本發(fā)明專利涉及電子設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種酒精濃度測試儀。

背景技術(shù)：

近年來，我國越來越多的人有了自己的私家車，而酒后駕車造成的交通事故也頻繁發(fā)生。

世界衛(wèi)生組織的事故調(diào)查顯示，大約50%-60%的交通事故與酒后駕駛有關(guān)，酒后駕駛已經(jīng)被列為車禍致死的只要原因。在中國，每年由于酒后駕車引發(fā)的交通事故達數(shù)萬起；而造成死亡的事故中50%以上都與酒后駕車有關(guān)，酒后駕車的危害觸目驚心，已經(jīng)成為交通事故的第一大“殺手”。

喝酒時酒精的刺激使人興奮，在不知不覺中就會喝多，當酒精在人體血液內(nèi)達到一定濃度時，麻痹神經(jīng)，造成大腦反應遲緩，肢體不受控制等癥狀。人對外界的反應能力及控制能力就會下降，處理緊急情況的能力也隨之下降。對于酒后駕車者而言，其血液中酒精含量越高，發(fā)生撞車的幾率越大。

為此，我國將酒駕列入刑法范圍內(nèi)，所以需要設(shè)計一智能儀器能夠檢測駕駛員體內(nèi)酒精含量。本發(fā)明研究的是一種以氣敏傳感器和單片機a/d轉(zhuǎn)換器為主，檢測駕駛員呼出氣體的酒精濃度。其可檢測出空氣環(huán)境中酒精濃度值。

發(fā)明專利內(nèi)容

本發(fā)明專利涉及一種酒精濃度測試儀，本發(fā)明以單片機為基礎(chǔ)設(shè)計了一個酒精濃度測試儀系統(tǒng)，本發(fā)明分為兩個部分，硬件部分和軟件部分，硬件部分利用mq3酒精濃度傳感器輸出信號通過a/d轉(zhuǎn)換電路調(diào)理后，經(jīng)由單片機進行數(shù)據(jù)處理，最后由led顯示酒精濃度值；軟件部分采用c語言進行編程，程序采用模塊化設(shè)計思想。

附圖說明

圖1：基本工作原理圖。

圖2：mq3電路圖。

圖3：adc0809的連線圖。

圖4：87c52單片機圖。

圖5：數(shù)碼管顯示電路圖。

圖6：軟件流程圖。

圖7：a/d轉(zhuǎn)換子程序流程圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明專利的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明專利進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明專利，并不用于限定本發(fā)明專利。

本發(fā)明專利涉及一種酒精濃度測試儀，本發(fā)明以單片機為基礎(chǔ)設(shè)計了一個酒精濃度測試儀系統(tǒng)，本發(fā)明分為兩個部分，硬件部分和軟件部分，硬件部分利用mq3酒精濃度傳感器輸出信號通過a/d轉(zhuǎn)換電路調(diào)理后，經(jīng)由單片機進行數(shù)據(jù)處理，最后由led顯示酒精濃度值；軟件部分采用c語言進行編程，程序采用模塊化設(shè)計思想。

進一步的，本發(fā)明直接把傳感器輸出電壓值經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換得到數(shù)據(jù)送入單片機進行處理。此外，還需接入led數(shù)碼管顯示電路等。其總體框圖如圖1所示。酒精濃度測試儀包括以下幾個模塊：

（１）被測環(huán)境：在喝酒的情況下，喝酒的人所呼出的氣；

（２）氣敏傳感器：用于呼氣中酒精濃度檢測，檢測到酒精為電信號，將電信號出入a/d轉(zhuǎn)換器中；

（３）a/d轉(zhuǎn)換器：接收氣敏傳感器中輸入的電信號，將電信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，最后將電信號輸入單片機中進行信號處理；

