防酒后駕車系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、獨(dú) 創(chuàng) 性 聲 明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在老師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。 學(xué)位設(shè)計(jì)作者簽名： 日期： 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者授權(quán)長(zhǎng)江師范學(xué)院可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，允許論文被查閱和借閱，可以采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書） 學(xué)位論文作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 日 期： 摘 要對(duì)于酒后駕駛現(xiàn)象的頻頻出現(xiàn)，設(shè)計(jì)一種

2、智能控制系統(tǒng)防止酒后駕車。該系統(tǒng)主要由酒精傳感器、電壓比較器、繼電器、語音報(bào)警模塊、電源組成，主要根據(jù)檢測(cè)到駕駛員飲酒后人體酒精濃度的大小以電壓信號(hào)輸出，通過電壓比較器的比較后進(jìn)行穩(wěn)壓，信號(hào)輸送到繼電器控制電路，當(dāng)駕駛員酒精濃度超標(biāo)時(shí)繼電器控制點(diǎn)火系統(tǒng)啟動(dòng)電路不能工作，汽車停駛，這時(shí)語音電路實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。該設(shè)計(jì)系統(tǒng)是通過呼氣檢測(cè)，測(cè)試在安全酒精度范圍內(nèi)時(shí)汽車運(yùn)行，測(cè)試結(jié)果不在安全范圍時(shí)汽車不能啟動(dòng)。關(guān)鍵字：點(diǎn)火系統(tǒng)；酒精傳感器；繼電器；語音電路AbstractIn light of the frequent occurrence of drunk driving, design an inte

3、lligent control system for preventing this phenomenon. This system is mainly composed of the ethanol sensor, voltage comparator, relay, voice alarm module, and power supply. Detect the drivers alcohol concentration, output this information through the voltage signal, and then stabilize the voltage t

4、hrough the comparison of the voltage comparator. The signals are transmitted to the relay control circuit, so when the alcohol concentration of the driver exceeds the standard, the start-up circuit of the relay control ignition system cannot work. The automobile will stop moving; at this time, the s

5、peech circuit performs the alarm function.The detection of this design system is by testing the breath. When the result shows alcohol concentration is within the safe scope, the automobile operates. When alcohol concentration is out of the safe scope, the automobile fails to start. Key words: Igniti

6、on System; Ethanol Sensor; Relay; Speech Circuit目 錄1 緒論11.1 防酒后駕駛系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r11.2 酒精檢測(cè)儀21.3設(shè)計(jì)內(nèi)容21.4設(shè)計(jì)思路21.5設(shè)計(jì)方法31.5.1 電路圖設(shè)計(jì)及PCB生成31.5.2實(shí)物制作法31.5.3 示驗(yàn)法32 防酒后駕車設(shè)計(jì)方案42.1 防酒后駕車兩種控制方式42.2 方案選擇52.3 設(shè)計(jì)框圖52.4防酒后駕車系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理63 防酒后駕車電子電路設(shè)計(jì)73.1 USB電源設(shè)計(jì)73.1.1酒精度傳感器檢測(cè)方式的選擇73.1.2 酒精測(cè)試儀型號(hào)的選擇83.2電壓比較器93.3.繼電器控制電路93.4 點(diǎn)火系統(tǒng)開關(guān)啟

7、動(dòng)電路部分設(shè)計(jì)113.5 語音電路設(shè)計(jì)113.6防酒后駕車系統(tǒng)123.7 電路仿真133.8 防酒后駕車設(shè)計(jì)電路PCB134樣品制作與調(diào)試14總結(jié)15參考文獻(xiàn)16致 謝17附錄A 酒后駕車系統(tǒng)電路仿真圖18長(zhǎng)江師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)·防酒后駕車系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 緒論1.1 防酒后駕駛系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r當(dāng)前防酒后駕車技術(shù)主要是檢測(cè)駕駛員呼出氣體中酒精度的含量，從而判斷駕駛員是否酒駕，主要的類型有以下幾種。檢測(cè)汽車駕駛室內(nèi)氣體酒精含量并控制汽車速度，在汽車中安裝酒精檢測(cè)系統(tǒng)，主要由酒精傳感器，放大電路，語音電路等，首先在酒精測(cè)試儀中設(shè)定酒精超標(biāo)范圍值，運(yùn)用時(shí)檢測(cè)到駕駛員呼氣氣體中的酒精度超過限定值范圍

