基于单片机防酒后驾驶控制系统设计毕业论文.docx

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基于单片机防酒后驾驶控制系统设计毕业论文

基于单片机防酒后驾驶控制系统设计

TheDesignOfAnti-drunkDrivingControlSystemOn SingleChip Microcomputer

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

摘要

近年来，随着我国汽车的普及，汽车的安全问题已经引起了我们的注意，根据最新的数据显示，目前，酒后驾车成为车祸频发的主要原因，我国因酒后驾车而导致的死亡人数平均每年以7.3%的速度增长，酒后驾车轻则害人害己，重则车毁人亡。

为了防止酒后驾车，设计一种智能电路来检测驾驶员体内的酒精含量并且能够及时切断汽车电源是非常有必要的。

该设计由MQ-3酒精传感器来测量饮酒后驾驶员体内的酒精浓度，通过A/D0832转换器转换成数字信号传入单片机，最后由单片机通过对数字信号的处理来显示酒精浓度。

在超过阈值时，发出声光报警，并且通过控制继电器来切断汽车电源。

软件方面，各个子程序的功能相对独立，便于调试和修改。

当驾驶员体内酒精浓度超标时，该系统能够自动切断汽车启动系统电源，同时发出声光报警，并通过数码管实时显示酒精浓度。

本系统选择AT89C51单片机、A/D0832转换器、MQ-3酒精传感器、数码管、LED、蜂鸣器、继电器等元器件通过DXP来设计硬件系统电路图，使用keiluvision4完成软件系统的编程调试。

关键词：

AT89C51单片机；A/D0832转换器；MQ-3酒精传感器；智能电路；酒后驾车；

ABSTRACT

Inrecentyears,withthepopularityofcarsinChina,safetyproblemofcarshascausedourattention.Accordingtothelatestdata,drivingafterdrinkinghasbecomethemainreasonofthecaraccident,thedeaththatcasedbythecaraccidenthasbeenincreasedattherateof7.3%.Drivingafterdrinkingissodangerousthatitcausedeathorhurt.Toavoidthedrivingafterdrinking,itisnecessarytodesignaintelligentcircuittocheckthealcoholconcentrationandcutoffthepowerofthecarintime.

ThedesignusestheMQ-3alcoholsensortomeasurethealcoholconcentrationofthedriver'sbodyandsendthosesignalstoSCMbyA/D0832converter.Inthelast,theSCMprocessthedigitalsignaltodisplayalcoholconcentration.Whenthealcoholconcentrationbeyondthemarkofstandardalcoholconcentration,thesystemissuesasoundlightalarmandcutsoffthepowerofthecar.Insoftwareaspect,everyprogramisindependent,soitiseasywhendebugingtheprogram.Whenthedriver'salcoholconcentrationexceedsthesafetystandardofthesystem,thedesigncanautomaticallycutoffthepowerofthecartostopitsengineandsendoutalarm.Atthemeantimeadigitaltubereal-timedisplaythealcoholconcentration.

Inthissystem,thispaperchoosesAT89C51SCM,A/D0832converter,MQ-3Alcoholsensor,Nixietube,LED,buzzerandrelayasitmainparts,andthroughtheDXPdesignthehardwarepart,usetheKeilUvision4tocompletethesoftwarepart.

KeyWords：

AT89C51SCM;A/D0832converter;MQ-3alcoholsensor;Intelligentcircuit;drunkdriving

1绪论

1.1课题研究的目的

当今，由于我国的经济和科技正在飞速发展，人民的生活水平正在日趋小康，越来越多的人拥有了自己的汽车。

随着汽车的普及，交通事故已经引起了我们的注意，根据最新的数据显示，目前，道路交通死亡已经成为人类第九大死亡原因，而在2020年，道路交通死亡率预计将再翻一倍，上升为继癌症、抑郁症之后的第三大死亡原因。

截至2011年，虽然国家采取了一些相应的措施来减少交通事故发生的频率，但不遵守交通规则的人依然很多，交通事故数量仍然居高不下，以下就是2008年-2011年我国交通事故与死亡人数统计（如表1-1所示）。

