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摘 要：“酒”，在中国的文化里源远流长，酒局饭桌上都离不开它，这也导致了酒后驾车屡禁不绝，然而酒后驾车会引起交通事故。司机饮酒过盛导致反应迟钝、四肢不灵活，及其容易造成交通事故。本次研究的是一种汽车酒精浓度测试仪，它是通过气敏传感器MQ3来检测空气中的酒精浓度，经AD转换为数字信号，送入单片机处理，单片机对数字信号进行分析处理，并将所得的结果显示在液晶屏上。若超过临界值则发出报警声、强制熄火等。
关键词：51单片机；酒精传感器；模数转换器；报警
一、汽车酒精浓度检测仪设计的目的
本次作品设计的目的是设计一个检测并防止醉酒驾驶的仪器，该仪器采用的是STC89C51单片机控制器，通过MQ3气体传感器采集空气中的酒精浓度，判定司机是否醉酒。酒后大约会有百分之九十的酒精会随呼吸系统排出人体，因此对呼出气体中的酒精含量进行测量，经过单片机处理就可得出人体体内的酒精含量。该试仪不单单可以用来检测和防止酒驾，还可以用来检测某些特殊情境中的酒精浓度，根据空气中的酒精浓度做出警示，以免人们处于危险的工作环境中。
二、汽车酒精测试仪系统设计
汽车酒精测试仪是针对对汽车驾驶员酒精含量的检测，所以我们不仅仅要有一个精确的酒精浓度传感器还需要一级湿敏传感器用于检测是否有人对仪器吹气，其作用是避免因为醉酒的乘客引起系统的误判。因为单片机处理的是数字信号，而传感器传过来的是模拟信号，所以要经过运放和AD模块处理后再送入单片机处理，单片机处理之后给出相应的显示及警报等。
三、 汽车酒精测试仪的硬件设计
3.1 MQ3气体传感器
MQ3气体传感器对可以很灵敏的检测到空气中的酒精气体，恢复特性快速，寿命长和可靠高，使用温度在-20度到50度，相对湿度在40RH到70RH之间。使用时需预热5-10分钟，相应时间小于10s。
应用：用某些对乙醇蒸汽浓度有的要求场所。
标准工作条件：
3.2 DHT11温湿度传感器
DHT11温湿度传感器是一款温湿度复合传感器，包含已校准数字信号输出。它采用的是专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术。包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。精度湿度为+-5%RH，湿度量程20-90%RH，温度量程0～50℃。湿度分辨率+-1RH，温度为+-1度。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。DHT11温湿度传感器为单线制串行接口，使系统集成变得简单快捷。体积小、功耗低。
3.3 微处理器的选择
为了减少功耗，我们采用的是STC89C51单片机。该单片机主要包含：4KB的闪存，512B的内存，看门狗定时电路，三十二个I / O口以及三个定时器/计时器，五个中断源，内置有4KB的EEPROM，具有八位CPU，它的片内还有FLASH，可以很方便的根据需要进行电擦除改写，也可以利用常规的编程器对其进行编程，内置系统ISP监控程序，集成MAX810专用复位电路。超低功耗，正常功耗为4MW～7MW，单片机在掉电模式时，可以由外部中断唤醒，适用于电池供电的系统。
3.4 A/D转换电路
由于MQ3传感器输出的是模拟信号，所以我们要转化为数字信给单片机。A/D芯片用的是ADC0832，这是一款8位分辨率最高可以到256级、双通道 A/D 转换芯片。5v电源供电时，可以输入电压在0到5v之间，芯片的转换时间仅为32us左右，正常工作的时候功耗为15MW，有双通道的数据输出校验，可以减少误差，转换速度快，稳定性好。它体积小，兼容性强，性价比高。
3.5 显示单元设计
我们使用的是LCD1602液晶显示模块，单片机与LCD1602液晶显示模块的接口有串口和并口两种方式。我们采用并口方式。
液晶显示器LCD1602具有以下几个有点：
