防酒驾汽车安全系统设计
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究的背景及意义 1
1.2 国内外研究状况 2
1.3 论文主要研究内容 3
2 系统整体设计 4
2.1 系统整体设计思路 4
2.2 系统方案设计 4
3 系统硬件设计 8
3.1 信号采集模块 8
3.2 信号转换模块 9
3.3 复位电路 11
3.4 晶振电路 12
3.5 液晶显示电路 13
3.6 声光报警模块 14
3.7 继电器与整车连接电路 14
4 系统软件设计 15
4.1 系统软件整体流程图 15
4.2 编译语言的选择 16
4.3 A/D转换模块软件流程 16
4.4 报警程序设计 17
5 实物的连接与测试 18
5.1 实物的连接 18
5.2 实物的测试 19
结论 20
致谢 21
参考文献 22
附录A C语言程序 23
附录B 硬件电路原理图 30
附录C PCB印制电路图 31
1 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
随着社会经济的不断发展，汽车逐步的进入了我们的家庭，进入了我们生活的各方面，成为绝对无法替代的重要工具。汽车和酒精永远是矛盾的，酒后驾车导致发生车祸的报道每天都在各种电视网络媒体及报纸中不断出现，在全世界各国发生的交通事故的法医调查中显示，导致有死亡现象的交通事故中，有1/3是由于酒 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
驾导致的，我国已经把酒后驾车列入刑法，酒后开车就是犯罪，这项规定让很多人都不敢再酒后驾车了，但酒后驾车的现象还是相当的常见，他们抱着侥幸的心理，认为不会被交警查到，认为自己没有醉神智还是很清醒，开车是没有问题的，其实不然，往往这种心理就是诱发车祸的罪魁祸首。酒后驾车没有一点好处，百害而无一益，一场车祸可能关系的是好几个家庭，原本美好的家庭从此支离破碎，再怎么赔偿都无法挽回亲人的生命，财产损失是小事，钱还可以赚，丢了生命就再也无法弥补了，人的生命就一次。为了解决以上的情况，很有必要开发一款装置来防止这种行为。
司机喝酒后开车会发生车祸的概率为27%。随着血液中酒精浓度的增加，驾驶员的反应会变得迟钝，如果酒精含量占血液的1‰时，发生车祸的概率是没喝酒的5倍。当人喝酒后, 酒精被身体内的消化系统给吸收,经过血液之间的流动, 肺部呼出的气体大约有90%是酒精, 所以要想知道驾驶员的饮酒量，只需要利用酒精传感器对驾驶员呼出的气体进行测量，查看酒精浓度。驾驶员只需要靠近传感器，他呼出来的气体就会被传感器检测出来，驾驶员有没有酒后开车能很准确的测出来。当然如果在车内装上这样的测试装备就更好的避免了酒后驾车的现象，司机一旦进入汽车内，驾驶员呼吸会使空气中含有酒精气体，而这个装置会灵敏的感应到空气中的酒精，测出酒精含量，该装置可以设置一个规定的浓度，如果测量值超过了这个限定，汽车的启动电源会被断开，这样的话就可以杜绝酒后驾车的现象了。
我国的酒桌文化是我们国家的一个特色，和朋友同事聚餐必定要喝酒，不醉不归，而很多人都是开车去的，这就使得很多人吃完饭后必定要酒后驾驶了，人们还没有认识到其中的危险性。当人体内的酒精含量升高时，人的神经反应会变得缓慢，人脑会变得昏昏沉沉，当遇到紧急情况，就会变的迟钝很多，做不出很有效的判断。医学研究表明,中国人缺少乙醛脱氢酶, 在我们饮酒后体内很容易聚集乙醇,使得喝酒的人感觉到头痛、心跳过快、嗜睡、血管也会扩张。酒后驾车的人大部分是一些认为自己开车技术很好的人，以为自己即使喝了酒也不会有什么影响，其实不知道危险已经存在，而当造成事故后，轻者则是受伤，重则甚至失去了宝贵的生命。由各种数据的统计发现，一个滴酒未沾的人，从他发现紧急事件到进行刹车措施这段间隔为0.75秒，而喝过酒的人操作能力很明显会降低很多，眼手脚之间不能达到很好的配合，这段反应时间就回延长很多倍，反应的距离也要延长很多，这样就极大的增加了发生交通事故的概率。
