一種防酒駕和防疲勞功能的汽車安全系統(tǒng)設計

1、一種防酒駕和防疲勞功能的汽車安全系統(tǒng)設計朱正清 40摘 要隨著經(jīng)濟的發(fā)展，各國城市建設規(guī)模的不斷擴大，人們的物質(zhì)生活水平有了很大的提高。公共汽車已經(jīng)不能滿足人們的日常需求，小轎車漸漸成為了人們出行的重要工具。然后，隨著汽車數(shù)量的逐漸增加，交通安全已經(jīng)成為了當今國際交通運輸領(lǐng)域的重大難題之一。本文在研究國內(nèi)外防止酒后駕駛和疲勞駕駛的技術(shù)基礎(chǔ)上，針對導致交通事故頻發(fā)的事實，提供了一種防酒駕和防疲勞功能的汽車安全系統(tǒng)設計。本系統(tǒng)設計思路主要分為兩大部分，軟件控制部分和硬件實物部分。軟件部分主要是用C語言編寫程序，采用模塊化的獨立設計結(jié)構(gòu)，便于后續(xù)的修改和調(diào)試。硬件部分主要包括三大部分，控制啟動系統(tǒng)處

2、于工作狀態(tài)部分、防止疲勞駕駛部分和防止酒后駕駛部分。關(guān)鍵詞：酒后駕駛，疲勞駕駛，MQ-3傳感器，數(shù)字觸摸傳感器模塊，單片機ABSTRACTWith economic development, Urban construction continues to expand the scale of countries, peoples living standards greatly improved.In this process , if the default value is exceeded , the relay driver circuit does not start and bu

3、zzer alarm .Key words: Drink driving, drowsy driving, MQ-3 sensor，digital touch sensor module, microcontroller 目錄1 緒論11.1引言11.2課題研究的背景與意義11.3 課題國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀51.4 課題研究內(nèi)容82 系統(tǒng)的工作原理與結(jié)構(gòu)92.1 系統(tǒng)的工作原理92.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)92.3 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點103 系統(tǒng)的硬件設計113.1 元器件的選擇113.2 硬件電路的設計323.3 系統(tǒng)的硬件電路設計414 系統(tǒng)軟件設計444.1 軟件開發(fā)工具444.2 程序流程445 系統(tǒng)調(diào)

4、試與分析485.1 硬件調(diào)試485.2 軟件調(diào)試與分析486 結(jié)論51參考文獻52致 謝541 緒論1.1引言自1886年第一輛汽車在德國誕生以來，汽車就成為了科技進步和人類現(xiàn)代文明發(fā)展的象征，為人類社會現(xiàn)代化的發(fā)展做出了重大貢獻。一百多年來，汽車不斷影響和改造著人們的生活方式，在帶來便捷的同時，也極大地拓展了人類的活動空間，為人類生活營造出了一個快捷、高效、舒適的環(huán)境。1.2課題研究的背景與意義道路交通安全問題是世界各國所面臨的一個普遍問題，每年全球的道路交通事故多達10億次3 ，占到全球安全事故總數(shù)的90%左右。近幾十年來，雖然很多高收入國家的道路交通事故死亡率已趨于穩(wěn)定或下降，但研究表明

5、，世界大部分地區(qū)的道路死亡人數(shù)卻在不斷增加，按照這種趨勢發(fā)展，到2030年時道路死亡人數(shù)將上升到大約每年240萬。此外，交通事故每年為2000萬至5000萬人帶來非致命傷害，而且這已成為致殘的一個重要原因。1.3 課題國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀隨著科技的發(fā)展，針對防止酒后駕駛和防止疲勞駕駛的問題，人們找到了各種解決方法。其中包括檢測酒后駕駛的文章有：根據(jù)理論研究，要判斷是否是酒后駕駛，最準確的方法應該是檢查駕駛?cè)藛T血液中的酒精含量2。但由于使用是否方便和價格等因素，目前普遍使用的只有燃料電池型（電化學型）和半導體型二種4。半導體型一般采用氧化錫半導體作為傳感器，其具有氣敏特性，當接觸的氣體中其所敏感氣體

6、濃度增加時，呈現(xiàn)的電阻值就會降低，半導體型呼氣酒精測試儀就是利用這個原理做成的。這種半導體在不同工作溫度時，對不同的氣體敏感程度是不同的，因此半導體型呼氣酒精測試儀中都采用加熱元件，把傳感器加熱到一定的溫度，在該溫度下，該傳感器對酒精具有最高的敏感度2。包括防止疲勞駕駛的文章有：攝像機安放在汽車的控制面板上，因此并不影響駕駛員正常駕駛時的視野。利用汽車速度傳感器來監(jiān)測車輛的速度，當超過預先設定的車速后，一般為40 km /h，啟動本系統(tǒng)，此外還需要連續(xù)檢測駕駛員的頭部圖像。檢測方法是，連續(xù)檢測幾幀駕駛員圖像，當駕駛員有微小動作時，通過移動的像素數(shù)來判斷頭部的位置，根據(jù)駕駛員五官的相對位置，經(jīng)圖

7、像處理后，確定眼睛的位置。該方法可以實現(xiàn)從整體到局部、從“粗”到精，準確的檢測到眼睛的位置，繼而可局部處理眼睛的圖像，精確的分析眼睛特征參數(shù)，根據(jù)眨眼時間、睜閉程度、眨眼頻率等，利用人眼在困倦和清醒時的特征參數(shù)估計出當時狀態(tài)，在疲勞時予以報警。其所有檢測的結(jié)果和車輛行駛狀態(tài)均將被同時保存在SD卡中，當發(fā)生事故時，可用于分析事故原因6。而我國也在機動車輛駕駛中駕駛安全測評方法的研究上取得了一定的理論成績，但目前為止，還沒有研究出實用的產(chǎn)品，和發(fā)達國家相比存在著很大的差距。因此，在我國，研究防酒駕和防疲勞的意義是顯而易見的。1.3.1 國外研究現(xiàn)狀1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀1.4 課題研究內(nèi)容一種防

