基于單片機(jī)的防酒駕系統(tǒng)

1、基于單片機(jī)的防酒駕系統(tǒng)Anti-Alcohol Drunk Drive System Based on SCM學(xué)生姓名：所在學(xué)院：所在專業(yè)：指導(dǎo)教師：職 稱：所在單位：論文提交日期：論文答辯日期：學(xué)位授予單位：目 錄摘 要IAbstractII第1章 緒論11.1 論文研究背景11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.2.1 國內(nèi)酒精檢測現(xiàn)狀21.2.2 國外酒精檢測現(xiàn)狀41.3 本文研究內(nèi)容4第2章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)62.1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)62.2 硬件系統(tǒng)概述62.3 氣體傳感器72.4 單片機(jī)控制系統(tǒng)92.5 繼電器模塊102.6 電源模塊102.7 硬件電路原理圖113.7.1 開發(fā)環(huán)境介紹113.7.

2、2 硬件原理圖設(shè)計(jì)11第3章 軟件程序12第4章 電路仿真14結(jié) 論17參考文獻(xiàn)18攻讀學(xué)士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果19致 謝20摘 要機(jī)動車的保有量屢創(chuàng)新高，是我們的道路安全問題面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)，而很大一部分的道路安全事故都與酒后駕車有關(guān)。一方面交通管理部門加大道路酒駕巡查力度和處罰力度，另一方面通過媒體宣傳，案例舉例等方式讓人們意識到酒后駕車的危害，使駕駛員從“不敢”酒后駕車逐漸向“不想”酒后駕車轉(zhuǎn)變。但單純的交通管理部門巡查和宣傳，都不能從根本上杜絕酒駕事故的發(fā)生。因此從技術(shù)角度杜絕酒駕的發(fā)生彌補(bǔ)了單純管理和宣傳的缺陷。本論文采用AT89S52作為系統(tǒng)的中央處理單元，用于接收氣體

3、傳感器的輸入信號，以及控制繼電器動作。選擇MQ-3型氣體傳感器作為檢測呼出氣體中酒精含量的傳感器，檢測結(jié)果輸入到單片機(jī)內(nèi)。繼電器的兩個輸出控制端一路連接酒駕報警燈，另一路連接發(fā)動機(jī)的打火裝置。當(dāng)呼出氣體正常時繼電器連接發(fā)動機(jī)打火裝置，汽車可以啟動；當(dāng)呼出氣體酒精含量超標(biāo)時繼電器則連接酒駕報警燈，車輛無法啟動。論文進(jìn)行了電路原理圖設(shè)計(jì)及軟件程序設(shè)計(jì)，最后通過Proteus軟件的ISIS模塊進(jìn)行了電路仿真，驗(yàn)證了本設(shè)計(jì)合理，功能完備。關(guān)鍵詞：防酒駕；氣體傳感器；電路設(shè)計(jì)；Proteus仿真AbstractMotor vehicle ownership reached record high, is

4、 our road safety is facing a severe test, and a large part of the road safety accidents are involving a drunk driver.On the one hand, the traffic administrative department of the road drunk driving inspection efforts and punishment. On the other hand publicity through the media, case examples, etc.

5、let people consciousness to the drunk driving hazards, so that the driver from not drunk driving gradually to not want to drunk driving change.Butthetraffic management departmentinspection andpropaganda, cannotfundamentally eliminatedrunk drivingaccidents.Therefore,from the point of view of technolo

6、gyto eliminatedrunk drivingoccurredto make up for thedefects of simple managementand publicity.This paper uses AT89S52 as the central processing unit, for receiving the input signal of the gas sensor, and control relay.Select the MQ-3 type gas sensor is used to detect alcohol content in exhaled air,

7、 the detection results of input to the microcontroller.Two output control relay end of a road connecting drunk driving warning lamp ignition device, another way to connect the engine.When normal exhaled gas relay is connected to the engine ignition system, the car can start; when the breath alcohol

8、content exceeding the relay is connected with the wine warning lamp driving, the vehicle can not be started.The circuit principle diagram design and software design. Finally, through the Proteus Isis module were circuit simulation, verify the design is reasonable and the function is complete.Keyword