如果汽车上配置了此系统，就不需要浪费警力就可以判定驾驶员是否存在酒后驾车，可以确保驾驶员和车上人员的安全，同时又减少了交警等人员的工作量节约了人力财力。一旦驾驶员喝酒了，体内的酒精浓超过了规定的值时，该系统就可以切断汽车的启动系统电源，并且发出警报。
1.2 国内外研究状况
1.2.1 国内研究概况
我国现在对酒驾的检查有三种方法：
（1）呼气式酒精检测
呼气式的检测是一种无伤害的的酒驾测试方法，通过使用酒精检测仪检测驾驶员有没有酒驾，这种仪器通常带有一个吹气孔，里面有一个酒精传感器，在医学上的研究中，可以得到，空气中的酒精含量和血液中的酒精含量是有一个固定的关系的，可以通过转换计算出一个人血液中酒精的含量。这种酒精测设一起就是按照这个原理进行生产的设计的。在现实生活中，这种仪器在使用的时候也发现了其缺点，就是该仪器测试酒精的准确度不够，工作不稳定，不能精确的测量，而且该仪器也不能分辨驾驶员吐出来的气是从肺里出来的还是只是嘴巴里的空气，容易被驾驶员蒙混过关。
（2）血液酒精检测
对血液进行酒精的测试是最直接最有效的测量方法，通过提取血液，用一些化学的方法就能得到酒精的浓度。我国对酒驾的标准就是以每一百毫升中所含的酒精量计算的。在交警在查酒驾时，有时候就会对一些可能酒驾的但还有异议的进行血液的测量。但是，我国目前对血液中酒精含量没有做出统一的规定，比如从动脉中或者静脉中抽血得出的结果是不一样的，而且对血液进行测量的成本比较高，得出结果也需要一段时间。这种方法显然不能广泛使用，不适合在交通检查时使用，只是在发生车祸时才会使用到，为交警进行处罚时的证据。
（3)唾液酒精检测
对唾液的检测也属于一种无伤害型的检测方法，通过研究可以发现唾液中的酒精含量与血液中的血液含量有一种固定关系式，可以通过测试出唾沫中的酒精含量得出血液中的酒精含量。唾液中含有酶，能在试纸上显示出颜色，把测出的颜色和标准比色卡对比就可以的出酒精的浓度。这种方法比测试血液的成本低很多，但这种方法暂时使用的比较少。
除了上述的三种方法，我国在防酒驾安全系统的设计方面的发明不够成熟，而且存在各种漏洞，驾驶员可以蒙混过关，系统不能检测出来。
1.2.2 国外研究概况
酒精传感器是该装置最重要的零件，本次设计选的传感器型号为MQ-3，这是一款气敏传感器，对酒精气体的浓度反应比较灵敏，它使用的材料是SnO2，这材料的性能就决定了这个传感器的性能，SnO2在干净的空气中导电率是很小的，当空气中所含的酒精增多时，它的导电率就随之上升，这就产生了信号，可以和酒精浓度相联系起来，这样就能测出酒精的浓度了。此款传感器环境适应性强，不受其他干扰气体的影响。这款传感器的制作成本比较低，适用性好，灵敏度高，可以在各种环境下工作而不受干扰，非常适合本设计的需要。现在市面上有各种各样的传感器，能进行酒精测量的种类也有好几种，常见的几种有比色型、电化学型、半导体型等等。半导体型的传感器是由SnO2作为材料的，它是六方或斜方晶体粉末，它熔点沸点高，具有器敏特性，简单的来说就是如果它碰到了使他敏感的气体时，它的电阻就会降低，当使其敏感的气体的浓度越高，阻值降低越多。MQ-3的工作原理就是利用氧化锡的这种特性，原理简单，制造成本也比较低廉，工作起来也比较稳定，对气体的敏感度较高，测量起来很精确[2]。