8、時(shí)，汽車語音系統(tǒng)報(bào)警，提示駕駛員，或者是通過控制汽車內(nèi)部系統(tǒng)使汽車停駛，我們?cè)趯?shí)際生活中檢測(cè)到正在行駛的汽車，駕駛員酒精度超標(biāo)啟動(dòng)防酒后駕車系統(tǒng)迫使汽車停駛，會(huì)引起交通堵塞，甚至引發(fā)交通事故，于是做了技術(shù)上的改進(jìn)，控制系統(tǒng)控制汽車行駛的速度，使汽車逐漸停駛；酒精鎖，酒精鎖主要由酒精的檢測(cè)和電路控制部分組成，其運(yùn)用在汽車起步時(shí)，在汽車啟動(dòng)前駕駛員要用口對(duì)準(zhǔn)酒精檢測(cè)儀呼氣，如果檢測(cè)到駕駛員的呼氣氣體中酒精度含量超過限定值，酒精鎖工作，控制汽車點(diǎn)火電源或者是發(fā)動(dòng)機(jī)不能工作，汽車不能啟動(dòng)；路邊不停車檢測(cè)系統(tǒng)，在道路的兩側(cè)安裝檢測(cè)儀，利用激光技術(shù)穿過汽車駕駛室把檢測(cè)的酒精濃度信號(hào)通過光波變化1，分析判定

9、駕駛員是否酒精度超標(biāo)。由于酒后駕駛對(duì)交通安全有著嚴(yán)重危害性，各國(guó)都在注重研究防酒后駕駛系統(tǒng)，運(yùn)用于生活，實(shí)現(xiàn)可操作性。我們當(dāng)前的研究現(xiàn)狀有酒后駕駛的法治制研究、酒精對(duì)駕駛能力的危害、酒后駕駛的檢測(cè)方法判斷標(biāo)準(zhǔn)研究、酒后駕駛的預(yù)防方法研究、酒后駕駛的智能防范技術(shù)研究。a）酒后駕駛的法治制研究即通過追究駕駛?cè)说姆韶?zé)任達(dá)到懲戒與預(yù)防酒后駕駛的目的，其中包括暫扣駕駛證吊銷駕駛證等駕駛資格證，對(duì)駕駛?cè)颂幰越?jīng)濟(jì)罰款，實(shí)施行政拘留的人身罰，或者是對(duì)駕駛?cè)说恼f服教育。b)利用酒精對(duì)駕駛能力的危害解讀酒后駕駛的安全危害性進(jìn)行研究，是否有什么辦法能在酒后降低人體酒精度的含量。C)根據(jù)取樣的不同酒后駕駛檢測(cè)方法各

10、有不同，當(dāng)前實(shí)用性最強(qiáng)的是呼氣檢測(cè)，特別是在開車的途中交通巡警檢查時(shí)，運(yùn)用方法就是呼氣檢測(cè)。例外還包括唾液檢測(cè)，血液檢測(cè)等。研究運(yùn)用可行有效的檢測(cè)方法判斷駕駛?cè)耸欠袷蔷坪篑{駛。d)在加拿大成癮性研究計(jì)劃（The Addiction Rese-arch program簡(jiǎn)稱ARP）支持下，以道格拉斯研究中心、帕維隆毒品治療中心和蒙特利爾的麥吉爾大學(xué)組成研究團(tuán)隊(duì)開展防成癮性酒后駕駛研究。研究表明，動(dòng)機(jī)式唔談法對(duì)于預(yù)防成癮性酒后駕駛有顯著的效果。這時(shí)我們的防范酒后駕駛的重點(diǎn)就轉(zhuǎn)移為駕駛員酒后不在駕駛車輛的問題。e）酒后駕駛的智能防范技術(shù)是利用電子設(shè)備控制酒后駕駛2,通過電子設(shè)備控制汽車內(nèi)部系統(tǒng)運(yùn)行，例

11、如傳感器檢測(cè)我們駕駛?cè)说木凭仁欠癯瑯?biāo)，在達(dá)到酒精度的一定范圍時(shí)，汽車能行駛，超過某一范圍值時(shí)汽車不能運(yùn)行。1.2 酒精檢測(cè)儀研究表明，酒精不只是削弱了駕駛?cè)说姆磻?yīng)能力和視野，而且還降低了駕駛員的判斷能力3，對(duì)于利用檢測(cè)工具檢測(cè)人體內(nèi)酒精度含量的方法多種多樣，主要有人體血液取樣檢測(cè)，汗液取樣檢測(cè)，呼氣酒精含量檢測(cè)。其檢測(cè)的方法多種多樣，在不同的場(chǎng)合所運(yùn)用的檢測(cè)方式不一樣，一般交通部門用于檢測(cè)駕駛員是否酒駕都是用檢測(cè)儀檢測(cè)駕駛員呼氣中乙醇含量的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，呼氣檢測(cè)方法較血液、汗液取樣檢測(cè)更簡(jiǎn)便，更直接，但是檢測(cè)的精準(zhǔn)度較血液、汗液取樣檢測(cè)低。為了防止酒后駕車現(xiàn)象的發(fā)生，各國(guó)對(duì)酒精檢測(cè)裝置正努力