8、酒駕和防疲勞功能的汽車安全系統(tǒng)設計，主要分為：軟件控制部分和硬件實物部分。軟件部分主要是用C語言編寫程序，采用模塊化的獨立設計結(jié)構(gòu)，便于后續(xù)的修改和調(diào)試，用到的軟件主要是keil、proteus等。硬件部分，主要包括三大部分，控制啟動系統(tǒng)處于工作狀態(tài)部分、防止疲勞駕駛部分和防止酒后駕駛部分：(1) 控制啟動系統(tǒng)處于工作狀態(tài)部分：(2) 防止疲勞駕駛部分：(3) 防止酒后駕駛部分：2 系統(tǒng)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1 系統(tǒng)的工作原理本設計是一種防酒駕和防疲勞功能的汽車安全系統(tǒng)設計，是以兩塊STC89C51單片機作為控制器，其具體的工作原理為：2.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖圖2-2 系統(tǒng)原理框

9、圖2.3 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點一種防酒駕和防疲勞功能的汽車安全系統(tǒng)設計，具有如下結(jié)構(gòu)特點：(1) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以STC89C51單片機為控制核心，外圍電路帶有LCD顯示、復位電路、晶振電路等，不需要其他計算機，用戶便可以與其進行交互工作，完成對數(shù)據(jù)的采集、計算、分析、判斷、處理、存儲等過程。(2) 系統(tǒng)具有小型化、低功耗、高性價比、高靈敏度等特點。(3) 從便攜式的角度出發(fā)，系統(tǒng)通過微動開關(guān)設置時間閾值和酒精濃度閥值，結(jié)合單片機的控制，有效的實現(xiàn)了人機交互操作、界面友好。(4) 軟件系統(tǒng)都采用C語言進行編寫，在兼顧實時性處理的同時，也方便了對數(shù)據(jù)的處理。(5) 可以實現(xiàn)防止酒后駕駛和防止瞌睡駕駛的功

10、能，且對汽車點火及報警具有相對獨立的控制。(6) 能夠有效的模擬現(xiàn)實中的情況，具有很強的實際效果和應用價值。3 系統(tǒng)的硬件設計本系統(tǒng)由四個1.5V的干電池對防止疲勞駕駛部分進行電源供電，由防止疲勞駕駛部分的單片機和霍爾傳感器共同控制防止酒后駕駛部分的電源供電3.1 元器件的選擇3.1.1 單片機的選擇單片機是單片微型計算機譯名的簡稱，在國內(nèi)也被常稱為“單片機”或“單片微機”。其包括中央處理器CPU、只讀存儲器ROM、隨機存儲器RAM、串行口和I/O口、中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等?，F(xiàn)在的單片微機已不僅指單片微型計算機，還包括微計算機、微控制器、微處理器和嵌入式控制器26。 本次設計選用的單片機是

11、STC89C51單片機，屬于STC系列單片機。該系列單片機是由美國STC公司最新推出的一種新型51內(nèi)核的單片機。片內(nèi)含有UART、SPI、A/D、Flash程序存儲器、PWM、SRAM等模塊。STC89C51是高性能、低功耗、超強抗干擾的CMOS 8位微控制器，是采用8051核的ISP在系統(tǒng)可編程芯片。其最高的工作時鐘頻率為80MHz，片內(nèi)含有4KB可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，片上的Flash可允許程序存儲器在系統(tǒng)上編程，亦適于常規(guī)編器。在芯片內(nèi)，集成了ISP Flash存儲單元和通用的8位中央處理器，配合PC端的控制程序可以將用戶的程序代碼直接下載到單片機的內(nèi)部，速度更快

12、，為用戶省去了購買通用編程器的麻煩。STC89C51具有以下標準功能：看門狗定時器、全雙工串行口、4字節(jié)的Flash、片內(nèi)晶振及時鐘電路、2個數(shù)據(jù)指針、512字節(jié)的RAM、3個16位定時器/計數(shù)器、32位的I/O口線、通用異步串行口等。STC89C51單片機作為控制核心，該單片機的I/O口控制圖如下圖3-1所示：圖3-1 STC89C51的接口控制圖圖3-2 STC89C51的實物圖3.1.1.1 工作模式(1) 空閑模式：典型功耗2mA。(2) 掉電模式：典型功耗0.1A，可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序。(3) 掉電模式：其可由外部中斷喚醒，適用于氣表、水表等電池供電系統(tǒng)及便攜

13、設備。(4) 正常工作模式：典型功耗4mA7mA。3.1.1.2 STC89C51的引腳說明VCC（40引腳）：電源電壓。VSS（20引腳）：接地。P0端口（P0.0P0.7，3932引腳）：P0口既可以作為輸入/輸出口，也可以作為地址/數(shù)據(jù)服用總線使用。當為輸入/輸出口時，其是一個8位準雙向I/O口，上電復位后處于開漏模式，這個時候需要外接10K-4.7K的上拉電阻。作為輸出端口時，每個引腳能驅(qū)動8個TTL負載，即能夠以吸引電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，并對端口P0寫入“1”時，可以作為高阻抗輸入端用。此外，在訪問數(shù)據(jù)存儲器和外部程序時，P0口也可以提供低8位地址A0A7和8位數(shù)據(jù)D0

14、D7的復用總線。此時，P0口無需外接上拉電阻，其內(nèi)部的上拉電阻有效。P1端口（P1.0P1.7，18引腳）：P1口是一個內(nèi)部帶上拉電阻的8位雙向I/O口。P1的輸出緩沖器可以驅(qū)動（吸收或者是輸出電流方式）4個TTL負載。對端口寫入“1”時，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電位，此時可用作輸入口。當P1口作為輸入端口使用時，因為有內(nèi)部存在的上拉電阻，所以被外部拉低的那些引腳會輸出一個ILL。此外，P1.0和P1.1還具有第二功能，具體參見下圖3-3：圖3-3 P1.0/P1.1第二功能P2端口（P2.0P2.7，2821引腳）：P2口是一個內(nèi)部帶上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器可以驅(qū)動

15、（吸收或輸出電流方式）4個TTL負載。對端口寫入“1”時，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電位，此時可用作輸入口。當P2口作為輸入端口使用時，因為有內(nèi)部存在的上拉電阻，所以被外部拉低的那些引腳會輸出一個ILL。當在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如，執(zhí)行“MOVX R1”指令）時，P2端口輸出P2鎖存器的內(nèi)容，在整個訪問期間不會改變。當在訪問外部程序存儲器或者16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如，執(zhí)行“MOVX DPTR”指令）時，P2端口輸出高8位地址A8A15。P3端口（P3.0P3.7，1017引腳）：P3是一個內(nèi)部帶上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3的輸出緩沖器可以驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4

