摘 要：目前，隨著私家車的數(shù)量越來(lái)越多，酒駕安全事故頻發(fā)，同時(shí)，國(guó)內(nèi)也出現(xiàn)了多起化工廠安全事故，酒精濃度檢測(cè)成為了一個(gè)安全指標(biāo)，本文采用單片機(jī)為控制器，設(shè)計(jì)了一款測(cè)量準(zhǔn)確、操作方便且便攜的酒精濃度檢測(cè)儀，旨在為交通安全和化工安全提供幫助。

關(guān)鍵詞：酒精濃度；單片機(jī)；酒駕；化工安全

一、概述

本文設(shè)計(jì)的酒精測(cè)試儀主要針對(duì)的是日常生活中需要用到酒精濃度檢測(cè)的地方，例如隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，目前家家戶戶都可以擁有私家車，私家車數(shù)量的增長(zhǎng)導(dǎo)致每年交通的迅速增長(zhǎng)，交通事故也因此頻發(fā)，很大一部分交通事故都是由于駕駛員酒后駕駛導(dǎo)致的，因此我國(guó)的交通法規(guī)也命令禁止了酒后駕駛，全國(guó)各地每天都會(huì)在不固定的路口進(jìn)行酒駕檢測(cè)，檢測(cè)酒駕的儀器就是酒精濃度檢測(cè)儀，使用酒精濃度檢測(cè)儀可以讓交警很方便的進(jìn)行酒駕檢測(cè)，也可以作為駕駛員進(jìn)行自我檢測(cè)的工具，讓駕駛員自己對(duì)于自己目前是否屬于酒駕有個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)。

目前酒精也是常用的生活醫(yī)藥用品以及化工用品，酒精屬于易燃液體，因此也屬于危險(xiǎn)品的范疇，近年來(lái)化工安全事故頻發(fā)，前不久江蘇化工廠發(fā)生爆炸引發(fā)了多名工人和周邊人員的死亡和重傷，北京理工實(shí)驗(yàn)樓爆炸引發(fā)學(xué)生死亡的事故等，國(guó)家對(duì)于這些事故引起了高度重視，強(qiáng)調(diào)一定要讓化工生產(chǎn)安全進(jìn)行，酒精屬于易揮發(fā)性液體，酒精的濃度檢測(cè)也需要酒精濃度檢測(cè)儀，在酒精濃度升高達(dá)到警戒值的時(shí)候發(fā)出報(bào)警信息，保護(hù)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

由于市面上目前的酒精濃度檢測(cè)儀稂莠不齊，有的劣質(zhì)酒精濃度檢測(cè)儀檢測(cè)出的酒精濃度偏高或者偏低，對(duì)于交通安全檢測(cè)以及化工安全檢測(cè)帶來(lái)了不良的影響，而且很多酒精濃度檢測(cè)儀雖然檢測(cè)值準(zhǔn)確，但是由于體積太大不方便攜帶，對(duì)于酒駕檢測(cè)也不適用，所以本文采用單片機(jī)這種微型計(jì)算機(jī)為控制器進(jìn)行酒精濃度檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)，既能夠保證檢測(cè)的準(zhǔn)確性又能夠便于攜帶。

二、工作原理

本文設(shè)計(jì)的酒精濃度檢測(cè)儀可以隨身便攜作為一般的酒精濃度檢測(cè)儀進(jìn)行使用，也可以與汽車控制系統(tǒng)連接作為汽車駕駛員自我酒駕檢測(cè)的檢測(cè)儀。

本文設(shè)計(jì)的酒精濃度檢測(cè)儀的系統(tǒng)內(nèi)部已經(jīng)提前根據(jù)相應(yīng)的酒精濃度檢測(cè)值錄入了數(shù)據(jù)，當(dāng)進(jìn)行酒駕檢測(cè)的時(shí)候，駕駛員口呼出的氣體中的酒精濃度被檢測(cè)儀的傳感器檢測(cè)到并在單片機(jī)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行處理，將電位信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，即轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，由于之前已經(jīng)根據(jù)傳感器獲得了不同酒精濃度的傳感器檢測(cè)所轉(zhuǎn)換的電壓值，因此將本次檢測(cè)的電壓值和已有數(shù)據(jù)列表進(jìn)行對(duì)比并在檢測(cè)儀內(nèi)部進(jìn)行插值計(jì)算即可獲得當(dāng)前的精確酒精濃度值并顯示在檢測(cè)儀的顯示屏上，若是檢測(cè)到的酒精濃度超標(biāo)則啟動(dòng)報(bào)警器和指示燈，即判斷為酒駕。

當(dāng)該檢測(cè)儀作為駕駛員自我檢測(cè)的裝置使用的時(shí)候，該檢測(cè)儀是安裝在汽車儀表盤的位置上，且與汽車的控制系統(tǒng)連接，當(dāng)檢測(cè)出酒精濃度超標(biāo)的時(shí)候，檢測(cè)儀會(huì)報(bào)警并禁止汽車啟動(dòng)，直到檢測(cè)出汽車內(nèi)部的酒精濃度低于閾值的時(shí)候才允許啟動(dòng)，而且汽車在啟動(dòng)的時(shí)候檢測(cè)儀的耗電量非常低，屬于低功耗狀態(tài)，實(shí)時(shí)進(jìn)行酒精濃度的檢測(cè)。

三、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)的酒精濃度檢測(cè)儀是基于單片機(jī)進(jìn)行開發(fā)的，所以主要控制中心是單片機(jī)控制器，其次決定檢測(cè)精度的元件是傳感器，傳感器檢測(cè)到的信息需要轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)，因此需要A/D轉(zhuǎn)換電路，最后在檢測(cè)到了數(shù)據(jù)之后需要執(zhí)行顯示操作，需要設(shè)計(jì)報(bào)警器和顯示屏顯示電路，下面針對(duì)硬件系統(tǒng)的這四個(gè)主要組成部分進(jìn)行詳述。

