本系统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、外界温度的关系图如图3-3所示。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。换个方式叙述这段文字。

本系统采用气敏传感器测量呼气中的酒精浓度，并将其转换为血液中的酒精含量浓度。为了避免周围空气中的气体成分对传感器测量的准确性产生影响，选择了MQ3型气敏传感器。该传感器具有高灵敏度、良好的选择性、长期的使用寿命和可靠的稳定性。传感器由微型Al2O3、陶瓷管、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必要的工作条件。传感器的标准回路由加热回路和信号输出回路两部分组成，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。为了使测量精度达到最高，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。传感器的输出电压为0-5V，其结构和外形、标准回路、传感器阻值变化率与酒精浓度、外界温度的关系图如图3-3所示。

相关问题

基于51单片机的呼气式酒精浓度测量仪的设计

呼气式酒精浓度测量仪是一种用于检测人体呼出气体中酒精含量的设备。其原理是通过人体呼出气体中的酒精含量来推算出人体血液中的酒精含量。本文将介绍基于51单片机的呼气式酒精浓度测量仪的设计。

一、设计原理

呼气式酒精浓度测量仪的设计原理是基于气体传感器的测量原理。设备通过一个气体传感器来检测人体呼出气体中的酒精含量，传感器输出的模拟信号经过A/D转换后被51单片机读取并进行处理。最终，通过LCD显示器输出人体血液中的酒精含量。

二、硬件设计

1.气体传感器

气体传感器是呼气式酒精浓度测量仪中最关键的部件之一。常用的气体传感器有MQ-3酒精传感器、MQ-4甲烷传感器等。本设计采用MQ-3酒精传感器。

2.51单片机

51单片机是一种低成本、高性能的微型计算机，广泛应用于各种控制系统中。本设计采用STC89C52单片机。

3.A/D转换器

由于传感器输出的是模拟信号，需要通过A/D转换器将模拟信号转换为数字信号供单片机处理。本设计采用了MAX1236 A/D转换器。

4.LCD显示器

LCD显示器用于显示人体血液中的酒精含量。本设计采用了1602液晶显示器。

三、软件设计

1.初始化

在系统启动时，需要对各个硬件模块进行初始化。初始化包括对单片机、A/D转换器、LCD显示器等进行初始化。

2.读取气体传感器输出

通过A/D转换器将气体传感器输出的模拟信号转换为数字信号。由于酒精传感器输出的信号范围较小，需要进行放大处理。

3.计算酒精浓度

根据传感器输出的数字信号计算出人体呼出气体中的酒精含量。具体计算公式为：

C = (Vout / Vcc - 0.1) / 0.04

其中，C为酒精浓度，Vout为传感器输出的电压值，Vcc为系统电源电压。

4.显示酒精浓度

将计算出的酒精浓度值显示在LCD显示器上，方便用户读取。

四、总体设计流程

1.系统初始化

2.读取气体传感器输出

3.计算酒精浓度

4.显示酒精浓度

五、总结

基于51单片机的呼气式酒精浓度测量仪是一种简单、易于实现的酒精检测设备。通过气体传感器的测量原理，可以准确地测量人体呼出气体中的酒精含量，并输出到LCD显示器上。该设备可以广泛应用于公安交通管理、酒吧、酒店等场所。

呼气式酒精浓度测量仪的代码

由于呼气式酒精浓度测量仪需要使用传感器和微控制器等硬件设备，因此需要编写嵌入式系统的代码。以下是一个简单的示例代码，用于读取MQ-3型酒精传感器的模拟输出，并将其转换为可读的酒精浓度值：

// 引入必要的库
#include <avr/io.h>

// 定义模拟输入引脚和输出引脚
#define ADC_PIN 0
#define LED_PIN PB0

// 初始化ADC
void initADC() {
    ADMUX = (1 << REFS0); // 使用AVCC作为参考电压，ADC0作为输入
    ADCSRA = (1 << ADEN) | (1 << ADPS2) | (1 << ADPS1) | (1 << ADPS0); // 启用ADC，设置预分频为128
}

// 读取模拟输入并返回浓度值
float readAlcoholConcentration() {
    ADCSRA |= (1 << ADSC); // 开始转换
    while (ADCSRA & (1 << ADSC)); // 等待转换完成
    float voltage = ADC * 5.0 / 1024.0; // 计算模拟输入电压
    float resistance = (5.0 - voltage) / voltage * 10000.0; // 计算传感器电阻
    float concentration = resistance / 200.0; // 根据传感器曲线计算浓度
    return concentration;
}

// 主函数
int main() {
    DDRB = (1 << LED_PIN); // 设置LED引脚为输出
    initADC(); // 初始化ADC
    while (1) {
        float concentration = readAlcoholConcentration(); // 读取浓度值
        if (concentration > 0.5) { // 如果浓度高于0.5mg/L
            PORTB |= (1 << LED_PIN); // 点亮LED
        } else {
            PORTB &= ~(1 << LED_PIN); // 关闭LED
        }
    }
    return 0;
}

请注意，此代码仅供参考，并且可能需要根据硬件设备和传感器的不同进行调整。