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1、中文题目目 手持持式酒精精浓度测测试仪的的研制 英文题目目 DDeveeloppmennt oof HHanddhelld AAlcooholl Conccenttrattionn Deetecctorr摘 要本文介绍绍的是一一种手持持式酒精精浓度测测试仪的的设计方方案，采采用高精精度MQQ-3酒酒精气体体传感器器对空气气中的酒酒精浓度度进行检检测，利利用宏晶晶公司高高性能低低成本单单片机SSTC112C55A322AD对对检测信信号进行行A/DD转换和和处理，具具有声光光报警和和显示功功能。为为了适应应不同环环境下的的监测，可可依据不不同的环环境设定定不同的的阀值，超超过阀值值即进行行声光报
2、报警，。该该设计方方案的优优点是硬硬件电路路设计简简单，软软件功能能采用CC语言进进行编写写，方便便灵活。该该仪器具具有灵敏敏度高、工工作性能能好、功功耗低、成成本低，性性价比高高等优点点。能用用于交通通检测、酒酒厂及食食品工厂厂发酵监监控等场场所。关键词：酒精浓浓度测试试 SSTC112C55A322AD MQQ-3 阈值值AbsttracctThiss paaperr inntrooducces a ddesiign of an insstruumennt wwhicch iis uusedd too deetecct tthe conncenntraatioon oof tthe alc
3、cohool. Thee allcohhol in thee aiir iis ddeteecteed bby aa hiigh preecissionn seensoor nnameed MMQ-33.MCCU iis SSTC112C55A322AD prooducced by STCC coompaany. Thhe aanallog-to-diggitall coonveersiion isiinteegraatedd inn thhe MMCU.Botth ssampplinng aanallog siggnall annd pproccesssingg daata cann bee
4、 acccommpliisheed bby tthiss kiind of MCUU.Ass thhe ppricce iis ccheaap aandffuncctioon iis ffullly,tthe MCUU haas aa hiigh cosst pperfformmancce.WWe ccan reaad tthe conncenntraatioon oof tthe alccohool ffromm thhe LLCD of thee innstrrumeent.Oncce tthe conncenntraatioon iis hhighher thaan tthe thrre
5、shholdd leevell,thhe iinsttrummentt wiill alaarm thrrouggh vvoicee annd llighht.TThe thrreshholdd caan bbe sset acccorddingg too thhe ccirccumsstannce.Thee deesiggn iis cconvveniientt annd fflexxiblle. Beccausse tthe cirrcuiit iis ssampple andd thhe pproggram iis wwritttenn inn C lannguaage.Thee inn
6、strrumeent hass thhe aadvaantaagess off hiigh sennsittiviity, goood worrkinng pperfformmancce, loww poowerr coonsuumpttionn, hhighh peerfoormaancee prricee raatioo. Itt caan bbe uusedd inn trrafffic dettecttionn, wwineeriees, foood ffacttoriies andd ottherr pllacees.Key worrds:Alcooholl STTC122C5AA3