9、s: anti-drunk driving; gas sensor; circuit design; Proteus simulation第1章 緒論1.1 論文研究背景我國經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的情況有目共睹，對人民生活水平的提高起到了巨大推動力的作用。汽車對于家庭來說已經(jīng)不是可望而不可及之物，相反，駕車出行正在成為越來越多的人出行的首要選擇。國家的機(jī)動車管理部門就統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得出結(jié)論，截止到去年年底，中國境內(nèi)的機(jī)動車保有量超過兩億六千萬輛，其中汽車就達(dá)到了一億五千萬多輛1。僅2014年一年，新注冊的汽車就達(dá)兩千多萬輛，保有量凈增長一千七百多萬輛。這兩個數(shù)字都是以往歷史上從未有過的。目前我國家庭平均每一百

10、戶居民家庭，就會有25輛機(jī)動車，北京的每一百戶居民家庭這一數(shù)字達(dá)到了63輛，廣州、成都等特大型城市每一百戶居民家庭則擁有超過40輛機(jī)動車2-3。就我們學(xué)校的所在地，哈爾濱來說，每一百戶居民家庭擁有汽車的數(shù)量，三年來增長了近一倍，達(dá)到每一百戶居民家庭17.2輛的水平，每天就會有四百輛機(jī)動車等待登記落牌并上路行駛，帶來的道路擁堵問題大家都有共識和體會，我們校門口的早晚高峰堵車領(lǐng)大家印象深刻。中國公安部負(fù)責(zé)交通管理的交管局負(fù)責(zé)人表示，經(jīng)濟(jì)向好，我國人們的購車欲望還在不斷上升，尤其在一線二線這樣的較發(fā)達(dá)地區(qū)，人們的購車剛性需求旺盛，例如北京、深圳等，政府不得已采取了機(jī)動車搖號上牌的政策，更凸顯了機(jī)動車

11、增長的旺盛勢頭4。由此可以想象，隨著我國機(jī)動車保有量的增加，人們駕車出席各種活動的場合也會與日俱增。席間推杯換盞，導(dǎo)致酒駕醉駕的交通事故也正在呈上升態(tài)勢。盡在2013年一年間，全國交通管理部門上道臨檢查重酒駕事件就達(dá)一百五十多萬起，由于道路交通事故致人死亡的人數(shù)近六萬人5 。去年哈爾濱市的交通管理部門組織了包括交警、巡警以及省電視臺媒體記者等多方參與，通過不定期上路現(xiàn)場臨檢等方式，對我市存在的道路交通違法的情況進(jìn)行查重。期間，共查處酒后駕駛車輛的駕駛員1794人，而其中竟然有459人屬于醉酒駕駛。對于酒后駕車的駕駛員，交通管理部門對其處以行政處罰；而醉酒駕駛的人員則被拘留并相應(yīng)追究了其刑事責(zé)任

12、。另外有67人，年齡跨度從二十歲到六十歲，駕齡最長三十年的機(jī)動車駕駛員被罰終生禁止駕駛機(jī)動車。原因是他們由于飲酒而引發(fā)了重大的交通事故，或者造成重大交通事故后逃逸。世界衛(wèi)生組也預(yù)測，十五年后左右，由于道路交通安全事故導(dǎo)致人們生命財(cái)產(chǎn)損失的事故呈升高態(tài)勢，將成為全球“第三位疾病” 6-8，而駕駛員原因是交通安全事故產(chǎn)生的主要因素。美國做過相關(guān)的統(tǒng)計(jì)，在03年美國全境發(fā)生的道路安全事故中，有四成死亡事故都與駕駛員飲酒有關(guān)。酒后駕車已成為車禍致死的重要原因。之所以酒精會對道路安全造成如此嚴(yán)重的影響，主要是因?yàn)橐韵聨讉€原因9-11：（1）車輛的駕駛員一旦飲酒后，當(dāng)身體的酒精攝入量達(dá)到一定量后，將會影響

