基于51单片机的酒精测试仪设计毕业设计说明书

基于51单片机的酒精测试仪设计毕业设计说明书毕业设计(论文)基于51单片机的酒精测试仪设计51MCU-BasedDesignOfTheTesterAlcohol学生姓名学号专业班级指导教师摘要近年来,随着我国经济的发展,人民的生活水平提高,越来越多的人有了自己的私家车,而酒后驾车造成的交通事故也频频发生。如今国家法律出台道路交通安全法规定,饮酒后或者醉酒驾驶机动车发生重大交通事故,构成犯罪的,依法追究刑事责任,并由公安机关交通管理部门吊销机动车驾驶证,终生不得重新取得机动车驾驶证。鉴于人们对于醉酒驾驶的逐渐重视,酒精测试课题便引起了广泛的关注。酒后驾车引起的交通事故是由于司机的过量饮酒造成人体内酒精浓度过高,麻痹神经,造成大脑反应迟缓,肢体不受控制等症状。为本课题研究的是一种以气敏传感器和单片机为主,监测空气酒精浓度,并具有LCD显示功能的空气酒精浓度监测仪。此需要设计一智能仪器能够监测驾驶员体内酒精含量。本课题研究的是一种以气敏传感器和单片机为主,监测空气酒精浓度,并具有声报警功能及LCD显示功能的空气酒精浓度监测仪。其可监测出空气环境中和呼气中酒精浓度值,并根据不同的环境设定不同的阀值,对超过的阀值进行声报警,并显示阀值.来提示危害。从而达到以下目的:(1)有利于社会公共交通安全;(2)提高人们法律意识;(3)使之便捷、安全、准确、高效,便于提高家庭酒精测试的普及化。本作品是基于单片机控制ADC0809对TGS822酒精浓度取样来反映人体血液酒精浓度;以及对DS18B20获取温度关键词:ADC0809;TGS822;DS18B20;单片机AbstractInrecentyears,asChina'seconomicdevelopment,people'slivingstandardsimprove,moreandmorepeoplehavetheirownprivatecarsandtrafficaccidentscausedbydrunkdrivingisalsofrequent.Today,theintroductionofnationallawtheprovisionsoftheRoadTrafficSafetyLaw,motorvehicleafterdrinkingordrunkdrivingmajortrafficaccidents,crimeisconstituted,criminalresponsibilityshallbeinvestigatedbythetrafficcontroldepartmentofpublicsecurityorgandrivinglicenserevokedforlifemaynotregainadrivinglicense.Givenpeople'sincreasingemphasisonthedrinkdriving,alcoholtestsubjecthasarousedwidespreadconcern.Drunkdrivingaccidentscausedbyexcessivedrinkingiscausedbecausethedriver'salcohollevelistoohighthebody,paralysisofnerves,resultinginslowresponsetothebrain,bodyoutofcontrolandothersymptoms.Basedresearchisakindofgassensorandmicrocontroller-based,monitoringofairalcoholconcentration,andwithLCDdisplaymonitorairalcoholconcentration.Theneedtodesignanintelligentinstrumentstomonitorthedriver'salcoholcontent.Thisresearchisakindofgassensorandmicrocontroller-based,monitoringofairalcoholconcentration,andwithsoundalarmandLCDdisplaymonitorstheairalcoholconcentration.Theenvironmentcanbemonitoredfromtheairandbreathalcoholconcentration,andaccordingtodifferentenvironmentssetdifferentthresholdthanthethresholdoftheacousticalarm,anddisplaythreshold.TopromptthehazardSoastoachievethefollowingpurposes:1infavorofpublictransportsafety;2toraiseawarenessoflegalconsciousness;3tomakeitconvenient,safe,accurate,efficient,easytoincreasethepopularityofhomealcoholtestThisworkisbasedontheTGS822ADC0809microcontrollersamplingtoreflectthebodyalcoholconcentrationbloodalcoholconcentration;andtoobtainthetemperatureDS18B20Keywords:ADC0809;TGS822;DS18B20;MCU目录第1章绪论11.1精测试仪现状和发展趋势11.2研究内容2第2章总体设计32.1本课题的设计任务及要求32.1.1设计任务32.1.2设计要求32.2系统整机原理图分析4第3章硬件设计53.1单片机模块53.2ADC0809资料63.3酒精传感器模块83.3.1传感器性能分析83.3.2呼出酒精气体浓度与血液酒精浓度关系113.4LCD模块12第4章系统软件144.1整机系统流程图154.1.1ADC程序流程图154.1.2LCD程序流程图16第5章总结与展望17参考文献18致谢19附录1酒精测试仪程序20第1章绪论1.1精测试仪现状和发展趋势喝酒后,呼出的气体会有酒味,表情行为会有反常。