51单片机 酒精浓度测试仪

酒精浓度测试仪

目录

一、绪论... 2

1.选题背景及现实意义... 2

2、任务内容... 2

二、酒精浓度测试仪系统总体设计... 2

1．需求分析及方案设计... 2

2．系统功能... 3

3．系统基本构成及原理... 3

4．功能说明... 4

三、系统单元设计... 4

1.单片机最小系统... 4

复位电路：... 5

晶振电路：... 5

P0口的上拉电阻：... 6

31脚EA/Vpp接电源：... 7

2.各单元电路简介... 7

1 LCD1602液晶显示电路... 7

2报警电路... 15

3 EEPROM阀值存储模块... 16

4传感器的选择... 20

5键盘电路... 21

四、原理图... 23

五、系统软件设计... 24

1软件的介绍... 24

KEIL软件的介绍：... 24

PROTEUS的介绍：... 24

六、调试... 25

七、参考文献... 26

八、附录... 27

附录1 PROTEUS原理图... 27

附录2. 28

效果图... 28

附录3 程序代码... 28

一、绪论

1.选题背景及现实意义

随着如今的经济快速发展，人们的交通出行越加便利，汽车两也在源源不断的增加，灯红酒绿的现代生活，人们的应酬也是越来越多，公司聚餐，家庭聚会，都离不开喝点小酒，即酒后开车行为现在严重影响到了社会的安全问题。酒后驾车造成的交通事故也变得越来越频繁，可以说酒家已经成为了社会上的马路杀手。从而造成了严重的生命财产损失。驾车前的酒精检测九城为了重要的谈论对象，这样一来酒精测试仪的研究也慢慢越来越被引起人们的重视，并且在当前社会的背景下有着重要意义，于是设计了有酒精传感器和单片机组成的简易酒精测试仪，还包括硬件电路设计，单片机软件设计等..

2、任务内容

原理：当气体传感器探测不到酒精时，加在A的第5管脚电平为低电平，当气体传感器探测到酒精时，其内阻变低，从而使A的5管脚电平变高。A为显示推推器，它有10个输出端，每个输出端可以驱动的发光二极管，显示推动器A根据第5脚电平高低来确定依次点亮发光二极管的级数，酒精含量越高则点亮二级管的级数越大。上面5个发光二极管为红色，表示超过安全水平。下面5个发光二极管为绿色，表示安全水平，酒精含量不超过0.05%。

二、酒精浓度测试仪系统总体设计

1．需求分析及方案设计

在这次设计当中，设计要求都有通过酒精传感器要对几种不同浓度的酒精进行测试，在通过前期资料查询和各种科学的分析最终确定下来测试的浓度实在0-30度，误差率在5%-15%之间，由于酒精传感器特性关系测试的浓度越高，误差率也就越大了，由于模拟量转换过程中使用到单片机自带A/D功能，所以我们需要在液晶先视频上对酒精浓度的显示并且我们规定的范围就会发出报警声。

2．系统功能

主要功能有：

1. 实时测量空气中的乙醇气体浓度，在液晶屏上显示。
2. 具有乙醇浓度超高报警功能，当测量得到的乙醇浓度超过预先设定的阈值，则红灯报警。
3. 电路设计了两个红灯，另一个红灯是传感器直接输出的模拟报警信号，其阈值通过调节传感器模块上的兰色电位器改变，一般可以不用。
4. 醉酒阈值可存储至EEPROM存储器，并在液晶屏显示。系统掉电后醉酒阈值不失，可以保持。
5. 醉酒阈值可以通过按键修改并保存。

3．系统基本构成及原理

酒精浓度测试仪的基本构成：

1.由MQ-3乙醇气体传感器

2.STC12C5A16AD（或STC12C5A32AD）单片机

3.EEPROM存储电路

4.液晶屏和键盘组成

5.报警电路

检测原理：

当具有N型导电性的氧化物暴露在大气中时，会由于氧气的吸附而减少其内部的电子数量而使其电阻增大。其后如果大气中存在某种特定的还原性气体，它将与吸附的氧气反应,从而使氧化物内的电子数增加，导致氧化物电阻减小。半导体-氧化物传感器就是通过该阻值的变化来分析气体浓度。

4．功能说明

1.本设计基于STC12C5A16AD单片机、LCD1602液晶显示、MQ-3酒精传感器、LM393电压比较器和24c02芯片可以掉电存储数据

2.实时显示当前的酒精值，设计有两路浓度报警，一路为硬件检测报警，通过电位器可以调节报警阀值；另一路为软件检测报警，就是通过单片机采集传感器的信号，通过液晶显示出来，按键可以加减阀值，当检测的酒精浓度值超过设定的阀值时，发出声光报警。软硬件检测安全无误！

三、系统单元设计

1.单片机最小系统

单片机最小系统，或者称为最小应用系统，是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对51系列单片机来说，最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路。

复位电路：

一、复位电路的用途：单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机，按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。单片机也一样，当单片机系统在运行中，受到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。单片机复位电路如下图：

二、复位电路的工作原理在书本上有介绍，51单片机要复位只需要在第9引脚接个高电平持续2US就可以实现，那这个过程是如何实现的呢？在单片机系统中，系统上电启动的时候复位一次，当按键按下的时候系统再次复位，如果释放后再按下，系统还会复位。所以可以通过按键的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。

开机的时候为什么会复位：在电路图中，电容的的大小是10uF，电阻的大小是10k。所以根据公式，可以算出电容充电到电源电压的0.7倍（单片机的电源是5V，所以充电到0.7倍即为3.5V），需要的时间是10K*10UF=0.1S。也就是说在单片机启动的0.1S内，电容两端的电压时在0~3.5V增加。这个时候10K电阻两端的电压为从5~1.5V减少（串联电路各处电压之和为总电压）。所以在0.1S内，RST引脚所接收到的电压是5V~1.5V。在5V正常工作的51单片机中小于1.5V的电压信号为低电平信号，而大于1.5V的电压信号为高电平信号。所以在开机0.1S内，单片机系统自动复位（RST引脚接收到的高电平信号时间为0.1S左右）。

按键按下的时候为什么会复位：在单片机启动0.1S后，电容C两端的电压持续充电为5V，这是时候10K电阻两端的电压接近于0V，RST处于低电平所以系统正常工作。当按键按下的时候，开关导通，这个时候电容两端形成了一个回路，电容被短路，所以在按键按下的这个过程中，电容开始释放之前充的电量。随着时间的推移，电容的电压在0.1S内，从5V释放到变为了1.5V，甚至更小。根据串联电路电压为各处之和，这个时候10K电阻两端的电压为3.5V，甚至更大，所以RST引脚又