13、駕駛員的中樞神經(jīng)，使之逐漸麻痹，功能性失調(diào)。我們經(jīng)?？吹胶茸淼娜俗呗窊u晃，原因就是中樞神經(jīng)的麻痹，導(dǎo)致行動遲緩，動作不協(xié)調(diào)，并且對外界的刺激也不敏感，增加了駕駛員的反應(yīng)時間。（2）酒精對于駕駛員的意識和視力也有影響。酒精的刺激使得駕駛員意識逐漸模糊，而且注意力也下降，視線變得越來越模糊，對道路情況判斷不準(zhǔn)確。（3）一般人喝酒后，會對危險意識不足，高估自己的能力和對環(huán)境判斷不足，再加上各種感觀如視線聽力、反應(yīng)等都會大幅下降，因此此時駕車危險極大。由以上分析我們可以看到，駕駛員飲酒后駕車甚至醉酒后駕車，都是極其危險的，對自己以及其他人的人身財(cái)產(chǎn)安全都構(gòu)成了極大的威脅。近些年來，媒體以及有關(guān)部門持續(xù)

14、關(guān)注酒后駕駛事件，嚴(yán)查酒后駕駛行為，采取不定期的進(jìn)行上路臨時檢查，并且加大宣傳力度，提高駕駛員安全駕駛的意識，多方面杜絕酒后駕車的產(chǎn)生。但由于警力有限，不能夠常態(tài)化全面的對全市管轄區(qū)域進(jìn)行檢查，并且臨時檢查也會對交通造成暫時性擁堵，對大家出行造成影響，因此單從執(zhí)法部門監(jiān)管難以從根本解決問題。現(xiàn)在國家法律對于醉駕入刑有了明確和嚴(yán)格的要求，對酒駕行為是一種威懾，使得駕駛員從心理上拒絕酒后駕車，這在一定程度上控制了酒駕事故增長。但少數(shù)人依然知法犯法，抱著僥幸心理鋌而走險，對公共安全造成了極大的威脅。因此，單從制度監(jiān)管和法律宣傳不能完全杜絕酒駕事故的發(fā)生。因此必須利用高科技手段從根本上讓飲酒的駕駛員不

15、能開動車輛的方法來杜絕酒駕事故的發(fā)生。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 國內(nèi)酒精檢測現(xiàn)狀公安部交管局等多部門對酒駕行為的大力查處，上路對行駛車輛的駕駛員進(jìn)行酒精檢測。而目前我國過內(nèi)的針對酒精的檢測方法主要有：（1）呼氣式酒精檢測儀法12這種是我們在道路上遇到交警路查的時候最常見的一種檢測方式，駕駛員對酒精檢測儀呼氣，屏幕上會顯示相應(yīng)酒精含量，如果超過額定值會發(fā)出報警，從而提示酒精含量超標(biāo)。這種檢測儀內(nèi)部有一個氣體傳感器，分為半導(dǎo)體和燃料電池兩種形式。半導(dǎo)體形式的氣體傳感器采用氧化錫半導(dǎo)體材料，在工作溫度區(qū)間內(nèi)，對酒精的敏感度很高，而且其電阻率隨著酒精含量的不同而成反比變化。當(dāng)酒精含量越高時，電

16、阻率越低；酒精含量越低，電阻率越高。酒精檢測儀反映出來被測者呼氣中酒精含量由傳感器電阻率決定，檢測儀將電阻率的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。而燃料電池形式的氣體傳感器所使用的氣敏元件是燃料電池。這種傳感器內(nèi)部有一個氣化室，當(dāng)燃料電池在特定催化劑的作用下，在氣化室內(nèi)與酒精進(jìn)行充分燃燒，形成電能，因此酒精與其產(chǎn)生電能的大小成正比關(guān)系，當(dāng)酒精含量越高時，燃料電池產(chǎn)生的電能越大；當(dāng)酒精含量越低時，燃料電池產(chǎn)生的電能越小。被測者的呼氣中酒精的含量由燃料電池產(chǎn)生的電能大小所決定，傳感器將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，從而反映呼氣中酒精的含量。（2）頂空氣相色譜法通常情況下，呼氣式酒精檢測儀只是快速檢測被測者，即機(jī)動車