7、2AAD MMQ-33 TThreeshoold目 录录第1章绪绪论11.1选选题的依依据及课课题的意意义11.2国国内外研研究概况况11.3课课题研究究方法331.4设设计构成成及研究究内容33第2章系系统的工工作原理理与结构构52.1 工作原原理52.2智智能酒精精浓度检检测仪的的整体结结构特点点52.3 结构框框图6第3章检检测仪的的硬件设设计73.1单单片机的的选择773.2传传感器模模块的设设计83.2.1 MMQ-33气敏传传感器的的结构和和外形993.2.2 MQ-3灵敏敏度特性性曲线1103.2.3MQQ-3的的标准工工作条件件和环境境条件1103.2.4酒精精浓度信信号的采采
8、集1113.3 A/DD转换模模块1223.4 按键设设定阈值值及阈值值存储模模块1333.4.1按键键电路的的设计1133.4.2阈值值存储电电路设计计143.5 液晶显显示模块块153.6 声光报报警模块块163.7供供电及程程序下载载电路117第4章酒酒精浓度度测试仪仪的软件件设计1184.1液液晶显示示程序设设计1884.2 A/DD转换程程序设计计194.3 报警程程序设计计194.4整整体软件件控制流流程200第5章测测试仪的的调试及及使用2215.1系系统稳定定性测试试215.2传传感器的的定标2215.3酒酒精浓度度测试仪仪的使用用方法及及测试结结果244结论255参考文献献2
9、6致谢277附录288第1章 绪 论论1.1选选题的依依据及课课题的意意义由WHOO的数据，220033年全球球人均纯纯酒精消消费量为66.2升升，其中中欧洲地地区人均均达111.9升升，美洲洲地区人人均为88.7升升。酒精精消费量量最高的的是俄罗罗斯及其其周边的的东欧国国家，其其次是欧洲其其他国家家。在人人均国民民生产总总值（GGDP）低低于70000美美元的低低收入国国家，酒酒精消费费量和人均GGDP有有关，GGDP越越高这个个国家或或者地区区的酒精精消费量量也就越越高。而而随着我我国近年年来经济济水平和和人民生活活水平的的不断提提高，私私家车的的保有量量越来越越多，汽汽车成为为代步工工具
10、也成成了一种种普遍的的现象。伴伴之而来的的是频繁繁发生的的交通事事故，尤尤其是因因为酒后后驾车所所引发的的交通事事故，资资料显示示，近些些年我国国的重大大交通事事故有近近三分之之一为酒酒后驾车车引起。司司机过量量饮酒会会造成体体内酒精精浓度过过高，神神经受到到麻痹，进进而出现现大脑反反应不及及时、肢肢体不受受控制等等危险情情况，最最终引起起交通事事故。因因此，需需要设计计一种能能够测试试驾驶员员体内酒酒精浓度度的智能能仪器，来来确保司司机安全全驾驶，避避免交通通事故。此此外，不不论是工工厂企业业还是普普通家庭庭，酒精精泄露的的检测、监监控对居居民的人人身和财财产安全全都是十十分重要要和必要要的
11、。因因此，酒酒精浓度度测试仪具具有十分分广阔的的实际应应用价值值和潜在在的市场场需求。1.2国国内外研研究概况况20世纪纪以来，信信息技术术得到了了快速的的发展，传传感器技技术逐步步走向成成熟，在在生产生生活中得得到了广广泛的应应用。由由于在各各个领域域都有着着非常重重要的作作用，因因此，传传感器正正在向高高精准、高高可靠性性、低功功耗、微微型化和和智能数数字化的的方向发发展。为为了对醉醉酒者进进行检测测，通常常警察使使用的是是方便携携带的气气体酒精精浓度测测试仪。是是否饮酒酒时通过过检测司司机呼出出的气体体来判断断的，但但是目前前警察所所使用的的的酒精精浓度测测试仪只只能显示示司机是是否饮酒
12、酒，并不不能测出出酒精在在醉驾者者血液中中的浓度度，必须须到医院院进行血血检才能能测出醉醉驾者的的酒精含含量。英英国内部部为了简简化这种种繁琐的的流程，研研发了一一种呼吸吸式超级级酒精检检测仪器器，可以以根据被被测者的的体温、呼呼吸频度度等体征征，现场场对司机机体内的的酒精含含量进行行测量。由由此可见见，今后后酒精浓浓度测试试仪的主主流是向向高精度度、高可可靠性、低低功耗以以及微型型化发展展。到目目前为止止，有五五种类型型的检测测设备能能够对空空气中的的酒精含含量进行行检测，分分别是半半导体型型、燃料料电池型型、气体体色谱分分析型、红红外线型型、和比比色型。根根据使用用的方便便程度，现现在常用
13、用的是半半导体型型和燃料料电池型型两种。燃料电池池作为一一种环保保型能源源，在全全世界得得到了广广泛的研研究，在在把可燃燃性气体体转换成成电能时时并不产产生污染染。燃料料电池型型酒精传传感器就就是燃料料电池其其中的一一种。燃燃料电池池型酒精精传感器器的电极极用的是是贵金属属白金，酒酒精进入入燃烧室室后，在在燃烧室室内特种种催化剂剂的催化化下，充充分燃烧烧转换为为电能，由由此燃料料电池的的电极上上便产生生了电压压，外接接负载的的存在使使电能被被消耗，燃燃料电池池的电压压与燃烧烧室内酒酒精的浓浓度是成成正比的的。相比比半导体体型酒精精传感器器，燃料料电池型型酒精传传感器具具备很多多优点，如如抗干扰
