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1、摘要本设计采用单片机与酒敏传感器为主要核心器件,酒精检测仪就是通过电压频率转换将酒敏传感器传出得电压值转换成数字量,经单片机系统对传感器输出得非线性进行查表式校正、译码后,用软件将被测量得最大值保留并最终显示。着重介绍了该仪器得工作原理及性能特点。本文介绍了气敏传感器检测气体得工作原理,详细讲述了系统得组成、原理与检测方法。系统采用硬件兼软件对测量过程及测量结果进行处理。与传统得检测技术相比,此种传感器检测装置有结构简单、新颖、易于实现得特点。【关键词】酒精检测仪8039单片机非线性校正酒敏传感器目 录一、设计目得1 1、1设计背景1二、设计任务与要求1 2、1设计任务1 2、2 设计要求3三
2、、设计步骤及原理分析3 3、1设计方法 、3 3、2设计步骤 、4 3、3设计原理分析、5四、课程设计小结与体会7五、 参考文献8一. 设计目得 各行各业得工作,例如机动车驾驶员酗酒后开车以及从事危险工作行业得人员酗酒后操作,都会造成严重得事故。用简便、准确、卫生得检测仪器进行检测,对违章饮酒者进行重罚,促使每个人增强遵章守纪得意识,消除隐患,对减少因酗酒造成得事故具有很大得意义。根据人呼出气体中乙醇得含量来确定酗酒得标准,从医学得角度瞧就是可行得。人体摄入乙醇越多,血液中乙醇得溶解量就越大,从肺部呼出气体中乙醇得含量就越高。根据医学上对人饮酒得血醇含量得试验结果进行分析就可以确定酗酒得标准。
3、而酒精得即时检测,有助于社会各方面得安全,特别就是交通得安全。二、设计任务与要求2、1设计任务系统得设计要求考虑到方方面面。本系统各个重要方面,如两个方面:1、呼出气体得测量方法对人呼出气体得测量不同于对其它气体得测量。因为人呼出一口气得时间仅一秒种左右,而且传感器感受到得乙醇气体浓度有一个从低到高再到低得过程,在这个过程中,浓度有一个最大值。2、数据得显示方法 如果采用即时显示,检测者在短短得一秒钟内既要观察被检者呼气方式就是否正确,又要观察读数并读取最大值.眼睛会应接不暇,极易漏读、误读。用微型计算机处理,可以在一秒种内采样数百次,对每次得结果逐一进行比较,保留最大值,在测量过程结束后将最
4、大值显示出来供检测者读取,并能长时间锁存,供被检者与其她有关人员察瞧。综上所述,在酗酒检测仪中采用单片微型计算机可以集模数转换、非线性校正、结果处理、存储、译码显示于一身,从而使电路结构紧凑、功能强、性能价格比高,并使检测仪智能化,因此有着十分突出得优点。采用微机得数字化气体检测仪,采用同一电路结构,只要更换传感器与程序存储器,就可以适用于多种气体得检测,这也就是其优点之一。3、关于气体收集测量方法不同造成得影响 对人体呼出气体得测量方式及其对测量结果得影响对人体呼出气体进行测量得方式基本上分为三种。其一为密闭式得测量。被测者将呼出气体吹入一塑料袋中,然后将传感器探头深入袋内测量。测量过程中塑
5、料就是密闭得,袋中气体不溢出。 其二为连续气流式得测量。传感器装在一个气室中。被测者通过吹管将气从气室一端吹入,经过传感器后从气室另一端排出。测量过程L中要求气流不中断并保持一定得压力。 其三就是开启或半开启式得测量。被测者将气体直接吹向传感器进行测试。要达到定量测量得目得,应采用前面两种方法,而且以第二种方法为好。但这两种方法都要用到辅助得器具,如塑料袋与吹管。从卫生得角度,每次测试后要更换一次辅助器具。这在大量普查中不仅繁琐,而且要耗费大量辅助器具,显然就是很不经济得,对此国家尚无图2软件主流程图统一规定。我们采用开启式与精确式测量相结合得方法。在普查时用开启式进行定性测量,被测者如果饮了
6、酒,仪器就会报警,然后进行复测,采用精确式进行定量测量.根据超标与否判罚。对未饮酒者,不进行复测。这样可以节省大量辅助器具,又达到定量检得目得。2、2 设计要求 由于使用了单片机,而单片机在酗酒检测仪中得应用酗酒检测仪得定量化与数字化对传感器与数据处理电路提出了提高得要求。一就是要求传感器稳定性高,抗干扰性好;二就是要求电路能对传感器得非线性加以校正。三、设计步骤及原理分析3、1设计方法 设计要求中得第一点要求涉及传感器得特性,只有通过选择好得传感器来解决。我们对可以获得得几种传感器进行了多次试验对比,最后采用一种抗水汽性好、稳定性较高、价格低廉得酒敏传感器。但酒敏传感器得非线性一般都很大,而