12、研究開發(fā)，要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方面的作用，第一對(duì)駕駛員飲酒進(jìn)行檢測(cè)，第二對(duì)車輛進(jìn)行實(shí)際控制。國(guó)內(nèi)外開發(fā)的防酒后駕車檢測(cè)裝置主要有酒精呼氣檢測(cè)儀，皮膚接觸式酒精探測(cè)器，遠(yuǎn)程酒精探測(cè)儀，利用嗅探器檢測(cè)駕駛室氣體的酒精含量；手持式非接觸酒精檢測(cè)器；激光測(cè)量酒精裝置，檢測(cè)的是汽車內(nèi)乙醇蒸汽含量；汗液酒精檢測(cè)裝置，是通過人體的汗液進(jìn)行檢測(cè) 4。1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)自動(dòng)防止酒后駕駛的繼電器控制系統(tǒng)，主要采用繼電器的開關(guān)保護(hù)作用作為該系統(tǒng)的核心元件，通過呼氣酒精檢測(cè)儀檢測(cè)駕駛員酒精濃度，當(dāng)駕駛員酒精濃度超標(biāo)時(shí)，繼電器工作實(shí)現(xiàn)開關(guān)保護(hù)功能，斷開點(diǎn)火系統(tǒng)啟動(dòng)部分電路，這時(shí)語音電路報(bào)警。本設(shè)計(jì)包括以下幾個(gè)方面內(nèi)容：

13、a設(shè)計(jì)繼電器控制電路，以及繼電器控制電路與點(diǎn)火系統(tǒng)啟動(dòng)部分的銜接；b學(xué)習(xí)Protel 99 SE軟件的操作，繪制防酒后駕車系統(tǒng)電路圖，制作PCB；C制作實(shí)物圖，試驗(yàn)檢測(cè)該設(shè)計(jì)系統(tǒng)的工作正常與否。1.4設(shè)計(jì)思路為控制或者是減少酒后駕車現(xiàn)象引起的交通事故的發(fā)生，防酒后駕車系統(tǒng)設(shè)計(jì)是基于繼電器硬件控制該現(xiàn)象的發(fā)生。該控制系統(tǒng)由USB電源，酒敏傳感器，電壓比較器，繼電器保護(hù)控制電路配合實(shí)現(xiàn)酒后駕駛控制功能。酒敏傳感器安裝在汽車駕駛室內(nèi)，檢測(cè)駕駛員開車前的酒精度，檢測(cè)的酒精濃度大小以模擬的電壓信號(hào)輸出，經(jīng)過電壓比較器，把輸入線性量轉(zhuǎn)換為輸出的開關(guān)量。a當(dāng)檢測(cè)到駕駛員的酒精度超過限定范圍（大于20mg/m

14、l）時(shí)，輸出高電平，經(jīng)過電壓比較器后，接通三極管，繼電器工作，控制點(diǎn)火系統(tǒng)蓄電池到點(diǎn)火線圈電路啟動(dòng)部分的通斷，從而控制汽車停駛，而電壓比較器輸出的高電壓另一傳輸方向傳輸?shù)秸Z音報(bào)警電路，三極管導(dǎo)通，語音電路實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。B當(dāng)檢測(cè)到駕駛員的酒精度正常（小于20mg/ml）時(shí)，酒精傳感器輸出低電壓模擬信號(hào)，經(jīng)電壓比較器到三極管，這時(shí)根據(jù)三極管極性電壓判斷，三極管截止，繼電器相當(dāng)于不工作，汽車點(diǎn)火系統(tǒng)工作，汽車正常運(yùn)行；而語音電路由于三極管截止而停止工作，不實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。1.5設(shè)計(jì)方法本課題設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)方法分為電路圖設(shè)計(jì)及PCB生成，實(shí)物制作法，示驗(yàn)法。1.5.1 電路圖設(shè)計(jì)及PCB生成運(yùn)用Prote

