酒精测试仪毕设

本科毕业设计（论文）

题 目：专 业：班 级：姓 名：学 号：指导教师：职 称：完成日期：

( 2016届 )

酒驾智能闭环系统

2016年5月1日

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温州大学瓯江学院本科毕业设计(论文) 机械工程及自动化专业

酒驾智能闭环自锁系统设计的必要性及设计思路

摘要：在如今的生活里,汽车已经慢慢成为生活的必需品，然而伴随汽车的普遍，交通事故的发生率也随之增加。十起交通事故中大约有一半是与酒后驾驶有关，酒后驾驶已然成为一个必须解决的问题。近几年，国家出台了一系列交通法规来杜绝酒后驾驶的行为，可是并没有与预期一样真正杜绝。因此我设计一个酒后驾驶闭环自锁系统还是很有必要的，该成品用于驾驶员行驶前使用可以减少司机酒后驾驶事件的发生率。

该设计采用了AT89C52单片机，MQ-3传感器，AD0832，LCD1602等元件，通过MQ-3传感器接受外界乙醇气体的浓度，经过AD0832进行数模转换，将数据传到单片机中进行数据的处理，然后在LCD1602液晶上显示酒精浓度的数值，如果超过报警阈值报警装置进行报警。 关键词：单片机；传感器；数模转换；报警装置；LCD1602

Abstract: in today's life, the car has been gradually become the necessities of life, but with the car generally, the incidence of traffic accidents also increased. Ten traffic accidents about half are related to drunk driving, drunk driving has become a problem that must be solved. In recent years, the state has issued a series of laws and regulations to prevent drunk driving behavior, but did not really put an end to the same as expected. Therefore, I design a drunk driving closed-loop self locking system is very necessary, the finished product for the driver to use before driving can reduce the incidence of drunk driving events.

The design uses AT89C52 single chip microcomputer, MQ-3 sensor and ad0832, LCD1602 components. Through the sensor MQ-3 accept outside ethanol gas concentration, through ad0832 were digital to analog conversion, data is transmitted to the microcontroller for data processing, and then displayed on the LCD1602 LCD value of the alcohol concentration, if it exceeds the alarm threshold alarm device for alarm.

Keywords: MCU; sensor; DAC; alarm devices; LCD1602

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目录

摘 要 ...................................................... 错误！未定义书签。 第一章 绪论 ................................................................. 4

（一） 研究意义及背景 ................................................... 4 （二） 酒驾闭环自锁系统在国内外的现状和发展 ............................. 4 （三） 毕业设计的主要研究内容 ........................................... 4 第二章 硬件的设计 ........................................................... 5

（一） 系统硬件方案 ..................................................... 5 （二） MQ-3传感器模块 ................................................... 5 （三） AT89C52单片机 .................................................... 7 （四） ADC0832 .......................................................... 8 （五） LCD1602液晶显示 .................................................. 9 （六）硬件原理图 ....................................................... 11 第三章 软件设计 ............................................................ 11 （一）软件的设计和流程 ................................................. 12 （二）传感器输出程序设计 ............................................... 13 （三）A/D转换 ......................................................... 13 （四）键位的设置 ....................................................... 14 （五）液晶显示的设计 ................................................... 15 （六）源程序 ........................................................... 15 总结 ....................................................................... 25 致谢 ....................................................................... 26 参考文献 ................................................................... 27

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第一章 绪论

（一）研究意义及背景

在如今满大街汽车随处可见，汽车的普遍性给人们带来方便的同时，交通事故的发生率也随之增长，其中酒后驾车引起的交通事故已经屡见不鲜，为了减少酒驾的发生，交通警察采取了一些措施，像在某些路段进行酒驾检测。可是依旧无法真正的杜绝酒驾的发生，因此很有必要研究出一种专门辅助司机不酒后驾车的辅助工具，酒后驾驶闭环系统可以杜绝司机酒后无法使用汽车，这样就杜绝了司机因不重视酒驾而引起的交通事故，从而大大减少交通事故的发生率。

（二）酒驾闭环自锁系统在国内外的现状和发展

由于司机因为酒驾而导致交通事故频发，全球都开始研发酒后驾驶的酒精浓度测试仪，即通过驾驶员呼出气体检测出酒精含量，并将这一结果显示在显示屏上，交警据此判断司机是不是酒后驾车。可是该酒精浓度测试仪只能判断司机是不是饮酒，并不能做到防范于未然，有些人还是抱有侥幸的心理以及交警不可能24小时各路段检测，所以酒驾依旧是交通事故的频发因素。

