毕业设计酗酒驾车检测与自动停车系统Word文档格式.docx
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一、毕业设计课题酗酒驾车检测及自动停车系统
二、毕业设计工作自2013年3月12日起至2013年6月25日止
三、毕业设计进行地点电信、电工电子实验室
四、毕业设计的内容要求：
一、设计任务：
设计一个酒精浓度检测装置，可对汽车室内的酒精浓度进行检测。
该装置安装在驾驶位附近，当检测到车内酒精超过一定浓度时，能自动切断汽车点火电路，同时发出“为了您和他人的安全，请勿酒后驾车”的告诫声音。
本系统由酒敏传感器、功率继电器、语音电路等组成，酒敏传感器推荐使用QN-NJ9。
二、要求：
1.设计出全部控制电路。
2.酒精浓度可调。
3.报警声可调。
4.查阅12篇以上参考文献，其中不少于2篇外文文献。
按照以上内容设计出来电路及相关软件；
写出一篇不少于2万字的毕业设计报告，报告要写作规范、内容正确、条理分明、书写工整、语言流畅、结构严谨。
图纸、实验数据各种标准资料的运用和引用符合学校和各学科（专业）国家标准规定。
指导教师
接受设计任务开始执行日期2013年3月12日
学生签名
摘要
酒后驾车限制器，能在驾驶员酗酒后开车时自动切断汽车点火系统的工作电源，强制车辆熄火，同时连续发出"
酒后别开车"
的警示语。
该酒后驾车限制器设计电路由电源电路、酒敏检测控制电路、LED显示电路、语音电路、音频放大输出电路和点火系统控制电路组成。
本装置具有高精度、体积小具有应用方便的特点，在防止司机酒后驾车具有很好的作用。
检测酒后驾车安全设计控制装置，包括检测电路、控制点火电路和电源电路检测酒后驾车安全控制装置，包括检测电路、控制点火电路和电源电路，在方向盘中设一吹气腔，在吹气腔内设有检测酒精气味的气敏传感器和检测吹气压的气压传感器，气敏传感器和气压传感器的输出端并联接入检测电路的输入端；
气敏检测电路和气压检测电路分别以低电平输出并联于控制点火电路的输入端；
控制点火电路的输出通过继电器开关电路与汽车电子点火器相连接。
本设计具有三个明显优势：
1、无需暗室，无需防护，显示器同步显示观看；
2、高增益，高灵敏度，高空间分辨率，响应时间短；
3、结构简单，体积小，重量轻，可手提使用；
为保护人民的安全及财产利益，“管住”酗酒司机，这样会使交通事故的发生率大大降低，请所有的酗酒司机配合酗酒驾车与自动停车系统的检查。
关键词：
检测电路、控制点火电路和电源电路
Abstract
Thekillerofdrivingaftertheliquorwhichcanexcessivedrinkingwhendriverafterthepilot,theautomaticturnoffautomobileignitionsystem'
sworkpowersource,forcesthevehiclesflameout,aftersimultaneouslysendsoutcautionlanguageoftheliquor,continuouslydonotdrive.
Thekillerofdrivingaftertheliquorelectriccircuitbythepowercircuit,liquorsensitiveexaminationcontrolcircuit,pronunciationelectriccircuit,outputcircuitofaudiofrequencyamplificationandtheignitionsystemcontrolcircuitarecomposed.Thisinstallmenthasthehighaccuracy,thevolumeslightlytohavetheapplicationconvenientcharacteristic,drivescangettheverygoodfunction.afterpreventing.
Afterexaminingtheliquor,drivescangetthesafetycontrol,afterexaminingtheelectriccircuit,controlelectricfiringcircuitandthepowercircuitexaminationliquordrivesgetthesafetycontrol,includingexaminesofelectriccircuit,thecontrolelectricfiringcircuitandthepowercircuit,assoonassupposesinthesteeringwheelblowstheaircavity,inblowsandaircavitytobeequippedwiththeexaminationethylalcoholsmellthegassensorandtheexaminationblowsthebarometricpressurethepneumatictransmitter,thegassensorandpneumatictransmitter'
sout-portparallelturningonexamineselectriccircuit'
sinput,gasexaminationelectriccircuitandbarometricpressureexaminationelectriccircuitrespectivelybylowleveloutputparallelincontrolelectricfiringcircuit'
sinputend;
Thecontrolelectricfiringcircuit'
soutputconnectsthroughtherelayswitchelectriccircuitandtheautomobileelectronigniter.