1 绪论 1
1.1 课题研究的背景及意义 1
1.2 国内外研究状况 2
1.3 论文主要研究内容 3
2 系统整体设计 4
2.1 系统整体设计思路 4
2.2 系统方案设计 4
3 系统硬件设计 8
3.1 信号采集模块 8
3.2 信号转换模块 9
3.3 复位电路 11
3.4 晶振电路 12
3.5 液晶显示电路 13
3.6 声光报警模块 14
3.7 继电器与整车连接电路 14
4 系统软件设计 15
4.1 系统软件整体流程图 15
4.2 编译语言的选择 16
4.3 A/D转换模块软件流程 16
4.4 报警程序设计 17
5 实物的连接与测试 18
5.1 实物的连接 18
5.2 实物的测试 19
结论 20
致谢 21
参考文献 22
附录A C语言程序 23
附录B 硬件电路原理图 30
附录C PCB印制电路图 31
1 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
随着社会经济的不断发展，汽车逐步的进入了我们的家庭，进入了我们生活的各方面，成为绝对无法替代的重要工具。汽车和酒精永远是矛盾的，酒后驾车导致发生车祸的报道每天都在各种电视网络媒体及报纸中不断出现，在全世界各国发生的交通事故的法医调查中显示，导致有死亡现象的交通事故中，有1/3是由于酒 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
驾导致的，我国已经把酒后驾车列入刑法，酒后开车就是犯罪，这项规定让很多人都不敢再酒后驾车了，但酒后驾车的现象还是相当的常见，他们抱着侥幸的心理，认为不会被交警查到，认为自己没有醉神智还是很清醒，开车是没有问题的，其实不然，往往这种心理就是诱发车祸的罪魁祸首。酒后驾车没有一点好处，百害而无一益，一场车祸可能关系的是好几个家庭，原本美好的家庭从此支离破碎，再怎么赔偿都无法挽回亲人的生命，财产损失是小事，钱还可以赚，丢了生命就再也无法弥补了，人的生命就一次。为了解决以上的情况，很有必要开发一款装置来防止这种行为。
司机喝酒后开车会发生车祸的概率为27%。随着血液中酒精浓度的增加，驾驶员的反应会变得迟钝，如果酒精含量占血液的1‰时，发生车祸的概率是没喝酒的5倍。当人喝酒后, 酒精被身体内的消化系统给吸收,经过血液之间的流动, 肺部呼出的气体大约有90%是酒精, 所以要想知道驾驶员的饮酒量，只需要利用酒精传感器对驾驶员呼出的气体进行测量，查看酒精浓度。驾驶员只需要靠近传感器，他呼出来的气体就会被传感器检测出来，驾驶员有没有酒后开车能很准确的测出来。当然如果在车内装上这样的测试装备就更好的避免了酒后驾车的现象，司机一旦进入汽车内，驾驶员呼吸会使空气中含有酒精气体，而这个装置会灵敏的感应到空气中的酒精，测出酒精含量，该装置可以设置一个规定的浓度，如果测量值超过了这个限定，汽车的启动电源会被断开，这样的话就可以杜绝酒后驾车的现象了。
我国的酒桌文化是我们国家的一个特色，和朋友同事聚餐必定要喝酒，不醉不归，而很多人都是开车去的，这就使得很多人吃完饭后必定要酒后驾驶了，人们还没有认识到其中的危险性。当人体内的酒精含量升高时，人的神经反应会变得缓慢，人脑会变得昏昏沉沉，当遇到紧急情况，就会变的迟钝很多，做不出很有效的判断。医学研究表明,中国人缺少乙醛脱氢酶, 在我们饮酒后体内很容易聚集乙醇,使得喝酒的人感觉到头痛、心跳过快、嗜睡、血管也会扩张。酒后驾车的人大部分是一些认为自己开车技术很好的人，以为自己即使喝了酒也不会有什么影响，其实不知道危险已经存在，而当造成事故后，轻者则是受伤，重则甚至失去了宝贵的生命。由各种数据的统计发现，一个滴酒未沾的人，从他发现紧急事件到进行刹车措施这段间隔为0.75秒，而喝过酒的人操作能力很明显会降低很多，眼手脚之间不能达到很好的配合，这段反应时间就回延长很多倍，反应的距离也要延长很多，这样就极大的增加了发生交通事故的概率。
