基于AT89S51单片机酒精浓度探测仪毕业论文djtt.docx

必读参考考资料：：[1]张张培仁．．基于汇编编语言编编程MCCS-551单片片机原理理与应用用[M]]．北京：：清华大大学出版版社，20003．[2] 吴桂秀秀．传感感器应用用制作入入门[MM]．浙浙江科学学技术出出版社，220044．目 录录摘要IAbsttracctIII1 绪论论11.1 设计背背景11.2 气敏传传感器的的研究现现状11.3 设计酒酒精气体体传感器器的意义义21.4 本文主主要研究究工作222 硬件件电路设设计与实实现42.1 单片机机开发流流程42.2 硬件系系统框图图42.3 信号采采集电路路52.4 信号转转换电路路82.5 发光二二极管显显示报警警电路1142.6 数码管管显示电电路1662.7 系统整整体电路路图1883 软件件编程2203.1 开发环环境2003.2 程序流流程2003.3 程序代代码编写写224 电路路调试与与测试结结果2884.1 电路调调试2884.2 浓度与与显示之之间的关关系2995 结束束语333参考文献献34附录355致谢388摘 要要本设计实实现了对对不同浓浓度酒精精的检测测和显示示，通过过适当改改进可以以用于检检测酒后后驾车。

本本文用AAT899S511单片机机与M-3型型气体传传感器实实现了对对酒精浓浓度的测测量论文主主要研究究了（11）硬件件方面，MMQ-33气体传传感器技技术参数数的检测测和将它它接入到到酒精浓浓度检测测模块中中；将模模拟电压压信号放放大驱动动发光二二极管点点亮报警警；将采采集到的的模拟电电压信号号通过单单片机控控制经AA/D转转换，得得到数字字电压信信号；用用于显示示浓度的的数码管管显示模模块22）软件件方面，主主要研究究了电压压到浓度度的线性性转换和和最终浓浓度值的的数码管管显示33）对设设计的传传感器进进行了标标定设设计的传传感器对对酒精气气体反应应灵敏，能能在有效效范围内内测量它它的浓度度值并并且在检检测低浓浓度酒精精时误差差较小，最最大误差差为8..2%满足设设计要求求本文的特特色在于于标准的的确定对对于流动动空气，样样品的稳稳定性和和水蒸气气的影响响，提出出了解决决方案和和验证方方法对对不同的的区间浓浓度和电电压转换换关系做做线性化化处理，简简化了硬硬件电路路的设计计设计计的传感感器可以以检测不不同浓度度的酒精精气体，改改进之后后对解决决酒后驾驾车事故故和特殊殊场合酒酒精检测测都可以以使用。

1 绪论论1.1 设计背背景 我国传传感器市市场的增增长率超超过155%，220033年销售售额为1186亿亿元人民民币，220066年销售售额为2283亿亿元人民民币，预预计20007年年为3225亿元元人民币币，20008年年为3774亿元元人民币币我国国传感器器4大类中中，工业业和汽车车电子产产品占市市场份额额的333.5%%近年年来，传传感器正正处于传传统型向向新型传传感器转转型的发发展阶段段，新型型传感器器的特点点是微型型化、数数字化、智智能化、多多功能化化、系统统化、网网络化，它它将不仅仅促进系系统产业业的改造造，而且且可导致致建立新新型工业业和军事事变革，是是21世世纪新的的经济增增长点[[1] 由于气气体与人人类的日日常生活活密切相相关，对对气体的的检测已已经是保保护和改改善生态态居住环环境不可可缺少的的手段，气气体传感感器发挥挥着极其其重要的的作用气气体传感感器是把把气体中中的特定定成分检检测出来来，并转转化为电电信号的的一类器器件，用用来对有有害气体体，易燃燃易爆气气体等进进行安全全检测和和报警，对对生产生生活中需需要了解解的气体体进行检检测，分分析，研研究等。