Thisdesignhasthreeobviousadvantages:
1.Doesnotneedthedarkroom,doesnotneedtoprotect,monitorsynchronizationdemonstrationonlooking;
2.Thehighgain,thehighsensitivity,thehighspatialresolution,theresponsetimeisshort;
3.Thestructurearesimple,thevolumeissmall,theweightislight,butusesportably;
Inordertoprotectpeople'
ssafetyandthepropertybenefit,“provideslodging”theexcessivedrinkingdriver,likethiswillcausetrafficaccident'
sformationratetoreducegreatly,pleaseallexcessivedrinkingdrivercoordinatetheexcessivedrinkingtodrivewiththeautomaticstopsystem'
sinspection.
Keywords:
Examinesoftheelectriccircuit,thecontrolelectricoffiringcircuitandthepowercircuit.
第一章绪论
1.1研究背景及意义
1.1.1研究背景
随着人们的经济水平和物质生活水平的提高，很多人都有了自家的私人汽车。
这就带来了一个新的安全问题—酒后驾车。
目前，汽车已成为现代交通工具的主流。
世界上大约50％~60％的交通事故与酒后驾驶有关。
据我国交通部的数据统计表明，近年来我国因驾驶员酒后驾驶所导致的交通事故平均每年有25万余起，造成约5万人死亡，直接经济损失近13亿元。
在此情况下，防范酒后驾驶对人们生命财产带来严重威胁，不断推广预防酒后驾驶的新技术具有十分重要的意义。
人在饮酒后，数分钟便能扩散到血液中，可通过血液和呼气进行检测人体内的酒精含量，其中最准确的方法是验血，但这种方法比较费事、费时。
所以，最简单的方法是检测驾驶员呼气中的酒精含量。
统计结果表明，如果被测试者深吸气后以中等力度呼气达三秒钟以上，这时呼出的气就是从肺部深处出来的气体。
在一定的温度和压强下，血液中的酒精浓度与肺部呼出的气体酒精浓度的关系为：
BACmg/!
"
l=BRACmg/!
l×
2200式中：
BAC是血液酒精浓度，BRAC是呼气酒精浓度。
即：
2200ml呼气中酒精含量约相当于1ml血液中的酒精含量。
目前几乎所有国家都采用呼气酒精测试仪对驾驶人员进行现场检测，以确定被测量驾驶员是否饮酒。
现在市场上警用酒精测试仪种类繁多，随着技术的发展，功能越来越强、灵敏度越来越高，它能有效协助交警定点抽查驾驶员是否饮酒，但由于抽查实施面狭窄,因此无法很好的对酒后驾车进行控制。
1.1.2课题的意义
由于酒后驾车引起的事故高发不断，制造能检测司机所带酒精的工具在现代社会中很重要，如果设计一种装置能够自动检测驾驶室的酒精浓度，当酒精浓度超过一定值时，能够发出报警信号提醒司机，同时能够控制汽车发动机自动熄火，就能避免交通事故，保证了行车安全。
其中一些设备在探测出司机酒后驾车时它能自动监测司机呼吸中的酒精含量，强行使车子熄火，“管住”酗酒司机，这样会使交通事故的发生率大大降低。
汽车厂家越来越重视车主的驾驶安全，不惜在车辆设计上投入大量研发资金，许多车厂努力研制酗酒的卫士。
