基于AVR单片机的便携式醉酒驾驶仪器设计包含原理图和完整代码Word下载.docx
- 文档编号:22462390
- 上传时间:2023-02-04
- 格式:DOCX
- 页数:33
- 大小:23.14KB
基于AVR单片机的便携式醉酒驾驶仪器设计包含原理图和完整代码Word下载.docx
《基于AVR单片机的便携式醉酒驾驶仪器设计包含原理图和完整代码Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于AVR单片机的便携式醉酒驾驶仪器设计包含原理图和完整代码Word下载.docx(33页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
4.3综合调试·
12
4.4测试过程问题分析·
13
4.5测试结论·
14
5.系统设计所需资源·
6.项目分工·
7.系统设计总结·
7.1团队总结·
7.2个人心得·
15
参考文献·
18
附录A酒精传感器参数·
附录B系统总程序代码·
20
附录C实物图·
23
3
一
一一
一、
、、
、
项目要求
项目要求项目要求
项目要求:
:
便携式酒后驾车测试仪
便携式酒后驾车测试仪便携式酒后驾车测试仪
便携式酒后驾车测试仪酒后驾车易出事故,但判定驾驶员是否喝酒过量带有较大的主观因素。
请你利用
学过的知识,设计一台便携式、交通警使用的酒后驾车测试仪。
总体思路是:
让被怀疑酒后驾车的驾驶员对准探头(内部装有多种传感器)呼三口
气,用一排发光二极管指示呼气量的大小(呼气量越大,点亮的LED越多)。
当
呼气量达到允许值之后,“呼气气确认”LED亮,精酒蒸气含量数码管指示出三
次呼气的酒精蒸气含量的平均百分比。
如果呼气量不够,则提示重新呼气,当酒
精含量超标时,LED闪亮,蜂鸣器发出“嘀?
?
嘀?
”声。
二
二二
二、
项目的硬件设计原理和内容
项目的硬件设计原理和内容项目的硬件设计原理和内容
项目的硬件设计原理和内容1、
、硬件设计思想和原理图
硬件设计思想和原理图硬件设计思想和原理图
硬件设计思想和原理图:
采用MQ303将酒精信号转换成敏感体电阻的变化,
外接电源和负载电阻,把电阻变化转换成电压信号,
利用Mega16单片机的模数转换功能采样电压变化,
转换成酒精浓度用七段数码管显示出来,当达到预定
报警浓度时,蜂鸣器报警,并接通开关时,Led灯不
再显示。
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,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送入单片机进
行处理。
此外,还需接入LED数码管显示,
声光报警电路等。
其总体框图右图所示:
2、
、如何使用硬件单元
如何使用硬件单元如何使用硬件单元
如何使用硬件单元:
将MQ303预留引脚接电源,预热3秒以上。
接通单片机电源,七段数码管闪烁显示周围酒
精浓度。
一旦酒精浓度超过阈值,蜂鸣器报警。
和门和非门以及开关组成打火系统,蜂鸣器
信号和开关决定是否导通。
开关模拟打火系统电源开关,接通开关时,Led灯亮表示打火成
功,反之则表示打火系统被强行制止。
4单片机选择
单片机选择单片机选择
单片机选择:
ATmega16单片机是一款功能十分强大,集成度非常高的数字处理
系统。
它集成了ADC和DAC的模块,因而此作品设计中可以直接将MQ3型酒
精气敏传感器的探测信号输入单片机中,然后在单片机内进行A/D模数转换,
数据处理。
其引脚图如下图:
下图
下图下图
下图1为选择
为选择为选择
为选择4位一体共阳极数码管
位一体共阳极数码管位一体共阳极数码管
位一体共阳极数码管,型号为
SR410561k。
该数码管具有工作
稳定,亮度高,反应灵敏,质量可靠等特点。
5图表
1.图二为蜂鸣器报警部分
图二为蜂鸣器报警部分图二为蜂鸣器报警部分
图二为蜂鸣器报警部分:
图表
2.图三为传感器回路图
图三为传感器回路图图三为传感器回路图
图三为传感器回路图:
3.3、
、硬件原
硬件原硬件原
硬件原理图
理图理图
理图:
6
PCB图
图图
图:
7三
三三
三、
软件设计思想
软件设计思想软件设计思想
软件设计思想和内容
和内容和内容
和内容软件方案主要包括数据采集、数据处理、显示、声光报警等子程序。
仪器开机后
经初预热阶段后测量结果。
测量时数据采集程序把数据送入到AVRmega16单
片机中的A/D转换器,进行A/D转换。
由数据处理程序完成数据间的转换和数
制间转换。
当测量数据超过阈值时报警
子程序启动,发出声光报警。
软件主程
序流程图如右图所示:
1
、端口初始化
端口初始化端口初始化
端口初始化
1、PORTA用于传感器信号输入和蜂鸣器输
出;
PORTB用于控制LED显示;
PORTC用于LED位选。
2传感器采集部分:
采用ADC差分输入,因为传感器输出电压可
以达到0-5v,单片机可以直接处理,故使用1倍增益。
4.ADC转换部分:
使用7.3728M晶振,32分频,T0比较匹配中断,定时2ms,转换结果右对齐。
5.七段数码管显示部分
动态扫描显示,间隔2ms。
、数据采集
数据采集数据采集
