酒精浓度的自动检测
蒸花卷-
1.
选题背景
酒精
，学名乙醇，在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体，无
毒，
可饮用。
乙醇的用途很广，
可用乙醇制造醋酸、
饮料、
香精、
染料、
燃料等。
医疗上也常用体积分数为
70%~75%
的乙醇作消毒剂等，
在国防工业、
医疗卫生、
有机合成、
食品工业、
工农业生产中都有广
泛的用途。
由于酒精的挥发性和易燃
性，在工业生产制造过程中
应严格控制其浓度，以保证生产安全性；同时，酒也
是一种流传广泛的饮品，
但近些年酒后驾驶现象屡次出现，
给人们的生活带来严
重影响，愈发体现了检测酒精浓度这一技术的重要性。
2.
方案论证
本系统以单片机控制为基础，
实现对酒精浓度的自动检测，
显示并在浓度超
标时自动报警。因酒精易挥发，本系统将使用气敏传感器对气态酒精进行
检测。
目前单片机成本较低，性能优越，可胜任系统控制单元。
3.
过程论述
3.1
基本结构
图
1
系统结构图
本系统主要由酒精浓度传
感器，
数模转换器，
单片机，
显示及报
警模块组成。
首先由酒精传感器采集信号，并将此模拟信号送至
A/D
转换器，处理成数字信
号后送入单片机，由单片机处理后
进行显示并在超过给定值时报警。
3.2
器件选择
3.2.1
传感器
传感器采用气敏传感器
MQ-3
。
MQ-
3
气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡
< br>(SnO2)
。
当传感器所处环境中存在酒精蒸汽时，<
/p>
传感器的电导率随空气中酒精气
体浓度的增加而增大。
使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度
相对应的输出信号
。
MQ-3
气体传感器对酒精的
灵敏度高，
可以抵抗汽油、
烟雾、
水蒸
气的干扰。
这种传感器可检测多种浓度酒精气氛，是一款适合多种应用的低成本传感器。
MQ-3
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的变化。传感器
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
出面获得的
。二者之间的关系表
述为：
RS/RL=(VC
－
VRL)/VRL
，其中
V
C
为回路电压，
10V
。负载电阻<
/p>
RL
可调
为
0
.5
～
200K
，
加热电压
Uh
为
5V
。
上述这些参数使得传感器输出电压为
0
～
5V
。
图
2
MQ-3
电路结构图及实物图
3.2.2 A/D
转换器
A/D
转换器采用
TLC549
TLC549
是
TI
公司生产的一种低价位、高性能的
8
位
A/D
转换器，采用了
CMOS
工艺，它以
8
位开关电容逐次逼近的方法实现
A/D
转换，其转换速度小
于
17us
，最大转换速率为
40000HZ
，
4MHZ
典型内部系统时钟，电源为
3V
至
6V
。它能方便地采用三线串行接口方式与各种微处理器连接，构成各种廉价的
测控应用系统。
REF+
：正基准电压输入
2.5V≤REF+≤Vcc+0.1
。
REF
－：
负基准电压输入端，
-
0.1V≤REF
-
≤
2.5V
。
且要求：
（
REF+
）
－
（
REF-
）
≥1V
。
VCC
：系统电源
3V≤
Vcc
≤6V
。
GND
：接地端。
/CS
：芯片选择输入端，要求输入高电平
VIN≥2V
，输入低电平
VIN≤0.8V
。
DATA
OUT
：转换结果数据串行输出端，与
TTL
电平兼容，输出时高位在
前，
低位在后。
ANALOGIN
：
模拟信号输入端，
0≤ANALOGIN≤Vcc
< br>，
当
ANALOGIN≥RE
F+
电压时，转换结果为全
“1”(0FFH)
，
ANALOGIN≤REF
-
电压时，转换结果为全
“0”(00H)
。
< br>
I/O CLOCK
：外接输入
/
输出时钟输入端，同于同步芯片的输入输出操作，
无需与芯
片内部系统时钟同步。
图
3
TLC549
引脚图
3.2.3
单片机
单片机采用
< br>AT89S52
。
AT89S
52
是一种低功耗、高性能
CMOS 8
位微控制器，具有
8K
系统可编程
F
lash
存储器。使用
Atmel
公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业
80C51
产品指令和引脚完全兼容。
AT89
S52
具有以下标准功能：
8k
字节<
/p>
Flash
，
256
字节
RAM
，
32
位
I/O
口
线，看门狗定时器，
2
个数据指针，三个
16
位
定时器
< br>/
计数器，一个
6
向量
2
级中断结构，
全双工串行口，
片内晶振及时钟电路。
另外，
AT89S52
可降至
0Hz
静态逻
辑操作，支持
2
种软件可选择节电模式。空闲模式下，
CPU
停止工作，
允许
RAM
、定时器
/
计数器、串口、中断继续工
作。掉电保护方式下，
RAM
内<
/p>
容被保存，
振荡器被冻结，
单片机一切工
作停止，
直到下一个中断或硬件复位为
止。