酒精檢測儀方案選擇探析

楊澳 呂鑫 陳佳雄 李佳峰 鐘景羽

摘要：本設計具有硬件結構簡單、攜帶方便、檢測準確、酒精檢測、濃度顯示及光報警等功能。它可以應用于酒廠、食品發酵廠、酒精、工業酒精、司機等酒精檢測的各個方面和場景，具有一定的市場前景和使用價值。

關鍵詞：酒精濃度檢測，模數轉換，MQ-3，燈光報警，ICL7135芯片

一、設計背景

飲酒的標準是以一個人呼出的酒精量為基礎的。酒精檢測儀的設計有助于公安交管部門公正執法，減少酒后駕駛的發生，防止酒后駕駛的危害，保護公眾生命安全。因此，使用簡單、準確、衛生的酒精檢測儀對違法者進行檢測和處罰，對于減少因過度飲酒引發的事故具有重要意義。

二、總體方案設計

1.方案比較

三種方案的優缺點各不相同。要綜合考慮功能實現、經濟成本水平和核心器件的選擇，做到優中選優。本文將從三種方案的原理、功能、實用性、可移植性等方面進行分析。最后，我將解釋我選擇方案一的原因。

（1）方案一

方案一原理框圖如圖2-1所示。本設計由電源電路、MQ-3酒精傳感器、A/D轉換器、譯碼器、燈光報警電路和4位七段數碼管組成。

方案一的核心部件是A/D轉換芯片ICL7135和酒精傳感器。ICL7135通過采集酒精傳感器的模擬信號并轉換成數字信號，實現酒精濃度的實時顯示。接著，MQ-3的模擬信號輸出連接到電壓比較器LM393，LM393的另一個輸入是電位計設置的參考電壓，它設置濃度閾值。當測得的酒精濃度超過閾值時，LED工作，實現光報警功能。

（2）方案二

方案二的原理框圖如圖2-2所示。本設計有電源電路、A/D轉換電路、顯示電路以及聲光報警電路幾部分。

方案二的核心器件為酒精傳感器MQ-3和雙積分3位半A/D轉換芯片ICL7107。ICL7107通過采集酒精傳感器輸出的模擬電壓信號，將其準換位數字信號，并且輸出為BCD碼輸出，能夠直接驅動3位半七段數碼管，實時顯示酒精濃度。同時，使用電壓比較器LM358將酒精傳感器的模擬輸出與設定的基準電壓相比較，當輸出信號超過基準電壓時，即酒精濃度超過設定的濃度閾值，使蜂鳴器和LED燈同時工作，發出警報。

（3）方案三

方案三的原理框圖如圖2-3所示。此設計電路結構比較簡單，主要由電源電路、酒精檢測電路、顯示驅動電路和聲光報警電路組成。

方案三的核心器件為酒精傳感器MQ-3和芯片LM3914。LM3914將酒精傳感器的輸出信號加以轉化，并通過10個LED燈的亮暗來確定被測酒精濃度的大小。當酒精濃度達到原先設定的濃度閾值時，使蜂鳴器發出警報。

2.方案論證

多方面查閱資料，并通過仿真證實，三套方案都能夠通過仿真，完成功能的實現。

方案一能夠比較完美的實現預期設計功能，達到預期的設計目標。其電路集成度較高，邏輯功能簡單易懂、便于使用;使用A/D芯片ICL7135，轉換精度高，且輸出為BCD碼輸出，能夠直接出輸入到譯碼器中。而且本方案所用元器件都是常用元器件，經濟成本低，易于制作。ICL7135最多驅動5位數碼管，酒精濃度檢測更為精確。但缺點是ICL7135需要接入頻率較高的方波，致使電路較為復雜。

方案二能夠完成預期設計功能，達到基本的設計目標。芯片集成度較高，能夠直接驅動數碼管，使得電路結構較為簡單。但此電路抗干擾能力強、易于攜帶、成本低廉，且報警電路為蜂鳴器和LED同時工作，報警更明顯。

方案三能基本達到設計要求，其優點是電路結構非常簡單，易于制作、操作，但應用場景較少，實用性較低。多個發光二極管的使用，顯示酒精濃度等級，但不能直接顯示濃度，精度較低。

3.方案選擇

基于上述的方案論證，方案一相比其他兩套方案，能夠較完善的完成本次設計功能，更符合本次設計的基本要求。由于其轉換精度更高、抗干擾能力更強，操作簡潔方便，能夠記錄酒精濃度，可應用于更多的場景，實用性較高。雖然其它倆套方案的設計有諸如電路簡潔易懂、便于攜帶、成本低廉等優點，但都不能精確的測出被測酒精濃度，綜合來說，方案一的優點并不突出，但更為均衡，所以本次設計選擇方案一。

結論：

酒精濃度檢測系統具有濃度監測和報警功能，使整個系統性能具有穩定、靈敏度高、成本低、測量方便等優點。酒精濃度檢測系統不僅可以檢測駕駛員血液中的酒精濃度，減少因酒精駕駛引起的交通事故，有效保障人身安全，還可以用于其他需要酒精濃度檢測的環境。綜上可以得出，市場前景發展廣闊，需求量高，推廣價值高。

參考文獻

[1]康華光.電子技術基礎（第六版）數字部分[M].北京：高等教育出版社，2014.134—45

[2]康華光.電子技術基礎（第五版）模擬部分[M].北京：高等教育出版社，2002.221—26

作者簡介：

楊澳（1999-），男，漢，四川南充，本科，研究方向：軌道交通信號與控制

呂鑫（1999-），男，漢， 四川宜賓，本科，研究方向;軌道交通信號與控制

陳佳雄（1999-），男，漢，四川綿陽，本科，研究方向：軌道交通信號與控制

李佳峰（1998-），男，漢，四川渠縣，本科，研究方向：軌道交通信號與控制

鐘景羽（1998-），男，漢，四川眉山，本科，研究方向：軌道交通信號與控制