15、l 99 SE軟件制作電路圖，在Protel 99 SE畫圖工具中選擇電路元器件，根據(jù)防酒后駕車設(shè)計(jì)需要繪制相應(yīng)系統(tǒng)電路圖，通過該電路圖生成PCB圖，制作成電子原件板。1.5.2仿真分析法利用ISIS 7 Professional軟件對(duì)控制電路進(jìn)行仿真，查出電路圖中所存在的缺陷以及錯(cuò)誤的畫法，通過仿真確定該設(shè)計(jì)電路能不能實(shí)現(xiàn)酒后駕車控制原理。1.5.2實(shí)物制作法在原理圖的基礎(chǔ)之上購買相應(yīng)原件，利用學(xué)校實(shí)驗(yàn)室，焊接電路板。1.5.3 示驗(yàn)法在所有工序都完成的情況下，用不同濃度的酒精對(duì)準(zhǔn)酒敏傳感器，觀察語音報(bào)警器的工作情況是否符合該系統(tǒng)的原定設(shè)計(jì)酒精測(cè)量范圍。2 防酒后駕車設(shè)計(jì)方案2.1 防酒后駕

16、車兩種控制方式方案一：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)防酒后駕車設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)防止駕駛員飲酒后駕車引起安全事故的發(fā)生，保證交通運(yùn)行的正常，當(dāng)前運(yùn)用的是軟件控制系統(tǒng)，通過單片機(jī)8051控制發(fā)動(dòng)機(jī)的工作，從而保證汽車的運(yùn)行。主要是通過安裝在駕駛室的酒敏檢測(cè)元件檢測(cè)出駕駛員是否酒后駕車，再把檢測(cè)的信號(hào)輸出到汽車電子控制單元ECU，由單片機(jī)程序判定，最終控制點(diǎn)火系統(tǒng)的工作，在檢測(cè)到駕駛員屬于酒精度超標(biāo)的狀況下，電子控制單元就會(huì)迫使汽車點(diǎn)火系統(tǒng)不工作，汽車不能實(shí)現(xiàn)打火。酒精檢測(cè)儀信號(hào)處理ECU點(diǎn)火系統(tǒng)電源 圖21方案二：傳感器控制汽車供油系統(tǒng)汽車運(yùn)行之前由供油系統(tǒng)供油，接通電源實(shí)現(xiàn)打火，而防酒后駕車系統(tǒng)里傳感器讓車輛供不

17、了油并切斷發(fā)動(dòng)機(jī)，而達(dá)到控制汽車運(yùn)行的狀態(tài)。防酒后駕車系統(tǒng)控制汽車供油系統(tǒng)工作，利用傳感器來控制供油。主要是通過安裝在駕駛室內(nèi)的酒精檢測(cè)儀檢測(cè)的信號(hào)傳輸?shù)嚼^電器，由繼電器的開關(guān)保護(hù)原理使車輛供不了油，并切斷發(fā)動(dòng)機(jī)工作。點(diǎn)火開關(guān)打火分電器分電供油系統(tǒng)供油酒精傳感器圖222.2 方案選擇相比于以上兩種酒后駕車控制系統(tǒng)都運(yùn)用到軟件控制，而該設(shè)計(jì)著眼于在酒后駕駛系統(tǒng)安裝在汽車中實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)化更簡(jiǎn)單、便捷、有效，在汽車原有電路中做到改動(dòng)最小的情況之下安裝防酒后駕駛系統(tǒng)控制汽車的停駛，所以在方案一的基礎(chǔ)之上做一個(gè)改進(jìn)，該設(shè)計(jì)主要控制汽車內(nèi)部電路點(diǎn)火系統(tǒng)部分的啟動(dòng)部分電路，利用繼電器的開關(guān)保護(hù)原理控制點(diǎn)火系

18、統(tǒng)啟動(dòng)部分電子電路的通斷，從而控制點(diǎn)火系統(tǒng)的開關(guān)電路到點(diǎn)火線圈部分電路的通斷，達(dá)到控制汽車停駛的目的。2.3 設(shè)計(jì)框圖駕駛室酒精檢測(cè)儀信號(hào)處理蓄電池點(diǎn)火開關(guān)繼電器啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)圖23點(diǎn)火系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)有兩個(gè)部分，點(diǎn)火開關(guān)由蓄電池提供的電源接通后，有啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)兩個(gè)準(zhǔn)備項(xiàng)目，當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)開關(guān)電路閉合過程中，由酒精檢測(cè)儀監(jiān)測(cè)的結(jié)果使繼電器處于工作或者停止工作兩種狀態(tài)；駕駛員屬于酒后駕駛時(shí)，繼電器常閉觸點(diǎn)斷開，使點(diǎn)火開關(guān)到點(diǎn)火啟動(dòng)部分電路斷開，不能工作，發(fā)動(dòng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)，汽車不能啟動(dòng)，反之駕駛員沒有酒駕，繼電器常閉觸點(diǎn)任然閉合，點(diǎn)火開關(guān)啟動(dòng)部分工作，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，汽車運(yùn)行。2.4防酒后駕車系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理駕駛員坐上駕駛室