近近年来，我我国气敏敏传感器器产业有有了较快快的发展展，但与与国外相相比，从从技术水水平，产产业化及及应用等等领域均均存在着着不小的的差距目前，气气敏传感感器领域域还存在在一些问问题一一是元件件的稳定定性差由由于元件件电阻和和灵敏度度随时间间而不断断变化，漂漂移大给给检测结结果的可可靠性带带来不稳稳定的因因素二二是选择择性差由由于在检检测气体体时，往往往还存存在着其其它的干干扰气体体(如烟烟酒等))，使气气敏元件件发生交交叉响应应，产生生误报三三是催化化剂中毒毒掺有有催化剂剂的气敏敏元件接接触某些些气体后后，活性性组分被被毒化，将将会改变变元件的的选择性性，降低低其敏感感度和稳稳定性，另另外催化化剂本身身也存在在着不稳稳定性问问题灵灵敏度问问题四四是SnnO2元件有有时由于于灵敏度度过大导导致误报报，但是是在检测测某些低低浓度气气体时灵灵敏度却却难以达达到要求求[2]]1.2 气敏传传感器的的研究现现状气敏元件件性能与与敏感功功能材料料的种类类、结构构及制作作工艺密密切相关关用金金属氧化化敏感材材料制作作的半导导体式气气敏元件件具有灵灵敏度高高，结构构简单，体体小质轻轻，坚固固耐用等等优点而而得到广广泛的应应用，目目前仍以以SnOO2材料为为主[33]。

SnOO2是一种种广普型型的气敏敏材料，围围绕SnnO2为基体体材料的的气敏材材料的制制备及其其气敏元元件制备备的研究究课题十十分活跃跃纯SSnO22的气敏敏特性不不甚好，尤尤其是它它的热稳稳定性不不高为为改善其其气敏特特性，常常在SnnO2基体中中掺入贵贵金属或或其他金金属氧化化物尽尽管SnnO2基传感感材料具具有许多多优点，作作为材料料也存在在一定缺缺点通通过控制制气敏材材料微粒粒大小，颗颗粒纳米米化，掺掺杂其它它添加剂剂或催化化剂，利利用过滤滤设备或或透气膜膜来获得得选择性性，控制制工作温温度及环环境湿度度影响，改改进制备备等方法法可以改改善SnnO2传感器器的气敏敏性能[[4]纳米科学学技术((Nanno—ST))是研究究尺寸在在0.11—1000nm的的物质组组成体系系的运动动规律和和相互作作用以及及可能的的实际应应用中的的技术问问题的科科学技术术纳米米技术的的发展，不不仅为传传感器提提供了优优良的敏敏感材料料，而且且为传感感器制作作提供了了许多新新型方法法纳米米固体材材料具有有庞大的的界面，提提供了大大量气体体通道，从从而大大大提高了了灵敏度度，工作作温度大大大降低低，大大大缩小了了传感器器的尺寸寸。

当然然，在己己获得明明显进展展的纳米米传感领领域中尚尚存在很很多问题题，从敏敏感材料料到制作作技术都都很不成成熟，其其性能也也有不尽尽人意的的地方[[5]气敏传感感器在家家用电器器中也有有相当广广泛的应应用吸吸油烟机机等产品品上常用用MQ--3型半半导体气气敏传感感器，它它采用旁旁热式结结构，陶陶瓷管内内装有高高阻抗加加热丝，管管外涂有有梳状金金属电极极，金属属电极之之外涂有有SnOO2材料，使使SnOO2烧结体体位于两两电极之之间[66]气气敏传感感器工作作时，加加热器通通电加热热，若无无被检气气体侵入入时，气气敏元件件的阻值值基本不不变当气气敏元件件表面产产生吸附附作用，其其阻值将将随气体体浓度的的变化变变化当当被检气气体浓度度增大到到一定值值时，气气敏元件件的阻值值将随之之下降到到某一值值，使电电压比较较器的状状态发生生变化，输输出控制制信号经经电流放放大后，控控制继电电器或双双向晶闸闸管接通通电动机机电源使使吸排油油烟机工工作[77]1.3 设计酒酒精浓度度探测仪仪的意义义本设计基基于ATT89SS51单单片机设设计的酒酒精气体体浓度探探测仪，可可用来检检测酒精精气体浓浓度，最最主要的的用途是是检测司司机的酒酒精含量量。