数据采集及
及及
及处理子程序
处理子程序处理子程序
处理子程序流程
流程流程
流程:
8图表
6.数据采集
及处理
处理处理
处理函数关系图如下
函数关系图如下函数关系图如下
函数关系图如下:
图表5
4
、LED显示子程序
显示子程序显示子程序
显示子程序:
本作品显示为LED显示。
显示子程序分为预热阶段显示程序,测量结果显示
程序。
流程如图6:
9图表
5、
、蜂鸣器
蜂鸣器蜂鸣器
蜂鸣器报警子程序
报警子程序报警子程序
报警子程序:
传感器输入值经A/D转换后,调用比较程序,再经过数
据处理后显示的测量值和程序中设定的报警阈值比较,小于等于阈值则继续执行
显示程序,大于阈值则将单片机PA5端口
端口端口
端口输出高电平进行报警。
10
图表7四
四四
四、
测试过程
测试过程测试过程
测试过程处理
处理调试分析包括硬件调试分析和软件调试分析及软、硬件联调。
由于硬件调试分析和软件
调试分析是独立进行的,所以可以先调硬件再调软件。
在调试中找出错误、缺陷,判断各种
故障,并做出软硬件的修改,直至设计作品能够正确体现其功能。
1、
、硬件调试
硬件调试硬件调试
硬件调试
硬件调试包括传感器电路、显示电路、单片机外围电路、报警电路等。
下面主要介绍传
感器电路、报警电路的调试。
首先把MQ303A酒精传感器,接1.5v左右电压上由于电压预热3秒以上,酒精传感器里已
经集成了放大电路,而用万用表测量可证实传感器输入电路中输出是一稳定的0-5V的电压
信号,符合单片机的输入条件,因此此信号可以直接接人单片机进行A/D转换而不需要放
大、滤波等。
其次对于声光报警电路的调试分为蜂鸣器和LED的调试。
经试验可知蜂鸣器在高电平
时正常工作,LED为共阳极。
、仿真
仿真仿真
仿真调试
调试调试
调试大于阈值
蜂鸣器报警
11软件调试为利用
ICCAVR,CVAVR,AVRStudio软件进行模块化调试。
调试过程中观
察各个变量的变化,查找所写程序的错误,并改正。
ADC转换结果转换结束后
(ADIF为高),转换结果被存入ADC结果寄存器(ADCL,ADCH)。
单次转换的结果如下:
1024是2的10次方,因为转换结果是10位的仿真
仿真电路图
电路图电路图
电路图:
报警时:
12不报警时
:
3、
、综合调试
综合调试综合调试
综合调试
利用AVRStudio软件和硬件电路板进行软硬件联合仿真,首先将软件程序下载到AVR
Studio中,然后运行一下,确认无误后,再把程序写入硬件之中。
对调试过程中出现的错
误要仔细分析,然后不断修正,直至达到理想效果为止。
在软硬件联调时,根据在程序中设
定的阈值,用酒精渐渐接近传感器来模仿酒精浓度的增大,显示结果良好,报警结果十分精
确,在到达阈值时能够准确发出报警声。
4、
、测试过程问题分析
测试过程问题分析测试过程问题分析
测试过程问题分析:
1、PCB板多处电路不通,只能在开发板上调试
2、MQ-3传感器的输入和输出非线性,因此计算它的浓度和输出电压的值的关系非常困难,
我们只能测出数据,然后折合为几条曲线,通过编程控制输出,由于硬件参数存在的误
差,开始我们的输出数据不理想,通过多次调试,逐渐把它的输入和输出值接近真实值。
3、该开发只能在100-1000这个值内进行工作,由于受加热温度的影响,加热时间对输出有
比较大影响,所以超出这个范围,我们都强制它等于0,这个范围已经可以够我们进行
酒后驾车的测试了,避免了超出输出范围,很难进行数据的处理这个方面的设计。
4、酒精传感器的电阻值随时间,温度和酒精浓度变化较大,这是我们不能进行定量计算的
难点。
5、用酒靠近传感器进行测量,有相应的数据输出,但撤去酒精的时候,数值只能缓慢地下
降至低值,可能是因为酒精残留的缘故。
所以酒精传感器不能进行快速的多次测量。
这
13是我们设计的问题。
7.测试
测试测试
测试结论
结论结论
结论:
1
、在距离一定距离内对着传感器吹浓度56%的白酒,成功报警。
2、
、指标参数的分析
MQ303说明书上说在0.9-1.0v下预热时间大于
48小时,在2.2±
0.2V下预热5~10秒钟,
实测不需这么长的时间,也不需2v以上的电压,5号干电池提供1.5v左右电压预热3秒以
上即可。
五
五五
五、
系统设计所需资源
系统设计所需资源系统设计所需资源
系统设计所需资源:
MQ303A酒精传感器1个,AVR单片机芯片,ATmega16单片机实验板1个,印刷电路
板一块,七段数码管4个,Led灯一个,15mh电感一个,104电容一个,蜂鸣器一个,10k
欧电阻两个,360欧电阻8个,插线若干,和门和非门各一个等等。
参考资料
参考资料参考资料
参考资料:
【1】康华光.《电子技术基础》.高等教育出版社,2006第五版【2】马潮《avr单片机嵌入式系统原理和使用实践》清华出版社2005第一版附录
附录附录
附录A、
、1、
、酒精传感器参数
酒精传感器参数酒精传感器参数
酒精传感器参数:
符号
符号符号
符号参数
参数参数
参数技术条件
技术条件技术条件
技术条件备注
备注备注
备注
VH
加热电压0.9V±
0.1VACorDC
VC
回路电压≤6VDC
RL
负载电阻可调PS<
10mW
RH
加热电阻
8.5?
