CN202471642U - 酒精测试仪 - Google Patents
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Abstract
一种酒精测试仪。主要解决现有的酒精测试仪测试不准确，不能快速判断是否处于酒精中毒状态的问题。其特征在于：壳体内固定有信号采集和放大电路、A/D转换器、89C51单片机、供电模块以及声音报警电路，在壳体上固定有可燃性气体传感器、状态指示灯以及按键；可燃性气体传感器的信号输出端连接至信号采集和放大电路的信号输入端，信号采集和放大电路输出的信号经过A/D转换器转换成数字信号后输入到89C51单片机的采集信号输入端；单片机输出的声音报警驱动信号、状态指示信号和酒精浓度显示信号分别传送至对应的声音报警电路和LCD显示屏的信号输入端。本种测试仪操作简便且便于携带，而且能实现对酒精气体的高精度实时检测，具有较强的实用性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种应用于酒精检测中的装置。
背景技术
目前血液酒精浓度检测方法有生化法、湿化学法和物化法等。酶法操作过程复杂且精度不高，湿化学法是利用重铬酸钾、高锰酸钾或五氧化二碘作为氧化剂，在将酒精氧化成醋酸的过程中，氧化剂本身的颜色会产生变化，再利用光度计测量其变化量，变化量与酒精浓度成正比，其操作过程较为复杂，精度有限。气相色谱法目前主要使用顶空法，气相色谱分析技术虽然发展成熟，测定精确，但顶空法需要对血液进行加热，不确定的影响因素较多。气相色谱法只能在精密实验室中使用，且设备的购置和维护成本较高。限于经济条件，我国目前多用酶法测定血液酒精浓度，也有实验室开展气相色谱法。以上测试方法有一个共同的缺点，就是均不能在现场进行检测，一般从发现酒精中毒到把样本送到检测，需要较长的时间，不利于对酒精中毒的快速诊断。
发明内容
为了解决背景技术中所提到的技术问题，本实用新型提供一种酒精测试仪，该种酒精测试仪操作简便且尺寸小便于携带，而且能够实现对酒精气体的高精度实时检测，具有较强的实用性。
本实用新型的技术方案是：该种酒精测试仪，包括带有LCD显示屏的壳体，其独特之处在于：所述壳体内固定有信号采集和放大电路、A/D转换器、89C51单片机、供电模块以及声音报警电路，在壳体上固定有可燃性气体传感器、状态指示灯以及按键；所述可燃性气体传感器的信号输出端连接至信号采集和放大电路的信号输入端，信号采集和放大电路输出的信号经过A/D转换器转换成数字信号后输入到89C51单片机的采集信号输入端；所述89C51单片机输出的声音报警驱动信号、状态指示信号和酒精浓度显示信号分别传送至对应的声音报警电路、状态指示灯和LCD显示屏的信号输入端。
具体实现时，所述可燃性气体传感器为2M007型二氧化锡半导体气敏传感器，A/D转换器选用AD0809型芯片。
本实用新型具有如下有益效果：本种酒精测试仪采用可燃气体传感器、信号采集电路、模数转换电路和单片机控制电路配合工作的模式，可燃气体传感器将气体信号转化为模拟的电信号，模数转换电路将从气体检测电路送出的模拟信号转换成单片机可识别的数字信号后送入单片机，单片机对该处理的数据进行分析，是否大于或等于某个预设值，也就是报警限，如果大于则启动报警电路发出报警声音，反之则为正常状态。通过单片机内设程序的计算能够实时检测出环境中的酒精气体浓度，将浓度值送到显示屏中。该种酒精测试仪与现有的酒精测试仪相比较，操作简便且尺寸小便于携带，而且能够实现对酒精气体的高精度实时检测，具有很强的实用性。
附图说明：
图1是本实用新型的组成原理图。
图2是本实用新型所涉及的89C51单片机结构框图。
图3是本实用新型所涉及的2M007型二氧化锡半导体气敏传感器与信号采集和放大电路连接后的电气原理图。
图4是本实用新型所涉及的A/D转换器的电气原理图。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
由图1所示，该种酒精测试仪，包括带有LCD显示屏的壳体，其独特之处在于：所述壳体内固定有信号采集和放大电路、A/D转换器、89C51单片机、供电模块以及声音报警电路，在壳体上固定有可燃性气体传感器、状态指示灯以及按键；所述可燃性气体传感器的信号输出端连接至信号采集和放大电路的信号输入端，信号采集和放大电路输出的信号经过A/D转换器转换成数字信号后输入到89C51单片机的采集信号输入端；所述89C51单片机的输出的声音报警驱动信号、状态指示信号和酒精浓度显示信号分别传送至对应的声音报警电路、状态指示灯和LCD显示屏的信号输入端。
在具体实现本酒精测试仪时，优选方案为所述可燃性气体传感器为2M007型二氧化锡半导体气敏传感器，所述A/D转换器选用ADC0809型芯片。
所述89C51单片机的结构框图如图2所示，在具体实施时，要注意按照以下方式进行：
对于P0口，即P0.0～P0.7端口，芯片上的39～32脚：PO口为一个8位漏极开路双向I/O端，作为输出口用时，每位能驱动8个TTL负载，当P0口作为输入口使用时，应先向口锁存器写入全1，此时P0口的全部引脚浮空，可作为高阻抗输入。作输入口时要先写1，这就是准双向口的含义。在CPU访问外存储器时，P0口分时提供低8位地址和8位数据的复用总线。在此期间，P0口内部上拉电阻有效。在利用FLASH ROM编程时，P0口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节，验证时，要求外接上拉电阻。