16、個TTL負載。對端口寫入“1”時，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電位，此時可用作輸入口。當P3口作為輸入端口使用時，因為有內(nèi)部存在的上拉電阻，所以被外部拉低的那些引腳會輸出一個ILL。P3口除了作為一般I/O口之外，還具有一些第二功能，如下圖3-4所示：圖3-4 P3引腳第二功能RST（9引腳）：復位輸入腳。當看門狗計時完成之后，RST引腳就會輸出96個晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR上的DISRTO位可使該功能無效。而DISRTO默認狀態(tài)下，復位在高電平有效。當連續(xù)輸入兩個機器周期以上的高電平時，該引腳為有效，這可以用來完成單片機復位初始化的操作。XTAL1（19引腳）：振蕩器內(nèi)部時鐘反相

17、放大器輸入端口和外部時鐘源的輸入端口。XTAL2（18引腳）：振蕩器內(nèi)部時鐘反相放大器輸出端口，接外部晶振另一端。當直接使用外部時鐘源時，可浮空。（29引腳）：可作為標準I/0口，也是外部程序存儲器選通信號輸出引腳。ALE（30引腳）：可作為標準I/0口，也是地址鎖存允許信號輸出引腳/編程脈沖輸入引腳。在Flash編程時，該引腳可用作編程輸入脈沖。（31引腳）：可作為標準I/0口，也是訪問外部程序存儲器控制信號。當需要從0000H到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令時，接地。其他引腳功能，如下圖3-5所示：圖3-5 其他引腳功能3.1.2 氣敏傳感器的選擇3.1.2.1 酒精濃度測試原理判斷駕

18、駛員是否處于酒駕，最直接有效的方法是檢測其血液中的酒精含量，但由于檢測過程中需要對駕駛員進行血樣采取，其操作過程復雜且耗時，在實際使用過程中，無法有效的應用于駕駛員的自我檢測。因此，常用的方法是采用對測量呼出氣體的酒精濃度進行檢測。人喝酒后，酒精會被腸胃的毛細血管吸收，通過肺動脈進入肺部，血液會在肺泡中完成氣體的交換，這時含有的酒精氣體就會被呼出體外。而呼出氣體中酒精含量與血液中酒精濃度存在一定的線性關(guān)系。通常意義上認為，血液中酒精濃度(BAC)與呼出的氣體酒精濃度(BrAC)比例為2100：14： （3-1）因為BrAC數(shù)據(jù)會受到環(huán)境濕度、溫度、被測試者身體差異等諸多方面的影響，其檢測結(jié)果沒

19、有直接測得的BAC準確，但仍然可以作為判斷其飲酒程度的重要依據(jù)。目前我國大多數(shù)省市把每100 mL血液中含有20mg酒精，規(guī)定為“飲酒”的下限。把每100 mL血液中含有100mg酒精，規(guī)定為“醉酒”的下限。根據(jù)（3-1）的換算關(guān)系，可以得出，即當呼出的氣體酒精濃度超過了0.09 mgL時，即判定為“飲酒”，超過0.48 mgL，即判定為“醉酒”。在實際應用中就可以利用酒精氣敏傳感器，將呼出的氣體中的BrAC值轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過單片機處理，來實現(xiàn)對被檢測人員飲酒程度測試。3.1.2.2 酒精氣敏傳感器的選擇酒精濃度準確的檢測是決定防止酒后駕駛成功與否的主要因素，而酒精濃度的檢測是依靠酒精氣敏傳

20、感器來實現(xiàn)對信號的采集?，F(xiàn)今，普遍使用的酒精氣敏傳感器只有半導體型和燃料電池型。這二種類型能夠制成便攜式呼氣式酒精測試器，適合于現(xiàn)場檢測。在實際應用中，電化學型基本被應用于交警執(zhí)法部門，半導體則基本被應用于民用市場?；诒敬卧O計的要求和使用環(huán)境、精度的需要，防止酒后駕駛部分選用靈敏度高、響應速度快、穩(wěn)定性好、測量范圍寬的MQ-3氣敏傳感器，該傳感器對酒精氣體具有良好的選擇性、很高的靈敏度、快速的響應、長期的壽命以及可靠的穩(wěn)定性，而其的驅(qū)動電路也很簡單。3.1.2.3 MQ-3酒精氣敏傳感器的結(jié)構(gòu)和外形MQ-3酒精氣敏傳感器由敏感層、微型陶瓷管、測量電極以及加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在不銹鋼或塑料

21、制成的腔體內(nèi)，加熱器為敏感元件提供必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有六只針狀管腳，其中兩只管腳用于提供加熱電流，另外四只管腳用于對信號的提取。如圖3-6所示：圖3-6 MQ-3氣敏元件結(jié)構(gòu)圖圖3-7 MQ-3氣敏元件實物圖3.1.2.4 MQ-3檢測電路檢測電路下圖3-9所示，由5V直流穩(wěn)壓源提供電源，穩(wěn)壓源的正負極分別連接MQ-3用于加熱的管腳，在其中一根管腳的連線上加上開關(guān)S。MQ-3的四個管腳和數(shù)字萬用表相連。在測試過程中，數(shù)字萬用表調(diào)到歐姆檔。當電源開關(guān)S斷開時，傳感器兩端電流為零，傳感器停止加熱，實際測得A，B之間的電阻值大于20M。當電源開關(guān)S接通時，則傳感器f和f之間電流由開始時

22、的160mA降到150mA時穩(wěn)定。當加熱開始幾秒鐘以后，A、B之間電阻快速下降到10K以下，然后又慢慢上升到120K以上，隨后并保持著這一數(shù)據(jù)。此時，如果將酒精溶液樣品接近MQ-3酒精氣敏傳感器時，可以立即看到萬用表顯示值由由原來的大于120K迅速降到10K以下。當移開酒精溶液樣品1分鐘以后，A、B之間的電阻值恢復到了大于120K。經(jīng)過反復重復性的試驗，MQ-3酒精氣敏傳感器都可以正常工作使用，但對不同濃度的酒精溶液有著不同的變化，而其響應和恢復的時間都很正常，正是基于該實驗的基礎(chǔ)上可以對防止酒后駕駛部分可以進行進一步設計。圖 3-8 MQ-3檢測電路3.1.2.5 MQ-3靈敏度特性曲線當溫

