基于单片机ADuC842的酒精测试仪设计

关键词： 酒精浓度测试仪； 气敏传感器MQ?3； 单片机ADuC842； 驾驶员酒精浓度检测

1 测量原理与系统方案设计

大量研究结果表明[3]，如果被测者深吸气后以中等力度呼气3 s以上时，呼出的气就是从肺部深处出来的气体。血液中的酒精浓度与呼气中的酒精浓度有以下关系[4]：

[BACmg/L=BrACmg/L×2 200]

式中：BAC为血液中的酒精浓度；BrAC为呼气中的酒精浓度；2 200为系数，因各国情况不同其值也略有不同，如在美国采用2 000，欧洲等很多国家采用2 100。虽然BrAC受到环境温湿度和被测个体差异的影响，导致测试结果不如直接检测BAC准确，但该结果仍可作为判断饮酒程度的重要参考[5]。根据相关法律规定，驾驶员血液中酒精浓度与驾驶员行为类别的关系如表1所示[6]。对应呼气中的酒精浓度临界值为0.09 mg/L和0.36 mg/L。

表1 行为类别与酒精浓度表

2 系统硬件设计

2.1 酒精浓度采集模块

目前酒精浓度信号的采集一般采用燃料电池型和半导体型传感器两种。因燃料电池型传感器结构要求精密，在我国的应用并不广泛[7]。本文采用半导体型气体传感器MQ?3作为酒精浓度信号的采集模块。该传感器具有广泛的探测范围，适用于酒精检测[8]，当加热3～5 min正常工作后，其阻值随环境中酒精浓度的增加而减小，设计中通过与其串联负载电阻上的输出电压获得其阻值，因此传感器的输出电压随环境中酒精浓度的增大而增大。本设计的MQ?3电路连接图如图2所示。

2.2 主控模块

2.3 显示和报警模块

3 系统软件设计

本设计软件部分采用模块化设计，通过Keil公司开发的μVision 3编译器用C51语言编写，主要由主程序、初始化子程序、A/D采样子程序、酒精浓度和电压转换子程序、酒精浓度显示及其比较判断子程序和报警子程序等组成，其主程序流程图如图4所示。

4 结 语

本文从驾驶人员的角度出发，利用半导体气体传感器MQ?3，基于单片机ADuC842设计了一款便携式酒精测试仪。实验样机测试表明，该酒精测试仪的测量范围为0～0.72 mg/L，误差范围不超过0.03 mg/L。

该酒精测试仪结构简单，操作方便，功耗体积小，阈值范围设定与国家相关法律规定一致，驾驶人员在开车前可以自行检测、监控呼气中的酒精浓度，确定是否适合驾驶。若改变阈值的范围还可应用于酒厂生产和食品发酵等领域。

参考文献

[6] 尹益燕，张永昌.基于AVR单片机的酒驾检测仪的设计[J].电子制作，2014（7）：66?67.

[9] 徐京莲，韩峻峰，潘盛辉，等.基于多传感器融合的车载酒精检测系统设计[J].仪表技术与传感器，2010（7）：105?107.