2024年4月3日发(作者：)
2021.01
设计研发
基于单片机控制的酒精浓度测试仪设计
刘嘉慧
(辽宁轨道交通职业学院
，
辽宁沈阳
，
110023
)
摘要
：
近年来
，
我国私家车数量日益增加
，
交通事故频繁发生
，
大部分事故造成的原因是酒后驾车
，
因此需要设计一款
智能的测试仪器来检测驾驶员体内酒精的含量
。
本测试仪由
AT89C51
系列单片机
、
气敏传感器
、
LCD1602
显示屏
、
按键
、
LED
报警指示灯
、
开关和电源等器件构成
。
可以检测气体中的酒精浓度,并釆用液晶屏显示出酒精浓度和醉酒阈值
，
醉酒
阈值可通过按键来设置
，
同时具有报警功能
。当检测值超过醉酒阈值时
，
相应的指示灯亮
，
即红灯亮
，
黄灯的报警值可通
过模块上的电位器调节阈值，
是一款实用性强
、
安全可靠便于携带的气体乙醇浓度检测工具
。
关键词:单片机
；
测试仪
；酒精浓度
Design
of
alcohol
concentration
tester
based
on
MCU
Liu
Jiahui
(Guidao
Jiaotong
Polytechnic
Institute,
Shenyang
Liaoning,
110023)
Abstract
：
In
recent
years,
with
the
increasing
number
of
private
cars
in
China,
traffic
accidents
occur
frequently.
Most
of
the
accidents
are
caused
by
drunk
driving
・
Therefore,
it
is
necessary
to
design
an
intelligent
test
instrument
to
detect
the
alcohol
content
in
the
driver
J
s
body.
The
tester
is
composed
of
AT89C51
single
chip
microcomputer,
gas
sensor,
LCD
1602
display
screen,
button,
LED
alarm
indicator,
switch
and
power
supply.
The
alcohol
concentration
in
the
gas
can
be
detected,
and
the
alcohol
concentration
and
drunk
threshold
can
be
displayed
on
the
LCD
screen.
The
drunken
threshold
can
be
set
by
pressing
the
key,
and
has
the
alarm
function.
When
the
detection
value
exceeds
the
drunk
threshold,
the
corresponding
indicator
light
will
be
on,
that
is,
the
red
light
will
be
on.
The
alarm
value
of
the
yellow
light
can
be
adjusted
through
the
potentiometer
on
the
module.
It
is
a,
practical,
safe,
reliable
and
portable
gas
ethanol
concentration
detection
tool.
Keywords
:
Single
chip
microcomputer;
tester;
alcohol
concentration
o
引言
人民的生活水平逐年提高,私家车数量日益增加
，
交通
(2)
本系统以
AT89C51
系列单片机为核心
，
同时配有
LCD
液晶显示
、
按键设置等外围电路进行交互工作
，完成数据的
具体釆样
、
保存、
计算处理
、
结论分析等过程
(
3)
软件的设计要简单
，
便于实现
。
事故频繁发生
，
大部分事故造成的原因是酒后驾车，
因此需
要设计一款智能的仪器来检测驾驶员体内酒精含量
。
远古时
代的方法是利用鼻子作为传感器
，
来进行气体的检测
，
从而
