精品医用酒精浓度酒精浓度酒精浓度多少算酒驾醉酒驾车

目 录摘 要 ........................................................................................................................................... IVABSTRCT ............................................................................................... 错误～未定义 书签。前 言 ........................................................................................................................................... IV第一章 传感器的基础知 识 .................................................................................................... V 2.1 传感器的定 义 ................................................................................................................. V 2.2 传感器 的分类 ................................................................................................................. V 2.2.1 按输入量分类 ......................................................................................................... V 2.2.2 按测量原理分类 ..................................................................................................... V 2.2.3 按结构型和物理型分类 ........................................................................................ VI 2.3 传感器的基本组成 ....................................................................................................... VI 2.4 传感器的选择 ............................................................................................................... VII 2.5 传感器的发展方 向 ...................................................................................................... VII 2.5.1 传感器的 固态化 ................................................................................................... VII 2.5.2 传感器 的集成化和多功能化 .............................................................................. VII 2.5.3 传感 器的图象化 ................................................................................................... VII 2.5.4 传 感器的智能化 ................................................................................................... VII第二章 酒精浓度测试仪总体设计 .............................................................................. IX 2.1 酒精浓度测试仪实现功能 ........................................................................................... IX 2.2 测试原理与电路原理方框图 ....................................................................................... IX 2.2.1 酒精浓度测试原 理 ................................................................................................ IX 2.2.2 原理方框 图 ............................................................................................................. X第三章 酒精 浓度测试仪的硬件设计 .................................................................................. XI 3.1 主 控制电路的硬件设计 .............................................................................................. XI 3.1.1 AT89S52 简介 ........................................................................................................ XI 3.1.2 酒精传感器信号采样及处理电路 .................................................................... XVI 3.1.3 阈值保存及温度测 试 .......................................................................................... XX 3.1.4 矩阵键盘和 LCD1602 显示电路 ...................................................................... XXI 3.2 语音播报及 报警电路的硬件设计 ........................................................................ XXIV 3.2.1 APR9600 简介.................................................................................................. XXIV 3.2.2 语音播报电路 .................................................................................................. XXIX 3.2.3 音频放大电路 .................................................................................................. XXIX 3.3 电源供电电路的硬件设计 ...................................................................................... XXX 3.3.1 电池或交直流电供电电路 .............................................................................. XXX 3.3.2 电源自动关闭开关电路 .................................................................................. XXXI 3.3.3 电源欠压报警电路 ......................................................................................... XXXII第四章 酒精浓度测试仪的软件设 计 ......................................................................... XXXIV 4.1 软件系统各子程 序 .............................................................................................. XXXIV 4.1.1 液晶显示 程序设计 ....................................................................................... XXXIV 4.1.2 A/D 转 换程序设计 ....................................................................................... XXXIV 4.1.3 报警 程序设计 ............................................................................................... XXXV 4.1.4 语 音播报程序设计 ....................................................................................... XXXVI 4.1.5 矩阵键盘识别程序设计 ............................................................................... XXXVI 4.2 系统总程序设计................................................................................................ XXXVIII第五章 测试仪的 PCB 板设计制 作 .................................................................................... XL 5.1 电路图的绘 制 ............................................................................................................... XL 5.2 手工 PCB 板的制作 .................................................................................................... XL 5.2.1 打印 ........................................................................................................................ XL 5.2.2 转印 ...................................................................................................................... XLI 5.2.3 蚀 刻 ...................................................................................................................... XLI 5.2.4 钻孔 ...................................................................................................................... XLI第六 章 测试仪的元件安装与系统调试 ......................................................................... XLIII 6.1 元件的识辩与测试 .................................................................................................. XLIII 6.2 元器件安装的基本要求与原 则.............................................................................. XLIII 6.2.1 元器件的安装要 求 ........................................................................................... XLIII 6.2.2 元器件的安装 原则 .......................................................................................... XLIV 6.3 元器件的焊 接 .......................................................................................................... XLIV 6.3.1 对焊 点的基本要求 .......................................................................................... XLIV 6.3.2 焊 接前的准备 .................................................................................................... XLV 6.3.3 焊接操作 ............................................................................................................. XLV 6.4 系统调试与分析...................................................................................................... XLVI 6.4.1 硬件调试 ........................................................................................................... XLVI 6.4.2 软件调 试 ........................................................................................................... XLVI 6.4.3 软、 硬件联调 .................................................................................................. XLVI 6.4.4 调 试故障及原因分析 ...................................................................................... XLVI结论及 进一步设想 .......................................................................................................... XLVIII参考文献 ............................................................................................................................ XLIX致 谢 .......................................................................................................................................... ... L附 录 .......................................................................................................................................... ..LI 附录一 测试仪部分程序清 单 ...........................................................................................LI 附录二 酒精测试仪总原理图 .......................................................................................... 