单片机酒精检测报警器(1.docx
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1、毕 业 论 文(设计)论文题目 基于单片机的酒精测试报警器 摘要进入21世纪,我国的汽车产业获得迅猛发展,机动车数量也迅猛增加,汽车价格的下调,越来越多的人开始购买私家车,例如2002全国共生产汽车325.12万辆,截止2011年底全国机动车保有量为2.25亿辆。全球机械化水平的提高给人类的文明和进步带来了无可厚非的积极影响。遗憾的是对道路交通安全却没有带来正面的影响,导致了人员的伤亡、财产和经济损失,例如:在2002年统计中,全国机动车驾驶员肇事727365起,造成死亡97821人。2011年因交通事故死亡人数达10.7万人,伤47万人,由此造成的直接经济损失达23亿。大量的交通事故有很大的
2、一部分原因是因为醉酒驾车,饮酒驾车。当酒精在人体血液内达到一定浓度时,造成神经麻痹,大脑反应迟缓,肢体不受控制等症状。人对外界的反应能力及控制能力就会下降,处理紧急情况的能力也随之下降。对于酒后驾车者而言,其血液中酒精含量越高,发生撞车的几率越大。而根据世界卫组织的事故调查,大约50%69%的交通事故与酒后驾驶有关,酒后驾驶已经被列为车祸致死的主要原因。所以酒驾已成为交通事故的罪魁祸首,自从2011年开始我国加大对酒驾的处罚力度,酒精检测仪已成为酒驾检测必不可少的工具。所以考虑毕业设计的实用性,酒精检测报警仪是一个很好的课题,它主要是利用气敏传感器和单片机,检测空气中的酒精浓度含量,当酒精浓度
3、和环境温度超过预先设定的值时,报警器就会发生报警并且显示当前酒精浓度等级和温度数值,来提示危害。关键词 STC89C52单片机, MQ-2酒精传感器 , ADC0832 , DS18B20AbstractInto the 21st century, Chinas auto industry get rapid development, motor vehicle number also increases rapidly, car prices lower, more and more people begin to buy cars, 2002 the total production of
4、 3.2512 million cars, for example, by the end of 2011, the national motor vehicle ownership for 225 million. Global the improvement of mechanization has brought human civilization and progress is the positive impact. Unfortunately for road traffic safety has no positive effect, caused the personnel
5、casualty and property and economic losses, such as: the statistics in 2002, 727365, the national motor vehicle drivers accident resulting in death of 97821 people. Because of the traffic accident death toll of 107000 2011 people, injured 470000 people, caused a direct economic loss of 2.3 billion. H
6、uge number of accidents, there is a big part of the reason is because of drunk driving, drink driving. When the alcohol reaches a certain concentration in human blood, and cause nerve paralysis, brain slow response, the symptom such as uncontrolled body. People of the world response ability and cont
7、rol ability will drop, ability to deal with emergencies. For drunk drivers, the higher blood alcohol levels, the risk of a crash. And accidents, according to the world health organization survey, about 50% - 69% of the traffic accidents related to drink driving, drink driving has been listed as the
