基于单片机的酒精浓度测试仪制作.doc

智能控制实训报告 名称 基于单片机酒精浓度测试仪制作 专业班级 学生姓名 黄 志 安 学 号 1412220339 指导教师 周 光 祥 电子信息工程系 2016年 5 月 摘 要 自《刑法修正案(八)》和修改后的《道路交通安全法》正式实施，“醉酒驾驶”正式入刑。不仅交警部门，而且很多车主都期盼能够有便携仪器方便地测量气体酒精浓度，为安全驾驶提供保障，有效减少重大交通事故的发生。 本研究设计的酒精浓度测试仪是一款实用性强、安全可靠的气体乙醇浓度检测工具，采用高精度MQ-3乙醇气体传感器对空气中的乙醇浓度进行检测，利用宏晶公司高性能低成本单片机STC12C5A16AD对检测信号进行A/D转换和处理，最后通过液晶屏显示输出。本研究设计的酒精浓度测试仪还具有醉酒阈值设定功能，可以根据法律法规或用户需要设定修改醉酒阈值，并进行保存。 关键词：A/D转换；MQ-3；STC12C5A16AD；酒精浓度 目 录 1　引 言 2　总体设计 2.1 设计前的准备工作 2.2 设计的要求 2.3 设计构思 2.4硬件电路PCB设计 2.5软件程序的设计 3　硬件设计 3.1　微处理器系统 3.1.1　阈值存储电路 3.1.2　复位电路 3.1.3　超限报警电路 3.2　键盘和显示模块 3.3.1　 单片机最小系统硬件电路设计 3.3.2 MQ_3传感器硬件电路设计 4　软件设计 4.1　总体程序流程图 4.2　AT24C04初始化程序 4.2.1　LCD1602初始化程序 5　制作和调试 5.1仿真调试中的问题 5.2硬件电路的问题 6　结论 致　谢  1　引 言 本设计基于STC12C5A16AD单片机设计的酒精气体浓度探测仪，可用来检测酒精气体浓度，酒精气体浓度测试仪在生产生活中有重要的应用，比如，在一些环境要求严格的生产车间，用这种酒精浓度探测仪，可随时检测车间内的酒精气体浓度，当酒精气体浓度高于允许限定值时，发出警报，提醒人们及时通风换气，做到安全生产，此酒精测试仪经过再一步的改进可以使用到酒后驾驶测试上面去，利用该测试仪来告诫驾驶员请勿酒后驾驶。 在这次的设计中，利用了MQ-3型酒精的传感器通过对空气中的酒精浓度测试转换成0～5V的模拟量电压进行输出，把这个0～5V的电压传送到STC12C5A16AD内部自带的A/D转换模块中去，通过模拟量模块的转换输出一个8位0～255的数据给单片机的P1口，再通过单片机进行一些软件程序的处理显示在LCD的液晶上面。 2　总体设计 2.1 设计前的准备工作 本次设计中主要测试的对象就是几种不同浓度的酒精溶液，主要的控制对象就是基于STC12C5A16AD单片机控制处理部分，那么在设计首先需要研究的就是该系统的硬件结构，通过几天的资料查询，确定下来以MQ-3为测试的传感器，有了传感器之后就利用了Proteus数字电路仿真软件进行了硬件的电路的设计，有了硬件电路之后就需要设计软件了，那么也是通过各种渠道进行资料的收集，大概出来一个初步的设计构思，最后一个就是要对MQ-3的酒精传感器进行一个特性的研究分析，在查询各种资料后得出了，为了尽量减少设计的气体传感器的测量误差，在测量酒精溶液样品时要考虑并解决3个主要问题。一是外界环境流动空气对传感器的影响和对气体样品的稀释，二是样品的稳定性对测量带来的误差，三是水蒸气对测量的影响。知道了这三点信息之后就进行前期的测试和验证，通过98%的工业乙醇和水混合得到几种浓度的酒精溶液进行测试，根据自己的测试和各种查询的资料得出了一点酒精传感器相关特性的资料。 2.2 设计的要求 在这次设计当中，设计的要求有通过酒精传感器要对几种不同浓度的酒精溶液进行浓度测试，通过前期的资料查询和各种分析最终确定下来测试浓度范围在0～30度，误差率在5%～15%之间，由于酒精传感器的特性关系测量的浓度越高误差率就越大了，在模拟量转换过程中使用到单片机自带的A/D功能，需要在液晶屏上对酒精浓度的显示并且超过预设值后进行蜂鸣器报警，除此之外还需要通过串口与上位机进行通讯并且能够简单的传送一些数据等。 2.3 设计构思 在这次设计中采用了STC12C5A16AD单片机，使用这款单片机的主要原因有目前市场比较常见的，另外内存比51单片机大4倍，最主要的是这款单片机集成了8位高速A/D转换器，而且在烧写程序的时候比较方便，然后程序的结构完全跟其他51一样，所以采用了这个单片机。在设计该测试仪时首先查看了STC12C5A16AD单片机的数据手册，了解到了一