14、扰性好、稳稳定性好好以及精精度高等等。但是是燃料电电池酒精精传感器器的价格格非常昂昂贵，相相当于半半导体价价格的几几十倍。因因为燃料料电池型型酒精传传感器要要求具备备非常精精密的结结构，导导致制造造难度也也非常大大，现在在能生产产的仅有有美英德德等少数数几个国国家。1.3课课题研究究方法（1）文文献索引引法：利利用学校校图书馆馆资料和和文献及及通过网网络查询询相关资资料对本本课题有有足够深深的了解解，为本本设计的的具体模模块电路路做好理理论准备备。（2）调调查法：与身边边的同学学和朋友友进行交交流，充充分考虑虑本设计计实现的的功能，尽尽可能完完善该设设计的功功能。 （3）对对比分析析法：与与目
15、前市市场上相相关产品品进行比比较，发发现该酒酒精检测测仪存在在的不足足以及可可以优化化的部分分，加以以改进。1.4设设计构成成及研究究内容本文设计计的智能能酒精浓浓度检测测仪采用用的是气气敏传感感器，属属于半导导体型，该该传感器器实质是是个可变变电阻，在在它两端端加以固固定的电电压，随随着所处处环境酒酒精浓度度的升高高阻值将将进行线线性变化化，从而而将酒精精浓度的的含量转转变为电电压的变变化。该该酒精检检测仪以以STCC12CC5A332ADD单片机机和气敏敏酒精传传感器为为核心，具具有声光光报警和和LCDD显示功功能。为为了满足足不同环环境下的的监测，可可根据不不同的环环境设置置不同的的阈值
16、，超超过阈值值即进行行声光报报警，提提示危害害。采用用C语言言来实现现其软件件功能。本本设计只只要包括括以下内内容：（1）主主控芯片片的选择择；在此此设计中中选择了了C511系列单单片机，熟熟悉C551系列列芯片怎怎样控制制外围硬硬件电路路。（2）酒酒精浓度度检测模模块的设设计；酒酒精浓度度常用酒酒精传感感器来检检测，了了解该传传感器的的工作原原理，制制作数据据采集模模块完成成数据的的采集。（3）AA/D转转换模块块的设计计；A/D转换换器的选选择，将将采集的的酒精浓浓度模拟拟信号进进行转换换后送至至单片机机存储、处处理。（4）键键盘模块块的设计计；要通通过键盘盘完成设设定不同同环境中中酒精浓
17、浓度的阈阈值。（5）声声光报警警模块的的设计；超过设设定的阈阈值直观观地给予予警示。（6）液液晶显示示模块的的设计；准确显显示出检检测到的的数据。（7）各各个硬件件模块电电路衔接接。（8）功功能调试试。4第2章 系统统的工作作原理与与结构2.1 工作原原理酒精浓度度检测仪仪是用来来检测所所处环境境中的酒酒精浓度度的，并并显示出出检测的的结果数数值。而而本设计计所做的的智能酒酒精浓度度酒精检检测仪除除具有这这个基本本功能外外，还可可通过手手动随意意设置酒酒精浓度度的阀值值，以划划定不同同环境条条件下酒酒精的安安全界限限，同时时具有声声光报警警功能。它它主要由由酒精传传感器、模模数转换换器、单单片
18、机、LLCD显显示、键键盘模块块以及声声光报警警部分组组成。数据的采采集由酒酒精传感感器完成成，酒精精传感器器将检测测的酒精精浓度转转换为电电信号，然然后将电电信号传传递给模模数转换换器，经经过模数数转换器器转换后后，把转转换后得得到的数数字信号号传给单单片机，单单片机对对所输入入的数字字信号进进行分析析处理，最最后将分分析处理理的结果果通过显显示器显显示出来来。同时时与根据据键盘设设定的酒酒精浓度度阀值进进行比对对，如果果检测到到所处环环境中的的酒精浓浓度超过过设定的的界线，那那么单片片机将会会控制蜂蜂鸣器发发出声音音报警和和发光LLED闪闪烁，以以提示危危害。2.2智智能酒精精浓度检检测仪
19、的的整体结结构特点点本文设计计的智能能酒精浓浓度检测测仪具有有如下特特点：（1）数数据采集集系统以以单片机机为控制制核心，外外围电路路带有LLCD显显示和键键盘响应应电路，无无需其他他计算机机，用户户就可与与之进行行交互工工作，完完成数据据的采集集、存储储、计算算、分析析等过程程。（2）系系统具有有低功耗耗、小型型化、高高性价比比、灵敏敏度高等等特点。（3）从从便携式式的角度度出发，系系统通过过键盘设设置酒精精浓度的的阀值，结结合单片片机的控控制，实实现了人人机交互互操作、界界面友好好。（4）软软件系统统采用CC语言进进行编写写，在兼兼顾实时时性处理理的同时时，也方方便了对对数据的的处理。2.