8、main cause of traffic accident death. So drunk driving has become a traffic accident culprit, since 2011, our country increase penalties for drunk driving and alcohol detector has become the necessary tools for drunk driving test. So considering the practicability of graduation design, alcohol testi
9、ng alarming device is a good topic, it is mainly using gas sensor and single-chip microcomputer, and to detect the contents of the alcohol concentration in the air, when the concentration of alcohol and temperature over the preset value, the alarm system will alarm and show the current alcohol conce
10、ntration level and temperature values, to prompt the hazards. Keyword STC89C52 singlechip, MQ - 2 alcohol sensors, ADC0832, DS18B20目录第一章 绪论51.1酒精检测报警器的发展历程5第二章:总体设计分析62.1课题研究的主要内容6第三章: 硬件电路的设计73.1总体硬件电路设计描述73.2 酒精传感器模块73.3温度传感器模块93.3.1 DS18B20 温度传感器简介93.3.2 DS18B20内部结构:93.3.3DS18B20温度传感器的优点:113.4 数模
11、转换模块123.4.1AD0832简介及引脚说明123.4.2单片机对 ADC0832 的控制原理133.5单片机模块:133.5.1STC89C52单片机原理介绍133.5.2晶振电路153.5.3复位电路163.6数码管显示模块:163.7蜂鸣器模块:17第四章:软件系统设计分析194.1 软件编译语言的选择194.2 总体程序设计194.3 A/D转换模块20第五章:系统的调试与测试225.1硬件测试225.2软件调试22参考文献25致谢26附录27使用元器件汇总:27实物图片:28整体程序代码28 第一章 绪论1.1酒精检测报警器的发展历程众所周知,我国是人口大国,酒已成为老百姓餐桌上
12、必不可少的东西,近年来随着老百姓生活水平的提高,汽车在老板姓家庭中已经非常普片,汽车的普及也加剧了交通状况不好的局面,再加上人们饮酒驾车,醉酒驾车,交通事故的多发已必不可少。所以近年来我国也逐步加大了查处酒驾的力度,在交警查处酒驾时就会使用较为先进的酒精测试仪,它的精确度会精确到小数后两位。提及酒精检测仪的发展历程,最初的时候人们是用鼻子作为传感器。到19世纪时,人们可以利用化学的方法来检测。提取人体的体液加入化学试剂就会产生相应的颜色差异。然后和标准浓度的酒精浓度相比较得出相应的酒精浓度。现在的酒精浓度检测仪以会利用酒精浓度传感器来检测然后经过数模转化将其显示出来。第二章:总体设计分析2.1
13、课题研究的主要内容本论文研究的是一种以气敏传感器和单片机为主的酒精浓度测试仪。当传感器检测到酒精时,信号由ADC0832进行处理模数转化再到单片机进行处理,当检测到浓度超标时,蜂鸣器会发出滴滴的报警声。同时,此系统还可以检测温度,防止温度过高酒精燃烧发生火灾。当检测到测到温度超过设定的报警温度时候,蜂鸣器也将产生报警,系统的按键还具有连加、减功能,可以设置酒精浓度和高温报警值,可紧急报警和手动取消紧急报警功能,当有特殊情况时可按紧急报警键报警,并有掉电保存功能,设置的参数保存在单片机内部EEPOM中。所以该课题用到的硬件装置有酒精传感器、模数转换器、单片机、以及蜂鸣器构成。本文设计的酒精浓度检
14、测仪主要是以酒精传感器,温度传感器和单片机为平台设计而成的,其硬件系统功能框图如图2.1所示。单片机模数转换器 数码管 酒精传感器报警器 酒精传感器 第三章: 硬件电路的设计3.1总体硬件电路设计描述考虑到硬件电路对整个设计的重要性,所以在设计之前必须要有总体设计思路,按照第二章中的介绍以及图2-1的设计思路可分为以下几大模块设计:有酒精传感器模块和温度传感器模块,数模转换器模块,单片机模块,数码管显示模块,蜂鸣器报警模块 。在万用板上将上诉所有模块的器件全都焊接在万用板上,然后在Protel软件上画出原理图,连线,仿真,然后在万用板上进行连线焊接。3.2 酒精传感器模块酒精传感器模块:MQ-
15、2气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在可燃气体时,传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。MQ-2气体传感器对液化气、乙醇,丙烷、氢气的灵敏度高,对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。这种传感器可检测多种可燃性气体,是一款适合多种应用的低成本传感器。MQ-2气敏元件的结构和外形如图3-1所示(结构 A 或 B), 由微型Al2O3陶瓷管、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 部件材料1气体敏感层二氧化锡2电极金(Au)3测量电极引