17、駕駛員是否飲酒或者醉酒。當(dāng)檢測超標(biāo)時，通常會進(jìn)行血液檢測，以作為行政處罰或者刑事處罰的證據(jù)使用。頂空氣相色譜法即是這種可以具有法庭證據(jù)效力的酒精檢測方法。它是以叔丁醇作為酒精檢測的內(nèi)標(biāo)物，可以很精確的測量檢測待測血液或者采樣的組織器官中，酒精含量的多少。這種傳感器的工作原理是將含有酒精成分的液體（如血液）放在一個特制的瓶子中，加入一定量的叔丁醇作為內(nèi)標(biāo)物。在一定溫度下，液體中的酒精與加入的叔丁醇揮發(fā)而產(chǎn)生氣體在瓶子的頂空部分，當(dāng)氣體和液體達(dá)到平衡狀態(tài)時，此時氣體中揮發(fā)出來的酒精和叔丁醇的含量，與待測樣本中的酒精和叔丁醇成正比。抽取這樣的氣體樣本，利用氣相色譜分析方法，檢測該樣本中的酒精含量。（

18、3）乙醇脫氫酶法該方法同樣是去一定量的血液樣本， 在高氯酸作用下利用離心機(jī)將蛋白質(zhì)沉淀。將兩種酶稀釋后將產(chǎn)生的乙醇氧化成乙醛。在用分光光度計(jì)調(diào)在340nm出測量器紫外線的吸收值，從而根據(jù)這個吸收值計(jì)算出抽樣血液樣本中的酒精含量。該方法在現(xiàn)實(shí)中應(yīng)用較少，主要是因?yàn)槭紫纫ㄟ^實(shí)驗(yàn)的方法得到相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線，而這個標(biāo)準(zhǔn)曲線直接影響酶的氧化效果，因此實(shí)驗(yàn)結(jié)果不好掌握。綜上所述，呼氣式酒精檢測儀由于其應(yīng)用簡單快速，目前應(yīng)用很廣發(fā)，多見于交通管理部門日常道路檢查執(zhí)法使用。而利用頂空氣相色譜儀檢測血液內(nèi)酒精含量的方法，一般是在當(dāng)事人對于呼氣式酒精檢測儀的測量結(jié)果有爭議，或者發(fā)生了交通事故，需要取證的時候使用

19、。這兩種檢測的方法都具有一定法律效力，但收到檢測的時間成本、費(fèi)用成本、現(xiàn)成環(huán)境的衛(wèi)生情況及儀器使用方便等因素影響，導(dǎo)致使用的場合和普及程度會有區(qū)別。此外還有一種唾液檢測的方法，可以方便快捷的對道路車輛駕駛員進(jìn)行酒精檢測。它不同于酒精檢測方法，使用試紙對駕駛員唾液進(jìn)行檢測時無痛苦，方便攜帶，成本低操作簡單。但由于其可靠性能否作為處罰證據(jù)使用尚無論證，因此并未推廣到我國的交通管理部門大范圍使用。另有一種尚在研發(fā)中的檢測方式，指紋式酒精檢測技術(shù)。它是通過檢測手指分泌的汗液內(nèi)是否酒精超標(biāo)，來判斷是否存在酒駕情況。在檢測的同時可以識別被檢測者的指紋特征、脈搏等生理信息，可以起到防代替檢測的情況。1.2.

20、2 國外酒精檢測現(xiàn)狀由于現(xiàn)實(shí)防酒駕措施的需要，某些汽車廠商也率先推出了自己的防酒駕方法和系統(tǒng)。13-15在2007年薩博就在其新款發(fā)布的系列車型上，使用了Alcokey酒精鑰匙技術(shù)。這種技術(shù)是在這一系列的車型的啟動鑰匙上，嵌入一種小型的酒精檢測裝置，它的體積很小，并不讓駕駛員感到不便。當(dāng)駕駛員想要啟動汽車，需要先向該車輛的啟動鑰匙上的吹氣口呼氣，鑰匙內(nèi)嵌入的酒精檢測裝置會自動檢測分析呼氣，如果其中酒精含量不超標(biāo)，則要是亮起綠色指示燈，即可啟動發(fā)動機(jī)電腦；如果檢測酒精含量超標(biāo)，啟動鑰匙會自動鎖定發(fā)動機(jī)電腦，使汽車無法發(fā)動。沃爾沃作為汽車安全的典范，也很早就推出了自己的防酒駕技術(shù)。Alcoguar