1、供电为单5V，对比度可调，具有功耗低、寿命长、可靠性高。
2、内置192种字符（160个5*7点阵字符和32个5*10点阵字符）
3、具有64个字节的自定义字符RAM，可自定义8个5*8点阵字符或四个5*11点阵字符
4、内容为16X2，显示两行，每行16个字符（显示字符和数字）。
5、内含复位电路，提供多种命令如清屏，光标闪烁等。
四、系统软件设计
4.1 主程序框图
系统上电初始化，然后检测气体酒精浓度，酒精传感器输出模拟信号，通过ADC0832转换再送到单片机，经过计算将浓度显示到LCD上，以阀值比较酒精浓度是否超标，如果超标，则系统锁定，如果没超标，则检测湿度判断是否吹气，以确定是否在进行检测。主程序框图如下：
图1 主程序框图
4.2 数据采集 MQ3气体传感器输出的为模拟量，所以就要将其转换为数字量再传给单片机。ADC0832的精度为v=5/256 V，先将模拟量转化为数字量，再进行运算存后存放在字符串中，并多次测量取平均值与设定的值进行比较。
DHT11温湿度传感器含已校准数字信号输出，它是采用单总线数据格式一次通讯时间为4ms左右，数据格式为8位湿度整数数据和8为小数数据。数据传送正确时数据为8bit湿度整数数据加上8bit湿度小数数据。
4.3 报警电路
将系统设定的数值放在字符串里，三次读取传感器输出的数据后取平均值，与设定数值比较，一旦检测到酒精含量超标，LED闪烁三次，蜂鸣器发出报警，并立即切断车辆点火电路，强制车辆熄火。酒精不超标，则循环检测湿度，若湿度变化，则车辆正常启动。
五、结束语
本文以实际情况出发，设计了基于单片机的汽车酒精测试仪。通过大家一起努力，经过多次调试，已经能够完成指标。该系统采用单独模块设计，将各个模块组装在一起，更加方便调试、维修。■
参考文献
[1] 高玉芹. 单片机原理与应用及c51编程技术[M]. 北京：机械工业出版社，2011.11-36.
[2] 张洪润，张亚凡，邓洪敏. 传感器原理及应用[M]. 北京：清华大学出版社，2008.256-257.
[3] 郭天祥. 51单片机c语言教程——入门、提高、开发、拓展全攻略[M]. 北京：电子工业出版社，2009.95-167.
作者简介：徐超（1994-），男，汉族，江西抚州市人，本科，单位：江西科技师范大学，专业：电子科学与技术。
关键词：51单片机；酒精传感器；模数转换器；报警
一、汽车酒精浓度检测仪设计的目的
本次作品设计的目的是设计一个检测并防止醉酒驾驶的仪器，该仪器采用的是STC89C51单片机控制器，通过MQ3气体传感器采集空气中的酒精浓度，判定司机是否醉酒。酒后大约会有百分之九十的酒精会随呼吸系统排出人体，因此对呼出气体中的酒精含量进行测量，经过单片机处理就可得出人体体内的酒精含量。该试仪不单单可以用来检测和防止酒驾，还可以用来检测某些特殊情境中的酒精浓度，根据空气中的酒精浓度做出警示，以免人们处于危险的工作环境中。
二、汽车酒精测试仪系统设计
汽车酒精测试仪是针对对汽车驾驶员酒精含量的检测，所以我们不仅仅要有一个精确的酒精浓度传感器还需要一级湿敏传感器用于检测是否有人对仪器吹气，其作用是避免因为醉酒的乘客引起系统的误判。因为单片机处理的是数字信号，而传感器传过来的是模拟信号，所以要经过运放和AD模块处理后再送入单片机处理，单片机处理之后给出相应的显示及警报等。
三、 汽车酒精测试仪的硬件设计
3.1 MQ3气体传感器
MQ3气体传感器对可以很灵敏的检测到空气中的酒精气体，恢复特性快速，寿命长和可靠高，使用温度在-20度到50度，相对湿度在40RH到70RH之间。使用时需预热5-10分钟，相应时间小于10s。
应用：用某些对乙醇蒸汽浓度有的要求场所。
标准工作条件：
3.2 DHT11温湿度传感器
