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1、车载酒精测试仪的设计摘 要近年来，我国汽车保有量在不断增长，与此同时，车辆运行带来的交通事故发生率也在不断攀升。在诸多交通事故之中，有很多人为的因素够成了交通安全的隐患。其中，酒后驾车所造成的人员伤亡及财产损失最为严重。但是现阶段，为了减少或杜绝酒后驾车的行为，交管部门通常只是采用呼气式酒精测试仪对驾驶人员进行现场测试，以确定驾驶人员是否饮酒及其酒精含量, 由于这种方法没有安装在汽车内部，只能由交通监管人员设卡实施，使许多酒后驾驶行为逃避了监控。因此，并不能从根本上杜绝酒后驾驶行为，酒后驾驶行为仍时有发生。本次设计提出一种基于单片机的车载酒精检测和控制电路的设计方案，通过在汽车内安装由酒类气敏
2、传感器等元件构成的酒精检测电路，来检测驾驶人员的酒精含量，并控制汽车的启动与否，传感器检测到酒精含量，通过PCF8591芯片电路将模拟变量转换为数字量，由单片机控制报警电路，软件实现酒驾的判断。与传统的酒精检测方式比，本设计有着更多的优点和更好的应用前景，为最终消灭酒后驾驶现象创造条件。关键词：酒精测试，单片机，酒精传感器Design of Vehicle Alcohol Testing EquipmentABSTRACTIn recent years,the number of vehicles in China is growing, at the same time, the incid
3、ence of traffic accidents are also increasing. Among so many traffic accidents, there are a lot of human factors has become the hidden trouble of traffic safety enough. Driving is one of the most serious casualties and property losses. But at this stage, in order to reduce or to eliminate drunk driv
4、ing behavior, traffic administration usually just adopt the breath alcohol tester to field test of drivers to determine whether the driver has drunk and alcohol content, since the equipment is not install inside the vehicle. It is only to set up checked posts by transportation regulators, so many dr
5、unk driving behavior escape the monitor.This design put forward a kind of based on single chip microcomputer on-board alcohol detection and control circuit design, by installed in the car the alcohol detection circuit composed of elements such as gas sensors, to detect the alcohol content of drivers
6、, and controls the motor start or not. Sensor detects that the alcohol content, through PCF8591 converts analog variable to digital quantity, than single-chip microcomputer control alarm circuit, and software realizes the judgement of the drunk driving. Than with traditional alcohol detection method
7、, this design has more advantages and better application prospect, to create conditions for eventually realizing eliminate drunk driving .KEY WORDS: alcohol test, MCU, alcohol sensor 目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 课题研究意义11.2 国内外发展情况11.3 研究内容22 系统设计32.1 系统总体介绍32.2 系统功能介绍32.3 设计方案的比较与论证33系统硬件设计53.1 微处理器53.
8、1.1 AT89C51单片机介绍53.1.2单片机复位电路93.1.3 单片机晶振电路103.1.4 电源电路113.2 A/D转化113.2.1 PCF8591的介绍113.2.2 A/D转换电路图133.3酒精测试133.3.1呼气酒精浓度与人体血液浓度关系133.3.2 酒精传感器143.3.3 滤波放大电路163.4 LCD显示电路173.4.1 LCD液晶屏简介173.4.2 LCD1602显示电路213.5 继电器控制和报警电路213.5.1报警电路213.5.2 继电器控制电路224 软件设计244.1 Protues软件244.2 系统软件设计254.2.1 采集模块软件设计2
