基于单片机的酒精浓度检测仪设计_图文

1、稽一园单片机的酒精浓焘检测仪设计李黼华t黄秋野,王琦。Li Lihua Huang Qiuye Wang Qi(1.沈聚王鳖蜜装工程黢份有限公霭,辽宁沈疆110188;2.淀骧建筑大学信息与控翻王蓑学院,辽宁泷戮110168 (1.Shenyang Industrial Installatlon Engineering Stock Limited Company,Liaoning Shenyang 110168;2.￥chool of Information and Control Engineering,Shenyang Jlanzhu University.Liaoning Shenyan

2、g n01ss摘要:戟单片机和气体传感器为棱心,设计了j鼯精浓度检溯仪。实现了不同环境下淆糟浓度的检测。本文主要介绍了活糟 浓度检测仪整体结构,设计了系统硬件电路,阐述了备模块功能并着重研究了气体传感嚣的选择。关键谲:单冀辊;勰转换;酒精传黪器 ,巾蛋分类弩:TP311.1文献标识码:8文章编号:16714792一(293_0166-03Abstract:an alcohol concentration detector is designed Taken single chip computer and gas sensor askep nel.The alcohol concentrati

3、on in different environment can be measured。In this paper,the whole construct of the alcohol concentration detector is introduced;the system hardware circuit is如signed;the function of each model and how to select the gas sensor are discussed especially.Keywords:Single Chip Computer;A/D Transformer;A

4、lcohol SensorO引盲从工厂企业到居民家庭,酒精泄露的检测、监控以及对 滔詹驾车的监测对居民的人隽寂财产安垒都是十分囊要且 必不可步的.瑗如今,由于人们安全意谖增强,对环境安全性 和生活舒适性要求的提高。再加上气体传感器向低功耗、多 功能、集成化方向的发展,因此。酒精浓度检测仪具有中分广 阔的现实市场餮潜在静枣场癸求。本文设计的基于单片机的酒精浓度检测仪以单片机和 酒精传感器为核心.具有声光报警功能及LcD显示功能。根 据苓润酶嚣境设宠不嚣的淤德,超过壤簸鼯进行声巍摄警, 提示危害.采用汇编语言来擞现其软件劝能。该仪器硬件电 路设计简单.软件功能完善,爱敏度高、工作性能好,井且具 褰

5、尺寸奎、方便携带鳇凌点.就势,低功耗、低成本戆特点可 以使其吸引更多的市场目光.1潲精浓度检溯仪整体结构本文设计的灏糟浓度溅试仪具有魏下特点:(1数据采集系统瑷单靖视为控制禳心.舞国电骆带有 LCD媪示以及键盘响应电路.无需要其他计算机.用户就可 以岛之进行交互工作,完成数据的采集、存储、计算,分析等 过獠。(2系统具有低功耗、小溅化.高性价比等特点.3获便携式的角瘦出发,系统成功使用了大屏幕液晶 屁示器以.及小键盘.由单片机系统撩制键盘和LcD显示来裳 瑷人机交重擞作,赛面友好.4软件系统采用汇编语言编写,在兼矮实时性处理的 同时也能很方便地进行数据处理.2硬件设计及功能概述本文设计懿滔赣浓

6、凌裣涎佼生簧是瑷溪鞲传感器窝单 片机为平台设计而成的.其硬件系统功能框图如图一所示.困一硬俘系统功嚣框蟹酒精浓度检测仅主簧是用来检测酒精浓度的.它主要幽 酒精传感器、模数转换器、单片机、LcD显示、键盘以及声音报 警檐成。酒鞲僚感器将检溯翻的酒精浓发转化为电信号,然后将 电信号传送给模数转换器,经过模数转换器转换后,把转按后得到的数字信号传缩单片机,单片机对所输入的数字信号 进行努辑麓瑾,最嚣将分辑处理懿结栗通过鼗暴器显示掇 来。由于不问的环境对溜精浓度的簧求也不一样,所以,可以 通过键盘洙设定不同环境中酒精浓度的不同阀值。如果所梭 漶囊的空气中的溪糖浓度超过了所设定的阕值,郄么单冀枫 将会控

7、制蜂鸣器发出声音报警,用来提示危害。2。1硬终电鼹依据硬件系统糖能框圈设计出系统硬俘的整俸电路圈 如图篡和图三所承。其中图二是单片机与LcD、键盘以及声 音报警电路的毫路连接图.图二单片机与LCD、键擞及声音报警电路的电路连接图2。2务凌能模块的设计2.2.1AT89552的特性AT89S52是低功耗、高性能,采用CMOS工艺的8位单片 枧,其冀痰其有8KB的霹在线编稷的Flash存储嚣。该单砖 枕采用7A糍EL公司的高密度、非易失性存裱嚣技术,与Z 业标准烈80C51单片机的指令系统和引脚完众兼容;片内的 Flash存储器可在线黧额编程,或者使用通用的非易失性存 储器编程;通雳的8橼c耀与在

