2012届毕业设计（论文）
论文题目：驾驶室酒精浓度检测及安全控制系统
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摘要
随着私家车数量日益增多，酒后驾车也随之增加。防止酒后驾车问题迫在眉睫。笔者从方便、即时、安全等角度出发设计出一种车载电控系统。
本文设计的是一种车载式的具有酒精度检测和安全控制功能的电控系统，能够检测出驾驶员是否饮酒超标。驾驶员只要将嘴对着传感器吹气，仪器上就能显示出驾驶员血液中酒精浓度的高低，同时根据检测到酒精浓度是否超标进行自主判断，能够控制汽车点火装置电源电路，使饮酒驾驶员无法启动汽车，同时转向灯闪烁、警示灯、喇叭进行报警，引起驾驶员和人们注意，并在四小时之内任何人无法启动汽车，让驾驶员留下深刻印象，下次不再过量饮酒。这样就可从根本上解决酒后驾车问题。而且该系统成本比较低，实现和使用更加简单、可靠，能够更为普遍的控制酒后驾车现象的发生。
关键词：酒精传感器、单片机、报警、安全控制
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目录
摘要 .................................................................................................................................................. 1 一 绪论............................................................................................................................................. 3
1.1 课题背景 ........................................................................................................................... 3 1.2 课题意义 ........................................................................................................................... 3 1.3 课题任务内容 ................................................................................................................... 3 二 总方案设计及主要元器件的选择 ............................................................................................. 4
2.1 酒精浓度检测仪总设计方案 ........................................................................................... 4 2.2 主要元器件的选择 ........................................................................................................... 4
1、传感器的选择 ............................................................................................................. 4 2、A/D转换器的选择 ...................................................................................................... 5 3、控制器模块的选择 ..................................................................................................... 5 4、酒精浓度显示器的选择 ............................................................................................. 5 5、报警器的选择 ............................................................................................................. 6 6、点火系统控制装置的选择 ......................................................................................... 6 7、模块的最终方案 ......................................................................................................... 6
三 硬件设计 ..................................................................................................................................... 7
3.1 电源电路 ........................................................................................................................... 7 3.2 信号采集电路 ................................................................................................................... 7 3.3 信号转换电路 ................................................................................................................... 8 3.4 AT89S51单片机系统 ........................................................................................................ 9 3.5 数码管显示电路 ............................................................................................................. 10 3.6 报警电路 ......................................................................................................................... 10 3.7 点火装置电源控制电路 ................................................................................................. 11 3.8 驾驶室酒精浓度检测及安全控制系统总图 ................................................................. 12 四 软件设计 ................................................................................................................................... 14
4.1 主程序 ............................................................................................................................. 14 4.2 信号转换与数据存储子程序 ......................................................................................... 15 4.3 数据处理子程序 ............................................................................................................. 16 4.4 数据显示子程序 ............................................................................................................. 17 4.5 报警和安全控制子程序 ................................................................................................. 18 五 系统调试与测试 ....................................................................................................................... 20 六 总结........................................................................................................................................... 23 参考文献......................................................................................................................................... 24 致谢 ................................................................................................................................................ 25
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一 绪论
1.1 课题背景
生命安全问题一直是人类高度关注的问题。对人类生命安全造成威胁的因素有很多，其中，酒后驾车就是一个非常重要的威胁因素。酒后驾车造成交通事故不计其数，带来巨大危害。据统计，全国发生的交通事故中，50%~60%是由酒后驾车引发的，酒后驾车发生事故的机率高达27%。随着摄入酒精量的增加，选择反应错误率显著增加，当血液中酒精含量由0.5‰增至1‰，发生车祸的可能性便增加5倍，如果增至1.5‰，可能性再增加6倍。酒后驾车造成的交通事故对国家、他人、自己产生了难以估计的后果。酒后驾车问题如何解决，每个国家都在努力寻找办法。
目前，几乎所有国家都采用呼气酒精测试仪对驾驶人员进行现场检测，以确定被测量驾驶员驾驶时血液中酒精含量是否超标。现在市场上警用酒精测试仪种类繁多，随着传感器、单片机等技术的发展，酒精检测仪的功能越来越强、灵敏度越来越高，它能有效协助交警定点抽查驾驶员是否饮酒，但是由于抽查实施面狭窄，因此无法很好的对酒后驾车进行控制。
1.2 课题意义
为了能防患于未然，将交通事故扼杀在萌芽状态。同时，给交通管理部门减轻工作压力，提供科学的管理手段，本设计提出了一种车载酒精探测及安全控制系统，该系统安装在汽车上，不用交警和其他人员就能判断司机是否酒后驾车，即确保了司机的安全，又能减少交警等人员的工作量。
1.3 课题任务内容
1、查阅资料介绍本课题的背景及意义。
2、对驾驶室酒精浓度检测及安全控制系统的主要元器件进行比较选择。 3、在主要元器件确定的基础上进行硬件和软件设计。 4、通过仿真模拟实现本系统的功能。 （1）能根据驾驶员呼出气体检测出驾驶员血液中酒精浓度并用数码管显示。 （2）当驾驶员呼出气体的酒精浓度未超标时，继电器触点闭合，汽车可正常启动。
（3）当驾驶员呼出气体的酒精浓度超标时，室内声光报警，转向灯闪烁。 （4）酒精浓度超标时，继电器触点不结合，点火装置电源电路断开，四小时之内禁止启动。
5、对本设计进行总结分析。
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二 总方案设计及主要元器件的选择
2.1 酒精浓度检测仪总设计方案
设计时，考虑酒精浓度是由传感器把非电量转换为电量，传感器输出的是0-5伏的电压且电压值稳定，外部干扰小等。因此，可以直接把传感器输出电压值经过A/D转换器转换得到数据送入单片机进行处理。此外，还需接入数码管显示，报警、点火装置电源控制电路等。其总体框图如图2-1所示。
驾驶员呼出的气体 气敏 传感 器 A/D 转换 电路 控 制 器 数码管显示 报警 点火装置 电源
图2-1 基本工作原理图
2.2 主要元器件的选择
1、传感器的选择
方案一：使用燃料电池型酒精传感器。该传感器的工作原理是利用电化学反应原理进行的，就像一个微型的燃料电池，而燃料就是被测气体中的酒精，这个微型的燃料电池仅仅产生极小（一般是微安或纳安级别的电流）。通过使被测气体中的酒精成分发生电化学反应被生成二氧化碳和水，过程中产生电子迁移，电子迁移的过程则形成微弱电流，通过检测电流流过的量而计算出被测气体中酒精成分的多少。
方案二：使用半导体型MQ-3酒精传感器。该半导体传感器具有气敏特性，当接触的气体中其敏感的气体浓度增加，它对外呈现的电阻值就降低。使用简单的电路即可将电阻的变化，转换为与该气体浓度相对应的输出信号。再经过一系列的处理与计算得到酒精的浓度。
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