1.2
酒精浓度检测仪构成
酒精浓度的检测前端是通过传感器实现的
，
经过处理将
判断气体中是否含有酒精
。
此方法存在争议
，
无法提供依据
。
后来用液体试剂对酒精进行定量分析
。
通过和已知酒精浓度
非电量转换为电量
，
输出电压在
0V-5V
之间
，
后端将传感器输
出的电压信号经过模数转换装置转换后
，
单片机再对由传感
器输出数据进行处理
，
并显示出来
。
因此本系统由
AT89C51
系
列单片机
、
酒精传感器
、
LCD1602
显示屏
、
按键
、
LED
报警指
的标准试剂进行比对
，
得出结论
，
但此法比较繁琐。
现阶段的
方法是警察使用一种便携式的酒精浓度测试仪
，
让驾驶员进
行吹气釆集呼出的气体
，
再通过仪器来判断驾驶员是否饮
酒
。
这种做法只能初步估计驾驶员是否酒驾
，
但要判断是否
示灯
、
开关和电源等器件构成。
本测试仪可以检测气体中的
酒精浓度,并采用液晶屏显示出酒精浓度和醉酒阈值
，
醉酒
阈值可通过按键来设置
，
同时具有报警功能
。
当检测值超过
醉驾,只能通过血液检测才能达到目的
。
因此对呼出气体做
精确的测试和传统的医学血液酒精分析相比具有便携
、
节省
材料等优点
,
不仅能进行现场处理
，
也为交警节省了时间，
使
醉酒阈值时
，相应的指示灯亮
，
即红灯亮
，
黄灯的报警值可通
过模块上的电位器调节阈值
。
交通控制更高效
。
由此可见,高精度
、高可靠性与微型化是酒
精浓度检测仪是接下来研究的方向
。
2
酒精浓度测试仪硬件设计
1
酒精浓度测试仪总体设计方案
2.1
传感器的选择
本文设计的酒精浓度测试仪
，
在前端检测装置的选择上
1.1
酒精浓度检测仪设计要求分析
(1)
系统具有小巧便于携带
、
功耗低
、
价格低廉等特点
。
采用气敏传感器
，
因为喝酒后
，
呼出的气体中酒精浓度很高,
ELECTRONIC
TEST
设计研发
因此要求检测仪器只对酒精气体敏感
，
而对其他气体不敏
2021.01
2.
5
EEPROM
阈值存储器
阈值的设定由按键来完成
，
同时存储在
EEPROM
中
，
本
感
，
在将呼出气体的酒精浓度转换为血液中的酒精浓度
，
综
合以上因素
，
选用
MQ-3
型气敏传感器
。
该传感器灵敏度高
、
使
用寿命长
、
选择性及稳定性好
。
唯一的不足之处在于测量前
设计选用的阈值存储器为
AT24C02
。
AT24C02
是
2K
位串行
需预热一段时间
。
CMOS
EEPROM,
有
1
个
16
字节写缓冲器
，
具有写保护功能
，
内
部含有
256
个
8
位字节
，
最多可以实现
8
个
AT24C02
器件在
总线上的连接
。
具体系统硬件接线原理图如图
1
所示
。
2.2
电源电路
电源电路为整个系统提供电能
，
釆用
LM393
电压比较电
路来实现
。
传统的直流稳压电源包括四部分
，
分别是变压部
3
酒精浓度测试仪的软件设计
在主程序的设计部分
，
首先进行数据的初始化
、
定时器
的初始化
、
模数转换装置的初始化
、
显示电路的初始化
。
之后
分
，
整流部分
、
滤波部分和稳压部分
。
常用的电子设计中电源
供电一般采用
5V
。
进行循环
，
触发模数转换装置，
单片机将
MQ-3
酒精传感器实
时釆集的信号换算为酒精的浓度
，
并通过液晶显示器显示出
2.
3
LCD1602
显示电路
LCD1602
液晶显示器能够显示
16
列
2
行共计
32
字符
。
液晶显示器在我们的日常生活中随处可见
，
如家用电器上的
来
。
接下来判断酒精浓度值是否超过设定的阈值
，
浓度超过
阈值会发出声光报警提示，
没有超过设定的阈值只显示不报
警
。
主程序流程图如图
2
所示
。
触控装置
、
电脑手机屏幕
、
计算器
、
万用表等仪器仪表中都可
以看到
。
液晶显示器上可以显示数字
、
图形和符号等信息
，
是
一种工业字符型液晶。液晶显示器彩色鲜艳
，
便于观察
，
适用
4
酒精浓度测试仪的系统调试
调试过程分为硬件调试和软件调试
。
首先进行硬件调
于大规模集成电路
、
便携笔记本电脑
、
摄像机及手机终端等
设备中
。
试
，
检测硬件电路设计的合理性以及简便性
，
同时判断能否
达到预期效果
。
在硬件调试过程中要仔细检查电路的焊接情
2.