8、线霹编程Flash集成在一块 芯片上,从而使AT89S52功能更加完善,应用照加灵活;具有 较高的性熊价格比,使其在嵌入式控制系统中商着广泛的_波 用蘩暴。2.2.2AOC的选择模数转换电路的劝能是将连续变化的模拟量转换为搿 教酶数字豢,是粱熬模揆系统疆数字系统之黧连接豹辑鬃。 对于本累统而言,就怒用于快速,满精度地对输入的酒精浓 度信号进行采样编码,将其转换成单片机所能够处理的数掌 量。模数转换毫蘸是零系统约关键郏分,其鼓裁的鲟坏直接髟喃整个系统的质量.根据帅转换器的工作原理可将A/D转换器分成两大 类:一类是壹接型A/D转换爨;男一类是翔羧燮A/D转换爨。 在宣接型A/D转按器中,输入的模

9、拟电压被亳接转换成数字 代码.不经任何中间变量。在间接型A/D转换器中,首先把输 入的模拟电压转羧威某种中勰变量时闻、频率、脉冲宽度等 等,然后荐把这个孛闻变蠢转嶷为数字代鹳输窭。2.2.3气体传感器的选撵气体传感器怒气体检测聚统的核心。通常安装在探测头 内。跃零震主讲,气霉传感嚣楚一种将莱释气薅薄积分数转 化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样 品进行调理,通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处 理,榉酪掏爱,甚爨对样鑫进蠢i:学薤理,沃楚纯学传感爨送 行更快速地测量.在选择传感糕的时候,一定要考虑到稳定性、灵敏度、选 捧设秘抗j舞链性,本系统选择濑3墼溪穗传感器。MQ3酒精

10、传感器是气敏传感器,其其有很高的瑟敏度, 良好的选择性.长期的使用寿命和可靠的稳定性.MQ3型气 敏赞感爨壹微型舭病、建凌管颡s珏侥敏感层,熬量电极张加 热器构成的敏感嚣俘固定在糍料或者不锈钢的腔俸内,加热 器为气敏元件的工作提供了必要的工作条件。传感器的标准搿回貉有两部分缀戏:其一为魏热匿路;其:为信号输出豳路, 它可以准确反映传感器表面电阻的变化.传感器表丽电阻 Rs的变化。是通过与其串联的负载电阻&上的有效电压信 号输出嚣获褥的。二者乏闼懿关系表述为:RsJ&=(vc V0/、k其中vc为回路电压。IOV.负载电阻&可调为0.5 200K。加热电压lJh为5V.上

11、述这些参数使得传感器输出电 压为05V。敞3毽气敏簧感器鳇绪枣每黎姊形翔蚕三掰暴,标 准回路如图四所涿,传感器陬值变化率与酒精浓度、外界温 度的关系如图五所示.为了使测量的精度达到最高.误差最 小,寨要找到食逶戆温度,一般在测羹赘嚣要将传感器覆热 5分钟.图三3的结构和外形眦姒差”警们氛l霾霆澈3标准回爹蓦瑚镧睡a己薅浆缎,|程受天凌纛 图苴传感器阻值变化率与洒精浓度、外界灏度之间的关系 必7更好她使用溪耩传感器冁3,现梅冁3的振壤忑作 条伴翔环境条件进行奔绍,如寝一秘表二掰示。表一标准工作条件符号 参数名称 技术条件 备注鞋 豳黪邀压 lO￥ 妃OR踅v. 加热屯压 5v c蕊DcRL 负载

12、电阻 可调 0,52K&加热墨电阻 33Q±5%富温&加热功耗 8蝻表二酒精传感器MQ3的环境条件符号 敷g嚣 技术豢辟 誊连T 茇l嘏度 一2。秘Tss 铀枰温度 一20一70 摊释使用衽曩趵p岬IOOOpm乙 h 相埘泥魔 j95蕾RHOi 曩气浓度 2I±lt(婿蛙叠件 羊捋小于I孽氯气潦攫客髯羲_醍壤痉3结束语本文设计了基于单片机的酒精浓度检测仪。设计过程包 括7硬俦毫貉设诗纛软搏蠢穿的编鸳嚣囊§分。磋魏电路部分 结构简单、使用方便、适台大众化使用.软件部分深用模块化 设计思想,各个子程序的功能相对独巍,便于调试和修改.通 过软、硬件联念调