21、d技術(shù)比Alcokey技術(shù)更為先進(jìn)，它可以識別氣體是否由人體排出，并且該車設(shè)有三個顏色的指示燈，將酒精含量分為三個等級，紅色燈表示禁止啟動；黃色燈表示不建議駕駛；綠色燈表示可以安全駕駛。并且沃爾沃某些車型上海研發(fā)有酒精探測安全帶，也是基于這種酒精檢測技術(shù)開發(fā)的。日產(chǎn)汽車也自主研發(fā)了酒精檢測系統(tǒng)。不同于前兩個品牌汽車的檢測手段。日產(chǎn)汽車并沒有在汽車啟動鑰匙上做文章，而是將酒精檢測系統(tǒng)直接與電腦相連，將酒精檢測傳感器放置于司機(jī)的作為上方和擋桿上。當(dāng)傳感器檢測到駕駛員有酒駕行為時，汽車會自動鎖定車輛變速箱，使車輛無法啟動行駛，與此同時導(dǎo)航會發(fā)出鳴響報警。某些車型還在車輛儀表盤位置攝像頭裝置，綜合感應(yīng)

22、車輛的行駛狀態(tài)和姿態(tài)，并結(jié)合駕駛員的閉眼時間長度，來判斷駕駛員是否打盹或者飲酒，是否適合繼續(xù)駕駛車輛。1.3 本文研究內(nèi)容本文綜合國內(nèi)外研究的成果，結(jié)合我國實(shí)際應(yīng)用，采用呼氣式酒精檢測方法檢測駕駛員是否飲酒，并基于單片機(jī)控制繼電器動作，切斷/接通機(jī)動車發(fā)動機(jī)電腦的防酒駕系統(tǒng)。本論文首先對研究背景進(jìn)行介紹，然后分析目前國內(nèi)外防酒駕技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r。結(jié)合現(xiàn)有研發(fā)思路和科技水平，設(shè)計(jì)一款簡單易操作，并且具有良好移植性的基于單片機(jī)的防酒駕系統(tǒng)。確定基于單片機(jī)的防酒駕系統(tǒng)的功能流程后，針對系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)硬件電路。利用Keil軟件編寫程序并且進(jìn)行調(diào)試，最后使用Proteus軟件對電路和程序進(jìn)行仿真。第2章 硬

23、件系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初衷是避免駕駛員酒駕的發(fā)生。因此，當(dāng)駕駛員上車后，將機(jī)動車供電系統(tǒng)打開，汽車電腦控制系統(tǒng)及各部件傳感器開始上電自檢，與此同時本系統(tǒng)也同時上電，并通過氣體傳感器監(jiān)測是否酒精含量超標(biāo)。如果未超標(biāo)，繼電器處于常閉狀態(tài)，不動作，機(jī)動車可以正常打火并啟動；如果酒精含量超標(biāo)，繼電器斷開機(jī)動車打火裝置，汽車無法啟動行駛，紅色告警燈敞亮報警。圖2.1 防酒駕系統(tǒng)工作流程圖2.2 硬件系統(tǒng)概述根據(jù)防酒駕系統(tǒng)的功能及工作流程，應(yīng)用環(huán)境為機(jī)動車，考慮到移植性，可靠性，穩(wěn)定性及成本因素等，選擇單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制芯片。因此根據(jù)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)要求，硬件系統(tǒng)主要包括以下三個部分：用

24、于酒精檢測的氣體傳感器模塊、單片機(jī)控制系統(tǒng)及控制機(jī)動車打火裝置的繼電器。圖2.2 基于單片機(jī)的防酒駕系統(tǒng)硬件原理框圖2.3 氣體傳感器酒精檢測裝置按照本論文1.2.1節(jié)分析，分為三種類型的酒精檢測方法。這里我們使用目前應(yīng)用比較廣泛的呼氣式酒精檢測方法。這種方法也是交通管理部門上路臨時檢測酒駕情況時最常使用的方法，具有檢測迅速，成本低，體積小等特點(diǎn)。它的使用方法是駕駛員打開汽車的供電系統(tǒng)后，對車內(nèi)設(shè)置的酒精檢測裝置呼氣，酒精含量未超標(biāo)的情況下，汽車發(fā)動機(jī)電腦允許駕駛員發(fā)動汽車；否則發(fā)動機(jī)電腦鎖定發(fā)動機(jī)，使駕駛員無法啟動發(fā)動機(jī)。一般得酒精含量檢測標(biāo)準(zhǔn)，都是以血液中酒精含量作為判斷標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)，因此呼