19、時(shí)首先要呼氣檢測(cè)駕駛員酒精濃度，當(dāng)酒精檢測(cè)儀檢測(cè)到的酒精濃度大于20mg100ml時(shí)，屬于酒后駕駛，輸出信號(hào)由繼電器控制汽車點(diǎn)火系統(tǒng)的不能工作，汽車不能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火，汽車停駛，反之駕駛室酒精檢測(cè)儀檢測(cè)出駕駛員酒精濃度沒有超標(biāo)，檢測(cè)出的信號(hào)傳輸出來，經(jīng)電壓比較，、三極管過度到繼電器，繼電器常閉狀態(tài)仍然常閉，點(diǎn)火系統(tǒng)啟動(dòng)部分電子電路工作，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火工作，汽車正常運(yùn)行。3 防酒后駕車電子電路設(shè)計(jì)3.1 USB電源設(shè)計(jì) 圖31該電源電路為整個(gè)酒后駕駛系統(tǒng)提供電源，VCC代表電源，提供5V電壓，D+代表電路線端口3三界空間無限延伸，D-代表電路線端口2在三界空間無限縮短，GND代表接地端，S1開關(guān)控制整個(gè)電源

20、電路的通斷，S1接通時(shí)，防酒后駕車整個(gè)控制電路由USB提供電源供電工作，當(dāng)S1斷開時(shí)，防酒后駕車整個(gè)控制電路電源切斷。3.3 酒敏傳感器3.1.1酒精度傳感器檢測(cè)方式的選擇駕駛員在駕駛汽車中我們對(duì)駕駛員的酒精度檢測(cè)要達(dá)到檢測(cè)便捷，結(jié)果顯示迅速等特點(diǎn)，所以在防酒后駕駛系統(tǒng)中不可能采取抽血化驗(yàn)，便液檢測(cè)，要最直接的方式得到可靠的結(jié)果，“呼氣式酒精檢測(cè)儀”滿足這些要求，它可以把監(jiān)測(cè)得出的結(jié)果迅速通過信號(hào)傳遞出去。呼氣式酒精檢測(cè)儀它大致分為五類5：3.1.1.1濕化學(xué)法這一研究檢測(cè)方法在上個(gè)世紀(jì)20年代就開始運(yùn)用，檢測(cè)原理是酒精蒸汽被酸性高錳酸鉀溶液氧化，再根據(jù)溶液褪色時(shí)間推測(cè)乙醇濃度，至今世界上很多

21、國(guó)還在運(yùn)用這種檢測(cè)工具。3.1.1.2氣相色譜法氣相色譜法在檢測(cè)血液，尿液應(yīng)用中效果明顯，在醫(yī)學(xué)方面廣泛運(yùn)用。在酒精檢測(cè)中主要對(duì)呼氣中蒸汽比較敏感，但設(shè)備體積問題，沒有得到廣泛應(yīng)用。3.1.1.3電化學(xué)方法電化學(xué)方法又稱之為燃?xì)怆姵匦秃魵饩凭珳y(cè)試儀，其根據(jù)呼氣中酒精被催化劑氧化成二氧化碳和水的過程中釋放出化學(xué)能，化學(xué)能經(jīng)轉(zhuǎn)換為電流變化顯示乙醇濃度高低。該酒精測(cè)試儀精度高，操作簡(jiǎn)便，穩(wěn)定性好，運(yùn)用比較廣泛。3.1.1.4紅外光譜法它通過酒精分子吸收紅外線的程度，確定酒精的含量。在我們現(xiàn)今集成電路發(fā)展飛速的時(shí)代，紅外光譜法的研究正逐步面向社會(huì)。在汽車運(yùn)用中酒后駕駛系統(tǒng)酒精檢測(cè)器是一個(gè)長(zhǎng)時(shí)使用部件，

