基于AT89S51单片机酒精浓度探测仪.pdf

必读参考资料： [1] 培仁．基于汇编语言编程MCS-51 单片机原理与应用[M]．：清华大学，2003 ． [2] 吴桂秀．传感器应用制作入门[M]．科学技术，2004 ． 目 录 摘 要 Abstract 错误!未定义书签。 1 绪论I 1.1 设计背景I 1.2 气敏传感器的研究现状 II 1.3 设计酒精气体传感器的意义 II 1.4 本文主要研究工作III 2 硬件电路设计与实现0 2.1 单片机开发流程0 2.2 硬件系统框 0 2.3 信号采集电路 1 2.4 信号转换电路4 2.5 发光二极管显示报警电路 错误!未定义书签。 2.6 数码管显示电路 11 2.7 系统整体电路 13 3 软件编程0 3.1 开发环境0 3.2 程序流程0 3.3 程序代码编写2 4 电路调试与测试结果0 4.1 电路调试0 4.2 浓度与显示之间的关系 1 5 结束语0 参考文献0 附 录0 致 0 摘 要 本设计实现了对不同浓度酒精的检测和显示，通过适当改进可以用于检测酒后驾车。 本文用AT89S51单片机与MQ-3型气体传感器实现了对酒精浓度的测量。论文主要研究了 （1）硬件方面，MQ-3气体传感器技术参数的检测和将它接入到酒精浓度检测模块中；将 模拟电压信号放大驱动发光二极管点亮报警；将采集到的模拟电压信号通过单片机控制经 A/D转换，得到数字电压信号；用于显示浓度的数码管显示模块。（2）软件方面，主要研 究了电压到浓度的线性转换和最终浓度值的数码管显示。（3）对设计的传感器进行了标定。 设计的传感器对酒精气体反应灵敏，能在有效围测量它的浓度值。并且在检测低浓度酒精 时误差较小，最大误差为8.2%满足设计要求。 本文的特色在于标准的确定。对于流动空气，样品的稳定性和水蒸气的影响，提出了 解决方案和验证方法。对不同的区间浓度和电压转换关系做线性化处理，简化了硬件电路 的设计。设计的传感器可以检测不同浓度的酒精气体，改进之后对解决酒后驾车事故和特 殊场合酒精检测都可以使用。 1 绪论 1.1 设计背景 我国传感器市场的增长率超过 15%，2003 年销售额为 186亿元人民币，2006 年销售 额为283亿元人民币，预计2007年为325亿元人民币，2008年为374亿元人民币。我国 传感器4 大类中，工业和汽车电子产品占市场份额的33.5%。近年来，传感器正处于传统 型向新型传感器转型的发展阶段，新型传感器的特点是微型化、数字化、智能化、多功能 化、系统化、网络化，它将不仅促进系统产业的改造，而且可导致建立新型工业和军事变 [1] 革，是21世纪新的经济增长点 。 由于气体与人类的日常生活密切相关，对气体的检测已经是保护和改善生态居住环境 不可缺少的手段，气体传感器发挥着极其重要的作用。气体传感器是把气体中的特定成分 检测出来，并转化为电信号的一类器件，用来对有害气体，易燃易爆气体等进行安全检测 和报警，对生产生活中需要了解的气体进行检测，分析，研究等。近年来，我国气敏传感 器产业有了较快的发展，但与国外相比，从技术水平，产业化及应用等领域均存在着不小 的差距。 目前，气敏传感器领域还存在一些问题。一是元件的稳定性差。由于元件电阻和灵敏 度随时间而不断变化，漂移大给检测结果的可靠性带来不稳定的因素。二是选择性差。由 于在检测气体时，往往还存在着其它的干扰气体(如烟酒等)，使气敏元件发生交叉响应， 产生误报。三是催化剂中毒。掺有催化剂的气敏元件接触某些气体后，活性组分被毒化， 将会改变元件的选择性，降低其敏感度和稳定性，另外催化剂本身也存在着不稳定性问题。 灵敏度问题。四是 SnO 元件有时由于灵敏度过大导致误报，但是在检测某些低浓度气体 2 [2] 时灵敏度却难以达到要求 。 1.2 气敏传感器的研究现状 气敏元件性能与敏感功能材料的种类、结构及制作工艺密切相关。用金属氧化敏感材 料制作的半导体式气敏元件具有灵敏度高，结构简单，体小质轻，坚固耐用等优点而得到