DHT11温湿度传感器是一款温湿度复合传感器，包含已校准数字信号输出。它采用的是专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术。包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。精度湿度为+-5%RH，湿度量程20-90%RH，温度量程0～50℃。湿度分辨率+-1RH，温度为+-1度。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。DHT11温湿度传感器为单线制串行接口，使系统集成变得简单快捷。体积小、功耗低。
3.3 微处理器的选择
为了减少功耗，我们采用的是STC89C51单片机。该单片机主要包含：4KB的闪存，512B的内存，看门狗定时电路，三十二个I / O口以及三个定时器/计时器，五个中断源，内置有4KB的EEPROM，具有八位CPU，它的片内还有FLASH，可以很方便的根据需要进行电擦除改写，也可以利用常规的编程器对其进行编程，内置系统ISP监控程序，集成MAX810专用复位电路。超低功耗，正常功耗为4MW～7MW，单片机在掉电模式时，可以由外部中断唤醒，适用于电池供电的系统。
3.4 A/D转换电路
由于MQ3传感器输出的是模拟信号，所以我们要转化为数字信给单片机。A/D芯片用的是ADC0832，这是一款8位分辨率最高可以到256级、双通道 A/D 转换芯片。5v电源供电时，可以输入电压在0到5v之间，芯片的转换时间仅为32us左右，正常工作的时候功耗为15MW，有双通道的数据输出校验，可以减少误差，转换速度快，稳定性好。它体积小，兼容性强，性价比高。
3.5 显示单元设计
我们使用的是LCD1602液晶显示模块，单片机与LCD1602液晶显示模块的接口有串口和并口两种方式。我们采用并口方式。
液晶显示器LCD1602具有以下几个有点：
1、供电为单5V，对比度可调，具有功耗低、寿命长、可靠性高。
2、内置192种字符（160个5*7点阵字符和32个5*10点阵字符）
3、具有64个字节的自定义字符RAM，可自定义8个5*8点阵字符或四个5*11点阵字符
4、内容为16X2，显示两行，每行16个字符（显示字符和数字）。
5、内含复位电路，提供多种命令如清屏，光标闪烁等。
四、系统软件设计
4.1 主程序框图
系统上电初始化，然后检测气体酒精浓度，酒精传感器输出模拟信号，通过ADC0832转换再送到单片机，经过计算将浓度显示到LCD上，以阀值比较酒精浓度是否超标，如果超标，则系统锁定，如果没超标，则检测湿度判断是否吹气，以确定是否在进行检测。主程序框图如下：
图1 主程序框图
4.2 数据采集 MQ3气体传感器输出的为模拟量，所以就要将其转换为数字量再传给单片机。ADC0832的精度为v=5/256 V，先将模拟量转化为数字量，再进行运算存后存放在字符串中，并多次测量取平均值与设定的值进行比较。
DHT11温湿度传感器含已校准数字信号输出，它是采用单总线数据格式一次通讯时间为4ms左右，数据格式为8位湿度整数数据和8为小数数据。数据传送正确时数据为8bit湿度整数数据加上8bit湿度小数数据。
4.3 报警电路
将系统设定的数值放在字符串里，三次读取传感器输出的数据后取平均值，与设定数值比较，一旦检测到酒精含量超标，LED闪烁三次，蜂鸣器发出报警，并立即切断车辆点火电路，强制车辆熄火。酒精不超标，则循环检测湿度，若湿度变化，则车辆正常启动。
五、结束语
本文以实际情况出发，设计了基于单片机的汽车酒精测试仪。通过大家一起努力，经过多次调试，已经能够完成指标。该系统采用单独模块设计，将各个模块组装在一起，更加方便调试、维修。■
参考文献
[1] 高玉芹. 单片机原理与应用及c51编程技术[M]. 北京：机械工业出版社，2011.11-36.
[2] 张洪润，张亚凡，邓洪敏. 传感器原理及应用[M]. 北京：清华大学出版社，2008.256-257.
[3] 郭天祥. 51单片机c语言教程——入门、提高、开发、拓展全攻略[M]. 北京：电子工业出版社，2009.95-167.
作者简介：徐超（1994-），男，汉族，江西抚州市人，本科，单位：江西科技师范大学，专业：电子科学与技术。