16、线铂(Pt)4加热器镍铬合金(Ni-Cr)5陶瓷管 三氧化二铝6防爆网100目双层不锈钢(SUB316)7卡环镀镍铜材(Ni-Cu)8基座胶木或尼龙9针状管脚镀镍铜材(Ni-Cu) 图3-1酒精传感器外形图腔体内,加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。封装好的气敏元件有只针状管脚,其中个用于信号取出,个用于提供加热电流。基本电路如图3-2。图3-2 MQ-2基本电路MQ-2传感器灵敏度曲线: 图3-3图3-3给出了MQ-2型气敏元件的灵敏度特性。其中:温度:20、湿度:65%、氧气浓度:21%RL=5kRs:元件在不同气体,不同浓度下的电阻值。R0: 元件在洁净空气中的电阻值3.3温度传感器模
17、块 3.3.1 DS18B20 温度传感器简介课题使用的是DS18B20 温度传感器DS18B20是DALLAS(达拉斯)公司生产的一款超小体积、超低硬件开销,抗干扰能力强、精度高、附加功能强的温度传感器。图3-43.3.2 DS18B20内部结构:DS18B20主要由4部分组成:64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警除法器TH和TL、配置寄存器。ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的,它可以看做是DS18B20的地址序列码,每个DS18B20的64位序列号均不相同。ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同,这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。图3-5DS18B2
18、0管脚排列:图3-6GND为电源地,DQ为数字信号输入/输出端,VDD为外接供电电源输入端。图3-7 DS18B20寄生电源工作方式(电源从IO口上获得)注意:当温度高于100时,不能使用寄生电源,因为此时器件中较大的漏电流会使总线不能可靠检测高低电平,从而导致数据传输误码率的增大。图3-8 DS18B20外接电源工作方式3.3.3DS18B20温度传感器的优点:采用单总线的接口方式与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。单总线具有经济性好,抗干扰能力强,适合于恶劣环境的现场温度测量,使用方便等优点,使用户可轻松地组建传感器网络,为测量系统的构建引入全新概念。
19、测量温度范围宽,测量精度高。DS18B20的测量范围为-55-125,在-10-85范围内,精度为0.5。在使用中不需要任何外围元件。持多点组网功能。多个DS18B20可以并联在唯一的单线上,实现多点测温。供电方式灵活。DS18B20可以通过内部寄生电路从数据线上获取电源,因此,当数据线上的时序满足一定的要求时,可以不接外部电源,从而使系统结构更简单,可靠性更高。3.4 数模转换模块3.4.1AD0832简介及引脚说明采用AD0832信号采集芯片。AD0832芯片是美国国家半导体公司生产的一种 8 位分辨率、双通道 A/D 转换 芯片。由于它体积小兼容性强性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎
20、其目前已经有很高的普及率。ADC0832 具有以下特点(1)8 位分辨率(2)双通道 A/D 转换 (3)输入输出电平与 TTL/CMOS 相兼容(4) 5V 电源供电时输入电压在 05V 之间(5)工作频率为 250KHZ(6)转换时间为 32S (7)一般功耗仅为 15mW (8)8P、14PDIP双列直插、PICC 多种封装图3-9ADC0832引脚封装图芯片接口说明 CS_ 片选使能低电平芯片使能。 CH0 模拟输入通道 0或作为 IN+/-使用。 CH1 模拟输入通道 1或作为 IN+/-使用。 GND 芯片参考 0 电位地。 DI 数据信号输入选择通道控制。 DO 数据信号输出转换
21、数据输出。 CLK 芯片时钟输入。 Vcc/REF 电源输入及参考电压输入复用3.4.2单片机对 ADC0832 的控制原理正常情况下 ADC0832 与单片机的接口应为 4 条数据线,分别是 CS、CLK、 DO、DI。但由于 DO 端与 DI 端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双 向的所以电路设计时可以将 DO 和 DI 并联在一根数据线上使用。 当 ADC0832 未工作时其 CS 输入端应为高电平此时芯片禁用CLK 和 DO/DI 的电平可任意。当要进行 A/D 转换时须先将 CS 使能端置于低电平并 且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作同时由处理器向芯 片时钟输入
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