对于P1口，即P1.0～P1.7端口，芯片上的8～1脚：P1口是一个内部提供上拉8位双向1/O端口，P1口输出缓冲器可吸收/放入4个TTL负载。如果向P1口管脚写入“1”后，则该管脚电平被内部上拉电路提升为高电平，使该管脚可用作输入，此时若有外部电路将其拉为低电平时，由于内部上拉的作用，管脚会向外灌电流。
对于P2口，即P2.0～P2.7端口，芯片上的28～21脚：为带内部上拉8位双向1/0端口，P2口输入缓冲器可接收或输出4个TTL负载，如果向P2管脚写入“1”，则该管脚电平被内部上拉电路提升为高电平,该管脚可作为输入管脚。此时若有外部电路将其拉为低电平,则由于内部上拉的作用,管脚向外灌电流。P2口当用于外部程序内存或16位地址外中数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位字节。在这种应用中，给出地址“1”时，它将使用内部上拉，若访问使用8位地址的数据存储器进行读写时，P2口输出的是P2口特殊功能寄存器中的内容。
对于P3口，即P3.0～P3.7端口，芯片上的17～10脚：P3口管脚是8个带内部上拉的双向I/0口管脚。P3口输出缓冲器可吸入/放出4个TTL负载，如果向P2口写入“1”，则该管脚电平被内部上拉电路提升为高，使该管脚可作为输入管脚。此时若有外部电路将其拉为低电平，则由于内部上拉的作用，管脚会向外灌电流。
在本实施例中选用了由北京铭东科贸公司开发生产的2M007型可燃性气体传感器，这种型号的传感器属于二氧化锡半导体气敏材料，属于表面电阻式N型半导体。当处于200～300°C温度时，二氧化锡吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，使半导体中的电子密度减少，从而使其电阻值增加。遇到酒精气体时，原来吸附的氧脱附，而由酒精气体以正离子状态吸附在二氧化锡半导体表面；氧脱附放出电子，气体以正离子状态吸附也要放出电子，从而使二氧化锡半导体导带电子密度增加，电阻值下降。而当空气中没有酒精气体时，二氧化锡半导体又会自动恢复氧的负离子吸附，使电阻值升高到初始状态。所述2M007型二氧化锡半导体气敏传感器与信号采集和放大电路连接后的电气原理图如图3所示，如此设计的原因在于：传感器输出信号一般比较微弱，需要经过前置电路对其进行放大、滤波、电平调整，满足单片机对输入信号的要求。本系统采用的半导体气体传感器属于电阻型，因此只需串联一个参考电阻，再经过一个放大电路即可发送给ADC采集。由于系统采用的是单极性供电，所以采用同相比例放大电路，可以减少硬件开销；反之，如果采用反相放大，则一般需要利用双极性供电，这就需要系统额外的利用变压芯片产生一个负压，这显然会造成浪费。常见的运算放大器中，LM324价格低廉、使用简单等优点比较突出，所以本设计中的前置放大电路采用LM324作为电路的运算放大器。LM324是单片高增益四运算放大器，可在较宽电压范围内的单电源或双电源下工作，其电源电流很小且与电源电压无关，四个运放一致性好；其输入偏流电阻是温度补偿的，也不需外接频率补偿，可做到输出电平与数字电路兼容。
如图所示，从传感器的上端出来的信号Vi经过运算放大器的同相输入端，但是为保证引入的是负反馈，输出电压Vo通过电阻R4接到反相输入端，同时，反相输入端通过电阻R3接到参考电压Vref。同相比例运算电路中反馈的组态为电压串联负反馈，同样可以利用理想运放工作在线性区时的两个特点来分析其电压放大倍数。此放大电路还加了参考电压，引入了零点调节功能，这样可以更方便的调整由于不同传感器导致的零点变化问题。它利用滑动变阻器产生一个参考电压Vref，再利用电压跟随器把电压输入到运算放大电路的电压参考端。所以调节滑动变阻器，就可以直接改变放大电路的参考电压。而电压跟随器的作用就如上面介绍的，它只是用来匹配阻抗用的，防止R3和R4对滑动变阻器输出电压的影响。
图4是本实用新型所涉及的A/D转换器的电气原理图，选用的是ADC0809芯片，该种ADC0809芯片是一种逐次逼近式8路模拟输入，8位数字量输出的A/D转换器，可以满足酒精测试仪的转换精度要求。
利用本种酒精测试仪可以将酒精气体在空气中的含量转化成电压或者电流信号，通过A/D转换电路将模拟量转换成数字量后送到单片机，进而由单片机完成数据处理。
Claims (2)
1.一种酒精测试仪，包括带有LCD显示屏的壳体，其特征在于：所述壳体内固定有信号采集和放大电路、A/D转换器、89C51单片机、供电模块以及声音报警电路，在壳体上固定有可燃性气体传感器、状态指示灯以及按键；所述可燃性气体传感器的信号输出端连接至信号采集和放大电路的信号输入端，信号采集和放大电路输出的信号经过A/D转换器转换成数字信号后输入到89C51单片机的采集信号输入端；所述89C51单片机输出的声音报警驱动信号、状态指示信号和酒精浓度显示信号分别传送至对应的声音报警电路、状态指示灯和LCD显示屏的信号输入端。
2.根据权利要求1所述的酒精测试仪，其特征在于：所述可燃性气体传感器为2M007型二氧化锡半导体气敏传感器，所述A/D转换器选用ADC0809型芯片。
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