25、氣式酒精檢測方法涉及到呼氣中酒精含量與血液中酒精含量的數(shù)量轉(zhuǎn)換關(guān)系分析。目前世界上大部分國家都制定了針對酒后駕駛和醉酒駕駛的完備法律，根據(jù)國家發(fā)達(dá)水平以及人們的生活水平不同，其血液內(nèi)酒精含量的標(biāo)準(zhǔn)值也不同。一般發(fā)達(dá)國家會規(guī)定比較高，一般為百分之六十至七十；發(fā)展中國家由于其收入屬于中等水平，其血液內(nèi)酒精含量的臨界值更接近于百分之五十；而低收入的不發(fā)達(dá)國家通常規(guī)定較低，一般為百分之二十左右。根據(jù)我國的國家公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，呼氣式酒精檢測設(shè)備的呼氣氣體內(nèi)酒精濃度與血液內(nèi)酒精濃度存在以下關(guān)系式： (2.1)其中表示血液內(nèi)酒精濃度，指呼氣內(nèi)酒精濃度，mg/L表示以每升中毫克量的計(jì)量單位,即血液酒精濃度在

26、數(shù)值上相當(dāng)于呼氣酒精濃度乘以固定系數(shù)220.264。當(dāng)駕駛員呼出的氣體內(nèi)，酒精的含量大于等于20mg/100mL、小于80mg/100mL的，其駕駛行為構(gòu)成飲酒駕車；當(dāng)駕駛員呼出的氣體內(nèi)，酒精的含量大于等于80mg/100mL的駕駛行為即為醉酒駕駛。序號呼出氣體中酒精濃度血液中酒精濃度單位10.0227520.04541030.068115210.6618150220.9091200表2.1 呼出氣體內(nèi)酒精濃度與血液內(nèi)酒精濃度數(shù)值對照表MQ-3是一款酒精濃度檢測傳感器。它可以檢測人呼出的氣體中酒精的濃度。這種酒精濃度檢測傳感器具有功耗小、穩(wěn)定性好、檢測響應(yīng)快、成本低等特點(diǎn)。MQ-3是一款電阻型

27、半導(dǎo)體氧化物材質(zhì)的旁熱式傳感器。它的氣體敏感元件由加熱器、陶瓷管以及幾部分構(gòu)成，它們被固定在具有檢測電極的傳感器內(nèi)部。是一種N型的半導(dǎo)體材料，它在空氣中被氧化后，自由移動的電子減少，因此處于高阻態(tài)。當(dāng)此時有乙醇?xì)怏w進(jìn)入時，會與吸附氧發(fā)生反應(yīng)，起到還原作用，使自由移動的電子增多，半導(dǎo)體的電阻率下降。氣體敏感元件的電阻率與人呼出氣體中酒精含量的關(guān)系式： (2.2)式中m和n都是常數(shù)，他們由傳感器的材料，呼出氣體的屬性以及檢測環(huán)境的溫度等因素決定。C的單位為。即為敏感元件的電阻率，它在純凈的空氣中電阻率很大；而當(dāng)空氣中含有乙醇時，乙醇濃度越高，的電阻值越低。因此通過氣體敏感元件，將酒精含量與電阻值形

28、成了對應(yīng)轉(zhuǎn)換關(guān)系。圖2.3 酒精檢測用半導(dǎo)體氣敏傳感器MQ-3實(shí)物圖由于氣體敏感元件所產(chǎn)生的電阻變化，經(jīng)過電路體現(xiàn)到電壓變化時幅度很小。因此進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時，需要對氣體傳感器的輸出電壓進(jìn)行查分比例放大。然后將差分比例放大的電路輸出利用可調(diào)電阻器進(jìn)行電路調(diào)零。調(diào)零后的結(jié)果經(jīng)過一級云芳跟隨電路，這樣可以增加電路的穩(wěn)定性。具體設(shè)計(jì)原理圖如下：圖2.4 氣敏傳感器模塊電路原理圖2.4 單片機(jī)控制系統(tǒng)單片機(jī)種類繁多，其中AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。它是AT89C51的升級版本，不僅增加了功能，還具有在線可編程功能，更方便了程序調(diào)試。單片機(jī)