22、需要工作效率高，使用壽命長(zhǎng)，而且受到極小的干燒，紅外光譜法呼氣酒精測(cè)試儀測(cè)試穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，適合運(yùn)用于酒后駕駛系統(tǒng)酒精檢測(cè)方法，能更好的實(shí)現(xiàn)防酒后駕車系統(tǒng)的功能性。3.1.2 酒精測(cè)試儀型號(hào)的選擇本課題本著節(jié)約經(jīng)濟(jì)性的原則，酒后駕車設(shè)計(jì)中采用MQ3型酒精傳感器，運(yùn)用到防酒后駕駛系統(tǒng)設(shè)計(jì)中汽車駕駛員的酒后駕駛判斷。MQ3型氣敏傳感器技術(shù)參數(shù)探測(cè)范圍：101000ppm靈敏度：Rin air/rin typical gas5敏感體電阻：4004000K響應(yīng)時(shí)間：10s恢復(fù)時(shí)間：30s6該類酒精傳感器適合防酒后駕車系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)用，主要是由長(zhǎng)期的使用壽命，在汽車中安裝酒后檢測(cè)裝置就希望要有較高的工作

23、率，長(zhǎng)時(shí)間有效使用，而不是長(zhǎng)期的更換；而且在檢測(cè)駕駛員呼出氣體時(shí)反應(yīng)快，能在第一時(shí)間檢測(cè)出結(jié)果，也對(duì)乙醇有很高的靈敏度，所以在酒后駕車設(shè)計(jì)中運(yùn)用該型號(hào)酒敏原件能達(dá)到預(yù)想效果。 圖35酒精測(cè)試儀選擇的是呼氣式酒精傳感器，型號(hào)是MQ3，1端是電源端，提供5V電壓，2端接地，3端通過酒精傳感器測(cè)試的結(jié)果以模擬的信號(hào)輸出。3.2電壓比較器 圖36電壓比較電路將酒精傳感器輸出的模擬信號(hào)與一個(gè)參考固定電壓相比，在酒精傳感器輸出模擬信號(hào)電壓與相比較的參考電壓相近，比較器相應(yīng)輸出端產(chǎn)生電壓變化，也就是高低電壓的變化，當(dāng)電壓比較器輸入端電壓大于UR時(shí)，電壓比較器輸出一端為低電壓，對(duì)D1、D2截止；當(dāng)變壓比較器輸

24、入端電壓小于UR時(shí)，電壓比較器輸出端一段為高電壓，D1導(dǎo)通，D2反向截止。D1、D2起著對(duì)輸出電壓一個(gè)穩(wěn)壓保護(hù)作用。3.3.繼電器控制電路 圖33該電路中繼電器KM1是使用型號(hào)：HK4100F DC5VSHG；觸點(diǎn)負(fù)載： 3 A 250 VAC/30 VDC；阻 抗： 100m；額定電壓：阻 抗： 5v。該類繼電器價(jià)格便宜，使用壽命長(zhǎng)，轉(zhuǎn)換效率高，適合本電路設(shè)計(jì)運(yùn)用7。輸入端接電壓比較器輸出端，1端口接點(diǎn)火總開關(guān)，5端口接點(diǎn)火線圈。1、5為繼電器常閉端，2、6為繼電器常開端。本電路由三極管基極電壓信號(hào)判斷三極管的通斷8，當(dāng)三極管接通時(shí)，繼電器工作，繼電器常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，也就是2、3

25、端閉合，1、5端斷開。繼電器電源由ESB提供電源，3端輸入的信號(hào)經(jīng)繼電器，4端接地。3.4 點(diǎn)火系統(tǒng)開關(guān)啟動(dòng)電路部分設(shè)計(jì) 圖34SW_C1是點(diǎn)火開關(guān)，點(diǎn)火過程中由汽車蓄電池提供電源，蓄電池一段到點(diǎn)火線圈，另一端通過繼電器到點(diǎn)火線圈，當(dāng)繼電器工作在常閉觸點(diǎn)任然閉合時(shí)的狀態(tài)下，汽車實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火，把蓄電池提供的電源經(jīng)開關(guān)通斷接通到點(diǎn)火線圈9。3.5 語音電路設(shè)計(jì) 圖32三極管輸入端接入電壓比較器，該語音電路芯片選擇的是高端驅(qū)動(dòng)芯片，帶自保護(hù)功能，集成度較高，適合 電子控制器件的運(yùn)用，正適合本設(shè)計(jì)選用的標(biāo)準(zhǔn)，由三極管基極方向輸入的信號(hào)判斷三極管的通斷，當(dāng)三極管工作接通時(shí)，語音報(bào)警電路工作，語音原件實(shí)現(xiàn)報(bào)警