23、度在20、相對濕度在65%、氧氣濃度在21%、RL:200k時，其靈敏度曲線如下圖3-9所示：圖 3-9 MQ-3氣敏元件的靈敏度特性曲線其中，Rs：氣敏元件在不同氣體、不同濃度時的電阻值；R0：氣敏元件在潔凈空氣中的電阻值。3.1.2.6 MQ-3輸出電壓與酒精濃度關(guān)系通過實際測試，MQ-3模擬端輸出的信號與酒精濃度特性曲線近似為線性關(guān)系27。如下圖3-10所示：圖 3-10 MQ-3輸出電壓與酒精濃度關(guān)系曲線3.1.2.7 MQ-3標準工作條件和環(huán)境條件環(huán)境的溫度和濕度變化對氣敏傳感器的靈敏度有一定影響。當環(huán)境濕度較低時，氣敏傳感器的靈敏度則較低；當環(huán)境溫度較高時，氣敏傳感器的靈敏度則較高

24、。在標準的工作條件下，MQ-3酒精氣敏傳感器測試的氣體濃度范圍為5000-20000單位，濃度上限值為0.2%。MQ-3標準工作條件如下圖3-11所示。MQ-3環(huán)境條件如下圖3-12所示：圖 3-11 MQ-3標準工作條件圖 3-12 MQ-3環(huán)境條件3.1.3 霍爾傳感器的選擇3.1.3.1 霍爾效應霍爾效應，指的是磁場作用于半導體或載流金屬導體中的載流子時，而產(chǎn)生橫向電勢差的物理現(xiàn)象。如果在一塊矩形半導體薄片上沿x軸方向通上電流，且在z軸方向加上磁場B，則在垂直于電流和磁場的方向上就會產(chǎn)生電動勢VH，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應。VH稱為霍爾電壓。產(chǎn)生霍爾效應的原因是電流做定向運動的帶電粒子即載流

25、子（P型半導體中的載流子是帶正電荷的空穴，N型半導體中的載流子是帶負電荷的電子）在磁場中受到洛倫茲力的作用而產(chǎn)生的。圖 3-13 霍爾效應原理圖3.1.3.2 霍爾效應的應用(1) 測量磁場： （3-2）利用霍爾效應可以制造精確測量磁感應強度的儀器高斯計。高斯計有別于傳統(tǒng)的特斯垃計28 。高斯計探頭里裝上一個霍爾元件，在其里面是一個半導體薄片。電勢差用毫伏計來測量，電流和靈敏度也可以用相應儀器進行測量，將測得的結(jié)果帶入該公式中就可以計算出磁感應的強度。(2) 磁流體發(fā)電：從20世紀50年代末開始進行的關(guān)于研究磁流體發(fā)電技術(shù)是一項新型高效的發(fā)電方式。磁流體又稱為鐵磁流體、磁性液體或者磁液，它是由

26、強磁性粒子、媒體以及界面活性劑三者混合而成的一種穩(wěn)定性膠狀溶液。該溶液在靜態(tài)時，無磁性吸引力，但當外加磁場作用時，就會表現(xiàn)出磁性。其根本原理是利用等離子體的霍爾效應，即當帶有磁流體的等離子體橫切過磁場時，在磁力線的切割作用下產(chǎn)生電流。(3) 電磁無損探傷：該原理是利用霍爾元件檢測鐵磁性材料的高磁導率在該泄漏磁場磁感應強度的信號變化，該傳感器可獲得多通道輸出穩(wěn)定一致的被檢零件局部缺陷無損探傷的信號，從而可以有效地探測出缺陷存在位置。該方法可靠、安全、實用，被廣泛應用于設備故障診斷中30。(4) 霍爾傳感器：其是以霍爾效應原理構(gòu)建的霍爾組件、霍爾元件、霍爾集成電路，簡稱為霍爾傳感器。在應用中，可利

27、用霍爾電壓和外加磁場成正比例的線性關(guān)系制作成多種可測量線性的傳感器。在日常生活中，霍爾傳感器大多應用在家電中，如可利用霍爾效應在動感檢測器上面加一些電子線路就能制作成報警器39。3.1.3.3 霍爾傳感器本設計選用霍爾元件是OH137，該霍爾開關(guān)電路是根據(jù)客戶對低成本高性能的實際要求而開發(fā)生產(chǎn)的一系列產(chǎn)品，其性能穩(wěn)定可靠，應用領(lǐng)域非常廣泛。電路內(nèi)部由霍爾電壓發(fā)生器、電壓調(diào)整器、反向電壓保護器、史密特觸發(fā)器、差分放大器以及集電極開路輸出級等組成，能夠有效的將變化磁場訊號轉(zhuǎn)變成數(shù)字電壓信號輸出。圖 3-14 霍爾傳感器外觀圖圖 3-15 霍爾傳感器實物圖圖 3-16 霍爾傳感器引腳圖3.1.4 數(shù)

28、字觸摸傳感器模塊的選擇根據(jù)防止疲勞駕駛部分的設計需要，本設計選用的數(shù)字觸摸傳感器模塊是TTP223來代替電容式觸摸傳感器。TTP223是觸摸鍵檢測IC，其可以提供1個觸摸鍵。該觸摸鍵具有低功耗和寬工作電壓等特點。其具體特點如下圖3-17所示：圖 3-17 TTP223具體特點圖圖 3-18 TTP223方塊圖3.1.4.1 TTP223的引腳說明圖3-19顯示了TTP223數(shù)字觸摸傳感器模塊的引腳功能。圖 3-19 TTP223引腳說明圖 3-20 TTP223實物圖3.1.4.2 輸出模式TTP223數(shù)字觸摸傳感器模塊輸出模式可以選擇，具體方法是，用錫短路板子的A 或B焊盤，就可以改變其輸出

