三電極血液酒精測(cè)試儀設(shè)計(jì).pdf

1、交警部門廣泛采用血液中酒精濃度(Blood Alcohol Concentration, BAC)作為酒后駕駛和醉酒駕駛的判斷依據(jù)。檢測(cè)BAC的主要設(shè)備為氣相色譜儀,該設(shè)備存在價(jià)格昂貴、檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、體積大的缺點(diǎn),不適用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。目前常用的現(xiàn)場(chǎng)酒精檢測(cè)儀器是呼氣式酒精測(cè)試儀,其測(cè)試精度低、受環(huán)境因素影響大。設(shè)計(jì)一種快速、高精度的可用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的血酒精濃度測(cè)試儀具有實(shí)際意義?；谌姌O血酒精傳感器,論文設(shè)計(jì)了一種便攜式酒精濃度測(cè)試儀。

2、r>　　酒精測(cè)試儀的工作原理是基于電流值和酒精濃度在一定范圍內(nèi)存在著線性關(guān)系,通過測(cè)量電流的值,計(jì)算出對(duì)應(yīng)的血酒精濃度。酒精濃度的測(cè)量采用的是三電極生物酶?jìng)鞲衅?。三電極包括對(duì)電極(counter electrode)、工作電極(work electrode)、參比電極(reference el ectrode)。測(cè)試過程是通過外部電路使參比電極和工作電極之間保持一個(gè)恒定電壓,在工作電極和對(duì)電極之間則會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的微電流。因此在硬件電路實(shí)現(xiàn)

3、方面需要設(shè)計(jì)一個(gè)保持電位恒定的恒電位電路和測(cè)量微電流的電路。恒電位電路以高精密儀器運(yùn)放為核心器件,用深度電壓負(fù)反饋實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的穩(wěn)定控制。微電流測(cè)量的方法是先將其轉(zhuǎn)換為電壓,然后進(jìn)行濾波放大,最后測(cè)量出對(duì)應(yīng)的電壓,計(jì)算出相應(yīng)的電流。整個(gè)測(cè)試儀以STM32微控制器作為主芯片,具有低功耗、可靠性高等特點(diǎn)。
　　在軟件設(shè)計(jì)方面,論文以μc/OS-Ⅱ?yàn)槠脚_(tái)進(jìn)行開發(fā)。首先在STM32上移植μc/OS-Ⅱ操作系統(tǒng),然后基于μc/OS-Ⅱ設(shè)計(jì)多任

4、務(wù)軟件。軟件包含控制測(cè)試電壓的產(chǎn)生、AD采樣、控制顯示等功能。測(cè)試電壓可根據(jù)不同的測(cè)試要求進(jìn)行更改,電壓是通過控制DA器件產(chǎn)生的。AD采樣主要處理工作電極中產(chǎn)生的電流信號(hào),通過單片機(jī)處理后將其轉(zhuǎn)換成酒精濃度并進(jìn)行顯示,顯示任務(wù)驅(qū)動(dòng)屏幕進(jìn)行濃度的顯示。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明恒電位儀電路可以控制電位的穩(wěn)定,誤差小于1mv,電壓輸出范圍在-3.3V到3.3V之間。微電流測(cè)試電路測(cè)量電流的下限達(dá)到0.01μA。測(cè)試儀可以準(zhǔn)確檢測(cè)出0~10.0