为创造安全稳定的社会环境，更为了我们人民的人身安全，我们必须努力研制好的酗酒驾车与自动停车系统，降低交通事故的发生率，这样也为保护人民的安全及财产利益都是十分有必要。
为给交通管理部门提供科学的管理手段，本文提出了一种酒精探测及安全控制系统，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。
同时根据检测到酒精含量是否超标进行自主判断，能够控制汽车点火器开关，使饮酒驾驶员无法
启动汽车。
而且该系统成本比呼气酒精测试仪低，实现和使用更加简单、可靠，能够更为普遍的控制酒后驾车现象的发生。
这种新型设计装置安装了一块小型酒精传感器，能将传感器与停车系统连接在一起。
一旦驾驶员酒后驾驶，装置酒精传感器就能十分敏感地检测到驾驶员呼出的酒精气体，并测定酒精浓度，随后自动关闭开车系统。
有关专家称，当人体血液酒精度超过0.1%时人的行为就会受到影响，达到0.4%时就会导致死亡。
但各国对酒后驾车血液酒精含量检测标准不一，日本为0.05%、美国麻省为0.08%。
我国由于南北地域差异，驾驶员酒量悬殊极大，原有地方规定早不适应现行道路交通管理，出台统一的检测势在必行，我们相信这种装置在以后的生活中我们会经常遇到的。
1.2酒精检测发展趋势
酒后驾车严重危害交通安全。
为检查醉驾,警察常常使用一种便携式的酒精呼吸检测仪,通过检测驾驶者呼出的气体判断驾驶者是否饮酒。
这种方式比以往的/走直线0、闻气味先进了很多。
随着公安部五条禁令的公布，酒精检测仪的需求逐渐增加。
目前，酒精检测仪主要还是电化学性质的。
在方式上主要有如下两种：
一种是发光管显示；
一种是数码显示。
发光管显示一般常见的分为三段显示：
一段为未饮酒区；
一段为饮酒区；
一段为酗酒区。
根据测试的情况，相应的指示灯被点亮。
另一种是数显式酒精检测仪。
检测的结果直接以数字的形式显示出来。
但我国警方目前使用的酒精呼吸检测仪只能初步显示驾驶员是否饮酒,有醉驾嫌疑的驾驶员还需要接受血检,以确定其体内酒精含量是否超标。
目前英国内政部已推出一种超级酒精呼吸检测仪,能根据体温、呼吸频率等情况,当场判断出驾驶者体内的酒精含量。
奔驰、大众、宝马等厂家也研制出一些预防酒后驾车的车内设备,其中包括/酒精锁0。
驾驶者在发动引擎前,须向车内一种小型酒精检测装置吹气,如果酒精浓度超过标准值,引擎将无法启动。
另外一种酒精锁则是一种情景对话设备。
这种设备会询问驾驶者的家庭地址等问题,如果驾驶者在酒后意识不清醒,不能正确答对所的问题,就无法启动汽车。
一些新的光学手段也可应用于对付醉驾。
俄罗斯圣彼得堡一家激光公司发明了激光酒精检测仪,可对驾驶员是否饮酒进行远距离探测。
检测时,检测仪发射一束激光透过挡风玻璃对车内空气进行检测,如果空气中酒精含量超过百万分之一,仪器就会报警。
还有一些更新锐的检测技术正在研究之中。
比如,英国布里斯托尔大学的研究人员试图通过检测驾驶员眼睛的动作来识别是否醉驾。
正常状态下,驾驶员转动方向盘时,会提前0185s左右将目光转向一边。
而饮酒将明显缩短这个时间差。
2小杯伏特加酒就会使时间差降到015s以下,4小杯伏特加会完会消除这一时间差。
而这两年出现一种新型的半导体酒精检测仪，ca2000是一种高可靠、高精度、呼
吸式酒精检测仪。
它的核心部件采用新型高科技微变氧化物半导体，可以准确探测气体酒精含量，且不受烟味、可乐、咖啡等非酒精类气体的干扰。
ca2000小巧轻便，操作简单,是便携应用的最佳选择。
与传统吹气式酒精测试仪不同，Dadss系统通过复杂的传感器分析司机呼吸、血液中是否含有酒精。