26、功能，三極管截止時(shí)，語音報(bào)警電路不工作。該電路中三極管選用的是8550型號(hào)10。3.6防酒后駕車系統(tǒng)圖37酒精傳感器（酒精檢測(cè)器）由USB電源供電工作，把檢測(cè)駕駛員呼出氣體中酒精濃度的大小轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)的高低變化【11】，通過3端口傳輸經(jīng)過電壓比較器分流電阻到語音電路和繼電器控制部分。駕駛員駕車前打火時(shí)，防酒后駕車系統(tǒng)工作在以下兩種狀態(tài)：a當(dāng)酒精檢測(cè)器檢測(cè)到駕駛員酒精濃度小于20mg100ml時(shí)，酒精傳感器3端輸出低電壓信號(hào)，低電壓信號(hào)輸送到電壓比較器輸入端正極，電壓比較器中參考額定電壓時(shí)5V，酒精傳感器輸出電壓信號(hào)與電壓比較器中電壓相比較，當(dāng)電壓信號(hào)低于參考額定電壓時(shí)信號(hào)時(shí)電阻R1端的電壓就

27、為低電壓，該電壓通過分流電阻在三極管P2時(shí)，根據(jù)三級(jí)管的極性電壓通斷判斷12，基極電壓低于發(fā)射極電壓，P2基極到發(fā)射極極點(diǎn)電路截止，從而繼電器相當(dāng)于不工作，常閉觸點(diǎn)任然閉合，常開觸點(diǎn)任然斷開，繼電器就相當(dāng)于電路中一段導(dǎo)線，點(diǎn)火系統(tǒng)中蓄電池到點(diǎn)火線圈部分電路接通，汽車正常工作。同時(shí)分流電阻把酒精傳感器3端輸出的信號(hào)傳輸?shù)絇3基極，這時(shí)P3發(fā)射極電壓高于基極電壓，P3基極到發(fā)射極極點(diǎn)電路截止，P3斷開，語音電路不工作。b當(dāng)酒精檢測(cè)器檢測(cè)到駕駛員酒精濃度大于20mg100ml時(shí)，酒精傳感器3端輸出高電壓信號(hào)，高電壓信號(hào)輸送到電壓比較器的輸入端正極，電壓比較器中參考額定電壓為5V，酒精傳感器輸出高電壓

28、信號(hào)與電壓比較器中電壓相比較，該信號(hào)電壓大于參考額定電壓時(shí)，電壓比較器輸出的高低變化電壓在R1端為高電壓信號(hào)，三極管P2發(fā)射極電壓低于基極電壓，三極管P2導(dǎo)通，信號(hào)通過P2發(fā)射極傳輸?shù)嚼^電器KM1，KM1常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，汽車點(diǎn)火系統(tǒng)蓄電池接到點(diǎn)火線圈電路啟動(dòng)部分?jǐn)嚅_，不能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火工作，汽車不能運(yùn)行；同時(shí)分流電阻把酒精傳感器輸出的電壓信號(hào)傳輸?shù)饺龢O管P3，同樣通過三極管的極性電壓極性通斷判斷13，基極電壓高于發(fā)射極電壓，P3基極到發(fā)射極極點(diǎn)電路導(dǎo)通，信號(hào)由P3發(fā)射極傳輸?shù)秸Z音電路LS1端口，語音電路工作，實(shí)現(xiàn)報(bào)警、提示功能。在整個(gè)控制系統(tǒng)中，電源供電都由USB供電，通過開關(guān)S1控制整

29、個(gè)電路的電源通斷。3.7 電路仿真在利用ISIS 7 Professional仿真過程中該軟件沒有就敏傳感器，所以用光敏傳感器代替，而在最后蓄電池到點(diǎn)火線圈電路該軟件沒有模塊原件，也用電壓表代替。3.7.1傳感器到電壓比較器部分電路仿真仿真時(shí)調(diào)節(jié)光敏傳感器的電壓大小，電壓比較器輸出端電壓也隨著光敏傳感器電壓的大小變化14。電阻R4R2RV1R3輸出電壓電阻阻值22K2K10K*60%10K5V表31R4、R2、RV1、R3在表31時(shí)的數(shù)值時(shí)，仿真中光敏傳感器在該位置時(shí)輸出電壓為高電壓。圖38電阻R4R2RV1R3輸出電壓電阻阻值22K2K10K*78%10K0.05V表32當(dāng)改變滑動(dòng)變阻器RV