酒后后驾车发发生事故故的机率率高达227%随随着摄入入酒精量量的增加加，选择择反应错错误率显显著增加加，当血血液中酒酒精含量量由0..5‰增增至1‰‰，发生生车祸的的可能性性便增加加5倍，如如果增至至1.55‰，可可能性再再增加66倍机机动车驾驾驶人员员“酒后驾驾车” 及“醉酒驾驾车”极易发发生道路路交通事事故, 严重危危害了道道路交通通安全和和人民生生命财产产安全人人饮酒后后, 酒酒精通过过消化系系统被人人体吸收收, 经经过血液液循环,, 约有有90%%的酒精精通过肺肺部呼气气排出,, 因此此测量呼呼气中的的酒精含含量, 就可判判断其醉醉酒程度度开车车司机只只要将嘴嘴对着传传感头使使劲吹气气，仪器器就能发发上显示示出酒精精浓度的的高低，从从而判断断该司机机是否酒酒后驾车车，避免免事故的的发生当当然，最最好的办办法是在在车内安安装这种种测试仪仪，司机机一进入入车内检检测仪就就检测司司机的酒酒精含量量，如果果超出允允许值，系系统控制制引擎无无法启动动，这样样就可从从根本上上解决酒酒后驾车车问题 酒精气气体浓度度探测仪仪在生产产生活中中也有重重要的应应用，比比如，在在一些环环境要求求严格的的生产车车间，用用这种酒酒精浓度度探测仪仪，可随随时检测测车间内内的酒精精气体浓浓度，当当酒精气气体浓度度高于允允许限定定值时，发发出警报报，提醒醒人们及及时通风风换气，做做到安全全生产。

1.4 本文主主要研究究工作本文以AAT899S511单片机机为核心心，设计计了用于于测量酒酒精浓度度的探测测仪，主主要研究究工作包包括以下下3个方方面1）硬硬件电路路方面，对对气体传传感器MMQ-33按检测测电路，接接上一定定阻值的的负载电电阻，检检测它的的技术参参数，确确定M-3所所接负载载电阻的的大小，完完成信号号采样电电路的设设计；采采样到的的模拟电电压电信信号通过过A/DD转换，得得到可供供单片机机处理的的数字信信号，再再由单片片机作相相应的数数据处理理；四位位共阳数码管管浓度值值显示2）软软件方面面，标准准的确定定是该部部分要做做的主要要工作因因为原始始的采样样值是一一个间接接的负载载分压值值，需要要将它转转化为被被测酒精精浓度值值通过过多个样样品的测测量确定定多个浓浓度区间间的转换换标准，并并将每个个区间的的转换关关系近似似线性化化处理，然然后通过过软件编编程的方方法来实实现3）为为了尽量量减少设设计的气气体传感感器的测测量误差差，在测测量酒精精溶液样样品时要要考虑并并解决33个主要要问题一一是外界界环境流流动空气气对传感感器的影影响和对对气体样样品的稀稀释，二二是样品品的稳定定性对测测量带来来的误差差，三是是水蒸气气对测量量的影响响。

针对对这3个个主要问问题提出出以下解解决方案案和验证证方法测量样品品时，将将探头尽尽量放入入塑料瓶瓶内，可可以在一一定程度度上消除除流动空空气的影影响，同同时应选选择空气气流动较较小的室室内环境境来测量量水蒸蒸气对MMQ-33的影响响很小，这这一点可可以通过过对只装装有纯净净水的塑塑料瓶的的多次测测量来验验证用用相同容容量的塑塑料瓶配配制好不不同浓度度的酒精精溶液后后，将它它密封并并放置一一段时间间，待其其稳定后后再测量量再通通过反复复多次测测量多组组数据，求求其平均均值的方方法来缩缩小测量量误差2 硬件件电路设设计与实实现2.1 单片机机开发流流程（1）可可行性调调研可可行性调调研的目目的，是是分析完完成这个个项目的的可能性性进行行这方面面的工作作，可参参考国内内外有关关资料，看看是否有有人进行行过类似似的工作作如果果有，则则可分析析他人是是如何进进行这方方面工作作的，有有什么有有点和缺缺点，有有什么值值得借鉴鉴的；如如果没有有，则需需要作进进一步的的调研，此此时的重重点应放放在能否否实现这这个环节节，首先先从理论论上进行行分析，探探讨实现现的可能能性，所所需求的的客观条条件是否否具备，然然后结合合实际情情况，再再决定能能否立项项的问题题。

2）系系统总体体方案的的设计在在进行可可行性调调研后，如如果可以以立项，下下一步工工。