多功能酒精浓度检测系统的设计外文翻译资料

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多功能酒精浓度检测系统的设计

张冲，张月

西南石油大学电气与信息学院，610500，成都，中国

邮箱：zhizizhizi@ aliyun.com

关键词：酒精浓度检测；超声波测距；印刷电路板；AD模拟试验

摘要：本文主要是酒精浓度检测器的设计。用单片机STC89C52来处理数据和控制逻辑。酒精浓度传感器MQ-3为核心检测装置，用于测试空气中的乙醇蒸气浓度。AD转换器ADC0832作为辅助芯片，将MQ-3酒精浓度传感器输出的模拟电压转换成相应的数字电压，并将其值传输到核心设备中。超声波传感器HC-SR04超声波可以测量身体的距离，并调整身体的天气在30cm的安全距离。LCD 1602显示屏幕，显示酒精浓度和检测距离。测试结果实践证明，该系统具有较高的精度和实用性，而且非常经济有效。

引言

目前，大多数国家都在现场测试时使用呼气酒精浓度测试仪驾驶人员，以确保驾驶员的生命和财产安全。酒精浓度传感器可检测驾驶员的呼气酒精浓度，呼气酒精蒸汽燃烧化学反应发生在传感器电压内，测量电压值可以得到相应的酒精。密度大于警告值时，代表司机和酒后驾车，系统报警。在这系统中还加入了超声波测距，在司机接近传感器检测时开着，以防止环境干扰的误差。本文提出的一种新的足球优化设计机器人控制系统是基于对机械压力的分析和计算而开发的芯片反冲力学的转换状态，这种新的控制系统具有对速度的精确度高控制和高动态质量。

酒精浓度测试装置有四种类型，分别是电池燃料类型，半导体类型，红外类型，气相色谱分析和颜色类型。由于价格，目前市场上主要以细胞燃料型和半导体型为主。细胞燃料类型是环境研究中的新能源，可以直接将化学能的气体输入没有污染的电力。酒精传感器只是它的一个小分支，在燃烧室充入特殊的化学催化剂，吹入醇蒸汽和燃烧发电电压，测量输出电压可以得到相应的酒精值。与之相比半导体型，呼吸式酒精浓度测试仪的细胞燃料类型具有较好的稳定性，准确性和抗干扰性。但由于结构比较合理，而且生产成本较高，制造难度较大，只有少数国家能生产。

系统结构

该系统设计简单，主要由AT89C52单片机电路，MQ-3酒精浓度传感器，超声波测距模块，放大电路，ADC0832，蜂鸣器，LCD1602显示屏，电源模块和LED指示灯组成。超声波测距可以检测在给定的范围内的人并通过MQ-3酒精浓度传感器来检测浓度酒精对应的电压信号输出，通过DAC0832输入给MCU的给定值，而且实现了LCD1602的显示，浓度超过给定值就会报警。MQ-3酒精浓度传感器输出的线性信号电压，可以直接通过MCU中的电压信号的大小编程到对应的浓度值。为了防止干扰信号，采用两台MQ-3酒精浓度传感器取平均值，并加入超声波测距模块，以防止人们在空间不密集的检测浓度造成干扰。系统结构框图如图1所示。

程序下载 不同参数

浓度比输出

模拟电压 数字电压

测距 测距

报警信号

图1 系统结构框图

系统功能

该设备的主要功能如下：（1）测量酒精浓度值。 （2）修改酒精浓度设定值。 （3）掉电保护。 （4）设定值报警（5）显示设定参数。 （6）测量身体安全距离。 （7）调节传感器零点漂移。 （8）酒精浓度显示灯。

硬件设计

1. MQ-3酒精浓度传感器

根据电化学的原理，在电解槽中使用气体在被测试的工作电极上进行电化学氧化过程，产生的电化学反应产生的气体在测试电流下与其浓度和法拉第定律成正比，通过测量其大小 电流可以确定被测气体的浓度。在实际应用中，是测试电压的大小，并转换为相应的数字信号输入系统。数字信号对应于相应酒精浓度的大小，以便您可以检测酒精浓度。