如果汽车上配置了此系统，就不需要浪费警力就可以判定驾驶员是否存在酒后驾车，可以确保驾驶员和车上人员的安全，同时又减少了交警等人员的工作量节约了人力财力。一旦驾驶员喝酒了，体内的酒精浓超过了规定的值时，该系统就可以切断汽车的启动系统电源，并且发出警报。
1.2 国内外研究状况
1.2.1 国内研究概况
我国现在对酒驾的检查有三种方法：
（1）呼气式酒精检测
呼气式的检测是一种无伤害的的酒驾测试方法，通过使用酒精检测仪检测驾驶员有没有酒驾，这种仪器通常带有一个吹气孔，里面有一个酒精传感器，在医学上的研究中，可以得到，空气中的酒精含量和血液中的酒精含量是有一个固定的关系的，可以通过转换计算出一个人血液中酒精的含量。这种酒精测设一起就是按照这个原理进行生产的设计的。在现实生活中，这种仪器在使用的时候也发现了其缺点，就是该仪器测试酒精的准确度不够，工作不稳定，不能精确的测量，而且该仪器也不能分辨驾驶员吐出来的气是从肺里出来的还是只是嘴巴里的空气，容易被驾驶员蒙混过关。
（2）血液酒精检测
对血液进行酒精的测试是最直接最有效的测量方法，通过提取血液，用一些化学的方法就能得到酒精的浓度。我国对酒驾的标准就是以每一百毫升中所含的酒精量计算的。在交警在查酒驾时，有时候就会对一些可能酒驾的但还有异议的进行血液的测量。但是，我国目前对血液中酒精含量没有做出统一的规定，比如从动脉中或者静脉中抽血得出的结果是不一样的，而且对血液进行测量的成本比较高，得出结果也需要一段时间。这种方法显然不能广泛使用，不适合在交通检查时使用，只是在发生车祸时才会使用到，为交警进行处罚时的证据。
（3)唾液酒精检测
对唾液的检测也属于一种无伤害型的检测方法，通过研究可以发现唾液中的酒精含量与血液中的血液含量有一种固定关系式，可以通过测试出唾沫中的酒精含量得出血液中的酒精含量。唾液中含有酶，能在试纸上显示出颜色，把测出的颜色和标准比色卡对比就可以的出酒精的浓度。这种方法比测试血液的成本低很多，但这种方法暂时使用的比较少。
除了上述的三种方法，我国在防酒驾安全系统的设计方面的发明不够成熟，而且存在各种漏洞，驾驶员可以蒙混过关，系统不能检测出来。
1.2.2 国外研究概况
酒精传感器是该装置最重要的零件，本次设计选的传感器型号为MQ-3，这是一款气敏传感器，对酒精气体的浓度反应比较灵敏，它使用的材料是SnO2，这材料的性能就决定了这个传感器的性能，SnO2在干净的空气中导电率是很小的，当空气中所含的酒精增多时，它的导电率就随之上升，这就产生了信号，可以和酒精浓度相联系起来，这样就能测出酒精的浓度了。此款传感器环境适应性强，不受其他干扰气体的影响。这款传感器的制作成本比较低，适用性好，灵敏度高，可以在各种环境下工作而不受干扰，非常适合本设计的需要。现在市面上有各种各样的传感器，能进行酒精测量的种类也有好几种，常见的几种有比色型、电化学型、半导体型等等。半导体型的传感器是由SnO2作为材料的，它是六方或斜方晶体粉末，它熔点沸点高，具有器敏特性，简单的来说就是如果它碰到了使他敏感的气体时，它的电阻就会降低，当使其敏感的气体的浓度越高，阻值降低越多。MQ-3的工作原理就是利用氧化锡的这种特性，原理简单，制造成本也比较低廉，工作起来也比较稳定，对气体的敏感度较高，测量起来很精确[2]。
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