汽車(chē)防酒駕安全系統(tǒng)

1、酒后駕駛研究論文摘要近幾年，因酒后駕駛造成的多起交通事故極大地危害著群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，為了減少甚至杜絕這種現(xiàn)象，目前通常是采用呼氣酒精測(cè)試儀對(duì)駕駛?cè)藛T進(jìn)行檢測(cè)，以確定駕駛?cè)藛T是否飲酒。市場(chǎng)上警用酒精測(cè)試儀種類(lèi)繁多、功能強(qiáng)大、靈敏度高，但是由于它沒(méi)有安裝在汽車(chē)內(nèi)部，只能由交警人員來(lái)實(shí)施，這既浪費(fèi)警力，又不方便，也不能從根源上解決此類(lèi)問(wèn)題，因此酒后駕車(chē)事件仍時(shí)有發(fā)生。本系統(tǒng)提出了一種基于STC單片機(jī)的酒精檢測(cè)控制報(bào)警器，該儀器將安裝在汽車(chē)內(nèi)，當(dāng)駕駛?cè)藛T預(yù)開(kāi)啟汽車(chē)時(shí)，必須通過(guò)系統(tǒng)的酒精測(cè)試裝置，系統(tǒng)將根據(jù)檢測(cè)到的酒精含量是否超標(biāo)控制汽車(chē)點(diǎn)火器打開(kāi)或者關(guān)閉，如果超標(biāo)，則駕駛?cè)藛T無(wú)法啟動(dòng)汽車(chē)，因此從根

2、本上杜絕了酒后駕車(chē)的出現(xiàn)。該系統(tǒng)具有性?xún)r(jià)比高，智能化程度高，工作穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵字：酒精傳感器、單片機(jī)目錄1 系統(tǒng)工作原理：1.2 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)2.2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 電源電路（圖2.1.1） 單片機(jī)電路 信號(hào)采集電路 酒精信號(hào)檢測(cè)電路 氣體壓力檢測(cè)電路 信號(hào)放大電路 指示燈和液晶顯示電路0 信號(hào)通道切換電路（圖2.1.12）9.2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)9.結(jié)語(yǔ)1.0.附錄2：傳感器參數(shù)1.3.1 .酒精傳感器MQ-3（圖2.1.5）1.32 .壓力傳感器TTP501（圖2.1.6

3、）1.4附錄3：參考文獻(xiàn)附錄1.6.附錄4：電路原理圖1.7.附錄5：程序源代碼錯(cuò).誤！未定義書(shū)簽。1系統(tǒng)工作原理：系統(tǒng)采用駕駛員主動(dòng)呼氣方法,以判斷駕駛員是否是酒后開(kāi)車(chē)總體方案設(shè)計(jì)如附錄1所示。該系統(tǒng)可放置在汽車(chē)儀表盤(pán)位置,當(dāng)司機(jī)發(fā)動(dòng)汽車(chē)時(shí),報(bào)警系統(tǒng)采用酒精傳感器探測(cè)的氣體信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。由于酒精含量與酒精傳感器檢測(cè)后產(chǎn)生的電壓信號(hào)成特定的比例關(guān)系，因而可根據(jù)電壓信號(hào)進(jìn)行酒精含量的判斷。檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)過(guò)放大之后，通過(guò)8位ADC專(zhuān)換為數(shù)字信號(hào)，由單片機(jī)對(duì)此信號(hào)進(jìn)行處理判斷，假設(shè)酒精含量沒(méi)有超標(biāo)，LC也示屏幕顯示當(dāng)前酒精濃度，控制繼電器打開(kāi)點(diǎn)火裝置，汽車(chē)就可以啟動(dòng)；反之，蜂鳴器報(bào)警，同時(shí)檢測(cè)指示燈

4、亮，控制繼電器切斷點(diǎn)火裝置電源，駕駛?cè)藛T將無(wú)法啟動(dòng)汽車(chē)，以此從根本上實(shí)現(xiàn)控制酒后駕車(chē)。汽車(chē)啟動(dòng)后，該系統(tǒng)進(jìn)入低功耗狀態(tài)。為了確保檢測(cè)的酒精信號(hào)來(lái)自于司機(jī)本人，避免其它乘客飲酒帶來(lái)的干擾，在系統(tǒng)中同時(shí)加入壓力傳感器，使得在一定的吹氣壓力下系統(tǒng)才開(kāi)始檢測(cè)。182系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1.1電源電路（圖2.1.1）J1A1 1IN OUT3VCCPOVVER_9VHE由MC7805ACTC101Q.luf二O.luFGNDGNDGND圖.2單片機(jī)電路如圖（圖2.1.2）所示：?jiǎn)纹瑱C(jī)電路主要由復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、電源等部件組成。utR 1g5r3 PL34 FHTSLA 7

