基于51单片机的酒精浓度检测仪设计

本设计仅供参考
基于51单片机的酒精浓度检测仪设计（proteus仿真+程序+原理图+报告）
原理图：Altium Designer
仿真：proteus 8.9
程序编译器：keil 4/keil 5
编程语言：C语言
编号C0031

功能说明：
由STC89C51单片机+MQ-3酒精传感器+ADC0832模块+LCD1602模块+报警模块+电源构成。
1、LCD1602实时显示酒精浓度；
2、可以按键设置报警值，实现声光报警；三个按键：设置键、加键、减键；
3、当浓度未超过阀值时，绿灯闪烁；当超过阈值时，红灯闪烁并蜂鸣器报警；

开题报告

交通事故已成为对人类生命安全威协最大的“第一公害”。全球每年有50万人因车祸丧生。引起交通事故的基本因素有人、车、路、环境与管理等,其中驾驶员本身因素占70%。而酒后驾车是驾驶员驾驶事故重要因素之一。世界各国统计,30%～50%的交通事故由饮酒后驾车所至。我国交通部门报道,酒后驾车的交通事故率比平常人高出至少5～6倍。在1989～1990年中,因酒后驾车引起的交通事故平均每年高达3万余起。我国交通法规规定：禁止酒后驾车。在我们的调查中,驾驶员承认有酒后驾车者达11.99%,且有2.43%的驾驶员经常酒后驾车。酒后驾车与车祸的关系是无可辩驳的。美国近46%的交通事故与酒精有关,且酒后驾车是美国车祸的三种主要危险因素之一。联邦德国有70%的交通事故与酒后开车有关。美、日等国的研究表明,血液中酒精浓度为0.03%、0.09%、0.15%时,驾驶能力分别可下10%、25%、30%。饮酒可致驾驶员视觉功能、触觉敏感度、判断能力、注意力等下降,从而致交通事故的发生。目前，我国对于酒后驾车行为的监控主要采取出动警力，定期抽查的方式。但由于人员有限等原因，管理仍存在一定的难度。交管部门对此也非常苦恼。由于酒后驾车的危害，交管部门加大处罚力度。现在一经查出是酒后驾驶的，即使只喝了一小口，将处以50元罚款，吊扣驾驶证3个月，记6分；发现是醉酒驾驶的，将处以200元罚款，吊扣驾驶证6—12个月，记12分以及行政拘留15天。酒后驾车造成死亡1人或重伤3人以上的，将处以3年以上、7年以下有期徒刑。需要注意的是，乘车人若明知驾驶人员饮酒了却依然乘坐，那么乘车者也将被处以警告或10元以上30元以下罚款。在英国，酒后驾车等于失去工作。因为他们上班的主要的交通工具就是汽车。
酒后驾车造成的交通事故对国家、他人、自己产生了难以估计的后果。为了减少这种现象的出现，世界各国都在想办法来解决这个问题。

二、项目概述
酒精浓度检测仪主要是用来检测酒精浓度的，它主要由酒精传感器、A/D模数转换器、MSC-51单片机、LCD数码管显示、键盘以及声光报警构成。酒精传感器将检测到的酒精浓度转化为电信号，然后将电信号传送给模数转换器，经过模数转换器转换后，把转换后得到的数字信号传给单片机，单片机对所输入的数字信号进行分析处理，最后将分析处理的结果通过显示器显示出来。由于不同的环境对酒精浓度的要求也不一样，所以，可以通过键盘来设定不同环境中酒精浓度的不同阀值。如果所检测到的空气中的酒精浓度超过了所设定的阀值，那么单片机将会控制小灯和蜂鸣器报警，用来提示。本设计还加了继电器模块。当浓度超过阀值时，继电器吸合，可以切断汽车发动机等，这样更加智能。