13、试,实验缨果满足设计基本要求,达到设诗 指标.参考文献【l】王幸之.AT89系列单片橇嚣瀵萼接曩技术网。建隶:北京航空航天大学出版牡。2004.【2】郑学坚,周斌.微型计算机原理及应用【棚.北京:清 肇大学凄黢技,2006。【3】纪宗南.单片机外嗣器件使用手册输人通道器 件分册M】.北京:北京航空航天大学出版社.2005.豳郑义,蘸羧。霆AT89C52纛TLCl543实凌数据采集系 统【J】.电子馓界。2004,(12:24-25.5】卢丽澍.基于TLCl543的单片机多路采样监测系统 的设计翻。仪器仪表与分捋整测。2007,(阻:s呵。【6】何希才.传感器技术与应用嗍.北京:北隶航空航天 大

14、学出版社。2005.簪者惹介李丽华(198卜,女,本科。沈阳工业安装工稷股份有限 公司。主要研究方向:智能建筑;黄歌努(1982一,要,零辩,淀嚣羔监安装工纛股份有限 公司,主要研究方向:智能建筑;王琦(198l一。男.法学硕士。沈阳建筑大学信息与控翩 誓程学院,主要骚究方囊:玛宠愚主义审重纯,鲁毙建笺蕞米 应用. 基于单片机的酒精浓度检测仪设计作者:李丽华 , 黄秋野 , 王琦 , Li Lihua, Huang Qiuye, Wang Qi作者单位:李丽华,黄秋野,Li Lihua,Huang Qiuye(沈阳工业安装工程股份有限公司,辽宁,沈阳,110168 , 王琦,Wang Qi(沈

15、阳建筑大学信息与控制工程学院,辽宁,沈阳,110168刊名:科技广场英文刊名:SCIENCE MOSAIC年,卷(期:2009,(3引用次数:0次参考文献(6条1. 王幸之 AT89系列单片机原理与接口技术 20042. 郑学坚 . 周斌 微型计算机原理及应用 20063. 纪宗南 单片机外围器件使用手册-输人通道器件分册 20054. 郑义 . 陈俊 用AT89C52和TLC1543实现数据采集系统 期刊论文-电子世界 2004(125. 卢丽君 基于TLC1543的单片机多路采样监测系统的设计 期刊论文-仪器仪表与分析监测 2007(46. 何希才 传感器技术与应用 2005相似文献(10

16、条1.期刊论文 唐鹤权 提高单片机A/D转换速度的方法 -电子技术 2003,30(9A/D转换的速度和成本是一对矛盾,随着单片机运行速度的不断加快和内部功能的不断增强,充分利用单片机的内部资源,可在保证A/D转换质量的前提 下,大幅度提高A/D转换的速度,文章以MSP430F11x1系列单片机为例,探讨提高A/D转换速度的方法.2.期刊论文 赵号雨 . 王剑钢 . 梁航 . ZHAO Hao-yu. WANG Jian-gang. LIANG Hang输液器温控装置中用2051单片机实现 A/D转换 -仪器仪表用户 2006,13(4由于单片机所处理的信号是数字信号,对模拟电压信号进行检测处

17、理时首先要用A/D转换器件对其进行A/D转换,然后再进行处理.本论文利用 89C2051系列单片机内部独特的结构,不用A/D转换器件即可实现A/D转换,尽可能地降低成本和简化电路结构,并对其测量范围及转换精度进行分析和讨论. 3.期刊论文 王剑铭 . 黄俊杰 . 宁彦卿 新颖实用的单片机双积分A/D转换电路和软件 -郑州工业大学学报(自然科学版 2001,22(4通过对双积分A/D转换过程及其原理的分析,结合8031单片机定时计数器的特点,设计出一种新的A/D转换电路.详细介绍了这种转换电路的硬件原理及 工作过程,给出了实用的硬件电路与软件设计框图.通过比较分析,可以看出这种A/D转换电路性能

18、价格比较高,软件编程简单,并且转换速度和精度优于一 般的A/D转换电路.这种设计思路为数模转换器(A/D的升级提高指出一个明确的方向.4.期刊论文 唐颖 用单片机构成简易A/D转换的几种方法 -现代电子技术 2001(1主要介绍NS公司推出的新型低价格的8位单片机COP840C,及由它构成简易A/D转换的两种方法.在对A/D转换器的转换速度要求不高时,用这种方法构成 A/D转换电路,可省去A/D转换芯片,达到优化电路、降低成本的目的.5.期刊论文 祁宁 . 陈庆官 . QI Ning. CHEN Qing-guan运用LabVIEW编程模拟PIC单片机A/D转换 -微计算机信息 2009,25(14A/D转换是一种将模拟量转化为数字量的过程.二进制虽然理论上很容易理解,但实际上不易形成明确的概念,为了让初学者快速明确这一概念,利用 LabVIEW编程模拟PIC单片机A/D转换的原理和结构,依据逐次比较法原理编制了AID转换程序,并演示了程序执行结果,快速建立了模/数概念.6.会议论文 贾辉然 . 陈传绂 以单片机中4路8位A/D实现10位精度A/D转换 1996使用具有8路8位A/D转换器的单片机,附加简单的外围硬件电路,配合软件实现10位精度的A/D转