羅清華 肖甜

【摘要】針對駕駛員酒后駕車，量刑標(biāo)準(zhǔn)不明確的問題。本文利用MQ-3酒精濃度傳感器能很好的解決該問題。MQ-3乙醇?xì)怏w傳感器以駕駛員呼出的氣體為采集對象，輸出隨乙醇濃度變化的電壓信號，該電壓信號經(jīng)ADC0832轉(zhuǎn)換，送入STC89C52單片機系統(tǒng)，通過AT24C02與設(shè)定的醉酒閾值進行比較，并在LCD1602液晶上顯示酒精濃度值，當(dāng)酒精濃度超過設(shè)定值時，通過單片機驅(qū)動蜂鳴器進行報警。從而為交警檢測駕駛員是否酒后駕車提供了可靠的依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】STC89C52;酒精濃度;閾值

引言

現(xiàn)代傳感器技術(shù)日益成熟，傳感器被應(yīng)用的越來越多。隨著科技的不斷進步，傳感器正處于傳統(tǒng)型向新型傳感器轉(zhuǎn)型的發(fā)展階段，新型傳感器具有微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化等特點，它將不僅能幫助系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造升級，還能促進新興工業(yè)得到迅速發(fā)展。本設(shè)計的酒精濃度檢測儀屬于氣體傳感器檢測技術(shù)的應(yīng)用，具有以下用途：在交通安全上，判斷酒后駕車酒精濃度是否超標(biāo);在醫(yī)學(xué)上，通過設(shè)定酒精閾值判斷患者血液中的酒精濃度是否超出正常值。該檢測儀系統(tǒng)具有硬件電路簡單、成本低、易于實現(xiàn)的特點。

1.MQ-3酒精濃度傳感器介紹

1.1 傳感器主要特性

（1）具有信號輸出指示功能;

（2）雙路信號（模擬量及TTL電平）輸出;

（3）TTL輸出有效信號低電平（輸出低電平時信號燈亮，可直接接單片機）;

（4）模擬量0～5V電壓輸出，輸入濃度越高輸出電壓越高;

（5）對乙醇蒸汽具有較好的選擇性及很高的靈敏度;

（6）可靠的穩(wěn)定性、使用壽命長;

（7）響應(yīng)恢復(fù)快速。

1.2 MQ-3傳感器實物及靈敏度特性

MQ-3乙醇?xì)怏w傳感器實物及靈敏度曲線如圖1-1和1-2所示，其傳感原理為氣敏電阻的輸出阻值隨乙醇?xì)怏w等濃度變化而變化。

圖1-1 MQ-3酒精濃度傳感器

圖1-2 乙醇?xì)怏w傳感器靈敏度曲線

2.系統(tǒng)總體設(shè)計框圖

該酒精濃度測試儀總體設(shè)計框圖如圖3所示。MQ-3乙醇?xì)怏w傳感器輸出信號經(jīng)信號調(diào)理電路處理，輸出隨乙醇濃度變化的電壓信號，該電壓信號經(jīng)過ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換后，將數(shù)字量送入STC89C52單片機處理，同時該系統(tǒng)具有醉酒閾值設(shè)定功能，將設(shè)定好的酒精閾值存儲在AT24C02中，通過單片機編程來將駕駛員的酒精濃度值與設(shè)定的閾值進行比較，當(dāng)超過設(shè)定的酒精閾值時蜂鳴器報警，同時利用單片機將電壓轉(zhuǎn)換成酒精濃度值，并實時在LCD1602上進行顯示[1]。

圖2 系統(tǒng)硬件設(shè)計框圖

3.主控制器STC89C52

3.1 概述

STC89C52單片機內(nèi)部集成8位CPU、8K字節(jié)ROM、128字節(jié)RAM、4個8位并行I/O口、1個全雙工串行口、2個16位定時器/計數(shù)器、5個中斷源。STC89C52單片機如圖3所示。

圖3 STC89C52

3.2 芯片功能

利用單片機進行控制，主要是對單片機內(nèi)部I/O口的控制，同時對內(nèi)部自帶的定時/計數(shù)器進行操作，中斷資源也是單片機內(nèi)部非常寶貴的資源，STC89C52單片機內(nèi)部有5個中斷源，2級中斷優(yōu)先級[2]。本設(shè)計中采用單片機的定時器0中斷，設(shè)定ADC0832的模數(shù)轉(zhuǎn)換時間，每隔1秒鐘進行一次模數(shù)轉(zhuǎn)換。酒精閾值設(shè)定部分采用IIC協(xié)議對AT24C02進行操作，在指定的地址處存入酒精閾值，然后與測得的酒精濃度比對。LCD1602顯示部分通過LCD1602液晶芯片手冊，對其進行驅(qū)動。

3.3 單片機最小系統(tǒng)介紹

單片機最小系統(tǒng)由時鐘電路、復(fù)位電路、電源構(gòu)成，這是單片機能夠進行工作必須具備的條件。在此基礎(chǔ)上，進行IO口的擴展，同時利用單片機P3口的第二功能，使得單片機具有了一臺微型計算機的特點，從而可以利用單片機進行外部控制[3]。在工業(yè)、汽車電子、航空航天等方面都有廣泛的應(yīng)用。單片機最小系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 單片機最小系統(tǒng)

4.系統(tǒng)軟件設(shè)計流程

該系統(tǒng)的軟件設(shè)計流程如圖5所示，軟件設(shè)計中采用單片機模塊化編程的思想，在主程序中對LCD1602顯示子程序、AT24C02酒精閾值設(shè)定子程序、A/D轉(zhuǎn)換子程序進行調(diào)用。程序開始先進行初始化，然后進行LCD1602顯示，A/D轉(zhuǎn)換等子程序，最終完成了酒精濃度測試儀軟件部分的設(shè)計。

圖5 系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖

5.結(jié)束語

本文主要是傳感器技術(shù)應(yīng)用，利用MQ-3氣體傳感器對酒精濃度進行采集，將采集到的模擬信號通過ADC0832進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并利用AT24C02芯片進行酒精閾值的設(shè)定[4]。然后通過STC89C52單片機進行編程將數(shù)據(jù)進行處理并判斷駕駛員是否酒駕。該設(shè)計完成了預(yù)期的目的，能夠準(zhǔn)確的判斷駕駛員是否酒后駕車，同時也能夠測定特定環(huán)境下的酒精含量是否超標(biāo)，還可以對酒精閾值進行更改，是一款新型的便攜式的產(chǎn)品，具有廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻

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[2]鄭學(xué)堅.微型計算機原理與應(yīng)用[M].2006.

[3]王幸之.AT89系列單片機原理與接口技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2009，9.

[4]華成英.童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2004.

作者簡介：羅清華（1981—），女，江西萍鄉(xiāng)人，大學(xué)本科，江西萍鄉(xiāng)市疾病預(yù)防控制中心助理工程師，研究方向：醫(yī)療器械設(shè)備的研究與開發(fā)。