5、 R $SLfcN 10bxiE US 13 KD 14nC5SRD-GNDPl.0vccPl.lPl 2沈PO.OPO 1PL.3 8PO.2Pl.4 6Pl.5 OCPl.6 廣FD3P04FO.5FO.6Pl. 7 vRST 、P0 7P3.0 RXHX PRCHGPl 1 TVOJ FVPPP5. 2-INTOPSENP33.INT1P2.7P3 4 T0P2 6P王子TIF2.5P3.0MRP2.4P?.7 RDP2 3XTAL2P2.2XT ATIP2.1GNDP2.CY!Pl4039 DBOL38 DB137 DB2J3S DB3.55 DB43 扈34 DB5口-5DS5f Q

6、支 DB7AycclOkXS29 628 力27)26 D5D424 DJ23 D2DImi do0. luF圖2.1.2STC89C58RC/RD+片機(jī)（圖2.1.3）是宏晶科技推出的新一代高速低功耗超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，以12個(gè)時(shí)鐘為一個(gè)機(jī)器周期和以6個(gè)時(shí)鐘為一個(gè)機(jī)器周期可以任意選擇，HD版本和90C版本內(nèi)部集成MAX81費(fèi)用復(fù)位電路。圖2.1.31 .增強(qiáng)型8051單片機(jī)，6時(shí)鐘/機(jī)器周期和12/機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)80512 .工作電壓：5.5V-3.3V（5V單片機(jī)）/3.8V-2.0V（3V單片機(jī)）3 .工作頻率范圍：040M

7、Hz相當(dāng)于普通8051的080MHz實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHZ.4 .用戶(hù)應(yīng)用程序空間：4k/8k/13k/16k/32k/64字節(jié)5 .片上集成1280字節(jié)或512字節(jié)RAM6 .通用I/O口（35/39個(gè)），復(fù)位后位：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上位（普通80581傳統(tǒng)I/O口）；P0口是開(kāi)漏輸出，作為總線(xiàn)擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻。7 .ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專(zhuān)用編程器，無(wú)需專(zhuān)用仿真器可通過(guò)串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶(hù)程序，數(shù)秒即可完成一片8 .有EEPROM能9 .看門(mén)狗10 .內(nèi)部集成MAX81費(fèi)用復(fù)位電路（HD版本和90

8、C版本才有），外部晶體20M以下時(shí)，可省外部復(fù)位電路。11 .共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，其中定時(shí)器還可以當(dāng)成兩個(gè)8位定時(shí)器使用。12 .外部有中斷4路。13 .通用異步串行口（UART,還可以用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART2.1.3 信號(hào)采集電路模擬信號(hào)主要有酒精濃度信號(hào)和氣流的壓力信號(hào)，采集的模擬信號(hào)通過(guò)AD轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后由單片機(jī)完成處理工作。AD工作在中斷方式，這樣可以提高M(jìn)CU勺實(shí)時(shí)響應(yīng)能力。2.1.4 酒精信號(hào)檢測(cè)電路酒精檢測(cè)電路（如圖2.1.4）由高精度酒精傳感器、氣體壓力傳感器，信號(hào)運(yùn)算放大電路、和AD轉(zhuǎn)換器等組成。主要功能是檢測(cè)酒精含量，判斷其是否超標(biāo)。同時(shí)，壓力傳感器感受

9、司機(jī)呼出氣體的壓力,來(lái)判斷司機(jī)是否吹氣，并防止非駕駛?cè)藛T喝酒對(duì)檢測(cè)的影響。圖2.1.4酒精傳感器（圖2.1.5）采用旁熱型半導(dǎo)體式酒精氣敏元件MQ3它對(duì)乙醇蒸汽具有很高的靈敏度和良好的選擇性，快速的響應(yīng)恢復(fù)，長(zhǎng)期的壽命和可靠的穩(wěn)定性，探測(cè)范圍為101000Ppm尤其適用于酒后駕駛?cè)藛T的檢測(cè)。圖2.1.5圖.5 氣體壓力檢測(cè)電路圖2.1.7氣體壓力檢測(cè)電路（圖2.1.7）主要采用氣體壓力傳感器TTP501（圖2.1.6）,由恒定電流或電壓驅(qū)動(dòng)，且輸出信號(hào)寬，容易采集處理，探測(cè)壓力范圍寬為10Psi100psi,可用于檢測(cè)干燥空氣或無(wú)腐蝕性氣體。2.1.6 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路

10、采用通用運(yùn)放UA741（圖2.1.8）,它具有高的開(kāi)環(huán)增益，內(nèi)部自帶短路保護(hù)，供電電壓范圍很寬，具有很高的性?xún)r(jià)比。A/D轉(zhuǎn)換采用美國(guó)德州儀器公司出品的8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0804LCN它具有簡(jiǎn)單的RC時(shí)鐘電路，模擬信號(hào)采用差分輸入，具有較高的模抑制比。圖.7 指示燈和液晶顯示電路指示燈電路（圖2.1.9）有兩個(gè)指示燈。一個(gè)是電源指示燈，工作時(shí)亮；另一是檢測(cè)提示燈，當(dāng)該燈亮?xí)r，表明酒精含量已超標(biāo)，不可駕駛；反之，酒精含量未超標(biāo)，駕駛員可以駕駛。液晶顯示電路用來(lái)顯示測(cè)定得到的酒精的濃度。液晶顯示電路采用JM1602字符液晶，這是一款低功耗的點(diǎn)陣圖形式LCD可以工作在3.3V供電的情

