一种防酒驾和防疲劳功能的汽车安全系统设计—朱正清 I
摘 要
随着经济的发展，各国城市建设规模的不断扩大，人们的物质生活水平有了很大的提高。公共汽车已经不能满足人们的日常需求，小轿车渐渐成为了人们出行的重要工具。然后，随着汽车数量的逐渐增加，交通安全已经成为了当今国际交通运输领域的重大难题之一。
本文在研究国内外防止酒后驾驶和疲劳驾驶的技术基础上，针对导致交通事故频发的事实，提供了一种防酒驾和防疲劳功能的汽车安全系统设计。本系统设计思路主要分为两大部分，软件控制部分和硬件实物部分。软件部分主要是用C语言编写程序，采用模块化的独立设计结构，便于后续的修改和调试。硬件部分主要包括三大部分，控制启动系统处于工作状态部分、防止疲劳驾驶部分和防止酒后驾驶部分。
关键词：酒后驾驶，疲劳驾驶，MQ-3传感器，数字触摸传感器模块，单片机
一种防酒驾和防疲劳功能的汽车安全系统设计—朱正清 II
ABSTRACT
With economic development, Urban construction continues to expand the scale of countries, people's living standards greatly improved.
In this process , if the default value is exceeded , the relay driver circuit does not start and buzzer alarm .
Key words: Drink driving, drowsy driving, MQ-3 sensor，digital touch sensor module,
microcontroller
一种防酒驾和防疲劳功能的汽车安全系统设计—朱正清 III
目录
1 绪论 ------------------------------------------------------------------------------------- 1
1.1引言 --------------------------------------------------------------- 1 1.2课题研究的背景与意义 ----------------------------------------------- 1 1.3 课题国内外的研究现状 ----------------------------------------------- 1 1.4 课题研究内容 ------------------------------------------------------- 2
2 系统的工作原理与结构 ------------------------------------------------------------- 3
2.1 系统的工作原理 ----------------------------------------------------- 3 2.2 系统的结构 --------------------------------------------------------- 3 2.3 系统的结构特点 ----------------------------------------------------- 3
3 系统的硬件设计 ---------------------------------------------------------------------- 4
3.1 元器件的选择 ------------------------------------------------------- 4 3.2 硬件电路的设计 ---------------------------------------------------- 25 3.3 系统的硬件电路设计 ------------------------------------------------ 30
4 系统软件设计 ----------------------------------------------------------------------- 31
4.1 软件开发工具 ------------------------------------------------------ 31 4.2 程序流程 ---------------------------------------------------------- 31
5 系统调试与分析 -------------------------------------------------------------------- 33
5.1 硬件调试 ---------------------------------------------------------- 33 5.2 软件调试与分析 ---------------------------------------------------- 33
6 结论 ----------------------------------------------------------------------------------- 35 参考文献 -------------------------------------------------------------------------------- 36 致 谢 ----------------------------------------------------------------------------------- 38
一种防酒驾和防疲劳功能的汽车安全系统设计—朱正清 1
1 绪论
1.1引言
自1886年第一辆汽车在德国诞生以来，汽车就成为了科技进步和人类现代文明发展的象征，为人类社会现代化的发展做出了重大贡献。一百多年来，汽车不断影响和改造着人们的生活方式，在带来便捷的同时，也极大地拓展了人类的活动空间，为人类生活营造出了一个快捷、高效、舒适的环境。
1.2课题研究的背景与意义
道路交通安全问题是世界各国所面临的一个普遍问题，每年全球的道路交通事故多达10亿次[3] ，占到全球安全事故总数的90%左右。近几十年来，虽然很多高收入国家的道路交通事故死亡率已趋于稳定或下降，但研究表明，世界大部分地区的道路死亡人数却在不断增加，按照这种趋势发展，到2030年时道路死亡人数将上升到大约每年240万。此外，交通事故每年为2000万至5000万人带来非致命伤害，而且这已成为致残的一个重要原因。
1.3 课题国内外的研究现状
随着科技的发展，针对防止酒后驾驶和防止疲劳驾驶的问题，人们找到了各种解决方法。其中包括检测酒后驾驶的文章有：根据理论研究，要判断是否是酒后驾驶，最准确的方法应该是检查驾驶人员血液中的酒精含量[2]。但由于使用是否方便和价格等因素，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[4]。半导体型一般采用氧化锡半导体作为传感器，其具有气敏特性，当接触的气体中其所敏感气体浓度增加时，呈现的电阻值就会降低，半导体型呼气酒精测试仪就是利用这个原理做成的。这种半导体在不同工作温度时，对不同的气体敏感程度是不同的，因此半导体型呼气酒精测试仪中都采用加热元件，把传感器加热到一定的温度，在该温度下，该传感器对酒精具有最高的敏感度[2]。包括防止疲劳驾驶的文章有：摄像机安放在汽车的控制面板上，因此并不影响驾驶员正常驾驶时的视野。利用汽车速度传感器来监测车辆的速度，当超过预先设定的车速后，一般为40 km /h，启动本系统，此外还需要连续检测驾驶员的头部图像。检测方法是，连续检测几帧驾驶员图像，当驾驶员有微小动作时，通过移动的像素数来判断头部的位置，根据驾驶员五官的相对位置，经图像处理后，确定眼睛的位置。该方法可以实现从整体到局部、从“粗”到精，准确的检测到眼睛的位置，继而可局部
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处理眼睛的图像，精确的分析眼睛特征参数，根据眨眼时间、睁闭程度、眨眼频率等，利用人眼在困倦和清醒时的特征参数估计出当时状态，在疲劳时予以报警。其所有检测的结果和车辆行驶状态均将被同时保存在SD卡中，当发生事故时，可用于分析事故原因[6]。
而我国也在机动车辆驾驶中驾驶安全测评方法的研究上取得了一定的理论成绩，但目前为止，还没有研究出实用的产品，和发达国家相比存在着很大的差距。因此，在我国，研究防酒驾和防疲劳的意义是显而易见的。
1.3.1 国外研究现状 1.3.2 国内研究现状
1.4 课题研究内容
一种防酒驾和防疲劳功能的汽车安全系统设计，主要分为：软件控制部分和硬件实物部分。软件部分主要是用C语言编写程序，采用模块化的独立设计结构，便于后续的修改和调试，用到的软件主要是keil、proteus等。硬件部分，主要包括三大部分，控制启动系统处于工作状态部分、防止疲劳驾驶部分和防止酒后驾驶部分：
(1) 控制启动系统处于工作状态部分： (2) 防止疲劳驾驶部分： (3) 防止酒后驾驶部分：