20、3结结构框图图系统结构构框图如如图2-3所示示图2-33-1 系统结结构框图图29第3章 检测测仪的硬硬件设计计3.1单单片机的的选择51系列列单片机机是美国国Inttel公公司于119800年推出出的一款款相当成成功的产产品，该该系列或或其兼容容的单片片机仍然然是目前前的主流流产品之之一，主主要包括括80331,880511,87751，889C551和其其他通用用产品。本本次设计计选用的的是STTC122C5AA32AAD型单单片机，STC12C5A32AD是STC公司生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码与传统的51系列单片机完
21、全兼容,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换器(250K/S，即25万次/秒),被广泛应用于电机控制，强干扰场合。与传统的的51单单片机比比较，主主要具备备下面的的特点：1.增强强型 880511 CPPU，11T，单单时钟/机器周周期，并并且完全全兼容传传统80051指指令代码码。2.工作作频率范范围：00355MHzz，相当当于普通通80551的 04420MMHz。3.工作作电压：5.55V - 3.5V。4.片上上集成112800字节 RAMM。5.用户户应用程程序空间间32KK字节。6.有EEEPRROM功功能。7.自带带看门狗狗
22、。8.内部部集成MMAX8810专专用复位位电路（外外部晶体体12MM以下时时，复位位脚可直直接1KK电阻到到地）9.共四四个166位定时时器。10.33个时钟钟输出口口，可由由T0的的溢出在在P3.4/TT0输出出时钟，可可由T11的溢出出在P33.5/T1输输出时钟钟,独立立波特率率发生器器可以在在P1.0口输输出时钟钟。11.外外部中断断I/OO口7路路,传统统的下降降沿或低低电平触触发中断断,并新新增支持持上升沿沿中断的的PCAA模块，PPoweer DDownn模式可可由外部部中断唤唤醒12.AA/D转转换, 10位位精度AADC，共共8路，转转换速度度可达2250KK/S(每秒钟钟
23、25万万次)。单片机的的IO口口控制图图如下图图3-11-1所所示。图3-11-1 STTC122C5AA32AAD单片片机管脚脚图3.2传传感器模模块的设设计酒精浓度度的准确确检测是是决定该该设计成成功与否否的关键键因素，而而酒精的的检测依依靠酒精精传感器器来实现现信号的的采集。在在本设计计中选用用灵敏度度高、稳稳定性好好的MQQ-3气气敏传感感器，该该传感器器对乙醇醇蒸汽有有很高的的灵敏度度和良好好的选择择性，快快速的响响应和恢恢复特性性，长期期的寿命命和可靠靠的稳定定性，以以及简单单的驱动动电路。它它的工作作原理是是在确定定的环境境条件下下，环境境中的酒酒精浓度度变化将将会引起起电阻值值
24、的变化化，且这这两种变变化存在在着线性性关系。3.2.1 MMQ-33气敏传传感器的的结构和和外形MQ-33气敏元元件的结结构和外外形如图图3-22-1所所示图3-22-1 MQ33气敏元元件结构构外形图图在上图中中，由微微型ALL2O3陶瓷管管、SnnO2敏感层层，测量量电极和和加热器器构成的的敏感元元件固定定在塑料料或不锈锈钢制成成的腔管管内，加加热器为为敏感元元件提供供必要的的工作条条件。封封装好的的气敏元元件有66只针状状管脚，其其中4只只用于信信号提取取，2只只用于提提供加热热电流。3.2.2 MQ-3灵敏敏度特性性曲线图 3-2-22 MQQ-3气气敏元件件的灵敏敏度特性性曲线在图
