基于Arduino单片机的酒精测试仪设计

 基于Arduino单片机的酒精测试仪设计

摘要: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。所以,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。
关键词:A/D转换;MQ-3;arduino ;酒精浓度 ;
 
 
Design of Alcohol detector based on the Arduino 
Abstract:In recent years, with the rapid development of economy in our country, the people's living standards increasing quickly, more and more people have their own private cars, and drunk driving cause traffic accident also occur frequently. Drunk driving cause traffic accident is caused by driver's excessive drinking alcohol concentration is too high, in the human body paralysis nerve, cause the brain slow response, the symptom such as uncontrolled body. Small amounts of alcohol will not have the above symptoms, namely a relatively low concentration of alcohol in the human body, and alcohol exceeds a certain value in the human body will cause dangerous. So, it is necessary to design an intelligent instrument to monitor driver's alcohol content in the body. At present most of the countries all over the world use breath alcohol tester for driving personnel on-site inspection, to determine the alcohol content in organism by measuring, in order to ensure the life property safety of the driver. In addition, the alcohol concentration monitor air also can monitor a particular environment of alcohol such as ethanol production workshop to avoid fire, explosion and industrial alcohol poisoning and other serious accident, ensure a safe environment.
Keywords:A / D converter; MQ-3;arduino ;alcohol concentration
 
 
 
 
 
 
 
 
目录
1引言 3
1.1课题的背景及意义 3
1.2亿鼎博手机版外研究现状 3
1.3技术特点 3
1.4课题研究的内容 3
2总体方案设计 4
2.1方案一 4
2.2方案二 5
2.3方案三 5
2.4方案的比较与论证 6
3分电路设计和论证 6
3.1 Arduino Diecimila简介 6
3.1.1 概要 7
3.1.2电源引脚说明 7
3.1.3输入输出 7
3.2晶振电路 8
3.3复位电路 8
3.4显示电路 9
3.4.1 LCD 1602简介 9
3.4.2管脚功能 9
3.4.3特性 10
3.4.4特征应用 10
3.5供电电路 10
3.6单片机最小系统硬件电路设计 11
3.6.1 ATmega168引脚图 11
3.6.2 ATmega168的主要性能如下: 12
3.6.3 ATmege168引脚说明 13
3.7 MQ-3传感器硬件电路设计 15
4软件设计 16
4.1系统主程序流程图 16
4.2各子程序流程图 17
4.3 主程序 17
5 Arduino开发环境 18
6软硬件系统的调试 30
7结论与致谢 31
8 参考文献 32
9附录 33
附录1  程序清单 33
附录2   原理图 36
附录3   PCB图 38
 
 
1引言
1.1课题的背景及意义
从工厂亿鼎博手机版到我们的日常生活,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,随着经济的高速发展,人民的生活水平也越来越高,越来越多的人有了自己的私家车,当然应酬也就必不可少,而酒后驾车造成的交通事故也频频发生。 
一般酒后驾车的危害有:1 触觉能力降低。饮酒后驾车,由于酒精的麻醉作用,人的手,脚的触觉较平时降低,往往无法正常控制油门,刹车以及方向盘。2 判断能力和操作能力降低,饮酒后,对光,声刺激反应时间延长,本能反射动作的时间也相应延长,感觉器官和运动器官如眼,手,脚之间的配合功能发生障碍,因此,无法正确判断距离,速度。3 视觉障碍。饮酒后可使视力暂时受损,视像不稳,辨色能力下降,因此不能发现和正确领会交通信号,标志和标线。同时饮酒后视野大大减小,视像模糊,眼睛只盯着前方目标,对处于视野边缘的危险隐患难以发现,易发生事故。4 心理变态。在酒精的刺激下,人有时会高估自己,对周围人的劝告常不予理睬,往往干出一些力不从心的事。5 疲劳。饮酒后易困倦,表现为形势不规律,空间视觉差等疲劳驾驶的行为。如今,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,再加上气体传感器向低功耗,多功能,集成化方向的发展,因此,酒精探测仪具有十分广阔的现实市场和潜在的市场要求。 
1.2亿鼎博手机版外研究现状
近年来,随着中国经济的高速发展,仪器仪表产业也得到了快速发展,科学技术的进步为酒精浓度检测仪行业的发展提供了条件,新技术新产品正在成为未来酒精检测仪器的主流。
1.3技术特点
纵观现有的酒精测试仪,系统实现方案上大部分以单片机为基础,并借助相应的外围电路,将检测结果通过LED、LCD等显示方式告知使用者。
1.4课题研究的内容
本文以Arduino Diecimila单片机为核心,设计了用于测量酒精浓度的探测仪,主要研究工作包括以下3个方面。 
(1)硬件电路方面,对气体传感器MQ-3按检测电路,接上一定阻值的负载电阻,检测它的技术参数,确定MQ-3所接负载电阻的大小,完成信号采样电路的设计;采样到的模拟电压电信号通过A/D转换,得到可供单片机处理的数字信号,再由单片机作相应的数据处理。
(2)软件方面,标准的确定是该部分要做的主要工作。因为原始的采样值是一个间接的负载分压值,需要将它转化为被测酒精浓度值。通过多个样品的测量确定多个浓度区间的转换标准,并将每个区间的转换关系近似线性化处理,然后通过软件编程的方法来实现。 
(3)为了尽量减少设计的气体传感器的测量误差,在测量酒精溶液样品时要考虑并解决3个主要问题。一是外界环境流动空气对传感器的影响和对气体样品的稀释,二是样品的稳定性对测量带来的误差,三是水蒸气对测量的影响
一、选题简介、意义
酒精的重要作用,是逐渐使得脑部及神经系统反应迟钝——这也是许多人喜欢适量饮酒的主要原因。喝一、两杯酒对人有镇定或松弛的作用。即使是少量的酒精,也没有刺激振奋的作用,这跟许多人的想法正好相反。然而,酒精有时会造成抑制力明显减弱,这会导致创造力的出现,或者是有时候会导致实际的侵略攻击性行为。 
受到酒精影响的司机通常会有如下特征:对信号灯反应慢;逆向行驶;摇摆不定、突然转向、飘忽不定或在道路中线驾驶;乱踩刹车;转弯幅度大;蛇形;没有原因就停车;开车速度极慢;突然转弯或违法转弯;天黑时不开前灯。据统计,驾驶员酒后开车,其发生交通事故的比率为没有饮酒情况下的16倍。由日常道路交通安全违法行为和交通肇事案例来看,机动车驾驶员酒后驾车约占38.6%;而摩托车交通肇事中,酒后驾驶的比例则高达72.3%。 
酒后驾驶让人付出了惨痛的代价,为了避免类似事故的发生,酒精浓度检测仪随之产生。
参考文献
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[2] 张福学.现代传感器电路[M].北京:中国计量出版社,2000,441 
[3] 吴兴惠,王彩君.传感器与信号传感器[M].北京:电子工业出版社,1998
[4] 万隆,巴奉丽.单片机原理及应用技术[M].北京:清华大学出版社,2010 
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[10] 王啸东.车载酒精测试仪控制器的设计[J].硅谷.2010-06 
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[12] 王鸣.一种输入传行数据的LCD模块的应用[J].安徽机电学院.2000-08

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