酒精检测仪方案选择探析

杨澳 吕鑫 陈佳雄 李佳峰 钟景羽

摘要：本设计具有硬件结构简单、携带方便、检测准确、酒精检测、浓度显示及光报警等功能。它可以应用于酒厂、食品发酵厂、酒精、工业酒精、司机等酒精检测的各个方面和场景，具有一定的市场前景和使用价值。

关键词：酒精浓度检测，模数转换，MQ-3，灯光报警，ICL7135芯片

一、设计背景

饮酒的标准是以一个人呼出的酒精量为基础的。酒精检测仪的设计有助于公安交管部门公正执法，减少酒后驾驶的发生，防止酒后驾驶的危害，保护公众生命安全。因此，使用简单、准确、卫生的酒精检测仪对违法者进行检测和处罚，对于减少因过度饮酒引发的事故具有重要意义。

二、总体方案设计

1.方案比較

三种方案的优缺点各不相同。要综合考虑功能实现、经济成本水平和核心器件的选择，做到优中选优。本文将从三种方案的原理、功能、实用性、可移植性等方面进行分析。最后，我将解释我选择方案一的原因。

（1）方案一

方案一原理框图如图2-1所示。本设计由电源电路、MQ-3酒精传感器、A/D转换器、译码器、灯光报警电路和4位七段数码管组成。

方案一的核心部件是A/D转换芯片ICL7135和酒精传感器。ICL7135通过采集酒精传感器的模拟信号并转换成数字信号，实现酒精浓度的实时显示。接着，MQ-3的模拟信号输出连接到电压比较器LM393，LM393的另一个输入是电位计设置的参考电压，它设置浓度阈值。当测得的酒精浓度超过阈值时，LED工作，实现光报警功能。

（2）方案二

方案二的原理框图如图2-2所示。本设计有电源电路、A/D转换电路、显示电路以及声光报警电路几部分。

方案二的核心器件为酒精传感器MQ-3和双积分3位半A/D转换芯片ICL7107。ICL7107通过采集酒精传感器输出的模拟电压信号，将其准换位数字信号，并且输出为BCD码输出，能够直接驱动3位半七段数码管，实时显示酒精浓度。同时，使用电压比较器LM358将酒精传感器的模拟输出与设定的基准电压相比较，当输出信号超过基准电压时，即酒精浓度超过设定的浓度阈值，使蜂鸣器和LED灯同时工作，发出警报。

（3）方案三

方案三的原理框图如图2-3所示。此设计电路结构比较简单，主要由电源电路、酒精检测电路、显示驱动电路和声光报警电路组成。

方案三的核心器件为酒精传感器MQ-3和芯片LM3914。LM3914将酒精传感器的输出信号加以转化，并通过10个LED灯的亮暗来确定被测酒精浓度的大小。当酒精浓度达到原先设定的浓度阈值时，使蜂鸣器发出警报。

2.方案论证

多方面查阅资料，并通过仿真证实，三套方案都能够通过仿真，完成功能的实现。

方案一能够比较完美的实现预期设计功能，达到预期的设计目标。其电路集成度较高，逻辑功能简单易懂、便于使用;使用A/D芯片ICL7135，转换精度高，且输出为BCD码输出，能够直接出输入到译码器中。而且本方案所用元器件都是常用元器件，经济成本低，易于制作。ICL7135最多驱动5位数码管，酒精浓度检测更为精确。但缺点是ICL7135需要接入频率较高的方波，致使电路较为复杂。

方案二能够完成预期设计功能，达到基本的设计目标。芯片集成度较高，能够直接驱动数码管，使得电路结构较为简单。但此电路抗干扰能力强、易于携带、成本低廉，且报警电路为蜂鸣器和LED同时工作，报警更明显。

方案三能基本达到设计要求，其优点是电路结构非常简单，易于制作、操作，但应用场景较少，实用性较低。多个发光二极管的使用，显示酒精浓度等级，但不能直接显示浓度，精度较低。

3.方案选择

基于上述的方案论证，方案一相比其他两套方案，能够较完善的完成本次设计功能，更符合本次设计的基本要求。由于其转换精度更高、抗干扰能力更强，操作简洁方便，能够记录酒精浓度，可应用于更多的场景，实用性较高。虽然其它俩套方案的设计有诸如电路简洁易懂、便于携带、成本低廉等优点，但都不能精确的测出被测酒精浓度，综合来说，方案一的优点并不突出，但更为均衡，所以本次设计选择方案一。

结论：

酒精浓度检测系统具有浓度监测和报警功能，使整个系统性能具有稳定、灵敏度高、成本低、测量方便等优点。酒精浓度检测系统不仅可以检测驾驶员血液中的酒精浓度，减少因酒精驾驶引起的交通事故，有效保障人身安全，还可以用于其他需要酒精浓度检测的环境。综上可以得出，市场前景发展广阔，需求量高，推广价值高。

参考文献

[1]康华光.电子技术基础（第六版）数字部分[M].北京：高等教育出版社，2014.134—45

[2]康华光.电子技术基础（第五版）模拟部分[M].北京：高等教育出版社，2002.221—26

作者简介：

杨澳（1999-），男，汉，四川南充，本科，研究方向：轨道交通信号与控制

吕鑫（1999-），男，汉， 四川宜宾，本科，研究方向;轨道交通信号与控制

陈佳雄（1999-），男，汉，四川绵阳，本科，研究方向：轨道交通信号与控制

李佳峰（1998-），男，汉，四川渠县，本科，研究方向：轨道交通信号与控制

钟景羽（1998-），男，汉，四川眉山，本科，研究方向：轨道交通信号与控制