58 附录三 酒精测试仪的 PCB 图 .......................................................................................... 59 附录四 元器件安装图 ........................................................................................................ 61 基于单片机酒精浓度测试仪设计 摘要 酒精浓度测试仪是基于单片机的可编程的仪器。本介绍了采用 MQ-3 酒精气敏传感器和单片机系统实现酒精浓度测试仪的设计。本测试仪通过人性挠镆?实现了该测试仪一定程度上的智能化。提示和播报功能， 能通过 LCD 液晶实时显示。可用键盘设定阈值，并具有超阈值报警和建议提示功能。本论文大体上分为两部分:硬件设计部分和软件设计部分。硬件部分利用 MQ-3 气敏传感器测量呼气或空气中的酒精浓度，并转化为电压信号经 A/D 转换后传给单片机系统，由单片机及外围电路进行信号处理，显示和浓度值的超阈值进行声光报警。软件部分用 C 语言进行编程，程序采用模块化设计思想。该测试器仪在于简洁的硬件结构、高效的软件设计和较高的性价比，可用于测试驾驶员是否饮酒过度，具有一定的市场前景和实用价值。 关键词:酒精浓度测试 单片机 气敏传感器 语音 前言 近年来，随着我国经济的高速发展，人民的生活水平迅速提高，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。资料显示，我国近几年发生的重大交通事故中，有将近三分之一是由酒后驾车引起的1。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，造成大脑反应迟钝，肢体不受控制等症状。少量饮酒并不会有上述症状，即人体内酒精浓度比较低时，而人体内酒精超过某一个值时就会引起危险。为此，需要设计一智能仪器能够测试驾驶员体内酒精含量的多少，以确保驾驶员的生命财产安全。 湿度和压力条件下对呼出的肺泡气体中乙 酒精浓度测试仪是指在规定的温度、醇含量进行定量分析的仪器。随着《中华人民共和国道路交通安全法》的颁布实施交管部门进一步加强了对酒后驾车的查处力度GB19522 - 2004《驾驶人员血液、呼气酒精含量阈值与检验》对饮酒驾车和醉酒驾车作了定量的规定:血液中乙醇含量大于 20mg/100mL 驾驶机动车为酒后驾车血液中乙醇含量大于 80mg/100mL 时驾驶机动车为醉酒驾车2。从理论上说判断是否酒后驾车最准确的是测试驾驶人员血 但在执法过程中要现场抽取驾驶人员血液进行测试并不现实而事液中的酒精含量。后测试无疑会与现场事实结果不符故目前我国交管部门普遍使用酒精测试仪进行执法取证通过现场测量驾驶人员呼出气体中的酒精含量来判定驾驶人员是否为酒后驾车18。此外，酒精浓度测试仪还能测试某一特定环境中的酒精浓度。如食品加工、酿酒生产车间可避免发生起火、爆炸及工业场地酒精中毒等恶性事故，确保环境安全。由此可见，酒精浓度测试器具有巨大的潜在用户群，市场前景十分广阔。 本设计课题研究的是一种以气敏传感器和单片机为主，能测试人体或环境中的酒精含量，并具有语音播报、声光报警、欠压提示及 LCD 显示功能的酒精浓度测试仪。其根据不同的环境设定不同的阈值，对超过的阈值进行声光报警，来提示危害，同时用语音给予相应的建议;当测试仪达到 4 分钟不用时自动关机，与负载断开，以达到节能、延长电池寿命的目的。 第一章 传感器的基础知识 2.1 传感器的定义3 国家标准《传感器通用术语》中，对传感器的定义作了这样的规定:“传感器是指能感受(或响应)规定的被测量并按一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。”广义上说，传感器是指在测量装置和控制系统输入部分中起信号测量作用的器件。狭义 上把传感器定义为能把外界非电量信息转换成电信号输出的器件或装置。 2.2 传感器的分类 传感器的分类方法很多，比较常见的有下列几种。2.2.1 按输入量分类 如输入量分别为温度，压力，位移，速度，加速度，湿度等非电量时，则相应的传感器称为温度传感器，压力传感器，位移传感器，速度传感器，加速度传感器，湿度传感器等。2.2.2 按测量原理分类 现有传感器的测量原理主要基于电磁原理和固体物理学理论。如根据变电阻的原理，相应的有电位器式，应变式传感器;根据变磁阻的原理，相应的有电感式，差动式，电涡流式传感器;根据半导体有关理论，则相应的有半导体力敏，热敏，光敏，气敏等固态传感器。2.2.3 按结构型和物理型分类 所谓结构型传感器，主要是通过机械结构的几何形状或尺寸的变化，将外界被测参数转换成相应的电阻，电感，电容等物理量的变化，从而测试出被测信号，这种传感器目前应用得最为普遍。物理型传感器则是某些材料本身物理性质的变化而实现测量，它是以半导体，电介质，铁电体等作为敏感材料的固态器件。 2.3 传感器的基本组成 传感器一般由敏感元件，转换元件和测量电路三部分组成，有时还需要加辅助电源，用方块图表示，如图 1.1 所示。 图 1.1 传感器的基本组成 敏感元件:在完成非电量到电量的转换时，并非所有的非电量都能利用现有手段直接变换为电量，往往是将被测非电量预先变换为另一种易于转换成电量的非电量，然后再变化为电量。因此又称为预变换器。 转换元件:将感受到的非电量直接转换为电量的器件称为转换元件，例如压电晶体，热电偶等。需要指出的是，并非所有的传感器都包括敏感元件和转换元件，如热敏电阻，光电器件等。而另外一些传感器，其敏感元件和转换元件合二为一，如固态压阻式压力传感器等。 测量电路:将转换元件输出的电量变成便于显示，，控制和处理的有用信号的电路称为测量电路。测量电路的类型视转换元件的分类而定，经常采用的有电桥电路及其他特殊电路，如高阻抗输入电路，脉冲调宽电路，振荡回路等。 2.4 传感器的选择 传感器的选择是根据传感器的线性度、灵敏度、分辨率、温度稳定性等特性来确定的。 2.5 传感器的发展方向 近年来，由于半导体技术已进入了超大规模集成化阶段，各种制造工艺和材料性能的研究已达到相当高的水平。这为传感器的发展创造了极为有利的条件。从发展前景来看。它具有以下几个特点。、2.5.1 传感器的固态化 物理型传感器亦称为固态传感器，目前发展很快。它包括半导体，电介质和强磁性体三类。其中半导体传感器的发展最引人注目。它不仅灵敏度高，响应速度快，小型轻量，而且便于实现传感器的集成化和多能化。如目前最先进的固态传感器，在一块芯片上可同时集成差压，静压，温度三个传感器，使差压传感器具有温度和压力补偿功能。2.5.2 传感器的集成化和多功能化 随着传感器的应用领域不断扩大，借助半导体的蒸镀技术，扩散技术，光刻技术，精密细微加工及组装技术等，使传感器从单个元件，单一功能向集成化，就是将敏感元件，信息处理或转换单元以及电源等部分利用半导体技术将其制作在同一芯片，如集成压力传感器，集成温度传感器，集成磁敏传感器等。多功能化则意味着传感器具有多种参数的测试功能，如半导体温度湿敏传感器，多功能气体传感器等。2.5.3 传感器的图象化 目前，传感器的应用不仅限于对某点物理量的测量，而开始研究从一维，二维到三维空间的测量问题，现已研制成功的二维图象传感器，有 MOS，CCD，CID 型全固体式摄像器件等。2.5.4 传感器的智能化 智能传感器是一种带有微型计算机兼有测试和信息处理功能的传感器。它通常将信号测试，驱动回路和信号处理回路;等外围电路全部集成在一块基片上， 使它具有自诊断，远距离通信，自动调整零点和量程等功能。使传感器向智能化方向前进了一大步。 第二章 酒精浓度测试仪总体方案设计 包括酒精浓度测试仪的基本功能、 本章重点论证酒精浓度测试仪总体方案设计。测试原理和电路原理方框图。 2.1 酒精浓度测试仪实现功能 本论文重点阐述的是一种采用 MQ-3 酒精气敏传感器和单片机系统实现酒精浓度测试仪的设计。此测试仪能测试人体或环境中的酒精含量，并具有语音播报、声光报警、欠压提示及 LCD 显示功能的酒精浓度测试仪。其根据不同的环境可用键盘设定不同的阈值，对超过的阈值进行声光报警，来提示危害，同时用语音给予相应的建议;当测试仪达到 4 分钟不用时自动关机，与负载断开，以达到节能、延长电池寿命。 2.2 测试原理与电路原理方框图2.2.1 酒精浓度测试原理 判断驾驶员是否饮酒过度，最直接的方法是测试其血液酒精含量但由于测试时需对驾驶员采取血样，操作复杂且耗时较长，交警使用起来不太现实，更无法应用于驾驶员的自测。因此，通常采用测量呼出气体酒精浓度的方法来测量。人体喝人酒后，酒精被胃和小肠的毛细血管吸收，通过肺动脉进入肺，血液在肺泡中完成气体交换，含有酒精的气体被呼出体外。呼出气体中的酒精含量与血液酒精浓度存在着一定的线性关系。一般认为，血液酒精浓度BAC与呼出气体酒精浓度BrAC的比例为 2100:14，即 BAC .