±
0.5?
室温
IH
加热电流120±
20mA
PH
加热功率≤140mW
PS
元件功率≤10mW
14B.
环境条件符号
Tao使用温度-20oC
—+50oC
推荐使用范围20ppm-1000ppm乙醇
Tas储存温度-20oC
—+70oC
RH相对湿度≤95%RH
(O2)
氧气浓度21%±
1%(标准条件)不得小于16%
氧气浓度会影响灵敏度
C.灵敏度特性
灵敏度特性灵敏度特性
灵敏度特性型号
型号型号
型号MQ303A
符号参数名称
参数名称参数名称
参数名称技术条件
Rs元件电阻
(4k?
to400k?
)
在洁净空气中
α
电阻比
(0.50±
0.15)
Rs(300ppm酒精)/Rs(100ppm酒精)
标准测试条件:
温度:
20oC
±
2oCVC:
3.0V±
0.1VDC
湿度:
65%±
5%VH:
0.9V
0.1VDC
RL:
可调
预热时间:
大于48小时
、酒精含量的判断标准
酒精含量的判断标准酒精含量的判断标准
酒精含量的判断标准:
呼气测试最简便。
而血液中的酒精浓度和肺部呼出的气体酒精浓度有一定的比例:
大约2200
毫升呼气中酒精含量相当于1毫升血液中酒精含量,测出后者就可知道前者。
大量的统计研究结果表明,如果被测者深吸气后以中等力度呼气达三秒钟以上,这时呼出的
气就是从肺部深处出来的气体。
呼气中的酒精含量和血液中的酒精含量有如下关系:
BAC(inmg/L)=BrAC(inmg/L)x2200
上式中,BAC是血液酒精浓度的英文缩写,BrAC则是呼气酒精浓度的缩写,括号中的in
mg/L表示以每升中多少毫克为单位。
也就是说,以毫克/升为单位的血液酒精浓度在数值上
相当于以毫克/升为单位的呼气酒精浓度乘上系数2200(由于各国的情况不同,在美国此系
数采用2000,而欧洲很多国家采用2100)。
基于此,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。
关于吹管
15
酒精测试仪用的吹管是一个容易被忽视的问题。
GA307-2001标准对吹管也作了规定。
吹管
虽小,但对保证检测精度非常重要。
被测者口含吹管呼气,进入吹管的气体几乎全部是被测
者呼出的气体。
如果从一个喇叭口送入气体,被测者不接触喇叭口而对喇叭口吹气,根据流
体力学的原理,气体流动时压力减小,这就把周围的空气一起带进仪器内(喷雾器就是根据
这个原理制成的),相当于把呼气中的酒精浓度稀释了,检测到的酒精浓度就会比被测者实
际的呼气酒精浓度低,这显然是不能容许的。
另一个必须注意的是吹管一定要是单向性的,
在吹气的时候才能进行检测,吸气时不能进行检测,因为吸气时吹管中的气体不来自人体,
检测的结果自然不能反映人体内的酒精含量。
在选择警用酒精测试仪时必须注意这个问题。
饮酒驾车和醉酒驾车,是按血液中不同酒精浓度区分。
依标准,血液酒精浓度在
0.2—0.8mg/ml(不含0.8)之间,属于酒后驾车,处暂扣一个月以上三个月以下驾驶证,并处
200元以上500元以下罚款。
血液酒精浓度在0.8mg/ml(含)以上时,属醉酒驾车。
按照《道
路交通安全法》,处十五日以下拘留和暂扣三个月以上六个月以下驾驶证,并处500元以上
2000元以下罚款。
附录
附录B、
、系统总程序代码
系统总程序代码系统总程序代码
系统总程序代码:
//酒精传感器
酒精传感器酒精传感器
酒精传感器C代码
代码代码
代码,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 AVR 单片机 便携式 醉酒 驾驶 仪器 设计 包含 原理图 完整 代码