基于51单片机的酒精测试仪

汤立虎++顾毅++刘鹏

摘 要：随着经济的快速发展，私家车数量增长迅速，但酒后驾驶导致的交通事故比例在不断增加，给人民的生命财产造成巨大的损失。为了预防和减少交通事故的发生，设计了一种基于单片机的酒精浓度检测系统，本设计采用MQ-3气敏传感器采集气体相关数据，经过酒精浓度传感器模块进行调制和数据转化处理，最后将数据传送给单片机进行A/D转换和执行相应的功能。具有液晶实时显示气体中酒精浓度，通过按键进行阈值设定，超过设定的阈值会发光报警等功能。

关键词：单片机； 酒精浓度检测系统； 气敏传感器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.006

1 引言

现代社会的经济正处于高速发展之中，越来越多的人拥有私家车，并且在近几年，故据事故的比重很大。在如今中国，由酒后驾车所引发的交通事故每年可达上万起，其危害之严重可见一斑，已成为交通事故的第一大“杀手”。

为了实现对于人权的尊重，对于生命的关爱，使更多人的生命权，健康权以及幸福美满的家庭能够得到更好的保护，需要设计一种智能的酒精检测系统可以检测驾驶员的体内的酒精含量。本论文研究的是一种以气敏传感器和单片机为主，检测酒精的浓度，并且具有显示和报警功能的基于单片机的酒精检测系统。

2 基于单片机的酒精测试仪的总体设计方案

此次设计是采用STC12C5A60S2單片机作为主控芯片，设计一款酒精浓度测试仪，用C语言编写主控芯片的控制程序，再结合所构建的特定的外围电路，使酒精测试仪可键盘输入数据，控制其在LCD显示器上所显示的酒精的阈值，以便于应对在不同情况下，该酒精检测仪进行实际的应用。通过酒精浓度的检测，LCD显示器上会显示出准确的酒精的数值，而经过程序的运行与判断，对不符合的酒精值进行警告，从而引起响应电路的报警，表明驾驶员已经达到酒驾的标准。

在本设计中，由于人饮酒之后，酒精被人体利用消化系统吸收，大约有90%的酒精通过肺部被转化为气体，通过呼吸系统排出，因此直接测量呼出气体中的酒精含量，所以利用气敏传感器来测量呼出的气体，就可以检测出人体大概的酒精含量了。

以下为基于51单片机的酒精测试仪的总设计框图：

3 硬件电路设计

硬件电路分为电源模块，单片机最小系统模块，电源模块，MQ-3传感器模块，1602液晶显示模块，声光报警模块，按键模块。下面分别介绍电源模块，MQ-3传感器模块，1602液晶模块，声光报警模块，按键模块。

（1）电源模块电路。为了进行实物演示的方便，我们并没有给这个单片机系统运用电池供电，而是直接运用DC电源座与数据线将其连接在电脑上，用电脑直接给其供电，使单片机满足5V电压的运行环境。

（2）MQ-3传感器模块。在设计中需要应用到MQ-3气敏传感器，该传感器能够准确的检测出人体呼出气体中酒精的含量，然后通过STC12单片机中内部的A/D转换线路，可以将传感器所检测到的模拟信号转换成数字信号发送到1602液晶上，显示出相应的酒精浓度。

（3）1602液晶显示模块。1602液晶是两行各16字符的字符型液晶，该液晶拥有体积小、功耗低、显示操作简单等优点，刚好满足本设计对于液晶的要求。同时还要加上一个蓝白电位器，便于调节液晶的电压与电流。

（4）声光报警模块。为了能够使酒精浓度的检测产生更加具体的视听感受，所以加上了声光报警模块。当所检测的酒精浓度已经达到或超过所设定的阈值时，由蜂鸣器与LED灯所组成的模块，就会产生蜂鸣器发出刺耳的声音，led二极管发出红光的警告。

4 软件代码调试

系统开始工作，对LCD液晶、阈值、IO口等数据进行初始化，初始化结束，程序进入循环，用MQ3采集酒精气体，对测得气体数值进行AD转换，使得其数据在LCD上显示，若酒精浓度大于阈值，会有声光报警产生。

5 结论

由于本设计使用的是以单片机作为核心控制元件和灵敏的MQ-3气敏传感器，使本酒精浓度检测系统具有功能强、性能可靠。电路简单、成本低的特点，加上经过优化的程序，使其有很高的智能化水平。但在实际的操作中，发现气敏传感器浓度下降过快，不方便测量，没有密闭的呼吸管，所测酒精浓度不准确等问题。接下来将以此为基础，更加深层次的探究基于单片机酒精检测系统设计过程，实现理论研究的应用价值。

参考文献：

[1]何道清.传感器与传感器技术[M].科学出版社.

[2]张毅刚.单片机原理及应用[M].高等教育出版社.

[3]黄惠媛.单片机原理与接口技术[M].海洋出版社.

[4]万福君，潘松峰.单片机微机原理系统设计及应用[M].合肥：中国科学技术大学出版社.

项目经费：安徽省大学生创新创业项目；基于51单片机的酒精测试仪（编号：201610379127）

作者简介：汤立虎（1998-），男，安徽合肥人，学生，研究方向：单片机控制。