防酒后驾车系统设计

防酒后驾车系统设计 摘要为了避免由于酒后驾车以至造成交通事故，文章提出基于单片机控制的预防酒后驾车智能 控制系统的设计方案。该控制系统采用软硬件相结合，通过气体传感器检测来获取驾驶员呼出气体中的 酒精含量模拟值，经过A/D模拟转换后，由单片机进行分析处理，最终通过闭锁自动控制系统控制汽 车能否允许启动，从而达到预防酒后驾车的目的。 关键词酒后驾驶； 单片机；自动控制系统； 气体传感器； 1绪论 1.1本课题研究的背景、目的和意义 1.1.1研究背景 随着经济的快速发展，交通运输业日益兴旺，汽车的数量在大幅攀升，酒后驾车成为 导致交通事故的主要因素之一。由于酒后驾车造成的交通事故屡见不鲜，对人们的安全出 行造成威胁，却没能引起机动车驾驶员的重视。我们应该用一些科学手段预防此类事情的 发生。 1.1.2目的和意义 据世界卫生组织的事故调查显示，大约50-60的交通事故与酒后驾驶有关。酒后驾 驶已经被世界卫生组织列为车祸致死的首要原因。我们可以通过对预防酒后驾车智能系统 的研究，并应用到实际中，让这一系统成为必备安装系统，可以大大减少因酒后驾车造成 的交通事故。能够适时提醒司机安全驾驶，更避免了因盲目自信而导致的交通事故，创造 人类的美好生活和社会的和谐。 1.2国内外的研究现状 由于司机醉酒驾驶而导致的交通事故频繁发生的现象，国外最早开始研发针对酒后 驾驶的酒精测试仪，即通过驾驶员呼出的气体检测出酒精含量，并将这一结果显示在仪器 的显示屏上，交警据此判断该司机是否酒后驾驶。 醉酒驾车严重危害交通安全，为检查酒驾，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，有醉酒嫌疑的驾驶员还需要接受血检，以确定司机体内的酒 精含量是否超标。 如何做到防患于未然，近年来，我国也开始逐步采用科技手段防止酒后驾驶。随着 我国公路运输业的发展，同其他国家相比，我国的道路交通安全形式更为严峻，特别是由 酒后驾驶导致的交通事故发生率比较高。因此，从主动安全角度出发，禁止酒后驾驶人员 启动汽车引擎，成为在车辆发生事故之前排除隐患的重要研究课题。 1.3研究内容 本研究基于C51单片机控制酒后驾车避险系统，设计智能闭锁系统的功能、结构组成 以及控制系统中的功能模块，认真学习AT89C51芯片的特性和功能，设计自动控制系统的 硬件电路。以C51为核心，功能模块划分为酒精传感器酒精浓度信号采集放大电路、C51 微控制器接口电路、报警电路、酒精浓度显示电路、继电器接口电路等；认真学习C51芯 片的特性和功能，设计自动控制系统的硬件电路。以C51为核心，功能模块划分为酒精传 感器酒精浓度信号采集放大电路、C51微控制器接口电路、报警电路、酒精浓度显示电路、 继电器接口电路等；硬软件结合调试。 2总体方案设计及主要元件的选择 2.1设计思路 本课题设计方案主要是对硬件的选型及电路的设计。其中包括酒精传感器的选型、A/D 转换器及单片机的选型和电路设计、显示电路设计和报警电路设计。 然后将电路引入控制汽车启动的电路中，由酒精传感器检测到酒精含量，经过信息数 字化，再经过放大器发送信号，将信号送入单片机进行处理，判断是否处于酒驾标准，如 果酒精含量超过正常值，则会自动断开汽车启动电路，阻止司机酒后驾车的行为发生。 如下图所示 驾驶员 气敏 A/D控 数码管显示 呼出的传感器转换一a制 气体电路器 _4报警器 AA个单 片 ]机卜点火装置 I 电源5V 2.2.1酒精传感器的选型 目前普遍使用的只有燃料电池型（电化学型）和半导体型二种。