29、的模式，其中短路表示為1，斷開表示為0。如下圖3-21所示：圖 3-21 TTP223輸出模式圖其中，在實際焊接使用只需要關(guān)注三個引腳。1腳為電源端，2腳為輸出端，3腳為接地端。3.1.5 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的選擇3.1.5.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換的類型在數(shù)字電路里，電平只有高、低兩種狀態(tài)，例如5V和0V，對應著1和0；在模擬電路里，理論上電平有無數(shù)多個狀態(tài)，例如0V、0.1V、0.2V等。模數(shù)轉(zhuǎn)換，又稱為A/D轉(zhuǎn)換，就是將模擬電平在數(shù)字電路里表示出來。常用的模數(shù)轉(zhuǎn)換類型共有三種，分別是：積分型、并行比較型/串并行型、逐次逼近型。(1) 積分型：積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換的工作原理是，將輸入的電壓轉(zhuǎn)換成時間或頻率，然后根

30、據(jù)定時器/計數(shù)器來獲得數(shù)字值。其具有用簡單電路獲得高分辨率等優(yōu)點，但其轉(zhuǎn)換的速率極低，這也是近年來逐步被淘汰的主要原因。(2) 并行比較型/串并行比較型： 并行比較型模數(shù)轉(zhuǎn)換采用多個比較器，僅進行一次比較就實行轉(zhuǎn)換。由于其轉(zhuǎn)換速率極高，n位的轉(zhuǎn)換就需要2n-1個比較器，因此其電路規(guī)模極大，價格偏高。 串并行比較型模數(shù)轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)是介于逐次比較型和并行型兩者之間的，其中最為典型的就是由2個n/2位的并行型模數(shù)轉(zhuǎn)換器配合數(shù)模轉(zhuǎn)換器組成，運用兩次比較實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。從轉(zhuǎn)換時序角度來看，又可稱之為流水線型AD?，F(xiàn)階段在分級型AD中，還加入了多次轉(zhuǎn)換結(jié)果作數(shù)字量運算時并加以其修正特性的功能。 (3) 逐次比較型

31、：逐次比較型模數(shù)轉(zhuǎn)換是由一個DA轉(zhuǎn)換器和比較器通過逐次比較的邏輯構(gòu)成，從MSB開始，有順序地對每一位即將要輸入的電壓和內(nèi)置的DA轉(zhuǎn)換器輸出進行比較，經(jīng)過n次比較，可以輸出數(shù)字值。其優(yōu)點是，功耗低、速度較高。3.1.5.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換的主要技術(shù)指標（1）分辯率：是指，數(shù)字量變化一個最小的量時，模擬信號的變化量。其定義為，滿刻度與2n的比值，通常以數(shù)字信號的位數(shù)來進行表示。（2）轉(zhuǎn)換速率：是指，完成一次從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字的模數(shù)轉(zhuǎn)換所需要時間的倒數(shù)。積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換的時間是毫秒級，屬于低速AD；逐次比較型模數(shù)轉(zhuǎn)換是微秒級，屬中速AD；全并行/串并行型模數(shù)轉(zhuǎn)換可以達到納秒級。采樣時間是指兩次轉(zhuǎn)換的間隔差。為

32、了有效保證轉(zhuǎn)換的正確實現(xiàn)，采樣速率必須小于或等于轉(zhuǎn)換速率。其常用單位是ksps和Msps，表示的意義是，每秒采樣千/百萬次。 3.1.5.3 ADC0832的主要參數(shù)本設計選用ADC0832作為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，其主要技術(shù)指標如下：（1）8位分辨率，其最高分辨可達256級，屬于模數(shù)轉(zhuǎn)換逐次逼近型。（2）5V電源供電時，其參考基準電壓為5V，輸入的模擬電壓范圍為05V。（3）一般功耗為15mW。（4）具有兩個可供選擇的模擬輸入通道。（5）輸入和輸出的電平與TTL、CMOS兼容。（6）在250KHz時鐘頻率下，其轉(zhuǎn)換時間為32s。（7）具有雙數(shù)據(jù)輸出作為數(shù)據(jù)校驗來減少數(shù)據(jù)誤差，其轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強

33、。（8）具有獨立的芯片使能端輸入，使得更多器件可以掛接，處理器控制也更加方便。（9）通過DI數(shù)據(jù)輸入端可以輕易實現(xiàn)通道功能的選擇。（10）ADC0832與單片機的接口有4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、DO、DI、CLK。3.1.5.4 ADC0832的引腳說明圖3-22 ADC0832引腳（1）：片選使能端，低電平有效。（2）CHO：模擬通道0，當差分輸入時，可作IN+或IN-使用。（3）CH1：模擬輸入通道1，當差分輸入時，可作IN+或IN-使用。（4）DI：選擇通道控制，數(shù)據(jù)信號輸出。（5）DO：轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)信號輸出。（6）CLK：芯片時鐘信號，串行時鐘輸入端。（7）Vcc/Vre：電源輸入

34、端以及參考基準電壓輸入端，可復用。（8）GND：電源地。3.1.5.5 單片機對ADC0832的控制在一般情況下，ADC0832與單片機之間的接口有4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、DO、DI、CLK。但DO端與DI端在通信時，并不是同時有效且與單片機的接口是雙向的，所以，在電路設計時可將DO和DI 并聯(lián)在同一根數(shù)據(jù)線上使用。當ADC0832沒有工作時，CS輸入端接高電平，芯片被禁用，DO/DI 和CLK的電平信號可任意選擇。當需要進行A/D轉(zhuǎn)換時，首先將CS端設置為低電平并且保持到轉(zhuǎn)換全部結(jié)束。芯片開始進行轉(zhuǎn)換工作，與此同時，處理器向芯片時鐘輸入端提供時鐘脈沖信號，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能

35、選擇的數(shù)據(jù)信號。在第1個時鐘脈沖信號到來之前DI端必須為高電平，該表示啟動位。當在第2、第3個時鐘脈沖到來之前DI端應該要輸入2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，其具體功能項見下圖3-23：圖3-23 ADC0832配置位如圖3-23所示，當配置2位數(shù)據(jù)是0、0時，將CH0設置為正輸入端IN+、CH1設置為負輸入端IN-進行輸入。當配置2位數(shù)據(jù)是0、1時，將CH0設置為負輸入端IN-、CH1 設置為正輸入端IN+進行輸入。當配置位2位數(shù)據(jù)是1、0時，只需要對CH0 進行單通道轉(zhuǎn)換。當配置2位數(shù)據(jù)是1、1時，只需要對CH1進行單通道轉(zhuǎn)換。當?shù)?個時鐘脈沖到來后，DI端輸入的電平信號就沒有了輸入作用，之后D

