狂妄少女邵阳学院毕业设计（论文）
第5章 PCB设计 .......................................................................................... 34 5.1 PCB板面规划 .................................................................................... 34 5.2 PCB网络表导入 ............................................................................. 34 5.3 仪器的PCB制作 .............................................................................. 35 5.3.1 PCB元件布局 ............................................................................. 35 5.3.2 pcb布线 ....................................................................................... 35 参考文献 ......................................................................................................... 37 致 谢 ............................................................................................................. 38 附录1 程序清单 .......................................................................................... 39 附录2 系统仿真电路图 ................................................................................ 56 附录3 原理图 .............................................................................................. 57 附录4 PCB .................................................................................................. 58 附录5 元器件清单 ........................................................................................ 59
C
邵阳学院毕业设计（论文）
前 言
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的因此，对驾驶员饮酒程度的检测正越来越受到重视，酒精浓度检测器逐渐得到了广泛的应用。酒精浓度检测器不仅可以作为交警快速准确地判断驾驶员是否酒后驾车的取证工具，同时也可以用于驾驶员自测是否饮酒过量。此外，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。由此可见，酒精浓度检测器具有巨大的潜在用户群，市场前景十分广阔。
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阈值，对超过的阈值进行声光报警，来提示危害。本课题采用MQ3气敏传感器，AT89C51单片机实现空气酒精浓度实时测量，通过
LCD显示屏进行显示。可以通过键盘设定阈值，超过阈值具有声光报警提示。论文
的总体思路如下：第1章为系统总体方案的设计与论证，主要是对系统的可行性进行分析及元器件的选择以便设计出最佳方案。第2章是则包含各个模块进行了电路测试到最后设计出总体电路图的整个设计过程。其中对电源电路的设计比较简单，而对LCD液晶显示模块及键控模块做了比较详细的设计介绍。第3章主要针对系统的软件设计及格子模块的软件分析并设计制作了各个模块的的流程图。第4章为系统的调试分析部分，经过系统的调试分析用以确定整个系统是否可投入生产。综上经过各章节的有序衔接从而本设计得以实现。
1
邵阳学院毕业设计（论文）
第1章 方案设计与论证
1.1总体方案设计
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，并需要根据不同环境不同驾驶员的水平设置不同的阈值，对超过的阈值进行声光报警，来提示危害。所以需要增设键盘控制模块实现人机交互功能，超过阈值进入声光报警功能。 1.1.1传感器的选择
可以对气体中酒精含量进行检测的设备有五种基本类型，分别是： 燃料电池型（电化学）、半导体型、红外线型、气体色谱分析型、比色型[1]。
由于价格和使用是否方便等因素所决定，目前普遍使用的只有燃料电池型（电化学型）和半导体型二种。这二种能够制造成便携型呼气酒精测试器，适合于现场使用。
燃料电池型呼气酒精测试仪采用燃料电池酒精传感器作为气敏元件，它属于电化学类型，因此又称为电化学型。燃料电池是当前全世界都在广泛研究的环保型能源，它可以直接把可燃气体转变成电能，而不产生污染。作为酒精传感器只是燃料电池的一个分支。燃料电池酒精传感器采用贵金属白金作为电极，在燃烧室内充满了特种催化剂，它能使进入燃烧室内的酒精充分燃烧转变为电能，也就是在二个电极上产生电压，电能消耗在外接负载上。此电压与进入燃烧室内气体的酒精浓度成正比，这就是燃料电池型呼气酒精测试仪的基本工作原理
半导体型采用氧化锡（等其他半导体氧化物）半导体作为传感器，这类半导体器件具有气敏特性，当接触的气体中其敏感的气体浓度增加，它对外呈现的电阻值就降低，半导体型呼气酒精测试仪就是利用这个原理做成的[2]。这种半导体在不同工作温度时，对不同的气体敏感程度是不同的，因此半导体型呼气酒精测试仪中都采用加热元件，把传感器加热到一定的温度，在该温度下，该传感器对酒精具有最高的敏感度。
本设计中经过比较后采用MQ3型气敏传感器是由微型A12O3 陶瓷管和SNO2 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，而加热器为气敏元件的工作提供了必要的工作条件。
2
邵阳学院毕业设计（论文）
1.1.2单片机的选择
纵观现有的酒精检测器，系统实现方案上大部分以传统的单片机(如
MICROCHIP公司的PIC系列)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。考虑到技术先进性和人性化设计的需要，如果
能在上述方案中加入语音提示、语音播报检测结果等新功能，将是非常有益的。从技术的角度看，在现有方案中加入专用的语音处理芯片(如AC48105)，从而实现语音功能，并不是非常复杂，但是这样会使原有的系统结构上变得不够精简，且导致性价比下降。如果选用的单片机本就方便地处理语音信号，那么实现语音功能就将变得相对简单。但考虑到经济以及自己所学的AT89C51是一款八位单片机，它的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。它是第三代单片机的代表。
第三代单片机包括了INTEL公司发展MCS-51系列的新一代产品，如8ｘ
C152、AT89C51FA/FB﹑AT89C51GA/GB﹑8ｘC451﹑8ｘC452，还包括了PHILIPS﹑SIEMENS﹑ADM、FUJUTSU﹑OKI﹑HARRIA-METRA﹑ATMEL等公司以AT89C51为核心推出的大量各具特色﹑与AT89C51兼容的单
片机。新一代的单片机的最主要的技术特点是向外部接口电路扩展，以实现
MICROCOMPUTER完善的控制功能为己任，将一些外部接口功能单元如A/D、PWM、PCA(可编程计数器阵列)、WDT(监视定时器)、高速I/O口、计数器的捕
获/比较逻辑等。这一代单片机中，在总线方面最重要的进展是为单片机配置了芯片间的串行总线，为单片机应用系统设计提供了更加灵活的方式。PHILIPS公司还为这一代单片机AT89C51系列8ｘC592单片机引入了具有较强功能的设备间网络系统总线----CAN(CONTROLLER AREA NETWORK BUS。
新一代单片机为外部提供了相当完善的总线结构，为系统的扩展与配置打下了良好的基础，本设计亦选择AT89C51进行汇编语言的编写。
[3]
3
邵阳学院毕业设计（论文）
1.1.3总体方案框图
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，而且传感器输出的是0-5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，还需接入LCD显示，8279键盘/显示器接口芯片，声光报警电路等。
其系统总体方案框图如图1所示。
声光报警电路 被测 环境 气敏传感器 A\\D转换电路 单片机 主控模块 LCD 显示 8279接口 芯片 键盘 图1.1 系统总体方案框图
4
