论文总字数：22533字

摘 要

近几年来，在我国已经有越来越多的人拥有自己的车子，几乎到了每家一部车子的地步了，随之而来的醉酒驾车引起的交通事故也是时有发生。酒精浓度检测仪的设计有助于检测汽车司机呼出气体的酒精浓度，从而避免司机酒后驾车造成交通事故。

本课题的设计基于STC12C5A60S2芯片，它的核心部件是MQ-3传感器，MQ-3传感器接收到的气体浓度是模拟量，将模拟数值传给A/D转换装置，并且输出数字量传输给MCU。接着，酒精浓度显示在显示屏上,酒精气体浓度超过设定值时，蜂鸣器报警。本课题采用无线模块nRF24L01实时传输数据给接收模块,接收端和电脑串口通信，采用串口将数据传输给电脑。

目前软硬件调试无误已实现酒精浓度检测并且显示、超过阈值报警、远程数据传输功能。并且测量准确度很高。

关键词：MQ-3传感器 酒精浓度检测仪 nRF24L01无线模块 单片机

Design and implementation of alcohol concentration detector

Abstract

The alcohol concentration detector is helpful to detect the alcohol concentration of the driver exhaled breath to avoid the traffic accident caused by the driver drunk driving. Drunk driving can cause personal injury and property damage.

The alcohol concentration detector is based on the design of STC12C5A60S2 single-chip microcomputer. The MQ-3 sensor receives the gas concentration analog to A/D converter, and puts digital transmission out to the microcontroller. Then, the data transmission is realized through the nRF24L01 wireless module and the computer. The concentration of alcohol is displayed on the display screen. When the concentration exceeds the set value, the buzzer rings.

At present, all the functions have been achieved and the hardware debugging success.

Key Words: MQ-3 sensor;alcohol concentration detector;nRF24L01 wireless module; single chip microcomputer

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 课题研究的背景 1

1.3 课题的研究现状及意义 2

1.3.1 课题的研究现状 2

1.3.2 课题的研究意义 2

1.4 本文所做的工作 3

1.5 本文的结构 3

第二章 酒精浓度检测仪总体方案设计 4

2.1 酒精浓度检测仪设计要求分析 4

2.2 酒精浓度检测仪设计方案 4

第三章 硬件设计 6

3.1 传感器模块 6

3.2 A/D转换电路 7

3.3 STC12C5A60S2单片机系统 7

3.3.1 单片机片内结构 7

3.3.2 STC12C5A60S2芯片介绍 8

3.3.3 晶振电路和复位电路 10

3.4 LCD1602液晶显示电路 11

3.5 报警电路 13

3.6 时钟电路 14

3.7 无线模块 14

第四章 软件设计 17

4.1 软件介绍 17

4.2 主程序 19

4.3 数据采集程序 21

4.4 显示程序 22

4.5 时钟程序 22

4.6 无线收发程序 23

4.7 串口发送程序 24

第五章 调试与测试 26

5.1 硬件调试 26

5.2 数据误差测试 26

第六章 总结与展望 29

6.1 总结 29

6.2 展望 30

参考文献 32

致谢 34

第一章 绪论

1.1 引言

在这个科技发达，经济快速发展的21世纪，汽车成了出行必备的交通工具，因此交通事故发生的机率也越来越高，醉酒驾驶是驾驶员发生交通事故的重要因素之一。而且制酒厂的酒精浓度检测问题也是生产安全的重中之重。

酒精浓度到达一定值的时候，就会神经被麻痹，从而使大脑灵敏度降低，进而使四肢不受大脑支配。人对外界的反应能力、视觉功能、触觉敏感度、判断能力、注意力、控制能力等下降,危险处理机能也因此降低^[1]。在中国，很多人对酒后驾车的安全问题不重视，还有过于盲目信任自己的控制力和驾驶技术，从而直接导致车祸的发生，危害了自己甚至其他人的生命。同时，也有越来越多的人在这触目惊心的酒驾事故当中意识到酒驾的坏处，酒精检测就成了重中之重^[2]。

酒精浓度检测仪是一种以MQ-3气敏传感器和STC12C5A60S2为主，A/D 转换电路、LCD1602液晶显示、蜂鸣器报警电路、无线传输模块等模块电路为辅助，用途是检测呼出气体的酒精含量，并且具备按键设定阈值、超过设定值时蜂鸣器报警、数据无线传输给电脑等先进功能的仪器^[3]。气敏传感器的功耗很低、灵敏度高，而且价格低廉，也正因为如此，以此为核心器件的酒精浓度检测仪有着非常高的信价比，相信它一定有非常广阔的发展前景^[4]。

1.2 课题研究的背景

就目前而言，民用的、警用的酒精浓度检测仪的气体传感器基本都是燃料电池型、半导体型这两种^[5]。燃料电池型酒精传感器的原理是让酒精气体通过催化剂的作用，转化为电能，也就是把非电量转化为电压，而这个电压和被检测的气体浓度成正比^[6]。但是，燃料电池型对于制作要求和工艺是很高的，因此，此类产品生产起来也十分困难，加上成本相对而言较高，因此性价比不高^[7]，因此，本设计采用价格便宜但是灵敏度很高的半导体型传感器。

本课题研究的酒精浓度检测仪，不但能够完成酒精浓度的采集显示和报警，还能够实时显示时间，实现和电脑的远程数据传输。

1.3 课题的研究现状及意义

1.3.1 课题的研究现状

随着酒后驾车条例管理越来越严格，酒精浓度检测仪的市场需求也在逐步上升。
  目前，有燃料电池型、半导体型、红外线型、气体色谱分析型和比色型等型号的元件能够用来检测酒精浓度，这里就不一一介绍了，本设计采用的是半导体型。

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