36、O/DI端就開始利用數(shù)據(jù)輸出DO端口進行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)信號的讀取。從第4個時鐘脈沖開始，由DO端口輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位D7，之后每一個脈沖DO端則輸出下一位數(shù)據(jù)信號。當?shù)?1個脈沖發(fā)出最低位數(shù)據(jù)D0時，這一字節(jié)的數(shù)據(jù)信號輸出宣告完成。也正是從此位開始，輸出下一相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個時鐘脈沖輸出D0，之后輸出8位數(shù)據(jù)，直到第19 個脈沖時數(shù)據(jù)才輸出完成，這標志著一次A/D轉(zhuǎn)換的全部結(jié)束。最后只需要將CS置高電平禁止使用芯片，將轉(zhuǎn)換后的直接數(shù)據(jù)處理就可以。圖3-24 時序圖3.1.6 IIC存儲芯片的選擇本設計選用的IIC存儲芯片是AT24C02。該是美國Atmel公司生產(chǎn)的低功耗CMOS型E2PR

37、OM，其內(nèi)含2568位存儲空間，具有的工作電壓寬為2.5V5.5V，其具有小于10ms快速的寫入速度和大于10000次的擦寫次數(shù)、數(shù)據(jù)不易丟失、抗干擾能力強、體積小等特點。此外，它還采用了I2C總線式的進行數(shù)據(jù)讀寫串行操作，只需要占用很少的I/O線和資源。AT24C02還有一個16字節(jié)頁的寫緩沖器，該芯片通過I2C總線接口進行操作，具有一個專門寫保護功能。3.1.6.1 AT24C02的主要參數(shù)（1）工作電壓：1.8V5.5V。（2）輸入/輸出引腳兼容5V。（3）二線串行接口。（4）輸入引腳經(jīng)施密特觸發(fā)器濾波抑制噪音。（5）支持硬件寫保護。（6）采用雙向數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。3.1.6.2 AT24C

38、02的引腳說明圖3-25 AT24C02引腳圖（1）A0、A1、A2：器件地址的輸入端。這些輸入引腳可用于多個器件級聯(lián)接時設置器件地址，當懸空時默認為低電平。AT24C02最大可以級聯(lián)8個器件，如果僅有一個24C02被總線尋址，則這三個地址輸入腳可懸空或接地。（2）SCL：串行時鐘輸入引腳，被應用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)接收或發(fā)送的時鐘。（3）SDA：雙向串行數(shù)據(jù)/地址引腳，被應用于器件所有數(shù)據(jù)的接收或發(fā)送。（4）WP：寫保護。如果WP引腳連接到地或懸空，允許器件進行正常的讀/寫操作。如果WP引腳連接到電源，所有內(nèi)容都會被寫保護，只能讀取。（5）VCC：電源電壓5V。（6）VSS：電源地。圖3-26

39、 AT24C02結(jié)構(gòu)框圖3.1.6.3 ADC0832的操作控制（1）起始命令：當 SCL是高，SDA由高變低這一過程被視為起始命令，以起始命令作為任何一次讀/寫操作命令的開始。（2）停止命令：當 SCL是高，SDA 由高變低這一過程被視為結(jié)束命令，在一個讀操作后，停止命令將使 EEPROM 進入等待狀態(tài)的低功耗模式。（3）時鐘及數(shù)據(jù)傳輸：SDA引腳一般會被外圍器件拉高。其引腳的數(shù)據(jù)應在 SCL 為低電平時變化；當數(shù)據(jù)在SCL 為高電平時變化，被認為是下文所述的一個起始或停止命令。（4）等待模式：24C02特有一個低功耗等待模式。（5）應答：所有的數(shù)據(jù)和地址字節(jié)都以 8 位為一組串行輸出和輸入

40、。每當收到一組 8 位數(shù)據(jù)后，EEPROM都會在第9 個時鐘周期返回應答信號。當收到該應答信號之后，EEPROM 會繼續(xù)輸出下一組8 位數(shù)據(jù)。如果此時沒有收到主控器件的應答信號，EEPROM 將會停止數(shù)據(jù)的讀出，直到主控器件返回一個停止命令才能結(jié)束讀周期。（6）器件復位：在協(xié)議下電、中斷或系統(tǒng)復位后，器件可以通過以連續(xù)輸入 9個時鐘、在每個時鐘周期中確保當SCL 為高電平時SDA 也為高電平、建立起始條件實現(xiàn)。圖3-27 AT24C02總線時序圖3.1.7 LCD液晶顯示器的選擇液晶顯示器具有微功耗、顯示內(nèi)容豐富、體積小、超薄輕巧等諸多優(yōu)點，本設計選用的液晶顯示器是LCD1602。該液晶顯示模

41、塊可以顯示兩行，每行有16個字符，采用5V直流電源供電，其外圍電路配置簡單，因此具有很高的性價比。3.1.7.1 LCD1602的參數(shù)（1）顯示容量:162個字符。（2）模塊最佳工作電壓:5.0V。（3）字符尺寸:2.954.35(WH)mm。（4）芯片工作電壓:4.55.5V。（5）工作電流: 5.0V電壓下2.0mA。3.1.7.2 LCD1602的引腳說明該模塊采用標準的14腳（無背光）接口，其模塊結(jié)構(gòu)與引腳如下圖下圖3-29所示：圖3-28 模塊實物圖圖3-29 模塊結(jié)構(gòu)與引腳示意圖（1）第1腳：VSS接地。（2）第2腳：VDD接5V電源。（3）第3腳：VL為液晶顯示器的對比度調(diào)整端，

42、接地時對比度最高，接電源時對比度最低，如果對比度過高時就會產(chǎn)生“鬼影”，在實際應用中應通過一個10K的電位器調(diào)整其對比度。（4）第4腳：RS為寄存器選擇端，當為低電平則選擇指令寄存器，當為高電平則選擇數(shù)據(jù)寄存器。（5）第5腳：R/W為讀寫信號線，低電平時進行寫操作、高電平時進行讀操作。當R/W和RS都為低電平時則可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平而R/W為高電平時則可以讀忙信號，當RS為高電平而R/W為低電平時則可以寫入數(shù)據(jù)。（6）第6腳：E端（使能端）。當E端從高電平跳變?yōu)榈碗娖綍r，該模塊執(zhí)行命令。（7）第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。3.1.7.3 LCD1602時序圖圖3-3