25、3-2-22中给出出了MQQ-3气气敏元件件的灵敏敏度曲线线，其中中：温度度20；相对对湿度：65%；氧气气浓度：21%； RRL:2000k. RRs：气气敏元件件在不同同气体、不不同浓度度时的电电阻值。RR0：气敏敏元件在在洁净空空气中的的电阻值值。3.2.3MQQ-3的的标准工工作条件件和环境境条件图3-22-3 MQ-3气敏敏传感器器阻值变变化率与与酒精浓浓度、温温度的关关系为了更好好地使用用酒精传传感器MMQ-33，现将将MQ-3的标标准工作作条件和和环境条条件进行行介绍，分分别如表表1和表表2所示示：表1 工工作条件件符号参数名称称技术条件件备注VC回路电压压15VVAC oor
26、DDCVH加热电压压5.0VV0.22VAC oor DDCRL负载电阻阻可调RH加热电阻阻313室温PH加热功耗耗9000mW表2 环环境条件件符号参数名称称技术条件件备注Tao使用温度度-10500Tas储存温度度-20700RH相对湿度度95%RHO2氧气浓度度21%（标标准条件件）氧气气浓度会会影响灵灵敏度特特性最小值大大于2%3.2.4酒精精浓度信信号的采采集详细的酒酒精浓度度采集电电路见下下图3-2-44所示：图3-22-4 酒精浓浓度采集集电路在上图中中传感器器将环境境中的酒酒精浓度度转化电电压信号号，在第第4引脚脚直接输输出电压压信号模模拟量，该该模拟量量将送到到模数转转换器，
27、通通过单片片机控制制最终得得出环境境中酒精精的含量量，同时时可以通通过对电电位器RRp的调调节来改改变输出出的灵敏敏度。3.3 A/DD转换模模块A/D转转换器大大致分有有三类：一是双双积分AA/D转转换器，优优点是精精度高，抗抗干扰性性好，价价格便宜宜，但速速度慢；二是逐逐次逼近近型A/D转换换器，精精度、速速度、价价格适中中；三是是-A/DD转换器器。设计时选选用的是是STCC12CC5A332ADD单片机机自带的的10位位ADCC,该AADC是是逐次逼逼近型AADC，基基准电压压为单片片机的供供电电压压，具有有8路模模拟输入入（即单单片机的的P1口口），采采样速度度可大2250KKHz（
28、225万次次/秒）。可可做温度度检测、电电池电压压检测、按按键扫描描、频谱谱检测等等。上电电复位后后P1口口为弱上上拉型II/O口口，用户户可以通通过软件件设置将将8路中中的任何何一路设设置为AA/D转转换，不不需做AA/D使使用的口口可继续续作为II/O口口使用。在在基准电电压为55V,采采样周期期为5440个时时钟周期期时，输输入电压压与ADD输出的的关系见见图3-3-11.图3-33-1 ADD输出与与电压关关系图由图可见见，STTC122C5AA32AAD单片片机自带带的ADD具有偏偏移误差差及满刻刻度误差差小、线线性度好好的特点点。由此此可见，相相对于采采用其他他独立的的ADCC，采
29、用用单片机机自带的的ADCC具有非非常高的的性价比比及优势势，由于于AD集集成在单单片机内内部，使使系统的的体积变变得非常常小、电电路变得得简单，增增加了系系统的抗抗干扰能能力。在在设计时时A/DD转换用用的是PP0.77。3.4 按键设设定阈值值及阈值值存储模模块3.4.1按键键电路的的设计为了适应应对不同同环境中中酒精浓浓度的检检测和监监控，必必须调整整该仪器器的酒精精浓度阀阀值以符符合既定定的工作作要求。同同时为了了节省硬硬件资源源的消耗耗，于是是在此通通过外部部按键操操作来改改变酒精精浓度的的不同阀阀值，外外部按键键电路见见下图33-4-1所示示图3-44-1 按键电电路按键S111和
30、按按键S112分别别用来增增加阈值值和减少少阈值。3.4.2阈值值存储电电路设计计阈值存储储电路的的添加，既既可以明明确地看看出具体体设定的的酒精浓浓度值，又又能以备备调出来来与检出出的酒精精浓度作作比较，增增强了直直观性。选选用了AAT244C044作为存存储器件件，244c044 是一一个非挥挥发 eeeprrom 存储器器器件，由于采用了 IIC 总线，节约了单片机的端口，简化了电路。24c04 在许多试验中都有出现，24c04 的应用，主要在存储一些掉电后还要保存数据的场合，在上次运行时，保存的数据，在下一次运行时还能够调出。 24c04 采用的 IIC 总线，是一种 2 线总线.用单