9、54.2.2 显示模块254.2.3报警模块264.2.4主处理模块265总 结28致 谢29参 考 文 献30附录 总体电路图32附录 程序331 绪论1.1 课题研究意义随着经济的发展，汽车工业也发展迅猛，车辆保有数目逐年攀升。在带给人们便利的同时，汽车也不可避免带来很多安全事故隐患，而酒后驾车，和醉酒驾车所引发的交通事故日益增多，严重威胁着人们的生命和财产安全。因此，检测司机是否酒驾或者醉驾，并采取适当措施减少交通事故的发生，是一项非常有实际意义的研究课题。交管部门通常是采用呼气式酒精探测仪对驾驶人员经行现场检测，以确定驾驶人员是否饮酒。目前市场上警用酒精探测仪品类繁多，功能强大，灵敏度
10、高。但由于它没有安装在汽车内部，只能由交警人员进行实施，因此，并不能从根本上杜绝酒后驾车，酒驾或者醉驾事件仍时有发生。基于单片机的车载超低功耗酒精测试控制仪，可以安装在汽车内部，当驾驶员进入驾驶室后，可以自动对酒精浓度进行探测，以确保行车的安全，系统根据检测到的酒精含量是否超标来控制汽车打火装置打开或关闭，如果超标，则驾驶人员无法启动汽车。1.2 国内外发展情况2007年，萨博在其新款的9-5系列车型上，率先使用了Alokey酒精钥匙技术，这是一种在车钥匙中集合迷你型酒精检测装置的新技术，其体积比一般的手机还要小，要是上设置吹气口，想要启动发动机必须向里面吹气，如果检测出酒精含量不超标，即可启
11、动发动机；而酒精含量超标，发动机则会自动锁住而不能启动车辆。以此来监测驾驶者的酒精含量。与此同时，日产汽车研发的新的酒精探测仪，它没有与钥匙结合，而是独立连接在汽车的电脑上。同年，日产在其一款概念车全面应用防止酒后驾车的各项技术。该车安装了传感器在司机座位上和挡杆上，通过感知身体发出的气体检测酒精含量。如果酒精含量超标，汽车的警报系统会发出鸣响警报，并自动锁住变速器，使汽车无法行使。并装有摄像机在该车的仪表板内，结合感应行驶状况驾驶人员的闭目时间，判断饮酒或打盹情况，从而警示和停车。目前国内外酒精检测仪主要采用电化学式的酒精测试仪。我国自主研发的酒精测试仪是具有世界先进水平的防醉驾酒精锁，采用
12、高性能的电化式传感器，使用独特的整机线路系统设计，使本系统完全满足车载设备的要求，并通过欧洲eMarK认证，荣获2007年度“香港电子业商会创新科技产品奖”，是电子业商会推荐使用的防醉驾酒精测试仪，本产品完全兼容欧洲、美国、日本等国家标准。另外，我国近两年来也在积极研发指纹式酒精监测技术，这种技术检测酒精含量是通过手指分泌的汗液中的酒精，同时，还可以识别驾驶人员的指纹和脉搏。在很短时间内分析出驾驶人员的汗液中酒精含量是否超标。不过这项技术还未成熟。1.3 研究内容本文提出了一种基于单片机的超低功耗酒精测试控制仪，该仪器安装在汽车，当驾驶员进入驾驶室后，可以自动对酒精浓度进行探测，以确保行车的安
13、全，系统根据检测到的酒精含量是否超标来控制汽车打火装置打开或关闭，如果超标，则驾驶人员无法启动汽车。酒精检测电路：酒精检测电路结合酒精传感器MQ-3和I/V转换器ISO-A4-P1-0等电路器件，将酒精浓度信号转化为05V的电压，以供单片机采集判断。MQ-3是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，对酒精具有高灵敏度和快速的响应性。I/V转化器ISO-A4-P1是一种将电流信号转换成按比例输出的电压信号的混合集成电路。该IC内部具有一组高隔离的DC电源和电流信号高效率耦合隔离变换电路等，可以将直流电流小信号进行隔离放大，直接转换成直流电压信号输出。具有很小的输出电阻，较强的带负载能力，能实现小信号
14、远程无失真传输，全量程内有很高的线性度。单片机系统：单片机系统主要有AT89C51、PCF8591、数码管、继电器等部分组成。通过酒精检测电路转换而来的05V电压，输入到PCF8591输入端，经过PCF8591转换，输出8位二进制数到单片机端口，然后转换成3位十进制数，显示在数码管上，同时判断当前数是否大于预制数。大于预制数，单片机P3.5输出0，继电器得电，其常闭点断开，汽车起动机不能正常启动；小于预制数，单片机P3.5端口输出1，继电器失电，其常闭点闭合，汽车正常启动。软件系统：单片机系统的的主程序用于设定中断系统和定时器的初值，然后一直等待定时中断的产生。定时中断程序是实现系统功能的核心
15、部分，进入定时中断程序，PCF8591进行模数转换和二进制到十进制的转换以及根据当前值与预置值进行比较，从而控制其汽车能否正常启动，最后，重装定时器初值，返回主程序，等待下一次定时中断。 2 系统设计2.1 系统总体介绍本次设计采用AT89C51单片机为主控芯片，用酒精传感器进行数据采集，经过PCF8591的模数转换，由单片机进行内部处理，再将得到的数据储存，送入显示模块LCD1602，显示酒精浓度，通过单片机和程序控制继电器，使汽车断电，无法行驶。系统总体的框图如下图2-1： 图 2-1 系统总体框图2.2 系统功能介绍本系统利用酒精传感器采集酒精浓度信息，由单片机来进行内部处理，与酒驾时的酒精浓度比较，若超出则判断酒驾，LCD显示酒精浓度，汽车无法启动。主要功能为：a) 测试酒精浓度；b) 显示酒精浓度；c) 蜂鸣器进行报警；d) 汽车断电；2.3 设计方案的比较与论证方案一1) 硬件组成：由酒精传感器、89C51系列单片机控制器、PCF8591转换器、LCD显示器、语音报警、继电器等组成。2) 工作原理：在系统中，由酒精传感器做成测量工