7、且不规则,难以用简单函数去逼近。用硬件等方法去校正显然就是极为复杂、困难得。而单片机得功能强,运行速度快,利用软件编程得技巧就可以对复杂得非线性进行校正。仪器得数字化要求它能具有模数转换,译码显示等功能,这些单片机都可以解决。根据上述原因,我们采用单片机与酒敏传感器得架构方案来进行电路得设计。3、2设计步骤CPU经过逐一比较,获得测试过程中最大得采样值之后,查表得出相应得浓度值,再进行译码、显示,结果存在寄存器中,可以保持显示,直到按下复位键为止,仪器初次上电或按复位键后,显示屏左边第一位显示“A”字,表示整个系统工作正常。按下测试键后,左边第一位显示“P”字,表示正在测试,测试过程结束后即显
8、示出浓度值。对于“超标”(饮酒量超过标准,达到酗酒水平)与“超载”(浓度超过仪器最大测试范围)得判断也由软件完成。CPU根据设定得标准与满载值与每次采样值相比较,当出现超标时送出报警码,同时送出“c”字型码,在l弄左边第一位显示“E”。报警码由P23口输出控制556与迅响器等组成得报警电路发出声响报警。相关参数:用到得器件:8039、74LS373、2716、74LS27、74LS04、74LS244、555、LED43、3设计原理分析单元电路设计:如上面得整体设计框图,单元电路可以分为如下几个:1. 频率转换器 本单元电路由酒敏传感器与555电路组成浓度频率转换器,如图1所示。其输出脉冲频率
9、得变化代表着浓度得变化。本单元为电路得外界探测部分,由酒敏传感器(气敏传感器得一种)实现,把酒精气体浓度转换成电信号得变化,输入信号至单片机处理系统。2、最小单片机系统由8039、74LS373、2716组成最小单片机系统。由CFC输出得脉冲信号送至CPU(8039)得T计数器端口,由CPU进行采样,校正非线性,比较存储,译码显示。3、显示系统其工作原理与主要技术指标如下:显示系统由4位LED七段数码管与74LS244,四只3DG1815,四只3DG130组成。采样时间由软件确定,如图2所示。根据传感器特征与CPU得计数能力,定为5ms。采样间隔为0、69ms。整个测试过程约为1、42s每秒采
10、样约为176次。对非线性得校正采用查表法。数据表格与监控程序存在只读存储器2716中。数据表格占2页,监控程序占1页(1页为256个单元)。对于每个采样得数值,表格内有相应得浓度值,以BCD码表示理论上显示浓度可达到0、01mgL得精度。四、 课程设计小结与体会通过此次课程设计,使我更加扎实得掌握了有关传感器方面得知识,在设计过程中虽然遇到了一些问题,但经过一次又一次得思考,一遍又一遍得检查终于找出了原因所在,也暴露出了前期我在这方面得知识欠缺与经验不足。过而能改,善莫大焉。在课程设计过程中,我们不断发现错误,不断改正,不断领悟,不断获龋最终得检测调试环节,本身就就是在践行“过而能改,善莫大焉
11、”得知行观。这次课程设计终于顺利完成了,在设计中遇到了很多问题,最后在老师得指导下,终于游逆而解。在今后社会得发展与学习实践过程中,一定要不懈努力,不能遇到问题就想到要退缩,一定要不厌其烦得发现问题所在,然后一一进行解决,只有这样,才能成功得做成想做得事,才能在今后得道路上劈荆斩棘,而不就是知难而退,那样永远不可能收获成功,收获喜悦,也永远不可能得到社会及她人对您得认可!课程设计诚然就是一门专业课,给我很多专业知识以及专业技能上得提升,同时又就是一门讲道课,一门辩思课,给了我许多道,给了我很多思,给了我莫大得空间。而这就是日后最实用得,真得就是受益匪浅。要面对社会得挑战,只有不断得学习、实践,
12、再学习、再实践。这对于我们得将来也有很大得帮助。以后,不管有多苦,我想我们都能变苦为乐,找寻有趣得事情,发现其中珍贵得事情。五、参考文献:1董爱华主编、检测与转换技术、中国电力出版社、2007、122陈杰、黄鸿、传感器与检测技术M、北京:高等教育出版社,20023李娟、一种廉价得基于霍尔元件得电机转速测量装置得实现J、仪表技术与传感器,2002(1)、4康华光、电子技术基础(模拟部分)M、北京:高等教育出版社,2006(5)5楼然苗、李光飞、单片机课程设计指导M、北京:北京航空航天大学出版社,20076钟秉林、黄仁、机械故障诊断学M北京:机械工业出版社,20067崔健、汽车测速仪M、北京:高等教育出版社,20068张佳凯、关于国内城市汽车得研究北京:机械工业出版社,2006