酒后驾车检测系统设计.docx
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酒后驾车检测系统设计
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酒后驾车检测系统设计
宋长飞
(陕理工机械工程学院热能与动力工程汽车082,陕西汉中723003)
指导教师:
常红梅
[摘要]本文介绍了酒后驾车检测系统设计的问题,阐述了基于气敏传感器的酒精浓度检测电路的工作原理和通过面部表情特征的驾驶员疲劳状态识别的双重设计。
采用AT89S51单片机作为控制核心设计了酒精浓度检测电路,包含酒精传感器电路,AD信号转换电路以及报警等重要模块。
另外通过微型摄像头在驾驶过程中拍摄人面部表情,通过传送分析从而达到时时监控酒后驾车的目的。
论文给出了软件流程,并编写了软件。
最后完成酒精浓度检测电路的制作和调试,该系统通过液晶显示器显示所测气体中的酒精浓度值,超过所设的阀值后实现语音报警功能,从而切断汽车的正常启动。
本设计具有操作简单、成本低廉、可靠性高等优点。
[关键字]酒精传感器单片机报警面部表情
DrinkingandDrivingTestSystemDesign
SongChangFei
(GradeTour,ClassTwo,Majorthermalenergyandpowerengineering,Shaanxi
Tutor:
ChangHongMei
[abstract]Thispaperintroducesthedesignofdrunkendrivingdetectionsystem,gassensorispresentedbasedonthealcoholconcentrationmeasurementcircuitprincipleofworkandthroughthefacialexpressionsofthepilotfatiguestaterecognitioncharacteristicsofdoubledesign.TheAT89S51microcontrollerasthecoretocontroldesignofalcoholconcentrationmeasurementcircuit.Containalcoholsensorcircuit,signalconversionofcircuitandvoicealarm,andotherimportantmodules.Anotherthroughthetinycamerasindrivingprocessshootingpeoplefacialexpressions,throughthetransferanalysissoastoachievethepurposeofeverymonitoringdrunkdriving.
ThispaperFinallycompletealcoholconcentrationmeasurementcircuitproductionandtest,analyzesthesoftwareprocess,andwritethesoftware.Thesystemthroughtheliquidcrystaldisplayshowsthedensityofthegasalcohol,morethanthethresholdsetafterrealizevoicealarmfunction,Cutoffthecartostartnormally.Thisdesignhassimpleoperation,lowcostandhighreliabilityetc.
[Keywords]alcoholsensorsumalarmcountenance
1前言1
1.1相关技术的发展情况2
1.2论文的主要工作3
2概述酒后驾车检测系统的设计4
2.1酒后驾车检测系统设计方案4
2.2酒后驾车检测系统简易示意图及主程序框图4
2.3酒后驾车系统设计简要分析5
3各电路的设计及分析6
3.1传感器电路6
3.1.1汽车酒精检测气敏传感器6
3.1.2气敏传感器的动态特性7
3.1.3传感器的性能指标7
3.1.4反应传感器静态特性和动态的性能指标7
3.1.5气敏电阻的工作原理及其特性7
3.1.6传感器的选择8
3.1.7输出结果说明10
3.2运算放大电路10
3.2.1LM324运算放大10
3.2.2反向交流放大器11
3.2.3输出结果说明12
3.3A/D转换电路12
3.3.1ADC0809介绍12
3.3.2A/D转换程序14
3.3.3主程序14
图3.11主程序框图15
3.3.4输出结果说明15
3.4AT89C51单片机系统15
3.4.1单片机片内结构16
3.4.2AT89C51芯片介绍16
3.4.3晶振电路和复位电路19
3.4.4输出结果说明19
3.5液晶显示12864电路24
3.5.112864的概述24
3.5.212864引脚说明24
3.5.3输出结果说明25
3.6报警电路25
3.6.1报警结果说明25
3.6.2报警电路26
3.7汽车驱动电路26
3.7.1继电器26
2.7.2电磁阀27
3.7.3驱动电路原理图27
3.8微型摄像机和面部表情监测系统介绍28
4软件系统的设计30
4.1总体流程图30
4.2报警子程序程序框图30
4.3控制算法32
5控制程序仿真和调试34
5.1仿真结果34
5.2软硬件调试及结果36
5.2.1软硬件联合调试及分析36
5.2.2最后调试结果37
6结论38
致谢39
参考文献40