1. 89C51單片機(jī)控制系統(tǒng)

89C51單片機(jī)是比較早期的一種單片機(jī)，該單片機(jī)可以滿足主要的檢測(cè)精度需求，而且價(jià)格低廉，因此本文的控制器選擇的是ATMEL公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的這一種型號(hào)的單片機(jī)，該單片機(jī)的處理器所需電壓要求低，而且性能高，采用的是CMOS8位微處理器，性價(jià)比高。該控制器內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)的數(shù)據(jù)處理工作以及指令的發(fā)送和接收，本文的軟件部分也是基于單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。

2.傳感器的選擇及數(shù)據(jù)采集

硬件系統(tǒng)的第二個(gè)主要部分是傳感器，本文的酒精濃度檢測(cè)儀的作用是檢測(cè)駕駛員口中所呼出的氣體中酒精濃度的值，進(jìn)而在單片機(jī)中進(jìn)行計(jì)算轉(zhuǎn)換為血液中酒精濃度，因此檢測(cè)儀的傳感器選擇的是氣敏傳感器，該傳感器型號(hào)為MQ3型氣敏傳感器，因?yàn)橹粚?duì)空氣中酒精成分敏感，所以作為本測(cè)試儀的傳感器非常適合，而且這種傳感器的靈敏度很高，使用壽命高，相同條件下檢測(cè)的值的范圍也比較穩(wěn)定。

傳感器檢測(cè)到的是酒精的濃度，屬于模擬信號(hào)，傳感器的作用還有一步是將外界直接收集和采集到的信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，不過電信號(hào)也包括模擬信號(hào)，另外一部分是數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)是單片機(jī)可以直接處理的信號(hào)，即0和1，而模擬信號(hào)需要進(jìn)行下一步的數(shù)模轉(zhuǎn)換，即A/D轉(zhuǎn)換，才能進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行處理，實(shí)時(shí)測(cè)量。 例如氣敏傳感器進(jìn)行檢測(cè)之后會(huì)根據(jù)酒精濃度輸出一個(gè)電壓值，電壓值的大小對(duì)應(yīng)的是不同的酒精濃度，該電壓值就屬于電信號(hào)中的模擬信號(hào)，單片機(jī)不能直接處理，需要轉(zhuǎn)換為由0和1表示的數(shù)字信號(hào)才能進(jìn)一步處理，也就是下一小節(jié)提到的A/D轉(zhuǎn)換。

3. A/D轉(zhuǎn)換電路

硬件系統(tǒng)的第三個(gè)部分是A/D轉(zhuǎn)換電路，由于檢測(cè)儀檢測(cè)的是酒精濃度，不能直接進(jìn)入檢測(cè)儀進(jìn)行處理，所以需要靠第一步傳感器進(jìn)行模擬量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)模擬量，再由A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字量傳輸給單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理，本文所設(shè)計(jì)的酒精濃度檢測(cè)儀采用的A/D檢測(cè)電路中主要A/D轉(zhuǎn)換器件使用的是ADC0809轉(zhuǎn)換器。其實(shí)不僅是酒精濃度檢測(cè)儀，其他例如測(cè)量溫度、壓力等檢測(cè)儀都需要A/D轉(zhuǎn)換電路，這是檢測(cè)設(shè)備不可缺少的一部分，也是連接現(xiàn)實(shí)世界和數(shù)字世界的橋梁。

4.LED顯示及聲光報(bào)警電路設(shè)計(jì)

硬件系統(tǒng)的最后一個(gè)部分即為執(zhí)行器，執(zhí)行器包括LED顯示屏以及聲音和LED報(bào)警器，LED顯示屏采用的是數(shù)碼管顯示，單片機(jī)內(nèi)部固定的程序控制不同的數(shù)碼管發(fā)光顯示數(shù)字，即為主界面以及相關(guān)參數(shù)，如酒精濃度值等，當(dāng)濃度值達(dá)到報(bào)警閾值的時(shí)候，報(bào)警器啟動(dòng)，聲光同時(shí)報(bào)警。

四、軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)即設(shè)計(jì)上位機(jī)，即界面的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)界面控制，界面的主要內(nèi)容包括酒精含量檢測(cè)、超標(biāo)提醒、酒精濃度、電壓信號(hào)、酒精濃度閾值等。軟件設(shè)計(jì)可以采用C語(yǔ)言也可以采用C++進(jìn)行程序代碼編寫，采用TCP控制協(xié)議實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的傳輸。

五、結(jié)束語(yǔ)

本文所設(shè)計(jì)的酒精濃度檢測(cè)儀的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，價(jià)格低廉，能夠滿足交通檢測(cè)、化工廠安全監(jiān)測(cè)以及日常私人使用要求，而且該檢測(cè)儀體積小便于攜帶，操作方便，對(duì)于預(yù)防交通事故和化工事故有著很大的幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]何希才.傳感器技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.

[2]陳繼德.基于PIC16F877.呼氣式酒精測(cè)試儀的設(shè)計(jì)[J].中國(guó)儀器儀表，2005（1）：9-11.

[3]段現(xiàn)星， 王曉侃. 基于單片機(jī)控制的車載酒精濃度檢測(cè)儀設(shè)計(jì)[J]. 測(cè)控技術(shù)， 2013， 32（8）：1-3.

作者簡(jiǎn)介：

王暢，出生年月：1995年3月，性別：男，民族：漢族，籍貫（精確到市）：山西省孝義市，學(xué)歷：大學(xué)本科.

項(xiàng)目名稱：車內(nèi)酒精自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng).項(xiàng)目編號(hào)：2018045.