对于上面的现象，近年来，我国也开始采用高科技手段防止酒后驾车，即酒后驾驶闭环系统。如今我国公路的发展水平提高，使得我国的道路交通安全形势也更加的严峻，特别是酒后驾车所造成的事故发生率提高。因此从主动安全角度来说，禁止酒后驾驶人员启动引擎是一个相当值得去完成的重要研究课题。 （三）毕业设计的主要研究内容

由于司机因为酒驾而导致交通事故频发，全球都开始研发酒后驾驶的酒精浓度测试仪，

即通过驾驶员呼出气体检测出酒精含量，并将这一结果显示在显示屏上，交警据此判断司机是不是酒后驾车。可是该酒精浓度测试仪只能判断司机是不是饮酒，并不能做到防范于未然，有些人还是抱有侥幸的心理以及交警不可能24小时各路段检测，所以酒驾依旧是交通事故的频发因素。

对于上面的现象，近年来，我国也开始采用高科技手段防止酒后驾车，即酒后驾驶闭环系统。如今我国公路的发展水平提高，使得我国的道路交通安全形势也更加的严峻，特别是酒后驾车所造成的事故发生率提高。因此从主动安全角度来说，禁止酒后驾驶人员启动引擎是一个相当值得去完成的重要研究课题。

设计研究的是一种以气敏传感器和单片机A/D转换器为主，检测驾驶员呼出气体的酒精浓度，并具有声光报警功能的空气酒精浓度监测仪。其可检测出空气环境中酒精浓度值，并可根据不同的环境设定不同的阈值，对超过的阈值进行声光报警来提示危害。 本课题分为两部分：硬件设计部分和软件设计部分。硬件部分为利用MQ3气敏传感器测量空气中酒精浓度，并转换为电压信号，经A/D转换器转换成数字信号后传给单片机系统，由单

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片机及其相应外围电路进行信号的处理，显示酒精浓度值以及超阈值声光报警。程序采用模块化设计思想，各个子程序的功能相对独立，便于调试和修改。而硬件电路又大体可分为单片机小系统电路、A/D转换电路、声光报警电路、LED显示电路，按键电路，各部分电路的设计。在本次论文中，主要介绍AT89C52，ADC0832,LCD1602，MQ-3传感器的性能，以及数据采集子代码，数据处理过程，数据显示以及报警装置的设计方法和过程，当酒精浓度超过80ppm时会LED红灯亮以及继电器断开（设计中以LED绿灯亮代表）。

第二章 硬件的设计

（一）系统硬件方案

本次设计用AT89C52单片机，A/D采用ADC0832，显示用LCD1602，采集数据用MQ-3传感器。本设计通过MQ-3传感器感应酒精浓度模拟量变化，经过ADC0832进行模拟量到数字量的转换，在从ADC0832传送到单片机中进行数据的处理，然后由LCD1602进行数据的显示。

MQ-3传感器 图2-1-1 酒驾闭环自锁系统框图

AD0832进行数模转AT89C52 LCD1602显示 报警装置 键位控制 （二）MQ-3传感器模块

MQ-3传感器模块是将MQ-3传感器做进了模块中，使其输出模拟量的器件。

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}

;

void delaynms(unsigned char n) {

unsigned char i; }

bit BusyTest(void) {

bit result;

RS=0; RW=1; E=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); result=BF; E=0; return result; }

void WriteInstruction (unsigned char dictate) {

while(BusyTest()==1);

for(i=0;i

RS=0; RW=0;

E=0; _nop_();

_nop_(); P0=dictate; _nop_(); _nop_(); _nop_();

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_nop_(); E=1; _nop_(); _nop_(); _nop_();

_nop_(); E=0;

}

void WriteAddress(unsigned char x) {

WriteInstruction(x|0x80); }

void WriteData(unsigned char y) {

while(BusyTest()==1); RS=1; RW=0;

E=0;

P0=y; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();

E=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); E=0;

}

void LcdInitiate(void) {

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delaynms(15); WriteInstruction(0x38); delaynms(5); WriteInstruction(0x38);

delaynms(5); WriteInstruction(0x38); delaynms(5); WriteInstruction(0x0c); delaynms(5); WriteInstruction(0x06); delaynms(5); WriteInstruction(0x01); delaynms(5);

}

void display_value(void) {

unsigned char i; WriteAddress(0x03); i = 0; while(str[i] != '\\0') {

WriteData(str[i]); i++;

}

}

void display_ppm(void) {

unsigned char n; WriteAddress(0x0d); n= 0;

while(str[n] != '\\0')