三、实施方案
系统的主要是酒精的检测，所以传感器要选择合适的。FSS-A80型电化学酒精传感器是一种电化学库仑分析池型酒精浓度检测器件，专门用于呼气中酒精浓度检测。它的基本特征是：更好的准确性、极好的稳定性、极高灵敏度和较快的响应速度、较好的抗湿性能、对口气没有响应。FSS-A80型电化学酒精传感的工作电流不到一个微安，功耗极低。FSS-A80型电化学酒精传感器适宜于呼气中酒精浓度的检测，用于警用酒精检测装置、汽车点火控制系统等。MQ-3 酒精传感器是气敏传感器，其具有很高的灵敏度、良好的选择性、长期的使用寿命和可靠的稳定性。MQ-3 型气敏传感器由微型Al2O3、陶瓷管和SnO2 敏感层、测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或者不锈钢的腔体内，加热器为气敏元件的工作提供了必要的工作条件。传感器的标准回路有两部分组成：其一为加热回路；其二为信号输出回路，它可以准确反映传感器表面电阻的变化。传感器表面电阻RS 的变化，是通过与其串联的负载电阻RL 上的有效电压信号VRL 输出面获得的。二者之间的关系表述为：RS/RL=(VC－VRL)/VRL，其中VC 为回路电压，10V。负载电阻RL 可调为0.5～200K，加热电压Uh 为5V。上述这些参数使得传感器输出电压为0～5V。MQ3 型气敏传感器的结构和外形如图一所示，标准回路如图二所示，传感器阻值变化率与酒精浓度、外界温度的关系如图三所示。为了使测量的精度达到最高，误差最小，需要找到合适的温度，一般在测量前需要将传感器预热5 分钟。
经过对比，两者都可以用来测量，但是电化学的传感器价格要比MQ-3贵十几倍，所以本设计从经费上考虑选用MQ-3酒精传感器。

