本发明专利涉及机电设计技术领域，尤其涉及一种酒精浓度测试仪的设计。
背景技术：
近年来，我国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繁发生。
世界卫生组织的事故调查显示，大约50%-60%的交通事故与酒后驾驶有关，酒后驾驶已经被列为车祸致死的只要原因。在中国，每年由于酒后驾车引发的交通事故达数万起；而造成死亡的事故中50%以上都与酒后驾车有关，酒后驾车的危害触目惊心，已经成为交通事故的第一大“杀手”。
喝酒时酒精的刺激使人兴奋，在不知不觉中就会喝多，当酒精在人体血液内达到一定浓度时，麻痹神经，造成大脑反应迟缓，肢体不受控制等症状。人对外界的反应能力及控制能力就会下降，处理紧急情况的能力也随之下降。对于酒后驾车者而言，其血液中酒精含量越高，发生撞车的几率越大。
为此，我国将酒驾列入刑法范围内，所以需要设计一智能仪器能够检测驾驶员体内酒精含量。本发明研究的是一种以气敏传感器和单片机a/d转换器为主，检测驾驶员呼出气体的酒精浓度。其可检测出空气环境中酒精浓度值。
发明专利内容
本发明专利涉及一种酒精浓度测试仪的设计，本发明以单片机为基础设计了一个酒精浓度测试仪系统，本发明分为两个部分，硬件部分和软件部分，硬件部分利用mq3酒精浓度传感器输出信号通过a/d转换电路调理后，经由单片机进行数据处理，最后由led显示酒精浓度值；软件部分采用c语言进行编程，程序采用模块化设计思想。
附图说明
图1：基本工作原理图。
图2：mq3电路图。
图3：adc0809的连线图。
图4：87c52单片机图。
图5：数码管显示电路图。
图6：软件流程图。
图7：a/d转换子程序流程图。
具体实施方式
为了使本发明专利的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明专利进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明专利，并不用于限定本发明专利。
本发明专利涉及一种酒精浓度测试仪的设计，本发明以单片机为基础设计了一个酒精浓度测试仪系统，本发明分为两个部分，硬件部分和软件部分，硬件部分利用mq3酒精浓度传感器输出信号通过a/d转换电路调理后，经由单片机进行数据处理，最后由led显示酒精浓度值；软件部分采用c语言进行编程，程序采用模块化设计思想。
进一步的，本发明直接把传感器输出电压值经过a/d转换器转换得到数据送入单片机进行处理。此外，还需接入led数码管显示电路等。其总体框图如图1所示。酒精浓度测试仪包括以下几个模块：
（１）被测环境：在喝酒的情况下，喝酒的人所呼出的气；
（２）气敏传感器：用于呼气中酒精浓度检测，检测到酒精为电信号，将电信号出入a/d转换器中；
（３）a/d转换器：接收气敏传感器中输入的电信号，将电信号转换成模拟信号，最后将电信号输入单片机中进行信号处理；
（４）单片机：单片机处理模拟转换器中输入的电信号，将处理过后的酒精浓度送入led中显示；
（５）led显示：将单片机处理过后的酒精浓度电信号送入led内显示。
进一步的，本发明直接测量的是呼气中的酒精浓度，再转换为血液中的酒精含量浓度，故采用气敏传感器。考虑到周围空气中的气体成分可能影响传感器测量的准确性，所以传感器只能对酒精气体敏感，对其他气体不敏感，故选用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al2o3，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，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。负载电阻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。mq3型气敏传感器的结构和外形、标准回路、传感器阻值变化率与酒精浓度、外界温度的关系。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。mq3电路如图2所示。
进一步的，在单片机应用系统中，被测量对象的有关变化量，如温度、压力、流量、速度等非电物理量，须经传感器转换成连续变化的模拟电信号（电压或电流），这些模拟电信号必须转换成数字量后才能在单片机中用软件进行处理。实现模拟量转换成数字量的器件称为a/d转换器（adc）。本发明中选用的是adc0809是8位a/d转换器。0809具有8路模拟信号输入端口，地址线（23-25脚）可决定那一路模拟信号进行a/d转换。22脚为地址锁存控制，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存。6脚为测试控制，当输入一个2μs的高电平脉冲时，就开始a/d转换。7引脚为a/d转换结束标志，当a/d转换结束时，7脚输出高电平。9脚为a/d转换数据输出允许端，当oe脚为高电平时，a/d转换数据输出。10脚为0809的时钟输入端。adc0809与单片机的连线如图3所示。
进一步的，单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力的微处理器(cpu)，随机存取数据存储器(ram)，只读程序存储器(rom)，输入输出电路(i/o口)，可能还包括定时计数器，串行通信口(sci)，显示驱动电路(lcd或led驱动电路)，脉宽调制电路(pwm)，模拟多路转换器及a/d转换器等电路集成到一块单块芯片上，构成一个虽小然而完善的计算机系统。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。从硬件角度来看，与mcs-52指令完全兼容的新一代89cxx系列机，比在片外加eprom才能相当的8031单片机抗干扰性能强，与87c52单片机技能相当，但功耗小。程序修改直接用+5v或+12v电源擦除，更显方便、而且其工作电压放宽至2.7v-6v，因而受电压波动的影响更小，而且4k的程序存储器完全能满足单片机系统的软件要求，故89c52单片机是构造本检测系统的更理想的选择。87c52单片机如图4所示。
进一步的，led数码管是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。数码管分为动态显示和静态显示驱动两种，静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的i/o端口进行驱动，或者使用如bcd码二十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用i/o端口多，实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划“a，b，c，d，e，f，g，dp”的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极com增加位选通控制电路，位选通由各自独立的i/o线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通com端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的com端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的i/o端口，而且功耗更低。本设计利用三极管驱动数码管，用4.7k电阻起到限流作用，使得数码管亮度适中。数码管显示电路如图5所示。
进一步的，主程序是系统的转换程序，在程序运行的过程中必须先经过初始化，包括中断程序，以及各个端口的初始化工作。系统在初始化完成后就进入酒精浓度测量程序，实时的测量当前的酒精浓度并通过显示电路在数码管上显示。根据硬件设计完成对酒精浓度的测试。系统软件流程如图6所示。a/d转换子程序流程如图7所示。adc0809初始化后，把0通道输入的0-5v的模拟信号转换为对应的数字量，然后将对应数值存储到内存单元。
以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不用以限制本发明专利，凡在本发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。