基于LCD显示的空气酒精浓度监测仪的设计

　　前言1

　　近年来，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，而酒后驾车造成的交通事故也频频发生:酒后驾车引起的交通事故是由于司机的过量饮酒造成人体内酒精浓度过高，麻痹神经，造成大脑反应迟缓，肢体不受控制等症状。少量饮酒并不会有上述症状，即人体内酒精浓度比较低时，而人体内酒精超过某一个值时就会引起危险。为此，需要设计一智能仪器能够监测驾驶员体内酒精含量。目前全世界绝大多数国家都采用呼气酒精测试仪对驾驶人员进行现场检测，以确定被测量者体内酒精含量的多少，以确保驾驶员的生命财产安全。此外，空气酒精浓度监测仪还能监测某一特定环境的酒精浓度如酒精生产车间可避免发生起火、爆炸及工业场地酒精中毒等恶性事故，确保环境安全。

　　本课题研究的是一种以气敏传感器和单片机为主，监测空气酒精浓度，并具有声光报警功能及LCD显示功能的空气酒精浓度监测仪。其可监测出空气环境中酒精浓度值，并根据不同的环境设定不同的阑值，对超过的阂值进行声光报警，来提示危害。

　　1总体方案设计

　　本课题采用MQ3气敏传感器，AT89c52单片机实现空气酒精浓度实时测量，通过LCD显示屏实时显示。可以通过键盘设定阑值，超过阂值具有声光报警功能。

　    1.1基于MQ3气敏传感器的空气酒精浓度监测仪的硬件方案

　　硬件设计时，考虑酒精浓度是由传感器把非电量转换为电量，传感器输出的是0一5伏的电压值且电压值稳定，外部干扰小等。因此，可以直接把传感器输出电压值经过ADC0809采集数据送人单片机进行处理。此外，还需接人LCD显示，8279键盘/显示器接口芯片，声光报警电路等。其总体框图如图1所示。

　　l.2基于MQ3气敏传感器的空气酒精浓度监侧仪的软件方案

　　软件方案主要包括键盘扫描、数据采集、数据处理、显示、声光报警等子程序。仪器开机后经初始化，调用LCD显示子程序显示提示界面、阂值设置界面、测量结果界面等。键盘扫描程序判断是否有键按下。测量时数据采集程序把数据送人到A/D转换器，进行A/D转换。由数据处理程序完成数据间的转换和数制间转换。当测量数据超过阂值时，报警子程序启动，发出声光报警。

　　软件主程序流程图如图2所示。

　　2硬件设计

　　2.1传感器的选择

　　本课题选用的是MQ3型气敏传感器。其有很高的灵敏度、良好的选择性、长期的使用寿命和可靠的稳定性。MQ3型气敏传感器由微型A12O3陶瓷管和SnO:敏感层、测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢的腔体内，加热器为气敏元件的工作提供了必要的工作条件。传感器的标准回路有两部分组成。其一为加热回路，其二为信号输出回路，它可以准确反映传感器表面电阻值的变化。传感器的表面电阻RS的变化，是通过与其串联的负载电阻RL上的有效电压信号VRL输出面获得的。二者之间的关系表述为:RS/RL=(VC一VRL)/VRL，其中VC为回路电压为10V。负载电阻RL可调为0.5一200K。加热电压Uh为SV。上述这些参数使得传感器输出电压为0一SV。MQ3型气敏传感器的结构和外形如图3所示，标准回路如图4所示，传感器阻值变化率与酒精浓度、外界温度的关系图如图5所示。为了使测量的精度达到最高，误差最小，需要找到合适的温度，一般在测量前需将传感器预热5分钟。