表1-1：

2008-2011年交通事故数与死亡人数

年份（单位：

年）

交通事故数（单位：

数）

死亡人数（单位：

人）

2008

265565

73484

2009

238351

67759

2010

219521

65225

2011

210812

62387

根据调查，大约50%—60%的交通事故与酒后驾驶有关，酒后驾驶已经被列为车祸致死的主要原因。

据统计,从1994年到2004年,我国因酒后车而导致的死亡人数平均每年以7.3%的速度增长。

针对酒后驾车这种害人害己的行为，防酒后驾车控制系统的设计是非常必要的，它能强制酒后的驾驶员无法启动汽车，降低交通事故的发生概率。

虽然我国对酒后驾车的处罚越来越严重，但是还是有部分饮酒司机抱有侥幸心理，在没有交警的地方，仍就不顾自己与他人的安全继续驾车，发生事故后悔之晚矣，所以防酒后驾车控制系统的设计更增加了驾驶员的安全系数，能够有效降低交通事故的发生，保障行人以及司机的安全。

1.2课题研究的意义

本设计基于AT89C51单片机而设计的防酒后驾车控制系统，它可以检测空气中酒精的含量，最重要的用途是检测司机的体内酒精的浓度。

酒后驾车发生事故的机率高达27%。

随着摄入酒精量的增加，选择反应错误率显著增加，当血液中酒精浓度由0.5‰增至1‰，发生车祸的可能性便增加5倍，如果增至1.5‰，可能性再增加6倍。

驾驶员喝完酒后驾车上路，出现交通事故的几率在一定程度上会大大增加,这种行为不仅对道路交通安全产生了危害，而且也威胁着人民群众的生命与财产的安全。

驾驶员饮酒后,酒精被驾驶员体内消化系统吸收,通过血液的流动,肺部呼出大约90%的酒精气体,因此想要判断司机的饮酒程度，只需要通过酒精传感器测量司机呼出的气体中酒精浓度。

驾驶员只要将嘴对着传感头使劲吹气，仪器就能发上显示出酒精浓度的高低，从而判断该司机是否酒后驾车，避免事故的发生。

当然，最好的办法是在车内安装这种测试仪，司机一进入车内检测仪就检测司机的酒精含量，如果超出允许值，系统控制引擎无法启动，这样就可从根本上解决酒后驾车问题。

在我国道路交通事故中每死亡3个人中就有一个是因为酒后驾车所致。

我国现阶段仍然在较大范围内存在所谓“无酒不成席”的习俗，“喝酒不驾车，驾车不饮酒”的观念尚未深入人心。

当酒精的含量达到一定浓度时人对外界的反应能力及控制能力就会下降，处理紧急情况的能力也随之下降。

医学研究证明,缺少乙醛脱氢酶的中国人,在其饮酒后极易在体内聚集乙醇,使饮酒者感觉头痛、心动过速、嗜睡、血管扩张。

酒后驾车者往往认为自己的酒量很好，喝完酒后跟正常人一样，过高的相信自己的驾驶技术，于是开着车，行驶在路上，不知危险已经存在，当造成事故时，轻者则后悔不已，重者则悔之晚矣，甚至失去了生命。

科学表明，未饮酒的驾驶员行驶在道路上，在前方有危险时，从发现到踩下刹车的反应间隔为0.75秒，而饮酒后依然驾车的驾驶员在同样的情况下反应的间隔要比没有饮酒的要减慢2-3倍，在相同的速度下行驶如果需要制动，其距离也要延长，这样大大增加了发生交通事故的概率。

