基于單片機的的酒精濃度測試儀硬件系統設計

陳丹陽

摘要：酒精麻醉神經、使人大腦神經系統紊亂、身體不協調、身體難以自控等等，最終很容易造成事故。基于此，論文以單片機為控制核心，結合相關模塊電路設計了究竟濃度測試儀，為人們的酒駕自我檢測提供了便利。

關鍵詞：酒精濃度；單片機；LCD1602液晶顯

1引言

伴隨著經濟社會的發展，人們飲食及娛樂變化越老越大，飲酒便是其中之一。酒麻醉神經、使人大腦神經系統紊亂等，尤其是酒后駕車容易造成事故。因此，必須有一種檢測人體內酒精濃度的設備來防止酒駕，現在大多數的交通警察檢查酒后駕車都是通過檢測司機呼出的氣體從而檢測司機是否過度飲酒。所以酒精濃度檢測儀的這個設計具有重要的現實意義。

2 系統總體方案設計

2.1 設計總方案簡介

酒精濃度測試儀是非常具有實用價值的酒精濃度監測設備，既可以用于交警監測酒駕，也可以用于人們自我檢測以便于進行自我判斷。MQ3型酒精傳感器將外界氣體酒精濃度轉變成電阻的變化，即電壓變化的信號，然后經過模數轉換器的處理，接著單片機對來自模數轉換器的信號進行采集，然后單片機對信號進行整理，并將得出的結果得轉存起來，同時將得到的結果與設定值進行對比，對超出設定值進行報警，并將結果顯示到LCD液晶顯示器上。此設計酒精濃度測試儀還可以設定濃度最大值，用戶可以根據自己的需要對濃度最大值進行設定，并進行保存。初步設計出一個總體設計方案，如圖1：

3 系統硬件設計

3.1 模數轉換器模塊電路

ADC0832模數轉換器一般在電路連接的時候主要有四個接口：CS、CLK、DO、DI，在本設計中具體與單片機連接如下圖2.

DC0832模數轉換器的工作原理：VCC接電源，GND接地，CLK接P3.4引腳，使能端CS接P3.5，當CS端口被設置為高電平時，ADC0832模數轉換器芯片在系統中形同虛設，即此時轉換器在整個電路中無任何作用；當CS顯示低電平時，ADC0832模數轉換器芯片在系統中能正常起到作用，即ADC0832模數轉換器開始執行轉換功能，并且此時，DO/DI 端根據ADC0832模數轉換器會向單片機傳送CLK時鐘脈沖來實現負責對通道功能的選擇，DO、D1共同接在單片機的P3.3引腳，其中DI端必須在第一個脈沖結束前一直保持高電平，后面兩個脈沖就實行通道功能選擇，有一點必須指出：從開始到轉換完成CS端必須一直保持低電平。

3.2 液晶顯示器模塊電路

液晶顯示模塊與計算機的接口電路有兩種方式：直接訪問方式和間接控制方式。本系統采用間接控制方式，即將液晶顯示模塊的數據線與單片機的P0口連接作為數據總線，另外三根時序控制信號線通常利用單片機的P2口中未被使用的I/O口來控制。具體電路連接如圖2。

3.3 氣體傳感器電路

MQ-3乙醇氣體傳感器對其所處環境中酒精濃度進行響應，然后傳感器的電導率會隨著空氣中酒精氣體濃度的增加而增大，然后將電導率轉換成氣體濃度相對應的電壓信號，從而便于ADC0832模數轉換器的處理和轉換。傳感器的調理電路連接如下圖2：

如2圖所知，當外界氣體濃度變化時，傳感器內阻就會發生更改變，導致電阻R2的上端電壓變化即電信號，從而通過集成運放及電容C1和LED對其電平輸出端DOUT進行控制，同時R2上端的電壓信號也控制著其電壓輸出端AOUT，從而會發出電信號給模數轉換器。

3.4 按鍵設計

最初狀態按鍵K1和K2兩開關一端接地，另一端接單片機，并且此端顯示高電平信號，當按鍵被按下時，接單片機端變為顯示低電平信號，即當單片機正常工作時，I/O變為高電平，然后保持不變，按下按鍵時，I/O就接地，從而變為低電平，放開按鍵，I/O端就會恢復高電平。電路連接圖如圖2

3.5 報警電路

這個模塊主要是三極管和蜂鳴器共同作用來實現功能的，當外界氣體濃度大于標準值時，三極管基級與發射極正向導通、基級與集電極反向導通，蜂鳴器就會發出聲音顯示超值了，當濃度小于標準值時，蜂鳴器停止報警。電路圖如圖2：

3.6 系統硬件設計原理圖分析

圖2中的USB接口連接到一臺計算機，它連接到單個芯片的RXD0和TXD，并為單個芯片提供5V電源。當K1鍵被按下時，電路就會開啟，指示燈亮著，表示有電。EEPROM存儲電路的SCL和SDA端口連接到P1.0和P1.1的單片機，用來存儲極大值。傳感器的兩個接口，AOUT和DOUT，連接到單芯片的P1.7和P1.4上，用于將模擬電壓傳輸到單片機。模擬變壓器轉換為數字電壓，并傳送到LCD顯示器。單片機由P2.7、P2.6、P2.5和45、6的液晶顯示器連接，以控制其工作。7 - 14針與單片機的P0.0 - P0.7連接，該芯片用于傳輸數據。

參考文獻

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（作者單位：黑龍江科技大學 電氣學院）