信息时报综合报道据英国媒体2月1日报道，美国科学家发明了一种内置在汽车里的酒精测试仪器，通过其中一个传感器分析驾驶者的呼吸，就能立刻检测出他是否喝酒。
当司机触摸汽车方向盘或车门时，这个装置的其它传感器还能测出他的血液中是否含有酒精。
专家表示，该装置与传统的吹气式酒精测试仪不同，无需司机主动接受检查，能在最大程度上防止酒后驾驶的可能性，势必将成汽车制造业的一个历史突破，并有望在未来10年装入汽车。
美国马塞诸塞州沃特汉的QinetiQ公司首次向美国交通部长雷·
拉胡德及公众展示了驾驶员酒精安全测试系统（Dadss）。
这个被誉为“终极醉驾克星”的系统前期研究就耗资1000万美元。
美国高速公路交通安全部长戴维·
斯特兰德表示，该系统必须做到“准确无误、不容易被司机发现，以及非常可靠，否则不能获准安装到汽车上”。
1.3本文结构和主要内容
立足于科技的快速发展,该选题采用了新颖的设计思路,不仅仅把酒精浓度作为判断依据。
因为不同的驾驶人员对酒精的耐受程度有很大的区别,有敏感、迟钝之分,当酒精敏感的人在其呼出气体酒精浓度较低时被判断为能够开车也是很危险的。
该系统将酒精存在作为进行测试的触发点,将人的反应能力,协调能力等与驾驶车辆能力直接相关的因素作为判断能否驾驶的依据,不仅能够防止逃避检测,解决人对酒精耐受程度不同的问题,还可以判断是否是驾驶员饮酒。
本论文主要研宄了基于单片机系统的智能车载酒精探测控制系统的设计,采用了通过测试驾驶员酒后的反应能力来控制车辆行驶的设计思路,能够解决目前市面上车载酒精探测控制系统尚未解决的若干问题。
本文内容安排如下:
第1章绪论,主要阐述酗酒驾车检测及自动停车的课题研究背景和研宄意义,概述了酒精检测控制技术的现状与发展趋势,车载酒精检测系统的发展现状以及发展趋势,最后介绍了本论文书写结构和安排的主要内容。
第2章讨论了设计的总体的规划与准备工作。
第3章酒精探测控制系统电路分析,介绍了车载酒精探测控制系统硬件设计方案。
本章首先概述了车载终端的整体构成,工作流程。
接着对电路所要解决的问题和设计思路作了较详尽的阐述,最后对主要电路的设计方案进行了说明分析。
第4章智能车载探测控制系统电路设计,第5章整体电路总述第六章对汇编语言的简介，编译环境与应用。
以及控制处理芯片的相关代码。
第7章总结,对本文设计的酒精探测控制系统的优缺点进行了总结,并对今后的改进工作进行了简要的描述。
第二章设计规划
2.1设计要求
该装置安装在驾了您和他人的安全，请勿酒后驾车”的告诫声音。
2.2系统框架
为了让报警器成为具备准确、快速的检测到气体信息，并采取自动处理措施的控制系统。
将检测报警器分为以下几大组成部分；
电源部分、气体检测电路、开关电路控制电路、声音报警电路、自动控制熄火电路。
系统框图如下：
图2.1系统框图
整个电路采用12V蓄电池供电。
QM-NJ9的灯丝电压要求为5V
0.5V，应用稳压电源电路供电。
调试前，应开机预热4min左右。
在驾驶室内稍有酒气调节Rp1，使RP1中抽点电压在1.4V左右，接近TWH8751的开启电压即可。
若酒精浓度再增加，则导通。
LED1采用普通绿色&
#162;
3mm发光二极管；
LED2，LED3采用高亮度&
5mm红色发光二极管；
R1～R6采用RTX-1/8W型碳膜电阻器；
RP1采用WSW型有机实心微调可变电阻器；
C!
C2采用CD11-25V型电解电容器；
C3选用CT1型瓷介电容器；
K1选用JRX-13F，DC12V的小型小功率继电器；
Bell采用YD-571型（8&
#937;
）电动式扬声器；
DW!