11、況下，顯示格式為16（列）X2（行），具有多功能指令，既可以工作于串行方式又可以工作于并行方式，很容易與8位的單片機(jī)相連。本系統(tǒng)中與單片機(jī)的連接采用并行工作模式。cc-T_VI?xs G?DVCCDATE1DA TEO76543210 c B A-7 xxxxxxxxE c cX V9IOIT=C13I O.OluF圖系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件部分根據(jù)系統(tǒng)功能進(jìn)行模塊化編程。實(shí)現(xiàn)判別是否吹氣、酒精含量檢測(cè)、酒精含量是否超標(biāo)判別、酒精含量顯示、聲光報(bào)警等功能。系統(tǒng)初始化后，對(duì)酒精傳感器進(jìn)行加熱，自動(dòng)進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)，然后采集氣體壓力信號(hào)及酒精含量電壓信號(hào)，與設(shè)定的精度濃度進(jìn)行比較，如果高于這

12、個(gè)濃度，則顯示該濃度，并進(jìn)行聲光報(bào)警，同時(shí)切斷點(diǎn)火電路，駕駛?cè)藛T不能發(fā)動(dòng)汽車(chē)；如果低于這個(gè)濃度，則顯示所測(cè)的濃度，同時(shí)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。結(jié)語(yǔ)汽車(chē)防酒駕安全系統(tǒng)是為預(yù)防酒后駕駛而設(shè)計(jì)的。本文通過(guò)對(duì)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)及軟件工作流程的闡述，對(duì)整個(gè)安全系統(tǒng)進(jìn)行了介紹。由于本系統(tǒng)安裝在汽車(chē)上，自動(dòng)測(cè)量、智能化程度高、功耗低，對(duì)預(yù)防酒后駕車(chē)具有很好的效果，在實(shí)際應(yīng)用中具有很好的推廣價(jià)值。附錄1:系統(tǒng)流程圖切斷點(diǎn)火裝置，汽車(chē)無(wú)法啟動(dòng)，同時(shí)，蜂鳴器報(bào)警，檢測(cè)指示燈亮程序結(jié)束附錄2：傳感器參數(shù)1 .酒精傳感器MQ-3（圖2.1.5）特點(diǎn):對(duì)乙醇蒸氣有很高的靈敏度和良好的選擇性/快速的響應(yīng)恢復(fù)特性/長(zhǎng)期的壽命和可靠的穩(wěn)定性/

13、簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)回路應(yīng)用:用于機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛?cè)藛T是否酗酒及其它嚴(yán)禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)；也用于其它場(chǎng)所乙醇蒸氣的檢測(cè).探測(cè)氣體酒精（乙醇）探測(cè)范圍101000Ppm酒精特征氣體125Ppm酒精靈敏度Rinair/Rintypicalgas5敏感體電阻120KQinair空氣中響應(yīng)時(shí)間10s（70%Response恢復(fù)時(shí)間30s（70%Response加熱電阻31Q3Q加熱電流180mA加熱電壓5.0V0.2V加熱功率900mW測(cè)量電壓w24V工作條件環(huán)境溫度：-20C+55C濕度：95%RH環(huán)境含氧量：21%貯存條件溫度：-20C+70C濕度：70%RH2 .壓力傳感器TTP501（圖2.1.6）特點(diǎn)

14、：1 .低成本；2 .表壓、絕壓測(cè)量類(lèi)型可選；3 .恒定電流或恒定電壓驅(qū)動(dòng)；4 .輸出信號(hào)強(qiáng)，容易采集處理；5 .壓力范圍寬：1psi60Psi應(yīng)用：1 .醫(yī)療儀器2 .氣壓計(jì)3 .氣象臺(tái)歷4 .汽車(chē)輪胎壓力測(cè)量5 .壓力表6 .工業(yè)傳感器7 .家電應(yīng)用主要參數(shù)：封裝類(lèi)型DIP或SMT檢測(cè)介質(zhì)干燥空氣或無(wú)腐蝕性氣體電氣參數(shù)（表1.1）:表1.1最小正常取大單位激勵(lì)電壓510v激勵(lì)電流1.002.00mA電橋阻抗456kQ倆里也1psi203040mV5.8psi507090mV5.8psi*75100125mV15psi75100125mV15psi*130170210mV30psi70100130mV60psi140190240mV零點(diǎn)偏置-30030mV溫度系數(shù)（恒壓）-0.17-0.22-0.27%FS/C溫度系數(shù)（橫流）-0.050.02+0.0