外文翻译41
1前言
近年来,随着我国经济的高速发展,人民的生活水平迅速提高,越来越多的人有了自己的私家车,而酒后驾车造成的交通事故也频频发生。
酒后驾车引起的交通事故是由于司机的过量饮酒造成人体内酒精浓度过高,麻痹神经,造成大脑反应迟钝,肢体不受控制等症状。
少量饮酒并不会有上述症状,即人体内酒精浓度比较低时,而人体内酒精浓度超过某一个值时就会引起危险。
为此,需要设计一智能仪器能够监测驾驶员体内酒精含量。
目前全世界绝大数国家都采用呼气酒精测试仪对驾驶人员进行现场检测,以确定被侧者体内酒精含量的多少,以确保驾驶员的生命财产安全。
但这些都是被动检查,对于现在的社会越来越难达到人们预想的目的,为此,人们现在不断的研究智能仪器用来主动预防酒驾,这样就能更好的减少交通事故的发生,从而减小人员的伤亡和财产的损失。
本课题研究的是以气敏传感器和单片机为主,外加语音报警和全程监控的方法来实现对酒驾的预防。
酒精传感器检测酒精浓度,通过与单片机设定的浓度比较,从而判断是否为酒驾,如果所测浓度超过阀值则不能启动,否则正常启动。
在汽车行驶过程中,应用安装的微型摄像头监测驾驶员的面部表情,进一步判断是处于酒醉状态。
从理论上说,要判断是否是酒驾,最准确的方法是检查驾驶员血液中的酒精含量。
但是,在违章处理或者公路交通例行检查中,要到现场抽取血液往往是不现实的,而送到医院再抽取血液却会因为路上花去的时间使血液中的酒精浓度与现场时有所不同。
最简单可行的方法是现场检测驾驶员呼气中的酒精含量。
大量统计研究结果表明,如果被测者深吸气后以中等力度呼气达三秒钟以上,这时呼出的气就是肺部深处出来的气体,呼气中的酒精含量与血液中的酒精含:
BAC(inmg/L)=BrAC(inmg/L)×2200
上式中,BAC是血液酒精浓度的英文缩写,BrAC则是呼气酒精浓度的缩写。
也就是说,以每升多少毫克为单位的血液酒精浓度在数值上相当于以每升多少毫克为单位的呼气酒精浓度乘上系数2200(由于各国的情况不同,在美国此系数采用2000而欧洲很多国家采用2100).目前全世界几乎所有国家都采用呼气酒精测试仪对驾驶员进行现场检测,以确定被侧者是否酒后驾驶。
现在有些汽车上也配备便携式酒精检测仪,是仿照交警检查的一种预防方法,但还存在不足之处。
为了更有效率的预防酒驾,智能酒后驾车检测系统设计迫在眉睫,在这方面人们也已经做了很多研究和实验,正在不断完善和改进过程之中。
1.1相关技术的发展情况
我国测试仪器的普遍水平比较低,大型和高档仪器设备几乎全部依赖进口,许多急需的专用仪器还是空白,中低档产品保证质量上还有许多难关需要攻克,科技创新产业化进展迟缓。
随着微电子技术的不断发展,集成CPU、存储器、定时器、计数器、并行和串行接口、看门狗、前置放大器甚至A/D转换器等电路在一块芯片上的超大规模电路芯片,即单片机出现了。
以单片机为主体,将计算机技术与测量控制技术结合在一起,又组成了所谓的“智能化测量控制系统”,也就是智能仪器。
与传统仪器仪表比较,智能仪器具有以下功能特点:
▲操作自动化,仪器整个测量过程如键盘扫描、量程选择、开关启动闭合、信号的采集、传输与处理及显示打印等都用单片机或微控制器来控制操作,实现测量的全部自动化。
▲具有自测功能,包括自动调零、自动故障与状态检验、自动校准、自动诊断及量程自动转换等。
智能仪表能自动检测出故障的部位甚至故障的原因。
这汇总自测可以在一起的启动时运行,同时也可以在仪器工作中运行,极大地方便了仪器的维护。
▲具有数据处理功能,这是智能仪器的主要优点之一。
智能仪器由于采用了单片机或微控制器,使得许多原来用硬件逻辑难以解决或根本无法解决的问题,现在可以用软件非常灵活地加以解决。
例如,传统的数字万用表只能测量电阻、交直流电压、电流等,而智能型的数字万用表不仅能进行上述测量,而且还具有对测量结果进行诸如零点平移、取平均值、统计分析等复杂的数据处理功能,不仅是用户从繁复的数据处理中解放出来,也有效地提高了仪器的测量精度。
▲具有有好的人机对话能力,智能仪器使用键盘代替传统仪器中的切换开关,操作人员只需通过键盘输入命令,就能实现某种测量功能。
与此同时,智能仪器还通过显示屏将仪器的运行情况、工作状态以及对测量数据的处理结果及时报告操作人员,是仪器的操作更加方便直观。
1.2论文的主要工作
本文设计采用MQ3气敏传感器,AT89S51单片机实现控制,通过液晶显示器实时显示。
可以通过键盘设定阀值,超过阀值语音报警并阻止汽车正常启动。
本文主要完成以下的工作:
(1)根据原理做出总体的概述。
(2)分析每一步实现的功能,并设计电路。
(3)连接每个功能模块并加入必要的接口电路。
(4)根据硬件连接图和所要实现的功能编写软件。
(5)进行软硬件联合调试。
(6)分析调试中遇到的问题,提出改进方案。
2概述酒后驾车检测系统的设计
2.1酒后驾车检测系统设计方案
(1)当酒后驾驶员进入驾驶室时,如果安装在转向盘上的检测系统检测到驾驶员饮酒过量时汽车就不能启动,而且系统会语音不停提示“您的酒精含量超标,不能开车”直至饮酒者离开,警告结束。
(2)当没有饮酒者进入驾驶室时,汽车能自动正常打开,并语音提示“您的酒精含量没有超标,可以开车,祝您旅途愉快”在中间隔一段时间会语音提示“请小心驾驶,注意安全!
”
(3)当汽车正常启动时,在行驶过程中,通过安装在仪表面板上的微型摄像头可以随时监测驾驶员的面部表情并分析,如果发现危险,先提示驾驶员注意;如果驾驶员没有采取行动,那么自动启动警示灯;如果驾驶员还没有反应的话,那
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