31、片机的P1.0,P1.1口模拟I2C与之通信，从而完成数据的读写操作。醉酒阈值存储在EEPROM芯片AT24C04中，并可以通过 “增加”、“减少”按键调节并保存。其电路如图3-4-2所示。图中A0、A1和A2为芯片的地址引脚，一般接地即可。SCL和SDA为AT24C04和单片机IIC通信的时钟线和数据线。相应的电路如图3-4-2所示：图3-44-2 AT224C004存储储电路3.5 液晶显显示模块块显示部分分采用SSMC 16002液晶晶屏进行行数据显显示，其其主要技技术参数数见表33所示：表3 液晶屏屏主要技技术参数数接口信号号说明如如表4所所示。表4 液晶接接口信号号说明与单片机机接口
32、电电路如图图3-55-1所所示。其其中J22的3脚脚为背光光引脚，RR9和RR10电电阻用于于调节背背光亮度度。J22的4、55、6引引脚分别别接液晶晶的RSS、E/W和EE控制引引脚，JJ2的7714引引脚为数数据引脚脚。图3-55-1 LCDD与单片片机接口口电路3.6 声光报报警模块块当酒精浓浓度超过过所设定定标准时时，通过过控制单单片机的的P3.3口的的电平来来实现警警报功能能。其电电路见图图3-66所示图3-66-1 声光报报警电路路如上图所所示，酒酒精浓度度超过设设定的阀阀值时，给给单片机机的P33.3口口低电平平，则三三极管导导通，同同时蜂鸣鸣器工作作，发光光二极管管也亮。否否则
33、，单单片机的的P3.3口维维持在高高电平，三三极管截截止，蜂蜂鸣器不不工作，二二极管也也不发光光。3.7供供电及程程序下载载电路本设计采采用USSB接口口供电，电电源电压压5V。同同时，UUSB接接口通过过内含PPL23303芯芯片的转转换电路路对单片片机进行行程序编编写。其其电路原原理如图图3-77-1所所示。图3-77-1 供电电及程序序下载电电路第4章 酒酒精浓度度测试仪仪的软件件设计开发环境境:选用用的是KKeillViisioon4，Keiil CC51软软件提供供丰富的的库函数数和功能能强大的的集成开开发调试试工具，全全Winndowws界面面。Keeil C511生成的的目标代代
34、码效率率非常之之高，多多数语句句生成的的汇编代代码很紧紧凑，容容易理解解，在开发发大型软软件时更更能体现现高级语语言的优优势。与与汇编相相比，CC语言在在功能上上、结构构性、可可读性、可可维护性性上有明明显的优优势，因因而易学学易用。软件设计计包括分分析仪器器系统对对软件的的要求，程程序整体体结构设设计和程程序模块块化设计计，画出出每一子子程序的的详细流流程图，选选择合适适语言编编写程序序。最后后，将各各子程序序模块连连接成一一个完整整的程序序。由于于程序较较大，这这里只对对以下主主要子程程序流程程做介绍绍。4.1液液晶显示示程序设设计显示子程程序分为为：开机机界面显显示程序序，测量量界面显显
35、示程序序，阈值值设定界界面程序序。其程程序流程程图如下下图4-1所示示。图4-11-1 液晶晶显示程程序流程程图4.2 A/DD转换程程序设计计A/D转转换用来来将酒精精信号采采集并进进行保存存，保存存到的数数据根据据酒精浓浓度与电电压的关关系，由由单片机机进行计计算，得得到最终终的酒精精浓度，并并显示。AA/D转转换的流流程见图图4-22图4-22-1 A/D转换换程序流流程图4.3 报警程程序设计计报警程序序的设计计很简单单，就是是将酒精精浓度的的测量值值与事先先设定的的阈值相相比较，当当测量值值大于阈阈值时，蜂蜂鸣器报报警，同同时LEED灯变变亮指示示超量。报报警程序序的流程程框图如如图