29、控制系統(tǒng)包括單片機(jī)、電源電路、復(fù)位電路及晶振電路幾部分組成，它們構(gòu)成了單片機(jī)的最小系統(tǒng)。圖2.5 單片機(jī)最小系統(tǒng)2.5 繼電器模塊繼電器模塊主要由繼電器及其驅(qū)動電路組成。其作用是，根據(jù)單片機(jī)輸出的信號接通汽車發(fā)動機(jī)打火裝置；或者是切換到酒精檢測超標(biāo)的告警燈，從而切斷汽車發(fā)動機(jī)打火裝置。從單片機(jī)發(fā)出的驅(qū)動信號經(jīng)過一個三極管放大電路后，連接到繼電器的信號輸入引腳。圖2.6 繼電器模塊電路原理圖2.6 電源模塊機(jī)動車的蓄電池電壓主要有12V和24V。作為小型家用車，一般蓄電池電壓為12V，因此本設(shè)計(jì)采用12V電源輸入，經(jīng)過一個起穩(wěn)壓作用的三端穩(wěn)壓集成電路LM7805電路后，為單片機(jī)最小系統(tǒng)、傳感器模

30、塊及繼電器模塊的提供電源輸出。旁路濾波電容可以減少由于電壓波動而帶來的對電路信號和供電的影響，從而提高系統(tǒng)的噪聲容限。圖2.7 電源模塊2.7 硬件電路原理圖2.7.1 開發(fā)環(huán)境介紹在電子電路設(shè)計(jì)中，應(yīng)用最廣泛的EDA輔助進(jìn)行印刷電路板設(shè)計(jì)的軟件就是由Altium公司設(shè)計(jì)開發(fā)的Altium Designer軟件（前身是Protel軟件）。它是目前行業(yè)中公認(rèn)的操作簡便快捷，最方便，人機(jī)交互界面最人性化的輔助設(shè)計(jì)工具。并且我們在大學(xué)階段也學(xué)習(xí)過該軟件的設(shè)計(jì)使用。雖然各種版本的印刷電路板輔助設(shè)計(jì)軟件很多，并且有多個年代版本，但很多印刷電路板的制板場也都默認(rèn)接受protel 99se版本文件，可見其在

31、行業(yè)內(nèi)的地位舉足輕重。Altium Designer是一款將電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)所需的開發(fā)環(huán)境整合到一起，形成一個軟件的集成平臺。它可以提供設(shè)計(jì)任務(wù)所需的所有工具，例如原理圖、PCB設(shè)計(jì)，HDL設(shè)計(jì)輸入，信號完整性分析，基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)等等。在本畢業(yè)設(shè)計(jì)中用到了Altium Designer軟件的原理圖設(shè)計(jì)模塊功能。2.7.2 硬件原理圖設(shè)計(jì)打開Altium Designer軟件，創(chuàng)建工程文件并在其目錄下新建一個原理圖文件。設(shè)置文件屬性參數(shù)，例如光柵格等參數(shù)。在元器件庫中選擇所需要的元器件，放置在工作區(qū)內(nèi)。根據(jù)上幾節(jié)內(nèi)容 ，調(diào)整元器件位置擺放，并修改元器件參數(shù)，進(jìn)行連線并自動命名。對電路進(jìn)行電氣規(guī)則檢查。系統(tǒng)的硬件電路原理圖如下：圖2.8 基于單片機(jī)的防酒駕系統(tǒng)電路原理圖第3章 軟件程序根據(jù)第2.1節(jié)的系統(tǒng)功能介紹，本系統(tǒng)上電后自動運(yùn)行，完成系統(tǒng)的初始化后，主程序運(yùn)行，系統(tǒng)自動檢測傳感器狀態(tài)。當(dāng)酒精含量檢測超標(biāo)時自動切斷發(fā)動機(jī)打火裝置；否則可以正常啟動發(fā)動機(jī)。其軟件流程如下圖：圖3.1 系統(tǒng)軟件流程圖利用Keil Vision4編寫并且編譯軟件程序。根據(jù)原理圖，單片機(jī)的P0.0引腳呼氣式酒精檢測裝置的信號輸入端。P0.2引腳為控制繼電器的信號輸出端。因此其主程序如下：#include sbit relay =