（４）單片機：單片機處理模擬轉(zhuǎn)換器中輸入的電信號，將處理過后的酒精濃度送入led中顯示；

（５）led顯示：將單片機處理過后的酒精濃度電信號送入led內(nèi)顯示。

進一步的，本發(fā)明直接測量的是呼氣中的酒精濃度，再轉(zhuǎn)換為血液中的酒精含量濃度，故采用氣敏傳感器?？紤]到周圍空氣中的氣體成分可能影響傳感器測量的準確性，所以傳感器只能對酒精氣體敏感，對其他氣體不敏感，故選用mq3型氣敏傳感器。其有很高的靈敏度、良好的選擇性、長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性。mq3型氣敏傳感器由微型al2o3，陶瓷管和sno2敏感層、測量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件的工作提供了必要的工作條件。傳感器的標準回路有兩部分組成。其一為加熱回路，其二為信號輸出回路，它可以準確反映傳感器表面電阻值的變化。傳感器的表面電阻rs的變化，是通過與其串聯(lián)的負載電阻rl上的有效電壓信號vrl輸出面獲得的。負載電阻rl可調(diào)為0．5-200k。加熱電壓uh為5v。上述這些參數(shù)使得傳感器輸出電壓為0-5v。mq3型氣敏傳感器的結(jié)構(gòu)和外形、標準回路、傳感器阻值變化率與酒精濃度、外界溫度的關(guān)系。為了使測量的精度達到最高，誤差最小，需要找到合適的溫度，一般在測量前需將傳感器預熱5分鐘。mq3電路如圖2所示。

進一步的，在單片機應用系統(tǒng)中，被測量對象的有關(guān)變化量，如溫度、壓力、流量、速度等非電物理量，須經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的模擬電信號（電壓或電流），這些模擬電信號必須轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后才能在單片機中用軟件進行處理。實現(xiàn)模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件稱為a/d轉(zhuǎn)換器（adc）。本發(fā)明中選用的是adc0809是8位a/d轉(zhuǎn)換器。0809具有8路模擬信號輸入端口，地址線（23-25腳）可決定那一路模擬信號進行a/d轉(zhuǎn)換。22腳為地址鎖存控制，當輸入為高電平時，對地址信號進行鎖存。6腳為測試控制，當輸入一個2μs的高電平脈沖時，就開始a/d轉(zhuǎn)換。7引腳為a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束標志，當a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束時，7腳輸出高電平。9腳為a/d轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許端，當oe腳為高電平時，a/d轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。10腳為0809的時鐘輸入端。adc0809與單片機的連線如圖3所示。

進一步的，單片機是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的微處理器(cpu)，隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(ram)，只讀程序存儲器(rom)，輸入輸出電路(i/o口)，可能還包括定時計數(shù)器，串行通信口(sci)，顯示驅(qū)動電路(lcd或led驅(qū)動電路)，脈寬調(diào)制電路(pwm)，模擬多路轉(zhuǎn)換器及a/d轉(zhuǎn)換器等電路集成到一塊單塊芯片上，構(gòu)成一個雖小然而完善的計算機系統(tǒng)。這些電路能在軟件的控制下準確、迅速、高效地完成程序設(shè)計者事先規(guī)定的任務(wù)。從硬件角度來看，與mcs-52指令完全兼容的新一代89cxx系列機，比在片外加eprom才能相當?shù)?031單片機抗干擾性能強，與87c52單片機技能相當，但功耗小。程序修改直接用+5v或+12v電源擦除，更顯方便、而且其工作電壓放寬至2.7v-6v，因而受電壓波動的影響更小，而且4k的程序存儲器完全能滿足單片機系統(tǒng)的軟件要求，故89c52單片機是構(gòu)造本檢測系統(tǒng)的更理想的選擇。87c52單片機如圖4所示。

進一步的，led數(shù)碼管是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。數(shù)碼管分為動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示驅(qū)動兩種，靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的i/o端口進行驅(qū)動，或者使用如bcd碼二十進制譯碼器譯碼進行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用i/o端口多，實際應用時必須增加譯碼驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬件電路的復雜性。數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃“a，b，c，d，e，f，g，dp”的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極com增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的i/o線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通com端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的com端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的i/o端口，而且功耗更低。本設(shè)計利用三極管驅(qū)動數(shù)碼管，用4.7k電阻起到限流作用，使得數(shù)碼管亮度適中。數(shù)碼管顯示電路如圖5所示。

進一步的，主程序是系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換程序，在程序運行的過程中必須先經(jīng)過初始化，包括中斷程序，以及各個端口的初始化工作。系統(tǒng)在初始化完成后就進入酒精濃度測量程序，實時的測量當前的酒精濃度并通過顯示電路在數(shù)碼管上顯示。根據(jù)硬件設(shè)計完成對酒精濃度的測試。系統(tǒng)軟件流程如圖6所示。a/d轉(zhuǎn)換子程序流程如圖7所示。adc0809初始化后，把0通道輸入的0-5v的模擬信號轉(zhuǎn)換為對應的數(shù)字量，然后將對應數(shù)值存儲到內(nèi)存單元。

以上所述僅為本發(fā)明專利的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明專利，凡在本發(fā)明專利的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明專利的保護范圍之內(nèi)。