这二种能够制造成 便携型呼气酒精测试器，适合于现场使用，半导体基本使用于民用市场；电化学型基本使 用于执法交警部门，在国外，电化学使用范围更广。 燃料电池型呼气酒精测试仪采用燃料电池酒精传感器作为气敏元件，它属于电化学 类型，因此又称为电化学型。燃料电池是当前全世界都在广泛研究的环保型能源，它可以 直接把可燃气体转变成电能，而不产生污染。作为酒精传感器只是燃料电池的一个分支。 燃料电池酒精传感器采用贵金属白金作为电极，在燃烧室内充满了特种催化剂，它能使进 入燃烧室内的酒精充分燃烧转变为电能，也就是在二个电极上产生电压，电能消耗在外接 负载上。此电压与进入燃烧室内气体的酒精浓度成正比，这就是燃料电池型呼气酒精测试 仪的基本工作原理。 在本设计中选用的MQ-3酒精检测用半导体气敏元件，其所使用的气敏材料是清洁空 气中电导率较低的二氧化硅。当传感器所处环境中存在酒精蒸汽时，传感器的电导率随 空气中的酒精气体浓度的增加而增大。使用简单的电路便可将电导率的变化转化为气体浓 度相对应的输出信号。 MQ-3气体传感器对酒精的灵敏度高，可以抵抗汽油、烟雾、水蒸气的干扰。还有对 酒精气体具有良好的灵敏度和选择性、寿命长成本低、简单的驱动电路即可、快速的响应 恢复特性。 单片机就是在一片半导体硅片上集成了中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、 并行I/O 口、串行I/O 口、定时器/计数器、中断系统、系统时钟电路及系统总线的微型计 算机。单片机的出现是集成电路技术与微型计算机技术高速发展的产物。单片机体积小、 控制能力强、抗干扰能力强、低功耗、低电压、价格低、应用方便、稳定可靠，还扩展了 多种串行口，是系统扩转更加灵活、方便，可进一步简化系统结构。因此，单片机的发展 和普及给工业自动化等领域带来了一场重大的革命和技术进步。单片机应用在工业检测与 控制、仪器仪表、消耗类电子产品、通信、武器装备、各种终端及计算机外部设备、汽车 电子设备等领域在汽车电子设备中，如汽车安全系统、汽车信息系统、智能自动驾驶系统、 卫星汽车导航系统、汽车紧急请求服务系统、汽车防盗监控系统、汽车自动诊断系统以及 汽车黑匣子等。 MCS-51系列单片机是Intel公司在CMS-48系列基础上发展起来的，是最早进入我 国并在我国得到广泛应用的单片机主流产品。51系列单片机内部包括1个8位CPU、128B RAM、片内有集成了 4KB ROM, 21个特殊功能寄存器（SFR）, 4个8位并行I/O接口， 1个全双工串行口，2个16位定时器/计数器，5个中断源。51系列单片机的优点之一是 它从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作的系统，称作位处理器，能够进行的位传送、 置位、清零、测试、逻辑运算等，功能完备。51系列的另外一个优点是乘法和除法指令， 给编程带来方便。 AT89C5X系列单片机是ATMEL公司将Flash技术与80C51内核相结合，形成了片内 带有Flash存储器的AT89C5x/ AT89S5x系列单片机。除了继承MCS-51的原有功能并与 MCS-51系列单片机在原有功能、引脚以及指令系统方面完全兼容外，AT89C5x/AT89S5x 系列单片机还加入了一些新的功能，如看门狗定时器WDT、ISP （在系统编程也称在线编 程）及SPI串行接口技术等。片内Flash存储器允许在线（5V）电擦除、电写入或使用编 程器对其重复编程。另外，AT89C5x/ AT89S5x单片机还支持由