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{

WriteData(str0[n]);

n++; }

}

void display1(unsigned char x) {

WriteAddress(0x09); WriteData(table[x]);

}

void display2(unsigned char x) { unsigned char i,j; i=x/10; j=x; WriteAddress(0x0a);

WriteData(table[i]); WriteData(table[j]);

}

unsigned char A_D() {

unsigned char i,dat; CS=1; CLK=0; CS=0;

DIO=1; CLK=1; CLK=0; DIO=1; CLK=1;

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CLK=0; DIO=0; CLK=1; CLK=0; DIO=1; CLK=1;

for(i=0;i<8;i++) {

CLK=1; CLK=0;

dat<<=1;

dat=dat|DIO;

} }

void main() {

unsigned int AD_val; unsigned char Int,Dec;

TMOD=0x01; //使用定时器T0的模式1 EA=1; //开总中断

ET0=1; //定时器T0中断允许 TR0=1; //启动定时器T0

TH0=(65536-500)/256; //定时器T0赋初值，每计数200次（217微秒）发送一次中断请求

TL0=(65536-500)%6; //定时器T0赋初值

keyval=0; //按键值初始化为0，什么也不做 ID=0; while(1)

{ P1=0xdf;

CS=1;

return dat;

delay1ms();

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switch(keyval) //根据按键值keyval选择待执行的功能 {

case 1:

LcdInitiate();

delaynms(5); display_value();

display_ppm(); led1=1; led2=1; break;

LcdInitiate(); delaynms(5);

display_value();

display_ppm(); AD_val= A_D(); AD_val=AD_val*500/255；Int=(AD_val-100)*2; display1(Int); while(Int>=80) { P1=0xc7; beep=~beep; if(keyval==1) { break; } } }

} }

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case 2:

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void Time0_serve(void) interrupt 1 using 1 {

TR0=0; //关闭定时器T0 if((P1&0xf0)!=0xf0) //第一次检测到有键按下

{

delay1ms(); //延时一段时间再去检测 }

if((P1&0xf0)!=0xf0) //确实有键按下 }

{

if(k1==0) //按键S1被按下 keyval=1;

if(k2==0) //按键S2被按下

keyval=2;

TH0=(65536-200)/256; //定时器T0的高8位赋初值 TL0=(65536-200)%6; //定时器T0的低8位赋初值 TR0=1; //启动定时器T0 }

第四章 调试和结果

先用ISIS软件绘制电路图，然后用keil软件生成“.hex”文件，将“.hex”文件放入仿真软件ISIS中的单片机中，仿真试验结果。

仿真成功后，用实物连接形成PCB板，每个模块一别检测是否正确，一别焊接到PCB板上，当PCB板成型后，预热足够长时间MQ-3传感器，然后通过EP51单片机编程器将程序拷入到单片机AT89C52中，拿取酒精样品，通过MQ-3传感器验证结果。

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图4-1-1 仿真图

备注：其中D2表示继电器断开，D1为报警红灯，BUZ表示报警发声器。

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图4-1-2 实物图

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总结

经过这几个月的奋斗，毕业设计总算快要完成了。在这段日子里我发现了许多学习上的不足，并且查漏补缺。我是边实习边写毕业设计，这样的日子让我感到很充实。在毕业设计中我很多次遇到难题，但是指导老师电话中的讲解或者是厂里师傅的帮忙，让我的毕业设计可以顺利的完成。

我的毕业设计的题目是酒驾闭环自锁系统的实现，在如今这个汽车普遍化的社会，并酒驾引起的交通事故发生率还在上升，因此酒驾闭环自锁系统的研究则显得颇为重要，用气体传感器感应酒精浓度，当发现酒驾时切断发动机，以此杜绝酒驾。在这次的毕业设计中，我更加深入的了解了所学在生活中的应用。并且延伸出来的内容让我对低压电气，如熔断器，继电器等保护电路和电机的应用有了更加深刻的印象。

我在这几个月的时间里分工明确，先画出系统框图和流程图，然后用ISIS软件画出电路图，用keil软件进行编程，然后仿真，成功后再DESIGN软件中画出电路图及封装连线，最后则是焊接实物。在这期间，遇到了各种问题，开始时候在传感器上换算成酒精浓度值除了问题通过查找资料得以解决，然后又由仿真成功直接焊接了实物电路，因未知原因无法运行，然后按照何涛老师说的先焊LCD试验LCD是否正常工作，然后逐一焊接到电路板上，最后发现LCD电路的连接出了问题。在这次毕业设计中我将ISIS软件，keil软件，DESIGN软件的使用进行了巩固，以及对书本上学的ADC0832，LDC1602以及AT89C52单片机的使用进行了更加深入的了解，除此之外我通过互联网学习了下MQ-3传感器的使用。