有资料表明，驾驶员在微醉的情况下行驶，其发生道路事故的概率为未饮酒的16倍。

所以，酒后驾车，特别是在醉酒的状态下行驶，严重的危害道路交通安全。

为给交通管理部门提供科学的管理手段，控制酒后驾车的系统显得格外的重要。

该系统安装在汽车上，不用交警和其他人员就能判断司机是否酒后驾车，以确保了司机的安全，又减少了交警等人员的工作量。

当司机体内酒精浓度超标时，该系统能够自动切断汽车启动系统电源，同时发出声光报警，并通过数码管实时显示酒精浓度。

2系统整体设计

2.1系统整体设计思路

本设计研究的是酒后驾车控制系统，采用MQ-3型酒精传感器，通过该传感器检测驾驶员呼出气体的酒精含量，判断其是否超过安全驾驶标准，如果超标则通过LED以及蜂鸣器发出的声光报警来提醒驾驶员体内酒精含量已经超标，并且通过数码管来显示驾驶员体内的酒精含量，使驾驶员能够清晰的看到自己体内的酒精浓度起到警示的作用，为了防止驾驶员酒后启动汽车，本设计中还缺少一个能够自动切断汽车引擎电源的装置，本设计采用继电器来实现这个功能，通过继电器来控制汽车引擎电源。

该智能系统能够通过酒精传感器来测量驾驶员体内酒精含量，并且将酒精传感器输出的模拟信号通过A/D传感器转换为数字信号传送给89C51单片机，当驾驶员体内浓度超标时，单片机通过对信号的处理来控制声光报警，提醒驾驶员您酒精含量已经超标，同时继电器切断汽车引擎电源，停止启动发动机。

2.2系统方案设计

基于以上的构思，设计出基于单片机防酒后驾车控制系统的系统框图

系统功能框图如图2-1所示：

图2-1系统功能框图

以下是我对该系统简单的介绍：

本系统主要由电源模块、酒精传感器AT89C51单片机、A/D0832转换器、数码管显示模块、声光报警模块、继电器驱动模块等组成、其主要任务是采集酒精传感器的输出电压信号，经过放大后传入A/D0832模数转换器将转换后的数字信号传入AT89C51单片机进行处理，当驾驶员酒精浓度超过规定的值时，单片机将酒精浓度传给数码管进行显示，并且驱动声光报警模块和继电器动作，提醒驾驶员其体内酒精浓度已经超标，并且及时切断继电器，保证驾驶员的安全。

2.2.1酒精传感器的选择

酒精传感器是本系统的核心，酒精传感器将酒精的体积分数转换为电信号，探测头通过传感器对空气中的其他气体进行过滤，除杂等。

本设计采用MQ-3酒精传感器，由于MQ-3传感器对酒精气体具有良好的灵敏度、长寿命、低成本，耐汽油、烟雾、水蒸气。

MQ-3气体传感器所使用的气敏材料二氧化锡（SnO2）其是在空气中电导率是较低的。

当传感器随着所处环境中酒精蒸汽的增加，传感器的电导率也随着酒精气体浓度的增加而增大。

使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。

该传感器可检测多种浓度酒精气氛，是一款适合多种应用的低成本传感器。

传感器有两部分回路：

一是传感器加热回路；二为传感器信号输出回路，它可以精确反映传感器表面电阻的变化。

传感器表面电阻RS的变化，是通过与其串联的负载电阻RL上的有效电压信号VRL出面获得的。

二者之间的关系表述为：

RS/RL=（VC－VRL）/VRL，其中VC为回路电压10V。

负载电阻RL可调为0.5～200K，加热电压Uh为5V。

这些参数使得传感器输出电压为0～5V。

为了使测量更准确，使用时需要将传感器提前加热1-2分钟。

MQ-3传感器外形图如图2-2所示：

图2-2传感器外形

MQ-3气敏元件将微型陶瓷管、SnO2敏感层,测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体内，加热器提供了必要的工作条件。