4
声光报警电路
声光报警电路主要由
LED
发光二极管
、
蜂鸣器构成
。
其中
况
。
按照酒精采集电路
、
显示电路
、
主控制电路的顺序依次进
行调试
。
其次进行软件调试
，
检查程序的编写是否有错误
，
能
LED
器件能够将电能转化为光能
。
LED
元器件的使用寿命长
、
功耗低
、
光强高
、
辐射小
。
在家庭照明电路中起着至关重要的
否更优化等问题
。
调试过程中遇到的问题
：
作用
。
本设计利用
LED
报警装置指示酒精是否超标
。
当检测值
超过醉酒阈值时
，
相应的指示红灯亮起,同时发出报警声音
。
(1)
对芯片引脚不熟悉
，
出现焊接顺序错误
，
最后重新购
买器件进行焊接解决了此问题
。
(2)
在编写程序的过程中
，
发
+5V
卜
C1
-
10uF
U1
10K
f
J
传感器接口
J3
MQ-3
VCC
GND
DO
AO
单片机系统
g
N^
_
R2
CJ
STC12C5A16AD
P1
PO
)WER
+5V
.
~~
------
2
2402
SCL
1
2402
SDA
2
3
4
DOUT
5
6
7
AOUT
8
RXD
TXD
8
P0.0/AD0
P0.1/AD1
P0.2/AD2
P0.3AD3
P0.4/AD4
P0.5/AD5
P0.6/AD6
P0
.7/AD7
ALE/
PROG
PSEN
P2.7/A15
P2.6/A14
P2.5/A13
P2.4/A12
P2.3/A11
P2.2/A10
P2.1/A9
P2.0/A8
Q
N
RP1
39_____________
P00
2
38
P0
厂
3
37
P02
_
4
36
P03
5
35
P04
6
34
P05
7
33
P06
_
8
32
P07
9
P27
P26
P25
+5V
4
~
3
2
DOUT
1
AOUT
■|GND
d
d
A
Q
H
I
GND
S1
供电电路
P1.0/ADC0
P1.1/ADC1
P1.2/ADC2
P1.3/ADC3
P1.4/ADC4
P1.5/ADC5
P1.6/ADC6
P1.7/ADC7
COM
R1"
R2
w
-R3w
R4
w
-R5w
R6
xw
R7
vw
-R8w
液晶屏接口
J2
10K
—
27
26
25
+5V
L2
A
L3
LEDR
R5
RXD/P3.0
TXD/
P3.1
INT0
/P3.2
2.2k
INT1/P3.3
T0/P3.4
2.2k
15
T1/P3.5
16
c
^^5
WR/P3.6
RD//P3.7
10
11
a
4
22
■2T
EEPROM
存储器电路
+5V
R9
R10
10k
10k
8
7
6
5
r
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
+5V
-|GND
R7
1K
P27
P26
P25
P00
P01
P02
P03
P04
P05
P06
P07
R8
10K
■|+5V
GND
U2
24C01A
拽严一
GND
C2
1
I
12M
I
—
—
o
o
--
K2
HH+
00
6
I
C
C3
30pF
2402_SCL
2402
Sq
[
Vcc
WP
SCL
SDA
A0
A1
A2
Vss
1
2
3
4
GND
逛
GND
图
1
系统硬件接线原理图
申耳测说
2021.01
设计研发
5
结论
本测试仪由
AT89C51
系列单片机
、
气敏传感器
、
LCD1602
显示屏
、
按键
、
LED
报警指示灯
、
开关和电源等器件构成。
可
现
C
语言语法错误
，
后续通过检查依次改正
。
(3)
酒精值一直
没有显示
，
通过对显示器的测试及查阅资料发现
，
MQ-3
传感
器初次使用时要通电预热
。
以检测气体中的酒精浓度
，
并釆用液晶屏显示出酒精浓度和
醉酒阈值
，
醉酒阈值可通过按键来设置
，
同时具有报警功能
。
当检测值超过醉酒阈值时
，
相应的指示灯亮
，
即红灯亮
，
黄
灯的报警值可通过模块上的电位器调节阈值
。
测试仪前端
用
MQ-3
气敏传感器对酒精浓度进行采集
，
利用
AT89C51
系
列单片机对釆集的信号进行检测处理，
处理后显示输出
。
该
酒精浓度测试仪具有醉酒阈值设定得功能
，
此功能通过按
键来触发设定
，可根据具体用户需求设定醉酒阈值并进行保
存
，是一款实用性强
、
安全可靠便于携带的气体乙醇浓度检
测工具
。
参考文献
［
1
］
杨志忠.数字电子技术
［
M
］
,
北京
：
高等教育出版
社
,2008.12.