30、1的阻值為表32數(shù)值時(shí)，電壓比較器輸出端輸出電壓為低電壓。圖39電阻R4R2RV1R3輸出電壓電阻阻值20K2K10K*60%10K0.05V 表33R4電阻值減小時(shí)，輸出電壓為低電壓0.05V，如圖310。圖3103.7.2繼電器控制電路仿真當(dāng)輸入信號(hào)加一個(gè)高電壓時(shí)，輸出電壓仍為高電壓，繼電器常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合，仿真圖如34所示。 圖311當(dāng)輸入信號(hào)加入一個(gè)低電壓時(shí)，輸出電壓仍為低電壓，繼電器常閉觸點(diǎn)仍然閉合，仿真圖如35所示。圖3123.7.3酒后駕車控制系統(tǒng)整體仿真當(dāng)傳感器輸入信號(hào)電壓大于1.56V時(shí)繼電器常閉觸點(diǎn)斷開，點(diǎn)火系統(tǒng)不能工作，如圖附錄A所示。當(dāng)傳感器信號(hào)電壓小于1.5

31、6N時(shí)，繼電器常閉觸點(diǎn)仍閉合，汽車點(diǎn)火系統(tǒng)正常工作，如圖附錄B所示。3.8 防酒后駕車設(shè)計(jì)電路PCB圖384樣品制作與調(diào)試該設(shè)計(jì)選用單面線路板，零件集中在線路板的一面，在網(wǎng)上所購的元器件通過學(xué)校實(shí)驗(yàn)室制作出電路板。在線路板的焊接過程中，由于工不精，遇到了樣品制作的一大難題，通過反復(fù)的焊接過程克服了該問題所帶來的困擾。防酒后駕車系統(tǒng)酒精傳感器采用的是酒精測(cè)試模塊，內(nèi)部酒精度測(cè)試范圍在101000ppm15，對(duì)我們駕駛員酒精度的測(cè)量可取。用不同酒精度的樣品試劑靠近酒精傳感器模塊，觀察報(bào)警器的工作情況，確定酒精的測(cè)試范圍的正確。駕駛?cè)撕炔煌瑯悠肪茣r(shí)，隨著喝酒量的增加報(bào)警器工作的情況表啤酒 50克10

32、0克150克200克250克270克報(bào)警情況不報(bào)警不報(bào)警不報(bào)警不報(bào)警不報(bào)警報(bào)警白酒10克15克20克報(bào)警情況不報(bào)警不報(bào)警報(bào)警紅酒10克20克30克40克50克60克報(bào)警情況不報(bào)警不報(bào)警不報(bào)警不報(bào)警不報(bào)警報(bào)警表41輸出信號(hào)經(jīng)電壓比較器時(shí)，可調(diào)節(jié)電壓比較器輸入端的滑動(dòng)變阻器阻值大小改變電壓大小，從而調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的變化。最初傳感器檢測(cè)駕駛員呼出氣體中酒精濃度在35mg100ml時(shí)才報(bào)警，在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器阻值減小10%后，駕駛員呼出氣體中酒精濃度21mg100ml時(shí)，報(bào)警器正常報(bào)警。第 19 頁 共 24 頁總結(jié)通過該設(shè)計(jì)的制作，我學(xué)習(xí)了protel se 99 軟件的應(yīng)用，通過protel se 9

33、9繪制電路圖，仿真，生成PCB等，另外還綜合了其他軟件的學(xué)習(xí)應(yīng)用，如ISIS 7 Professional。在設(shè)計(jì)中制作論文部分更讓我學(xué)習(xí)了word文檔的一些技巧性的操作，對(duì)于word文檔整體布局有了新的認(rèn)識(shí)。實(shí)物圖的制作讓我對(duì)焊接技術(shù)有了接觸，而且在實(shí)物板上電路元件的規(guī)格放置更讓我學(xué)到了新的知識(shí)點(diǎn)，如果原件混亂就會(huì)造成焊接時(shí)焊接錯(cuò)誤。該設(shè)計(jì)中起到核心作用原件繼電器簡(jiǎn)便又直接的起到控制作用，在原有汽車內(nèi)部電子電路做最小改動(dòng)的情況之下控制汽車運(yùn)行，酒精傳感器選擇的是呼氣式傳感器，更有效直接的檢測(cè)駕駛員酒精濃度是否超標(biāo)，而在電壓比較器輸入端加有滑動(dòng)變阻器，可以用以調(diào)節(jié)酒精傳感器輸出信號(hào)值的大小變化，在變壓比較器輸出端加有兩個(gè)穩(wěn)壓二極管，對(duì)電壓比較器輸出信號(hào)起到穩(wěn)壓的作用，同時(shí)保護(hù)后續(xù)電路的正常工作，傳感器輸出的信號(hào)經(jīng)穩(wěn)壓后有兩個(gè)方向的傳輸方向，要確切的按指定方向傳輸信號(hào)，在三極管前端加了分流電阻，用于分流。整個(gè)