演示的方便，我們并沒有給這個單片機系統(tǒng)運用電池供電，而是直接運用DC電源座與數據線將其連接在電腦上，用電腦直接給其供電，使單片機滿足5V電壓的運行環(huán)境。

（2）MQ-3傳感器模塊。在設計中需要應用到MQ-3氣敏傳感器，該傳感器能夠準確的檢測出人體呼出氣體中酒精的含量，然后通過STC12單片機中內部的A/D轉換線路，可以將傳感器所檢測到的模擬信號轉換成數字信號發(fā)送到1602液晶上，顯示出相應的酒精濃度。

（3）1602液晶顯示模塊。1602液晶是兩行各16字符的字符型液晶，該液晶擁有體積小、功耗低、顯示操作簡單等優(yōu)點，剛好滿足本設計對于液晶的要求。同時還要加上一個藍白電位器，便于調節(jié)液晶的電壓與電流。

（4）聲光報警模塊。為了能夠使酒精濃度的檢測產生更加具體的視聽感受，所以加上了聲光報警模塊。當所檢測的酒精濃度已經達到或超過所設定的閾值時，由蜂鳴器與LED燈所組成的模塊，就會產生蜂鳴器發(fā)出刺耳的聲音，led二極管發(fā)出紅光的警告。

4 軟件代碼調試

系統(tǒng)開始工作，對LCD液晶、閾值、IO口等數據進行初始化，初始化結束，程序進入循環(huán)，用MQ3采集酒精氣體，對測得氣體數值進行AD轉換，使得其數據在LCD上顯示，若酒精濃度大于閾值，會有聲光報警產生。

5 結論

由于本設計使用的是以單片機作為核心控制元件和靈敏的MQ-3氣敏傳感器，使本酒精濃度檢測系統(tǒng)具有功能強、性能可靠。電路簡單、成本低的特點，加上經過優(yōu)化的程序，使其有很高的智能化水平。但在實際的操作中，發(fā)現氣敏傳感器濃度下降過快，不方便測量，沒有密閉的呼吸管，所測酒精濃度不準確等問題。接下來將以此為基礎，更加深層次的探究基于單片機酒精檢測系統(tǒng)設計過程，實現理論研究的應用價值。

參考文獻：

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[2]張毅剛.單片機原理及應用[M].高等教育出版社.

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[4]萬福君，潘松峰.單片機微機原理系統(tǒng)設計及應用[M].合肥：中國科學技術大學出版社.

項目經費：安徽省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目；基于51單片機的酒精測試儀（編號：201610379127）

作者簡介：湯立虎（1998-），男，安徽合肥人，學生，研究方向：單片機控制。