［
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徐江海.单片机实用教程
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M
］
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北京
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机械工业出版
社
,2012.12
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汪文
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湖北
：
华中科技大学
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⑷胡宴如.模拟电子技术
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M
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.
北京
：
高等教育出版社
,2011
.6
⑸康华光.电子技术基础数字部分
［
M
］
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北京
：
高等教育出
版社
,2011.
⑹
李庆亮
.C
语言程序设计实用教程
［
M
］
,
北京
：
机械工业出
版社
,2010.3
图
2
主程序流程图
(上接第
21
页)
能管理系统进行功能实现仿真检测
。
总结立体智能车库
PLC
应用现状,针对立体车库智能管理需求
，从设计思路
、
硬件配
置以及软件设计三个方面
，
尝试设计了具有智能化和效率化
管理系统能够稳定
、
高效地实现车辆的自动化存取功能
。
常規
交义引用
编译
1OI
叮画
一
—
;
u
［
I
的车辆升降横移立体车库控制系统
。
同时本文利用博图
V13
软件进行了仿真检测
，
认为本文的立体车库智能管理系统具
H
编译已誨
惜溪
：
0
：
・
《
：
0)
!
賂径
时
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
©
▼
PLC.I
丈
聊块
传
SS
签信号
(FB3)
抿警砥时
(065)
传扇器
(1
号_兄_
1
(DB6)
(FC5)
块已成财译・
块已成删译
・
块已成功编译
。
块已成功编译
。
车陋中
(FC2)
(FC4)
块已成删译・
快已咸删译
♦
诀已成蜩译
。
块已馬射・译
。
块已成功编译
。
块已咸卿译
・
电和飆
ffC3)
宇纲岀
W
(FB2)
故嘲
PS
(FB4)
自
(DB4)
丈
3-
3:
9
0
3:
2
3:
-5
3:
5
2
3:
5
3:
2
3:
5
2
3:
3:
5
2
3-
5
2
3-
3.
5
3
£0
S
有较高的稳定性和安全性
。
参考文献
ftessm
号
(
061
)
块已成功编译
♦
块已虑删译・
自训錨
LDB
(DB2)
手纲
5»LDB
(M3)
夏位
(FC1)
Main
(OBI)
快已成卿译
。
块已咸卿译
。
块已成卿译
•
块己咸卿译・
诀已戍删译
・
编译已芫
IK
碾
：
0
警告
：
0)
5
3
3-
3-
5
3
3:
3
3:
-5
丈
-5-
4
-
4
5
4
5
4
$
4
5
4
4
-5-
Startup
(OB
100)
图
5
PLC
控制系统程序编译结果
［
1
］
于国健
，
陶丽萍.基于
PLC
多协议智能立体车库控制系
统的设计
［
J
］
.
现代信息科技
,2020,4(08):63-66+70.
［
2
］
李耀武.基于
PLC
电气设备飽智能电动车库门设计与编
程
［
J
］
.
计算机产品与流通
,2019(06):129.
［
3
］
闰伟
.
基于可见光通信的智能车库定位导航系统设计
［
J
］
,
计算机与网络
,2019,45(01):69-71.
［
4
］
王强
，
陈海龙
，
夏昭.新型立体化智能车库控制系统的设
计与实现
［
J
］
,
自动化与仪表
,2018,
33(04):95-99.
⑸
周世强
，
邢长达.基于
PLC
的智能车库管理系统设计
［
J
］
,
科技视界
,2014(27):120-121.
5
结论
本文通过分析目前业界立体智能车库在控制系统上的
申耳测说
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