毕业设计（论文）：酒精浓度测试仪设计

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1、摘要自《刑法修正案(八)》和修改后的《道路交通安全法》正式实施，“醉酒驾驶”正式入刑。不仅交警部门，而且很多车主都期盼能够有便携仪器方便地测量气体酒精浓度，为安全驾驶提供保障，有效减少重大交通事故的发生。本研究设计的酒精浓度测试仪是一款实用性强、安全可靠的气体乙醇浓度检测工具，采用高精度MQ-3乙醇气体传感器对空气中的乙醇浓度进行检测，利用宏晶公司高性能低成本单片机STC12C5A16AD对检测信号进行A/D转换和处理，最后通过液晶屏显示输出。本研究设计的酒精浓度测试仪还具有醉酒阈值设定功能，可以根据法律法规或用户需要设定修改醉

2、酒阈值，并进行保存。关键词：酒精浓度测试仪、MQ-3、STC12C5A16D第1章绪论1.1设计背景与意义从工厂企业到居民家庭，酒精泄露的检测、监控以及对酒后驾车的监测对居民的人身和财产安全都是十分重要且必不可少的。同时，随着我国经济的高速发展，人民的生活水平迅速提高，越来越多的人有了自己的私家车，酒后驾车是导致交通事故的一个主要因素，资料显示,我国近几年发生的重大交通事故中,有将近三分之一是由酒后驾车引起的。由于人们安全意识增强，对环境安全性和生活舒适性要求的提高,为了防止机动车辆驾驶人员酒后驾车，现场实时对人体呼气中酒精含量

3、的检测已日益受到重视，酒精浓度测试仪逐渐得到广泛应用。此外，酒精测试仪也可应用于食品加工、酿酒等需要监控空气中酒精浓度的场合。因此，酒精浓度检测仪具有十分广阔的现实市场和潜在的市场要求。1.2设计内容与方案的确认1.2本设计的主要内容是用由MQ-3乙醇气体传感器、STC12C5A16AD（或STC12C5A32AD）单片机、EEPROM存储电路、液晶屏和键盘组成的、设计一个酒精浓度测试仪。可以实现以下功能：1、实时测量空气中的乙醇气体浓度，在液晶屏上显示。2、具有乙醇浓度超高报警功能，当测量得到的乙醇浓度超过预先设定的阈值，则红

4、灯报警。3、醉酒阈值可存储至EEPROM存储器，并在液晶屏显示。系统掉电后醉酒阈值不失，可以保持。4、醉酒阈值可以通过按键修改并保存。第2章整体设计方案2.1设计方案当前酒精浓度测试仪主要由乙醇信号检测及调理电路、单片机电路、显示电路、阈值存储、供电及程序下载电路组成的。2.2工作原理采用高精度MQ-3乙醇气体传感器对空气中的乙醇浓度进行检测，利用宏晶公司高性能低成本单片机STC12C5A16AD对检测信号进行A/D转换和处理，通过按键对芯片写入数据来控制阈值的大小，另外电路外接EEPROM芯片，关闭电源，数据自动存储不会丢失，

5、最后通过液晶屏显示输出。第3章硬件电路设计3.1、设计框图本研究设计的酒精浓度测试仪框图如图1所示。MQ-3乙醇气体传感器输出信号经信号调理电路处理，输出随乙醇浓度变化的电压信号，该电压信号送入单片机系统，经AD转换，与设定的醉酒阈值进行比较，并显示或报警。图1酒精浓度测试仪方框图3.2硬件电路设计3.2.1乙醇信号检测及调理电路①MQ-3的介绍MQ-3乙醇气敏电阻是一种半导体敏感器件，它是利用气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变化这一机理来进行检测的。人们发现某些氧化物半导体材料如SnO2、ZnO、Fe2O3、MgO、NiO

6、、BaTiO3等都具有气敏效应。气敏传感器是一种检测特定气体的传感器。它主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等，其中用的最多的是半导体气敏传感器。它的应用主要有：一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂（R11、R12）的检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测等等。它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警；还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。半导体气敏传感器对于

7、低浓度气体具有很高的灵敏度，具有嗅觉功能，能自动检测浓度。一旦浓度超限，气敏传感器即可自动报警。半导体气敏传感器是利用待测气体在半导体表面的氧化和还原反应导致敏感元件阻值变化来检测气体的种类和浓度的。当半导体器件被加热到稳定状态，在气体接触半导体表面而被吸附时，被吸附的分子首先在表面自由扩散，失去运动能量，一部分分子被蒸发掉，另一部分残留分子产生热分解而固定在吸附处时，如果半导体的功函数大于吸附分子的离解能，吸附分子将向器件释放电子，而形成正离子吸附。如H2、CO、碳氢化合物等，被称为还原型气体。当还原型气体吸附到N型半导体上时

8、，载流子增多，使半导体电阻值下降。②酒精传感器的选择市面上用的最广的酒精传感器是MQ-3乙醇传感器。MQ-3乙醇气体传感器可以应用用于机动车驾驶人员及其他严禁酒后作业人员的现场检测，也用于其他场所乙醇蒸汽的检测。其技术特点为：l对乙醇蒸汽有很高的灵敏度和良好的选