36、4-3所示示。图4-33-1报报警程序序流程图图4.4整整体软件件控制流流程图4-44-1系统统整体软软件控制制流程该仪器软软件程序序主要使使用C语语言编写写，采用用了模块块化结构构程序设设计方法法，包括括主程序序、中断断程序等等。系统统在开机机或者复复位后，首首先进行行初始化化、自检检，然后后进入中中断等待待,A/D转换换,液晶晶显示三三个状态态,最终终根据所所得结果果判断是是否执行行声光报报警。中中断子程程序包括括预设阀阀值、数数据存储储、信息息显示等等操作，在在进行阀阀值判断断时用到到了LMM3933电压比比较器，程程序的绝绝大部分分时间处处在数据据处理上上，而SSTC112C55A32
37、2AD单单片机在在一次处处理数据据的时间间约为66us，故故总体的的平均功功耗低。第5章 测试试仪的调调试及使使用5.1系系统稳定定性测试试酒精测试试的供电电电压来来源于电电脑的UUSB端端口，标标准电压压应为55v，但但是接上上仪器后后，通过过示波器器发现UUSB电电压被微微小程度度的拉低低，但是是稳定性性还不错错，用电电压表实实测的电电压为44.966V。电电压降低低主要是是由传感感器的加加热电阻阻引起的的，用手手触摸传传感器，可可感觉到到热量的的损耗。由由于单片片机内置置A/DD转换器器的基准准电压即即为单片片机的供供电电压压，所以以在进行行数据处处理时，应应将基准准电压设设置为44.9
38、66V，而而不是55V。5.2传传感器的的定标在系统电电路调试试正确以以后，要要作改进进工作，使使液晶上上正确显显示所测测的酒精精气体浓浓度值。之之前显示示的是酒酒精浓度度值与电电压的对对应关系系，所以以要显示示酒精浓浓度值，需需要找到到电压与与浓度之之间的关关系，然然后才能能建立酒酒精浓度度值与显显示的映映射关系系。测量用的的酒精溶溶液是用用无水乙乙醇和纯纯净水按按体积比比来配制制的，单单位mll/mll表示的的是1mml酒精精溶液中中含酒精精的体积积。准备备多个不不同浓度度的酒精精气体样样品，从从小到大大，依次次用气敏敏传感器器检测，记记录对应应的电压压值，记记录样品品的浓度度和电压压值之
39、间间的关系系，如图图5-11所示。图5-11 浓浓度与电电压关系系曲线图图根据曲线线图的走走向可以以看出传传感器的的酒精浓浓度检测测大致范范围，然然后根据据这个范范围选择择7个合适适的浓度度值，分分别是00.3775mll/mll、0.3322ml/ml、00.1668mll/mll、0.1000ml/ml、00.0333mll/mll、0.0200ml/ml、00.0110mll/mll。由纯纯酒精的的浓度为为8000mg/L可将将7个点点进行单单位换算算得到3300mmg/LL、2665 mmg/LL、1335 mmg/LL、800 mgg/L、225 mmg/LL、166 mgg/L、8
40、8 mgg/L。多多次测量量电压值值，再取取平均值值作为最最后电压压值，把把6个标准准区间范范围定下下来，如如表5所所示表5 样品浓浓度与电电压记录录表样品浓度度C(mmg/LL)V1V2V3V4平均V3003.6883.5443.6003.6113.6112653.1993.2003.1773.2223.2001352.7662.7442.7332.7442.744802.3332.3552.3442.3002.33325 251.7441.7001.7551.7331.733161.4771.4221.4331.4661.45580.7660.7440.7660.7330.755在酒精气气
41、体浓度度的每个个小区间间内，将将电压值值与显示示值之间间的关系系当作线线性处理理，即每每段小区区间对应应着一个个线性映映射关系系，如表表5所示示。在要作不不同线性性转换电电压区间间范围和和对应的的线性转转换关系系确定好好了以后后，根据据表6所所对应的的关系，修修改数据据处理程程序部分分，建立立酒精浓浓度和电电压之间间的关系系。使最最终显示示的数据据为酒精精浓度值值。为了了使显示示的每一一位数字字都有效效，在程程序中将将浮点型型数据转转换成了了整型数数据，因因此液晶晶上显示示的均为为整数。表6 电压值值区间对对应转换换关系表表电压值区区间(VV)浓度转换换关系3.6113.220C=888*V-
