羅清華 肖甜

【摘要】針對(duì)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(duì)象，輸出隨乙醇濃度變化的電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)經(jīng)ADC0832轉(zhuǎn)換，送入STC89C52單片機(jī)系統(tǒng)，通過AT24C02與設(shè)定的醉酒閾值進(jìn)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(shí)，通過單片機(jī)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。從而為交警檢測(cè)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(jìn)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(diǎn)，它將不僅能幫助系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造升級(jí)，還能促進(jìn)新興工業(yè)得到迅速發(fā)展。本設(shè)計(jì)的酒精濃度檢測(cè)儀屬于氣體傳感器檢測(cè)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(cè)儀系統(tǒng)具有硬件電路簡單、成本低、易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。

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(hào)輸出指示功能;

（2）雙路信號(hào)（模擬量及TTL電平）輸出;

（3）TTL輸出有效信號(hào)低電平（輸出低電平時(shí)信號(hào)燈亮，可直接接單片機(jī)）;

（4）模擬量0～5V電壓輸出，輸入濃度越高輸出電壓越高;

（5）對(duì)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(shí)物及靈敏度特性

MQ-3乙醇?xì)怏w傳感器實(shí)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(jì)框圖

該酒精濃度測(cè)試儀總體設(shè)計(jì)框圖如圖3所示。MQ-3乙醇?xì)怏w傳感器輸出信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路處理，輸出隨乙醇濃度變化的電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)經(jīng)過ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換后，將數(shù)字量送入STC89C52單片機(jī)處理，同時(shí)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(chǔ)在AT24C02中，通過單片機(jī)編程來將駕駛員的酒精濃度值與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，當(dāng)超過設(shè)定的酒精閾值時(shí)蜂鳴器報(bào)警，同時(shí)利用單片機(jī)將電壓轉(zhuǎn)換成酒精濃度值，并實(shí)時(shí)在LCD1602上進(jìn)行顯示[1]。

圖2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖

3.主控制器STC89C52

3.1 概述

STC89C52單片機(jī)內(nèi)部集成8位CPU、8K字節(jié)ROM、128字節(jié)RAM、4個(gè)8位并行I/O口、1個(gè)全雙工串行口、2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、5個(gè)中斷源。STC89C52單片機(jī)如圖3所示。

圖3 STC89C52

3.2 芯片功能

利用單片機(jī)進(jìn)行控制，主要是對(duì)單片機(jī)內(nèi)部I/O口的控制，同時(shí)對(duì)內(nèi)部自帶的定時(shí)/計(jì)數(shù)器進(jìn)行操作，中斷資源也是單片機(jī)內(nèi)部非常寶貴的資源，STC89C52單片機(jī)內(nèi)部有5個(gè)中斷源，2級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)[2]。本設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)的定時(shí)器0中斷，設(shè)定ADC0832的模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間，每隔1秒鐘進(jìn)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(duì)AT24C02進(jìn)行操作，在指定的地址處存入酒精閾值，然后與測(cè)得的酒精濃度比對(duì)。LCD1602顯示部分通過LCD1602液晶芯片手冊(cè)，對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

3.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)介紹

單片機(jī)最小系統(tǒng)由時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、電源構(gòu)成，這是單片機(jī)能夠進(jìn)行工作必須具備的條件。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行IO口的擴(kuò)展，同時(shí)利用單片機(jī)P3口的第二功能，使得單片機(jī)具有了一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)，從而可以利用單片機(jī)進(jìn)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(jī)最小系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 單片機(jī)最小系統(tǒng)

4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程

該系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)流程如圖5所示，軟件設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)模塊化編程的思想，在主程序中對(duì)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(jìn)行調(diào)用。程序開始先進(jìn)行初始化，然后進(jìn)行LCD1602顯示，A/D轉(zhuǎn)換等子程序，最終完成了酒精濃度測(cè)試儀軟件部分的設(shè)計(jì)。

圖5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)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(duì)酒精濃度進(jìn)行采集，將采集到的模擬信號(hào)通過ADC0832進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并利用AT24C02芯片進(jìn)行酒精閾值的設(shè)定[4]。然后通過STC89C52單片機(jī)進(jìn)行編程將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并判斷駕駛員是否酒駕。該設(shè)計(jì)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(shí)也能夠測(cè)定特定環(huán)境下的酒精含量是否超標(biāo)，還可以對(duì)酒精閾值進(jìn)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(xiàn)

[1]何利民.單片機(jī)高級(jí)教程應(yīng)用與設(shè)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版.

[2]鄭學(xué)堅(jiān).微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用[M].2006.

[3]王幸之.AT89系列單片機(jī)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)。