43、0 LCD1602讀操作時序圖3-31 LCD1602寫操作時序3.1.7.4 LCD1602的控制表3-1 LCD1602控制指令表指令功能清屏清DDRAM和AC值歸位AC=0，光標、畫面回HOME位輸入方式設置設置光標、畫面移動方式顯示開關(guān)控制設置顯示、光標及閃爍開、關(guān)光標、畫面位移光標、畫面移動，不影響DDRAM功能設置工作方式設置（初始化指令）CGRAM地址設置設置CGRAM地址。A5A0=03FHDDRAM地址設置DDRAM地址設置讀BF和AC值讀忙標志BF和和地址計數(shù)器AC值寫數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)寫入DDRAM或CGRAM讀數(shù)據(jù)從DDRAM或CGRAM數(shù)據(jù)讀出表3-2 LCD1602寄存器選擇

44、控制表RSR/W操作說明00寫入指令寄存器（清除屏等）01忙標志以及讀取位址計數(shù)（DB0DB6）值10寫入數(shù)據(jù)寄存器（顯示各字型等）11從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù)3.1.8 電磁繼電器的選擇3.1.8.1 電磁繼電器的定義及原理其定義為：在電氣輸出電路中，當輸入量也即激勵量的變化達到規(guī)定的要求時，使得被控量發(fā)生預定的階躍性變化的一種電器。繼電器是實際意義上是一個用小電流來控制大電流操作的“自動開關(guān)”，安裝在相互作用的控制系統(tǒng)（輸入電路）和控制系統(tǒng)（輸出電路）之間。因此，繼電器在電路中起著自動調(diào)節(jié)，安全保護，轉(zhuǎn)換電路的作用32。電磁繼電器包括鐵芯、線圈、觸點彈簧、銜鐵。其原理為：在繼電器兩端加上一定電

45、壓時，線圈流過恒定電流產(chǎn)生電磁效應，銜鐵將被吸引克服觸點彈簧彈力返回吸引的核心，從而使驅(qū)動銜鐵的動觸點與常開觸點結(jié)合。當線圈斷電時，電磁吸引力消失，銜鐵返回到原來位置，在彈簧的反作用力，動觸點與常閉觸點分開，從而達到導通電路中的，切割的目的。3.1.8.2 JQC-3F電磁繼電器本設計選用的電磁繼電器是JQC-3F電磁繼電器。該繼電器由5V直流電源供電，共有5個引腳，其中一對線圈引腳、一個公共腳、一個常閉引腳、一個常開引腳。圖3-32 JQC-3F電磁繼電器實物圖3.1.9 其他元器件的選擇根據(jù)設計的需要，還需選擇如下元器件：（1）邏輯門：或非門、或門、與門、非門。（2）開關(guān)元器件：微動開關(guān)、

46、自鎖開關(guān)、撥動開關(guān)。（3）其他元器件：排阻、發(fā)光二極管、蜂鳴器、三極管、續(xù)流二極管、電位器。這些元器件的簡單參數(shù)，如下表3-3所示：表3-3 其他元器件簡單參數(shù)表元器件名稱參數(shù)CD4001或非門四2輸入或非門，5V電源電壓輸入（14腳）CD4002或非門雙4輸入或非門，5V電源電壓輸入（14腳）74HC04非門六反相器，5V電源電壓輸入（14腳）74HC08與門四2輸入與門，5V電源電壓輸入（14腳）74HC32或門四2輸入或門，5V電源電壓輸入（14腳）發(fā)光二極管5V電源電壓輸入A109-30排阻10K，精度2%蜂鳴器3.35.5V電壓有源蜂鳴器IN9013三極管PNP型IN4148續(xù)流二極

47、管高頻小信號微動開關(guān)4管腳自鎖開關(guān)6管腳，雙自鎖SS12D07撥動開關(guān)3管腳電位器10K3.2 硬件電路的設計本設計是一種防酒駕和防疲勞功能的汽車安全系統(tǒng)設計，硬件電路部分可分為三大部分，分別是：控制啟動系統(tǒng)處于工作狀態(tài)部分、防止疲勞駕駛部分和防止酒后駕駛部分。其中，STC89C51單片機控制部分電路屬于三大部分都需應用的電路，而蜂鳴器報警電路、繼電器驅(qū)動電路則屬于防止酒后駕駛部分和防止疲勞駕駛部分都需應用的電路。3.2.1 STC89C51單片機控制部分電路STC89C51單片機控制部分電路，也即單片機最小控制系統(tǒng)，主要由單片機、時鐘電路、復位電路組成。如下圖3-33所示：圖3-33 STC

48、89C51單片機控制部分電路電路圖3.2.1.1 時鐘電路STC89C51單片機控制部分電路的時鐘信號通常可以用兩種電路獲得：內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。外部時鐘方式：就是把外部已有的時鐘信號輸入到單片機內(nèi)。該電路適用于使單片機的時鐘和外部信號保持同步。內(nèi)部時鐘方式：在引腳XTAL1和XTAL2外接晶振。由于單片機內(nèi)部存在一個高增益的反相放大器，當單片機外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并且會產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖信號。該電路中，兩個電容起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，一般電容的大小為：30pF10pF。在本設計中，選擇的電容大小為22 pF。圖3-34 STC89C51單片機控制部分電路的兩種時鐘電路

49、圖3.2.1.2 復位電路在STC89C51單片機控制部分電路中，當振蕩器運行時，RST引腳上到少需要保持兩個機器周期的高電平輸入信號，復位過程即可完成。此時，CPU將發(fā)出內(nèi)部復位信號。內(nèi)部復位操作是在檢測到RST為高電平后的第二個機器周期的情況下進行的，此后每個周期都將重復進行復位操作，直到RST變?yōu)榈碗娖?。一般情況下，Vcc電源的上升時間不會超過1ms，片內(nèi)振蕩器啟用時間在10ms以內(nèi)。在這一情況下，通過把RST引腳接通10uF的電容再接到Vcc上并同時經(jīng)過10K的電阻和地相連，就能產(chǎn)生上電自動復位。圖3-35 STC89C51單片機控制部分電路的復位圖3.2.2 繼電器驅(qū)動電路圖3-36

