1、1实验三基于气敏传感器的驾驶员酒精浓度测试仪1设计要求（1） 测试浓度：安全浓度0.25mg/L，0.4mg/L酒驾浓度0.25mg/L，醉驾浓度0.4mg/L（2） 显示方式：LCD 显示（3） 供电电压：3VDC（4） 控制方式：单片机控制2电路设计方框图：3 电路设计图24程序流程图5电路设计原理1.各单元电路原理（1）模数转换电路模数转换电路的作用是将传感器电路输出的模拟量信号转换为适合单片机处理的数字信号，并输入给单片机。本课题采用的是 ADC0809 AD 转换芯片。ADC0809 是 8 路 8 位逐次比较式 A/D 转换器，它能分时地对 8 路模拟量信号进行 AD 转换，结果为
2、 8 位 2 进制数据。其由+5V 电源供电，片内有带锁存功能的 8 路选 1 的模拟开关，由 A，B，C 的编码来决定选择通道。0809 完成一次转换需要 1001xS 左右。输出具有 TTI 三态锁存缓冲器，可以直接连到 MCS 一 5l 单片机数据总线上。ADC0809 可对 0-5V 的模拟信号进行转换。（2）键盘电路8279 对键盘部分提供一种扫描工作方式，能对 64 个按键键盘阵列不断扫描，自动消抖，自动识别出闭合的键并得到键号，能对双键或 N 键同时按下进行处理。显示部分为显示器提供了按扫描方式工作的显示接口，可以显示多达 16 位的字符或数字。传感器输出的信号经 ADC0809
3、 和单片机采集、处理后输出的信号为 BCD 码形式，它经过 8279 及显示电路处理后送入 LCD 显示。（3）显示电路 LJDl28X64 液晶显示模块是 128X64 点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置 8192 个中文汉字(16X16 点阵)、128 个字符(8X16 点阵)及 64X256 点阵显示RAM(GDRAM)。可与 CPU 直接接口，提供两种界面来连接微处理机：8 一位并行及串行两种连接方式。（4）声光报警电路报警电路分为蜂鸣器报警电路和 LED 发光报警电路组成。当输入端 P10 为低电平时，3有电流通过蜂鸣器，蜂鸣器发出声音报警。而当输入端为高电平时不报
4、警。当输人端P11 为低电平时，LED 点亮报警，反之输入端 P11 为高电平则不报警。2.调试方法调试分析包括硬件调试分析和软件调试分析及软硬件联调。由于硬件调试分析和软件调试分析是独立进行的，所以可以先调硬件再调软件。再调试中找出错误、缺陷，判断各种故障，并作出软硬件的修改。直至没有错误。五仪器选择原理1.传感器选择由于本系统直接测量的是呼气中的酒精浓度，再转换为血液中的酒精含量浓度，故采用气敏传感器。考虑到周围空气中的气体成分可能影响传感器测量的准确性，所以传感器只能对酒精气体敏感，对其他气体不敏感，选用 MQ3 型气敏传感器。MQ3 型气敏传感器其有很高的灵敏度、良好的选择性、长期的使
5、用寿命和可靠的稳定性。MQ3 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值的变化。传感器的表面电阻 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：RSRLVC-VRLVRL，其中 VC 为回路电压为 10V。负载电阻 RL 可调为 05-200K 。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。为了
6、使测量的精度达到最高，误差最小，需要找到合适的温度，一般在测量前需将传感器预热 5 分钟。MQ-3 型气敏传感器的敏感部分是由金属氧化物（二氧化锡）的 N 型半导体微晶烧结层构成。当其表面吸附有被测气体酒精分子时，表面导电电子比例就会发生变化，从而其表面电阻会随着被测气体浓度的变化而变化。由于这种变化是可逆的，所以能重复使用。图 1 MQ3 结构和外形图 2 MQ3 结构图2.A/D 转换选择模数转换电路的作用是将传感器电路输出的模拟量信号转换为适合单片机处理的数4字信号，并输入给单片机。在单片机应用系统中，被测量对象的有关变化量，如温度、压力、流量、速度等非电物理量，须经传感器转换成连续变化
7、的模拟电信号（电压或电流） ，这些模拟电信号必须转换成数字量后才能在单片机中用软件进行处理。实现模拟量转换成数字量的器件称为 A/D 转换器（ADC） 。该设计中选用的是 ADC0809，是 8 位 A/D 转换器，逐次比较型 A/D 转换器在精度、速度、和价格上都适中，是最常用的 A/D 转换器件。0809 具有 8 路模拟信号输入端口，地址线（23-25 脚）可决定那一路模拟信号进行 A/D 转换。 22 脚为地址锁存控制，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存。6 脚为测试控制，当输入一个 2s 的高电平脉冲时，就开始 A/D 转换。7 引脚为 A/D 转换结束标志，当 A/D 转换结束时
8、，7 脚输出高电平。9 脚为 A/D 转换数据输出允许端，当 OE 脚为高电平时， A/D 转换数据输出。10 脚为 0809 的时钟输入端。图 3 ADC0809 的引脚3.单片机AT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器，俗称单片机。AT89C2051 是一种带 2K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 1000 次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器，由于单片机具有体积小、质量轻、价格便宜、耗电少等突出特点，所以本系统采用 89C51 单片机，硬件设计电路图如下图所示。89C51 内部有 4KB 的 EPROM，128 字节的 RAM，所以一般都要根据所需存储容量的大小来扩展 ROM 和 RAM。本电路 EA 接高电平，没有扩展片外 ROM 和RAM。4.驱动显示电路602LCD 是指显示的内容为 16X2,即可以显示两行，每行 16 个字符液晶模块（显示字符和数字） 。功耗低，寿命长。