并选用MQ-3型酒精浓度传感器，因为它具有对酒精气体敏感性高，重复性好，长期稳定性好，抗干扰能力强，对酒精气体具有良好选择性，且设备功耗小， 又便宜。

1. ADC0832转换器

ADC0832是一款8位分辨率的A / D转换芯片，最高分辨率可以达到256，可以满足一般的模拟转换要求。重新使用其内部电源输入和参考电压，使芯片的模拟电压输入为0至5V。芯片切换时间只有32mu;s，具有双倍数据输出可作为校验数据，以减少错误数据，转换速度和性能稳定。独立于芯片使能输入，器件悬挂和处理器控制变得更加方便。通过DI输入的数据可以轻松实现通道功能选择。

1. 超声波测距模块

超声波测距模块有很多种，比较常用的有HC-SR04超声波传感器，默认是232接口，可以调整与TTL接口，URMOS大功率超声波传感器测试距离可以达到10米，以测试距离为对象中，除国外较常用的几种SRF系列超声波模块外，超声波模块的精度可达1厘米。

1. LCD1602

目前市场上的字符液晶大多基于HD44780液晶显示芯片，并且控制原理完全一致，所以基于can的HD44780写控制程序在市场上应用的大部分字符都是方便的。 字符型液晶显示模块内部存储器（cgrom）已经存储了160个不同的字符点阵图形，这些字符分别是：写阿拉伯数字，字母大小，常用符号和日本假名，而且每个字符都有一个固定码作为大写字母“a”的代码是O1000001B（41h）并显示即当模块地址为41h字符点阵图形显示时，可以看到字母“a”。在单片机程序中也可以使用字符常量或变量，如“A”。由于cgrom的存储字符码与我们的PC字符码基本相同，所以我们以DDRAM C51写的字符码甚至可以直接用P1 =a这样的方式。PC“A”在编译时首先转换为41H代码。

软件设计

系统软件主要包含六个部分。有关键的董事会计划; 报警程序;掉电保护; 声学距离; 距离测量和判断以及LED显示。系统软件图如图2所示。

开始

模拟量按钮按 下

N

测距

N

Y

Y

超过阈值

N

Y

结束

图2软件图

模拟测试

为了模拟实际的电路运行，采用了Proteus的软件，用c语言将程序编译成十六进制文件，并可以导入微控制器。模拟工作是基于可变电阻器产生的电压而不是传感器产生电压，并且可以完成模拟测试。仿真电路图如图3所示。

图3仿真电路图

印刷电路板

根据在电路连接图中好的电气连接，Protel 99 SE软件用来完成PCB。 首先，在Sch-File中重新绘制Protel原理图，Protel原理图的电气连接与图3相同。

PCB制造遵循6个步骤。

1.电源线需加粗处理，减少干扰和阻力。

2.处理数字电路和模拟电路以避免干扰。

3.信号线布在电（地）层。

4.处理大面积连接的腿导体。在地面（电气）的大面积连接腿的共同部件时，需要考虑连接腿，电气特性，腿垫的部件和铜表面完全连接。

5.密集的网格，路径虽然增加了，但是这个步骤太小，野外地图数据量大，所以要控制适当的网络密度。

6.连接组件。

为了使布局的尺寸尽可能紧凑，减小布局的尺寸并节省成本。 安排好后我们可以自动路由生成PCB板，如图4所示。

图4 PCB电路图

检测结果

30厘米以外的人不会使酒精浓度检测开启着，显示的色度值是立体的0，DIS OUT显示太远了。在范围内可以测量，并且按照测量值和阈值的比例给出，每个亮度为12.5％。

在可测量范围内，超过门槛将报警，蜂鸣器响起，以提高司机属于醉驾。测试结果如图5所示。

图5测试结果

结论

单片机ATC89C52，酒精浓度传感器MQ-3，超声波传感器HC-SR04，AD转换器ADC0832是本设计中的主要部件。辅助部件有LCD1602显示屏，LED灯，串行通讯模块和按钮。本文是硬件和软件设计，共同完成多功能。硬件电路和结构设计合理，而软件设计采用模块化思想。该设备的创新是增加了超声波传感器，它可以测量身体的距离，以确保天气在合理的范围内。通过测试得到检测系统的最终性能参数。测试结果表明，该系统具有较高的精度和稳定性，新的设计基本要求，并取得了较好的理想控制效果。

参考文献

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