，DW2分别采用0.25W的稳压二极管2CW53（5V）和2CW52（4.5V）。
设计的酒后驾车限制器的部分工作原理线路见图1。
图2.2酒后驾车限制器的部分线路图
酗酒司机通过呼出的气体经过正弦激励源和传感器，在检测后通过信号检测电路和A/D转换器的作用，将信息输入单片机中，经过单片机中的对数据的处理使信息在LED显示器上显示并使报警系统报警，再通过下图K的作用，对汽车的熄火系统控制，使汽车强制熄火。
该酒后驾车限制器设计电路由电源电路、酒敏检测控制电路、LED显示电路、语音电路、音频放大输出电路和点火系统控制电路组成，如图2所示。
图2.3该系统的工作电路图
电源电路由蓄电池GB、二极管VD1、电阻器R1、电源指示发光二极管VL1、滤波电容器C1、C2和三端稳压集成器IC1组成。
酒敏检测电路由酒敏传感器、电位器RP和电子开关集成电路IC2组成。
语音电路由电阻器R3-R5和语音集成电路lC3组成。
频放大输出电路由电容器C3-C5、音频功率放大集成电路IC4、扬声器BL、发光二极管Vl2与VL3和电阻器R2组成。
点火系统控制电路由电容器C6和继电器K组成。
蓄电池GB的l2V电压经VD1隔离、C1滤波后分为4路:
一路经R1限流降压后将VL1点亮;
一路直接加至酒敏传感器的A端;
一路经IC1稳压为+5V，作为酒敏传感器a、b之间加热器的工作电源;
另一路经IC2为语音电路、音频放大输出电路和K提供工作电源。
在酒敏传感器未检测到酒精气体时，A、B两端之间呈高阻状态，RP的中心抽头为低电平，IC2内部的电子开关处于关断状态，语音电路、音频放大输出电路和K均不工作，K的常闭触头接通点火系统的工作电源，发动机可以正常起动。
若驾驶员酗酒后上车，则酒敏传感器检测到酒精气体后，其A、B两端之间的电阻值变小，使RP的中心抽头变为高电平，IC2内部的电子开关接通，IC3和1C4通电工作，IC3输出的语音电信号经IC4功率放大后，驱动BL发出"
的语音警示声，VL2和VL3闪烁发光;
同时K通电吸合，其常闭触头断开，点火系统的工作电源被切断，发动机无法起动或强制熄火。
调节RP的阻值，可以改变酒敏检测控制的灵敏度。
元器件选择：
Rl-R5均连用1/4W金属膜电阻器。
BP选用小型合成碳膜电位器或可变电阻器。
Cl-C6均选用耐压值为16V的铝电解电容器。
VD选用lN5401型硅整流二极管。
VLl-VL3均选用φ5mm的高亮度发光二极管。
IC1选用LM7805型三端集成稳压器;
IC2选用TWH8778型大功率电子开关集成电路;
IC3选用内储"
语音信息的语音集成电路，例如TM801等型号;
IC4选用LM386型音频功率放大集成电路。
BL选用IW、8Ω的电动式扬声器。
K选用JRX-l3F型I2V直流继电器。
K选用JRX-l3F型I2V直流继电器。
酒敏传感器使用QM-NJ9型酒敏传感器件。
2.3气体检测电路
2.3.1气敏原件原理
检测模块是报警器的心脏，只有准确可靠的检气体才能让检测器准确正常的工作，选择一个合适的气敏元件非常重要。
QM系列气敏传感器是以复合金属氧化物为主体材料的N型半导体气敏元气件，当元件接触乙醇蒸汽时，其电导率随气体浓度的增加而迅速升高。
当气体吸附到半导体气敏元件表面时，元件的电阻发生变化。
即气敏元件被加热到稳定状态后，被检测的气体接触元件的表面而被吸附，吸附分子在元件的表面上自由扩散（物理吸附），失去其运动能量。
一部分气体分子被蒸发；
另一部分残留分子产生热分解而固定在吸附处（化学吸附）。
如果N型半导体的功函数大于气体吸附分子的离解能，气体的吸附分子将向半导体释放出电子，而成为正离子吸附（带正电荷）。
供给半导体的电子将束缚半导体本身的自由电荷中的少数电荷——空穴。
因此，在导带上参与导电的自由电子的复合减少，从而表现出自由电子数增加，半导体元件的阻值减少。
具有这种正离子吸附的气体称为还原性气体，如H2、CO、碳氢化合物和酒类等。
如果半导体的功函数小于气体吸附分子的亲和力，则吸附分子将从半导体夺取电子而成为负离子吸附。
具有负离子吸附的气体称为氧化性气体，如O2、NOX等。
负离子吸附的气体因为夺取了半导体的电子，而将空穴交给半导体，使导带的自由电子数目减少，因此元件的电阻值增大。
其工作原理流程如图可知：
图2.4工作原理流程解释图
该图示出了气体接触到N型半导体时所引起的元件阻值变化情况；
由于空气中的氧分压大体上是恒定的，因此氧的吸附量也是恒定的。
当处于空气
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