50、 繼電器驅(qū)動電路圖STC89C51單片機是一個弱電電子器件。一般情況下，其工作的電壓大都為5V或著更低，其驅(qū)動電流也很小。但是在本設計中需要利用單片機在模擬現(xiàn)實環(huán)境的情況下實現(xiàn)防止酒后駕駛和防止瞌睡駕駛的功能，所以應該要用小電流控制大電流。繼電器驅(qū)動電路可以有效的實現(xiàn)課題設計要求。繼電器驅(qū)動電路包括的元器件如下表3-4所示： 表3-4 繼電器驅(qū)動電路所需元器件3.2.3 蜂鳴器報警電路圖3-37 蜂鳴器報警電路圖本設計除了利用繼電器驅(qū)動電路來模擬汽車點火過程，還加設有蜂鳴器報警電路，該電路的實際效果是，當車內(nèi)酒精濃度超出閾值或者駕駛員處于疲勞狀態(tài)駕駛時，蜂鳴器都會予以報警提醒。蜂鳴器報警電路包

51、含的元器件有一個或門、一個有源蜂鳴器、一個PNP三極管以及一個1K的電阻。其工作原理是：或門的一個輸入端接防止疲勞駕駛部分的信號，另一個輸入端接防止酒后駕駛的部分。當車內(nèi)酒精濃度超出閾值或者駕駛員處于疲勞狀態(tài)駕駛時，或門輸出一個高電平，IN9013三極管導通，蜂鳴器開始報警。反之，當車內(nèi)酒精濃度未超出閾值或者駕駛員未處于疲勞狀態(tài)駕駛時，三極管不工作，蜂鳴器不報警。3.2.3 控制啟動系統(tǒng)處于工作狀態(tài)部分控制啟動系統(tǒng)處于工作狀態(tài)部分其現(xiàn)實意義在于，當車門關(guān)上，且檢測到駕駛員已經(jīng)在座位上時，汽車確定可以嘗試去點火進行下一個步驟。圖3-38 控制啟動系統(tǒng)處于工作狀態(tài)部分電路圖3.2.3.1 霍爾傳感

52、器電路圖3-39 霍爾傳感器電路圖霍爾傳感器電路包含的元器件有：兩個OH137霍爾傳感器、2個820電阻、2個22pF電容、一個CD4001。在實際應用中，兩片霍爾傳感器分別安裝在汽車的兩個前門門框上面，在車門的合適位置安裝有磁性材料。當門打開時，磁性材料就會遠離霍爾傳感器，此時霍爾傳感器3引腳輸出一個高電平，反之，當門關(guān)上時，磁性材料就會靠近霍爾傳感器，此時霍爾傳感器3引腳輸出一個低電平。因為這兩個霍爾傳感器的3引腳和CD4001（或非門）輸入端相連，所以當兩者輸出為低電平時，CD4001接收到低電平輸出高電平。3.2.3.2 控制啟動系統(tǒng)處于工作狀態(tài)部分邏輯門電路圖3-40 控制啟動系統(tǒng)處

53、于工作狀態(tài)部分邏輯門電路圖3.2.4 防止疲勞駕駛部分圖3-41 防止疲勞駕駛電路圖3.2.4.1 TTP23數(shù)字觸摸傳感器模塊在方向盤上的布局圖3-42 布局圖3.2.5 防止酒后駕駛部分圖3-43 防止酒后駕駛部分電路圖3.2.6 電源開關(guān)電路設計該電路主要用到了電源接線端子和SS12D07撥動開關(guān)，通過撥動開關(guān)控制電源。圖3-44 電源開關(guān)設計電路圖3.3 系統(tǒng)的硬件電路設計圖3-45 硬件電路總圖圖3-46 硬件實物總圖圖3-47 面包板實物圖圖3-48 第一塊焊接板實物圖圖3-49 第二塊焊接板實物圖4 系統(tǒng)軟件設計4.1 軟件開發(fā)工具本次設計采用了C語言編程，用到的軟件開發(fā)工具是K

54、eil C51 Vision2。其基本的操作步驟包括：創(chuàng)建項目，建立目標文件，進行編譯等過程。圖4-1 keil界面圖4.2 程序流程軟件設計采用了C語言編程和keil軟件開發(fā)工具，將整個系統(tǒng)各功能進行模塊化處理，其中各模塊具有分工明確等特點。主函數(shù)只需要調(diào)用相應的模塊程序，此外，還可以進行獨立的修改和編寫。模塊化以后，主程序思路清晰便于理解，也方便以后對模塊的整合和對功能的擴展?？紤]到在設計過程中將系統(tǒng)軟件編程分為：防止疲勞駕駛部分和防止酒后駕駛部分，故在完成流程圖時需從這兩方面著手。4.2.1 防止酒后駕駛程序流程設計4.2.1.1 主程序流程圖設計該部分主要使用C語言的編寫和運用了結(jié)構(gòu)程

55、序模塊化設計方法利用，A/D轉(zhuǎn)換、外部中斷等子程序模塊實現(xiàn)其功能。圖4-2 主程序流程圖4.2.1.2 A/D轉(zhuǎn)換流程圖設計圖4-3 A/D轉(zhuǎn)換流程圖4.2.1.3 LCD顯示流程圖設計圖4-4 LCD顯示流程圖4.2.1.4 酒精濃度閾值設定流程圖設計圖4-5 酒精濃度閾值設定流程圖4.2.1.5 蜂鳴器、繼電器驅(qū)動電路流程圖設計圖4-6 蜂鳴器、繼電器驅(qū)動電路流程圖4.2.2 防止疲勞駕駛程序流程設計該部分只需要檢測觸摸時間差值來判斷是否超于閾值，同時用按鍵來設定時間閾值。圖4-7 防止疲勞駕駛部分主程序流程圖4.2.3 控制啟動系統(tǒng)處于工作狀態(tài)部分圖4-8 控制啟動系統(tǒng)處于工作狀態(tài)部分主程序流程圖5 系統(tǒng)調(diào)試與分析系統(tǒng)調(diào)試與分析包括兩大部分：系統(tǒng)的硬件調(diào)試和分析與系統(tǒng)的軟件調(diào)試和