远古时代人们利用鼻子作为传感器,进行简单的呼出气体酒精测量。19世纪末出现了用体液对酒精进行定量分析。1927年,有科学家建议使用呼出气体做酒精浓度分析。用足球胆收集呼出气体后,通过硫酸和重铬酸钾的混合溶液,溶液的颜色会发生蓝一绿一黄的变化,同已知酒精浓度的标准试剂色管比较,就得到相应的BAC。现在,肺泡气中酒精的测量技术有了很大的进步,有先进微处理器的酒精测试仪已被商品化。越来越多的国家开始禁止酒后驾车。精确的呼出气体酒精测试和传统的法医血液酒精分析相比有许多优点,例如,进行无毒的采样,能进行现场处理,这样为交警节省了时间,使交通控制更高效,能避免运输和贮存有艾滋病病毒和肝炎病毒的血样。由于最早使用BAC极限值来分辨酒后驾车,当呼出气体酒精浓度测量用于交通执法时,情况就变得错综复杂,要把所测量的呼出气体酒精浓度换算成血液酒精浓度。一般认为,2100:1呼出气体中所含的酒精和11血液中所含的酒精量相等。对于把结果转化成BAC的呼出气体酒精测量仪,呼气/血液酒精转换系数是决定测试精度的重要因素。在美国、加拿大、澳大利亚,定量分析呼出气体酒精测试仪已用了十多年,转化系数为2100:1。在美国许多州,0.10~2101BAC为饮酒驾驶处罚极限,2100:1的BAC/BAC的转化系数直接体现在立法条例中,如果不这样,立法确定大于等于0.47m~1为犯罪极限,还得强调2100:1的转化系数。假设有这种可能,BAC是合法的,而BAC不合法,反之亦然。立法中存在的这种进退两难的问题,至今没有很好地解决。BAC和BAC内在转化如下所述:BACBAC×BAC/BAC转化系数1.2研究内容TGS822对酒精浓度的变化,其阻值产生相应的变化,然后通过取样电阻分压的变化表现出来;人体血液酒精浓度的不同,其呼出的气体中酒精浓度也不同。通过TGS822对呼出气体中酒精浓度的反应以取样电压的形式送入到ADC0809,进行A/D转换后并将转换的数据送入单片机进行分析处理,并判断是否醉酒驾车,再通过液晶板显示出来。DS18B20其自身的温度传感器所产生的温度数字数据存入其自身的存储器,单片机对其控制读出温度数据,然后经过计算处理,将当前环境温度由液晶板输出。第2章总体设计2.1本课题的设计任务及要求2.1.1设计任务设计并制作酒精测试仪,其组成如图2.1所示。TGS822对酒精浓度的变化,其阻值产生相应的变化,然后通过取样电阻分压的变化表现出来;人体血液酒精浓度的不同,其呼出的气体中酒精浓度也不同。通过TGS822对呼出气体中酒精浓度的反应以取样电压的形式送入到ADC0809,进行A/D转换后并将转换的数据送入单片机进行分析处理,并判断是否醉酒驾车,再通过液晶板显示出来。DS18B20其自身的温度传感器所产生的温度数字数据存入其自身的存储器,单片机对其控制读出温度数据,然后经过计算处理,将当前环境温度由液晶板输出。图2.1系统设计方框图2.1.2设计要求(1)传感器TGS822的电压模拟输出范围为0-5V;(2)模数转换芯片ADC0809采样电压范围为0-5V,分辨率为8位,采样精度为5/256V,达到256个量化级的数字电压,其工作频率为1MHz;(3)单片机AT89C52工作频率为6MHz;(4)LCD显示器用50K的可调电阻调节使其清晰显示,消除“鬼影”。2.2系统整机原理图分析如图2.2系统整机原理图,本系统工作原理如下:单片机的晶振为6MHz,可以直接通过ALE口输出1MHz为ADC0809作为工作时钟而不需要进行分频,然后通过单片机的P2.0、P3.7分别控制ADC0809的ALE和START端口进行模数转换;通过P2.2、P2.3、P2.5分别控制ADDB、ADDC、ADDA端口进行选择模拟数据输入口;通过P0口进行ADC0809数据输出。TGS822的采样电压由ADC0809的IN0口输入,通过转换后由其D0-D7输出到单片机的P0口,然后通过传感器的特性公式计算由P1口将数据通过LCD的DB0-DB7输出。第3章系统硬件设计3.1系统硬件设计原理图分析本硬件由五部分组成:单片机模块,模数转换模块,酒精传感器模块,温度传感模块。其系统硬件设计原理图如图3.2所示,其整机工作原理如下,本系统由单片机AT89C2控制,其直接控制三个模块:数转换模块将酒精传感器采集到模拟电压信号转换成输送到单片机控制处理,温度传感器DS18B20可以将采集到的温度信号直接以数字信号的形式传到单片机,LCD显示模块可以将经过单片机处理过的酒精气体浓度和温度的具体量化值显示。图3.1系统硬件设计原理图3.2单片机模块单片机的选择AT89S52是低功耗、高性能、采用CMOS工艺的8位单片机,其片内具有8KB的可在线编程的Flash存储器。该单片机采用了ATMEL公司的高密度、非易失性存储器技术,与工业标准型80C51单片机的指令系统和引脚完全兼容;片内的Flash存储器可在线重新编程,或者使用通用的非易失性存储器编程;通用的8位CPU与在线可编程Flash集成在一块芯片上,从而使AT89S52功能更加完善,应用更加灵活;具有较高的性能价格比,使其在嵌入式控制系统中有着广泛的应用前景。MCS单片机都采用40引脚的双列直插封装方式。下图为引脚排列图,40条引脚说明如下:1.主电源引脚Vss和Vcc(1)Vss接地(2)Vcc正常操作时为+5伏电源2.外接晶振引脚XTAL1和XTAL2(1)XTAL1内部振荡电路反相放大器的输入端,是外接晶体的一个引脚。当采用外部振荡器时,此引脚接地。(2)XTAL2