通过这次的毕业设计，让我受益匪浅。发自内心的想要感谢每一个帮助过我的人，很多事情一个人做可能真的很难，要独自完成一个项目真的非常的没有头绪和混乱。但是当大家聚集到一起讨论并且有个方向的时候往往能够事半功倍，每个人都有每个人的想法，当然有时候也会有分歧，我扬长避短，用最好的方式结果问题。当然在这次毕业设计中，我深刻认识到了自己的不足，很多的知识都没有应用到实际上，而课本上的有些东西在实际中也是很少用到的，我们只有不断的查资料，结合实际才能够更好的做好一个真正的东西。我在老师和同学们，还有厂里的师父们身上学到很多不同的学习方法，在以后的学习过程中，我会更加注重自己的操作能力和应变能力，更好的与这个社会接轨，适应不同的东西，给自己说声加油！

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致谢

在这几个月的毕业设计中我遇到很多的问题，发现了自己四年大学学习中的许多知识的不熟练运用，通过翻阅书籍和咨询指导老师，在我毕业设计完成的同时，我也把许多知识重新巩固了一遍，非常感谢毕业设计带给我的这次查漏补缺。在这段时间中，我特别感谢何涛老师对我的帮助和关心，当我每次遇到难题的时候我就会通过电话或者去他办公室向他询问如何解决问题，何涛老师每次耐心的讲解让我受益匪浅。最让我感动的是何涛老师除了在帮助我解决学习上的问题，同时也很关心我们的毕业去向和生活，对我这个即将毕业而跨入社会的大学生来说，这是非常温暖的关怀。当然我也要感谢在我做毕业设计中对我进行过帮助的人，比如公司的前辈，车间的师傅，学习优异的同学等等，他们能够在我毕业设计遇到问题时，提供给我专业的帮助，并且耐心的讲解让我受益匪浅。

大学四年，匆匆而过，感觉不久前才刚刚跨进大学校门。四年中有遗憾但是更多是快乐,刚入大学贪玩的我放弃了很多学校组织的项目的报名，这是我心中的小小遗憾，但是在大学的四年我认识许多的朋友，老师，他们的帮助和关心让我这四年的大学生活并不孤单，并且学习到许多有用的知识，让我跨进社会的时候多了份信心。当然四年大学生活中也有过伤心，因为一次懒觉而放弃了党员培训，但是痛往往是成长道路上不可或缺的，毕竟痛更能让人把错误谨记于心。在此我感谢学校，大学的四年让我成长。当然也很感谢我的父母能够为我提供这么一个机会，让我走进大学体会这个“小社会”，并且在我遇到困难时总是听我诉苦还耐心的开导我。大学四年已经接近尾声，对于即将离校的我来说，有很多的不舍和留恋，不过大学的一幕幕快乐，我已装进心中的相册，不会忘记，跨进社会，才能将大学的理论学习用于实践，才不辜负老师们的授学。在这里，我也再次感谢在我的成长道路上的小伙伴和老师们，因为你们，我的人生不再孤单和寂寞，也充满了精彩。衷心祝福你们以后身体健康，万事如意！

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参考文献

[1]李宇明主编.C语言程序设计.武汉：武汉理工大学出版社，2007 [2] 李朝青. 单片机原理及接口技术（第3版）北京: 北航出版社, 2006 [3] 赵亮, 候国锐. 单片机C语言编程与实例. 北京: 人民邮电出版社, 2003 [4] 沙占友, 王彦朋, 孟志永. 单片机外围电路设计. 北京: 电子工业出版社, 2003 [5] 夏路易、石宗义.电路原理图与电路版设计教程。北京：广益印刷有限公司，2002. [6]刘胜利，李龙文.高频开关电源新技术应用[M].北京：中国电力出版社，2008:2-69. [7]岳睿.警用呼气式酒精传感器的研究进展[J].化学传感器，2006（9）:7～8.

[8]陆凡，王小平，陈诵英.低功耗 C2H5OH 气敏元件[J].传感器技术，1997，16（4）：21～23. [9]任先武，金建东.低功耗乙醇气敏元件[J].传感器技术，1998，17（6）：42～ 44.

[10] Kai E, Sawata S, Lkebukuro K et al. Detection of PCR product in solution using surface plasmon resonance .Analytical Chemistry, 1999.7.1 :796~800

[11] Verghese G C, Lang H, Casey L F. Analysis of instability in electrical machines .IEEE Trans on IA, 1986, 22 :853-864 .

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