仿真

程序：

//程序头函数
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>  //包含头文件
//显示函数
#include <display.h>
#include "eeprom52.h"//宏定义
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char//管脚声明
sbit LED_R= P2^2;            //红色指示灯
sbit LED_G= P2^0;            //绿色指示灯
sbit FENG = P2^5;            //蜂鸣器
sbit CS   = P1^4;
sbit Clk = P1^2;
sbit DATI = P1^3;
sbit DATO = P1^3;          //ADC0832引脚
//按键
sbit Key1=P2^6;
sbit Key2=P2^7;
sbit Key3=P3^7;
/*******************************定义全局变量********************************/
unsigned char dat = 0;      //AD值
unsigned char CH=0;       //通道变量
unsigned int sum=0;             //平均值计算时的总数
unsigned char m=0;
bit bdata flag;               //定义位变量
uchar set;                    //设置变量
uchar   K_ZERO=40;       //传感器零点漂移，约130mV//函数声明
extern void Key();
/*
void delay(uint z)
{uint i,j;for(i=0;i<z;i++)for(j=0;j<121;j++);
}
*///酒精含量变量
uchar temp=0;//指示灯变量uchar WARNING=25;     //报警值变量/******************把数据保存到单片机内部eeprom中******************/
void write_eeprom()
{SectorErase(0x2000);byte_write(0x2000, WARNING);byte_write(0x2060, a_a);
}/******************把数据从单片机内部eeprom中读出来*****************/
void read_eeprom()
{WARNING   = byte_read(0x2000);a_a      = byte_read(0x2060);
}/**************开机自检eeprom初始化*****************/
void init_eeprom()
{read_eeprom();     //先读if(a_a != 1)       //新的单片机初始单片机内问eeprom{WARNING  = 25;a_a = 1;write_eeprom();       //保存数据}
}/****************************************************************************
函数功能:AD转换子程序
入口参数:CH
出口参数:dat
****************************************************************************/
unsigned char adc0832(unsigned char CH)
{unsigned char i,test,adval;adval = 0x00;test = 0x00;Clk = 0;       //初始化DATI = 1;_nop_();CS = 0;_nop_();Clk = 1;_nop_();if ( CH == 0x00 )      //通道选择{Clk = 0;DATI = 1;      //通道0的第一位_nop_();Clk = 1;_nop_();Clk = 0;DATI = 0;      //通道0的第二位_nop_();Clk = 1;_nop_();} else{Clk = 0;DATI = 1;      //通道1的第一位_nop_();Clk = 1;_nop_();Clk = 0;DATI = 1;      //通道1的第二位_nop_();Clk = 1;_nop_();}Clk = 0;DATI = 1;for( i = 0;i < 8;i++ )      //读取前8位的值{_nop_();adval <<= 1;Clk = 1;_nop_();Clk = 0;if (DATO)adval |= 0x01;elseadval |= 0x00;}for (i = 0; i < 8; i++)      //读取后8位的值{test >>= 1;if (DATO)test |= 0x80;else test |= 0x00;_nop_();Clk = 1;_nop_();Clk = 0;}if (adval == test)      //比较前8位与后8位的值，如果不相同舍去。若一直出现显示为零，请将该行去掉dat = test;nop_();CS = 1;        //释放ADC0832DATO = 1;Clk = 1;return dat;
}void init()                //定时器初始化函数
{TMOD=0x01;            //定时器工作方式TL0=0xb0;TH0=0x3c;           //赋初值50msEA=1;             //打开中断总开关ET0=1;                //打开定时器0中断允许开关TR0=1;               //打开定时器0定时开关
}void AlcoholCalibration(void)     //酒精初始化校准函数
{sum = 0;for(m=0;m<50;m++)           //读50次AD值{sum = adc0832(0)+sum;       //读到的AD值，将读到的数据累加到sum}temp=sum/50;              //跳出上面的for循环后，将累加的总数除以50得到平均值tempK_ZERO = 500 * temp / 256;        //8位ADC，首先得到电压值，单位10毫伏Display_1602(0,WARNING);  //显示AD数值和报警值
}void main()                //主函数
{Init1602();                         //初始化液晶函数init();                            //初始化定时器init_eeprom();  //开始初始化保存的数据while(1)                        //进入循环{for(m=0;m<50;m++)         //读50次AD值sum = adc0832(0)+sum;        //读到的AD值，将读到的数据累加到sumtemp=sum/50;               //跳出上面的for循环后，将累加的总数除以50得到平均值tempif (temp > K_ZERO) temp = temp - K_ZERO;              //首先减去零点漂移，一般是130mVelsetemp= 0; sum=0;                       //平均值计算完成后，将总数清零if(set==0)                  //set为0，说明现在不是设置状态Display_1602(temp,WARNING);    //显示AD数值和报警值if(temp<WARNING&&set==0)   //AD数值小于报警值{flag=0;                    //关闭报警}else if(temp>WARNING&&set==0)//AD值大于报警值{flag=1;                    //打开报警}Key();                       //调用按键函数}
}void Key()                   //按键函数
{if(Key1==0)                //设置键按下{while(Key1==0);       //按键松开FENG=0;                  //蜂鸣器响set++;                  //设置变量加flag=0;                 //关闭报警TR0=0;               //关闭定时器}if(set==1)                //设置报警值时{write_com(0x38);//屏幕初始化write_com(0x80+0x40+7);//位置write_com(0x0f);//打开显示 无光标 光标闪烁write_com(0x06);//当读或写一个字符是指针后一一位FENG=1;             //关闭蜂鸣器}else if(set>=2)     //设置完成时{set=0;         //变量清零write_com(0x38);//屏幕初始化write_com(0x0c);//打开显示 无光标 无光标闪烁FENG=1;           //关闭蜂鸣器flag=1;         //打开报警TR0=1;           //打开定时器}if(Key2==0&&set!=0)          //设置报警值时加键按下{while(Key2==0);          //按键松开FENG=0;                  //打开蜂鸣器WARNING++;             //报警值加if(WARNING>=255)      //最大加到255WARNING=0;                //清零write_com(0x80+0x40+5);      //选中液晶屏上的第二行第十一列write_data('0'+WARNING/100);   //开始显示报警值。例如报警值是123,123除以100的商是1，加上‘0’是为了得到液晶中对应1的显示码write_data('0'+WARNING%100/10);//123除以100的余数是23,23再除以10得到的商是2write_data('0'+WARNING%100%10);//23除以10的余数是3write_com(0x80+0x40+7);//位置FENG=1;                       //关闭蜂鸣器write_eeprom();             //保存数据}else if(Key2==0&&set==0){AlcoholCalibration();  //酒精初始化校准}if(Key3==0&&set!=0)              //注释同加按键{while(Key3==0);FENG=0;WARNING--;if(WARNING<=0)WARNING=255;write_com(0x80+0x40+5);write_data('0'+WARNING/100);write_data('0'+WARNING/10%10);write_data('0'+WARNING%10);write_com(0x80+0x40+7);//位置FENG=1;write_eeprom();             //保存数据}
}void  time1_int(void) interrupt 1        //定时器工作函数
{uchar count;                         //定义计时变量TL0=0xb0;TH0=0x3c;                            //重新赋初值50mscount++;                           //变量加一次就是50msif(count==10)                        //加到10次就是500ms{if(flag==0)                        //flag=0时，也就是不开启报警{LED_G=0;                    //绿灯点亮LED_R=1;                     //红灯熄灭FENG=1;                          //关闭蜂鸣器}if(flag==1)                       //flag为1时，也就是打开报警{LED_G=1;                      //绿灯熄灭LED_R=0;                     //红灯点亮FENG=0;                          //打开蜂鸣器}}if(count==20)                        //计数20次，就是1s{                                    //在1s时，红绿灯都是熄灭状态，蜂鸣器也是关闭状态，装可以达到闪烁的目的count=0;                         //变量清零if(flag==0)                         //不是报警状态时{LED_G=1;LED_R=1;FENG=1;}if(flag==1)                          //报警状态时{LED_G=1;LED_R=1;FENG=1;}}
}

原理图

设计报告

器件清单：