封装的气敏元件6只管脚中4个管角用于信号取出，2个管角用于加热电流的供给。

呼出气体中的酒精含量与血液中的酒精含量有如下关系：

BAC（mg/mL）=BrAC（mg/mL）×2200公式（2-2）

血液中酒精浓度的英文缩写（BAC），呼出气体中酒精浓度的缩写（BrAC），括号中的mg／mL表示单位。

驾驶员的酒驾程度等于血液中跟肺部呼吸出的气体中的酒精浓度的比值，我国规定当血液中酒精浓度大于或者等于20mg/100mL，小于80mg/100mL视为酒后驾驶。

当血液中酒精浓度小于20mg／100mL时，汽车能够正常启动；当血液中酒精浓度达到20mg／100mL以上时，继电器断开发动机电源，禁止启动。

2.2.2单片机的选择

当今，随着科学技术的飞速发展，越来越多的电子产品趋于智能化、微型化、低功耗。

单片机是一种集成电路芯片，其采用超大规模集成电路技术把能够处理数据的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等在一块硅片上集成，构成一个微型但是相对完整的计算机系统。

单片机又称微控制集成电路芯片，微处理器（CPU）能够对数据进行算术运算，逻辑运算，并且数据的传送、中断处理也通过CPU进行，随机存储数据的RAM，只读存储ROM，输入输出设备接口（I/O口），定时计数器，串行通信口（SCI），显示驱动电路（LCD或LED驱动电路），脉宽调制电路（PWM），模拟多路转换器及A/D转换器等电路在一块单片芯片上进行集成，组成一个微型但是很完整的计算机系统。

使用软件可以控制这些电路准确、高效、迅速地完成程序源先前设定好的的任务。

本设计采用AT89系列单片机，由于89系列单片机具有以下优点：

（1）内部含Flash存储器：

修改在处于开发过程中的系统的程序是非常容易的这就大大缩短了开发系统的时间。

同时，能够有效地进行对一些数据信息的存储即便当外界电源受损保存的信息也不会受到影响。

（2）和80C51底角插座完全兼容：

89系列单片机拥有与80C51相同的引脚，所以，当用89系列单片机被80C5替代1时能够直接被代换这时无论采用40引脚或是44引脚的东西，只要89系列单片机能够完全替代80C51单片机的引脚就可以。

（3）静态时钟模式：

89系列单片机拥有静态时钟方式能够有效的节省电耗，这对于需要降低功耗的便携式产片是非常重要的。

（4）错误编程亦无废品产生：

一般的OTP产品如果编程错误就意味着成了废品而89系列单片机带有Flash存储器。

所以，当输入错误编程后可以重新修改继续编程一直到程序无问题为止，所以它没有使用报废问题。

（5）可对系统进行反复的试验：

基于89系列单片机的系统设计，其可以对系统进行反复的试验，编写不同的程序进行多次试验，这样能够使用户设计出来的系统达到最完美，而且，随着用户的增加和需要，对不满意的地方可以修改，使系统不断能追随用户的最新要求。

AT89C51引脚按功能可分为三类：

1电源及时钟引脚：

Vcc、Vss、XTAL1、XTAL2。

电源引脚接入单片机的工作电源。

Vcc接+5V电源，Vss接地。

时钟引脚XTAL1、XTAL2外接晶体与片内的反相放大器构成了1个晶体振荡器，它为单片机提供了时钟控制信号。

2个时钟引脚也可以接独立的外部晶体振荡器。

XTAL1接外部的一个引脚。

该引脚内部是一个反相放大器的输入端。

这个反相放大器构成了片内振荡器。

如果使用外接晶体振荡器时，此引脚接地。

XTAL2接外部晶体的另一端，在该引脚内部接至内部反相放大器的输出端。

使用外部时钟振荡器时，该引脚接收时钟振荡器的信号，该信号直接连接到内部时钟发生器的输入端。

⑵控制引脚：

、ALE、

、RESET（RST）。

此类引脚提供控制信号，有的还具有复用功能。

RST/VPD引脚：

RESET（RST）是复位信号输入端，当其输入高电平时有效。

当单片机运行时，在此引脚加上持的续时间大于2个机器周期（24个振荡周期）的高电平时，就可以完成复位。

ALE/

引脚：

ALE引脚输出为地址锁存允许信号，当单片机上电正常工作后ALE引脚不断输出正脉冲信号。

引脚：

程序存储器允许输出控制端。

在单片机访问外部程序存储器时，此引脚输出脉冲负跳沿作为读外部程序存储器的选