42、17.63.2002.774C=2880*VV-6331.222.7442.33C=1336*VV-2336.882.3331.73C=888*V-1244.81.7331.45C=366.8*V-337.661.4550.75C=111.2*V5.3酒酒精浓度度测试仪仪的使用用方法及及测试结结果在刚仪器器接通电电源时，在在没有酒酒精的环环境中可可以发现现液晶显显示的酒酒精浓度度并不为为0，这这是因为为传感器器需要一一段时间间的预热热，从显显示的数数据由非非0变为为0大约约需要一一分钟的的时间，也也就是说说要正常常使用酒酒精浓度度测试仪仪，需要要在接通通电源后后等待一一分钟。在在对人体体进行测
43、测量时，用用口对着着传感器器呼气22至3秒秒即可。将配制好好的浓度度为9.mg/L111.2 mg/L 220 mmg/LL 1336 mmg/LL用做成成的探测测仪检测测，其结结果分别别显示为为：9 mg/L、112 mmg/LL、188 mgg/L、1125 mg/L。测测量的最最大误差差为8.2%对于检检测浓度度低的酒酒精误差差比检测测浓度高高的酒精精误差小小，这也也是设计计的该酒酒精浓度度探测仪仪适合与与检测酒酒后驾车车的原因因，因为为人在饮饮酒后，从从呼吸道道呼出的的酒精气气体浓度度一般都都不是很很高。因因此，对对设计的的传感器器可以在在定标上上作适当当的改进进，就可可以用于于检测酒
44、酒后驾车车。33结论经过近半半年时间间的不断断查找资资料、设设计原理理图、布布板、焊焊接以及及软、硬硬件调试试，该检检测仪基基本实现现了既定定的功能能。可以以进行酒酒精浓度度阈值设设定、声声光报警警、以及及酒精浓浓度的显显示，不不过整个个检测仪仪的反应应速率相相对较慢慢，经分分析可能能与单片片机的处处理的位位数、环环境的温温度有关关，因为为环境的的温度会会对酒精精传感器器的灵敏敏度造成成很大的的影响，但但酒精传传感器良良好的稳稳定性和和选择性性使得检检测仪抗抗干扰性性很强。结结构简单单、体积积小、携携带方便便等优点点相信会会使它具具有很好好的市场场前景。总总之，虽虽然在这这过程当当中遇到到过很
45、多多阻碍，不不过有了了这些错错误同时时让自己己对知识识有了更更深一层层的了解解，培养养了自己己独立思思考问题题、解决决问题的的能力。34参考文献献1康康华光.电子技技术基础础模拟部部分（第第五版(M)）.北京：高等教教育出版版社，220066:1223-3340.Kangg Huua-gguanngaanallog parrtoffEllecttronnicTTechhnollogyy(55th Ediitioon (M).Beeijiing:Higgherr Edducaatioonpuubliishiing houuse,20006:1123-3400.2康康华光.电子技技术基础础数字部部
46、分（第第五版(M)）.北京：高等教教育出版版社，220066:100-2556.Kangg Huua-gguanng ddigiitall paart of Eleectrroniic TTechhnollogyy (55th Ediitioon (M). BBeijjingg: HHighher Eduucattionn Prresss,20006:10 -2556.3何何桥，段段清明，邱邱春玲等等. 单单片机原原理及应应用，中中国铁道道出版社社，20004.HeQiiao, Duuan Qinng-mmingg, QQiu Chuun-llingg,thhe ssinggle chiip mmicrrocoompuuterr prrincciplle aand apppliccatiion , CChinna rraillwayy puubliishiing houuse, 20004.4 程德德福，王王君，凌凌振宝，王王言章等等. 传传感器原原理及应应用，机机械工业业出版社社，20008.Chenng