1 系统硬件设计
1.1 探测参数
本系统以酒精浓度作为紧张的探测参数。通过检测酒精旗子暗记采集电路的电压值，并对数据做一系列的剖析处理，就可以得到被检测者呼气中的酒精浓度值。
1.2 方案设计
图1是本系统的硬件流程图，其包括旗子暗记采集模块、旗子暗记处理模块、掌握处理模块和人机通道。
1.2.1 旗子暗记采集模块
MQ-3酒精传感器对付10 ppm~1 000 ppm范围内的酒精旗子暗记都有高度的敏感性，此外它还有以下几个特点：相应韶光短、规复快；利用寿命长，测得数值较稳定；驱动回路大略，便于运用。
MQ-3酒精传感器输出回路如图2所示。
MQ-3具有6只针状引脚，个中4只用于旗子暗记取出，其余2只则用于供应加热电流。图2中的1、3、4、6四脚用于旗子暗记取出，2、5端之间是加热电阻丝。同时在5脚后须要再接一个适当值的电阻，起到限流的浸染。MQ-3上的微型A2O3陶瓷管、SnO2敏感层材料碰着酒精分子时，3、4两端之间的敏感体电阻会发生变革，导致输出的电压值发生改变。由于这种变革是可逆的，因此酒精传感器在实际运用中能够重复利用，多次丈量。如果用5 V的电源供电，理论上MQ-3传感器输出电压值该当是0~5 V，但是实验测得在无酒精的环境中传感器输出的电压值并不为0。这就须要对系统进行零点设置，为方便打算，本系统选择以数字电压值1 000作为系统检测零点。当得到的数字电压值小于1 000时，液晶不能显示酒精浓度值。
1.2.2 旗子暗记处理模块
酒精传感器将酒精浓度旗子暗记转换成仿照电压旗子暗记，仿照电压旗子暗记再分别通过滤波电路，AD模数转换电路后，转换成数字电压旗子暗记交由掌握处理电路剖析处理。图3为旗子暗记处理模块的流程图。
（1）滤波电路
滤波电路用于撤除输出电压旗子暗记中可能夹杂的高频滋扰旗子暗记。
（2）AD转换电路
传感器输出的电压旗子暗记通过滤波电路后，得到的是仿照电压旗子暗记，为了便于单片机数据处理须要将其转换成数字旗子暗记，因而其后连接了AD转换电路。在AD模数转换电路中，选用了12位的ADS7886芯片，具有高精度、低功耗、转换韶光短、接口大略等特点[4]，同时价格经济实惠。ADS7886与单片机的接口电路如图4所示。
STC89C52单片机与ADS7886配套利用时，个中的VCC接5 V电压，图中电容是旁路电容，用于去除VCC中夹杂的高频旗子暗记。SCLK端口产生数据转换的串行时钟，故须要连接单片机时钟；CS端口是片选旗子暗记。VIN端口用于输入旗子暗记，SDO端口用于吸收数字旗子暗记数据。ADS7886一边进行转换一边进行数据输出。这些数据包含前面4个0和随后的12位数。
（3）掌握处理模块
掌握处理模块紧张指单片机最小系统。本系统采取的单片机是STC公司生产的STC89C52，它是一种低功耗、高性能CMOS 8位微掌握器，且具有8 KB在系统可编程Flash存储器，此外它还具有程序无法解密、价格低、功耗低、运算高速、高可靠强性、抗静电和抗滋扰能力强、功能强大等优点。STC89C52在智能化电子产品设计中有着极其广泛的运用。单片机最小系统如下图5所示。
1.2.3 人机通道
本系统中人机通道紧张有按键检测模块、LCD液晶显示模块和声光报警模块。
（1）按键检测模块
丈量键：只有当丈量按键被按下后，系统才开始采集酒精浓度旗子暗记，并进行一系列的剖析处理操作。
复位键：在一次丈量结束后，须要复位操作后再次进行丈量，否则可能引起较大偏差。
RL分压电阻：用于调零。当设计的电路板被移动后，或者当MQ-3酒精传感器处于滋扰较大的环境时，须要用螺丝刀调节RL分压，当调至液晶上AD显示1 000旁边才可进行酒精浓度的丈量操作。
（2）LCD液晶显示模块
LCD1602液晶功耗小、体积小、价格低廉，且能知足本系统设计的哀求，故选择利用LCD1602作为本设计的显示模块。此外，LCD1602还具有比拟度可调、内含复位电路、供应各种掌握指令的特点。
本设计中LCD1602液晶的显示屏须要显示AD实时采样数字电压值和酒精浓度数值大小。
（3）声光报警模块
当检测到的酒精浓度超过200 mg/L时，黄色指示灯D2亮起，蜂鸣器发出报警声音，同时在液晶屏上显示当前被测酒精浓度；当检测到的酒精浓度超过800 mg/L时，赤色指示灯D3亮起，蜂鸣器发出报警声音，同时在液晶屏上显示当前被测酒精浓度。在检测到的酒精浓度小于200 mg/L时，液晶屏上显示酒精浓度数值，报警指示灯不亮，蜂鸣器不鸣叫。声光报警模块如下图6所示。
2 系统软件设计
系统首先将得到的数字电压旗子暗记通过软件程序进行数据平滑处理，即在一个周期内采样取值20次，并用中间的10次采样值取均匀值后作为这次酒精旗子暗记采样的数字电压值。再通过MQ-3敏感体电阻与分压电阻RL电压之比的变革量来打算酒精浓度变革量。系统将剖析处理后的数据换算成酒精浓度值，然后再显示到LCD1602液晶上。如果测得的数据超过所设定的标准阈值，声光报警模块开始事情。同时也可以通过人为按键操作来掌握人机互动功能。软件流程图如图7所示。
3 系统整体调试
首先把传感器置于无酒精的环境下，调节使得LCD1602显示的浓度数值为0.00 mg/L。在MQ-3可探测到的酒精浓度范围下，即10 ppm~1 000 ppm范围内，配制3种不同浓度的酒精液体，并预先打算好它们的浓度值。然后分别用棉花棒蘸取酒精液体后放置于传感器上方，若液晶显示的数值分别与配制的酒精浓度值附近，则调试成功；如果液晶显示值与配制的浓度值有较大偏差，则调试不堪利，需进一步查找缘故原由。表1给出了在100 mg/L、250 mg/L和900 mg/L时丈量得到的酒精浓度值。可以创造，本设计丈量的酒精浓度偏差在2%以内，如果进一步优化，便可以实际运用。
4 结论
如果对本设计做一定程度的改进，并将它与多种传感器、远程处理等技能进行整合，就能够制成“酒精钥匙”。开车门之前，驾驶人须要按下开门键，待黄色准备灯亮起，对着这个吹棒吹气约2 s。如果驾驶人所做的酒精吹气测试结果未超过法定许可的标准值，绿色指示灯亮起，顺利通过酒精检测，车门打开，可以上路；如果驾驶人所做的酒精吹气测试结果超过法定许可的标准值，赤色指示灯亮起，系统将使引擎坚持在静止状态无法启动，这样就有效地遏制了酒后驾驶。相信随着科技的发展，这种酒精检测的技能将更广泛地运用于我们的生活。
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