防醉驾汽车电子锁.docx

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防醉驾汽车电子锁

　　　　JISHOU　UNIVERSITY

本科生毕业论文

题目：

防醉驾汽车电子锁设计

作者：

葛权

学号：

20114053015

所属学院：

物理与机电工程学院

专业年级：

2011级电子信息科学与技术

指导教师：

王小云

职称：

教授

完成时间：

2015年5月20日

吉首大学教务处制

防止醉驾汽车电子锁设计

葛权

（吉首大学物理与机电工程学院，湖南吉首416000）

摘要

由于醉酒驾车给各国都带来了非常大的危害,所以设计一种智能控制系统防止醉酒驾车。

该系统主要由酒精传感器、电压比较器、继电器、语音报警模块、电源组成，主要将检测到驾驶员饮酒后人体酒精浓度的大小以电压信号输出，再通过电压比较器的比较后决定输出高电压还是低电压，然后在将信号输送到继电器控制电路，当驾驶员酒精浓度超标时继电器控制点火系统启动电路不能工作，汽车停驶，同时语音系统实现报警功能。

关键词：

汽车；酒后驾车；点火系统；语音报警系统

DesignofCarElectronicLocktoPreventDrunkDriving

GeQuan

（CollegeofPhysics,MechanicalandElectricalEngineering,JishouUniversity,JishouHunan416000）

Abstract

Asdrunkdrivinghasbroughtgreatharmtoallcountries,itisnecessarytodesignanintelligentcontrolsystemtopreventdrunkdriving.Thissystemismainlycomposedoftheethanolsensor,voltagecomparator,relay,voicealarmmodule,andpowersupply.Thesystemoutputthisinformationthroughthevoltagesignalbydetectingalcoholconcentrationofdriver,andthendeterminestheoutputishighvoltageorlowvoltagethroughthecomparisonofthevoltagecomparator.Thesignalsaretransmittedtotherelaycontrolcircuit,sowhenthealcoholconcentrationofthedriverexceedsthestandard,thestart-upcircuitoftherelaycontrolignitionsystemcannotwork.Theautomobilewillstopmoving,atthesametime,thespeechcircuitwillperformsthealarmfunction.

Keywords:

automobile；drunkdriving；Theignitionsystem；thevoicesystem；

目录

第一章绪论1

1.1选题的背景及意义1

1.1.1选题的背景1

1.1.2选题的意义1

1.2国内最新研究现状及发展前景1

1.2.1国内研究现状1

1.2.2发展前景1

1.2.3酒精检测仪2

1.3设计内容2

1.4设计方法3

1.4.1电路图设计及PCB生成3

1.4.2仿真分析法3

第二章防酒后驾车方案的选择4

2.1防醉酒驾车两种控制方式4

2.2方案选择5

2.3设计框图5

第三章防醉驾电子电路设计6

3.1USB电源设计6

3.1.1酒精度传感器检测方式的选择6

3.1.1.1湿化学法6

3.1.1.3电化学方法6

3.1.1.4红外光谱法6

3.1.2酒精测试仪型号的选择7

3.2电压比较器8

3.3.继电器控制电路9

3.4点火系统开关启动电路部分设计10

3.5语音电路设计10

3.6防醉驾系统11

3.7电路仿真12

3.7.2继电器控制电路仿真14

3.8总结17

参考文献18

第一章绪论

1.1选题的背景及意义

1.1.1选题的背景

2010年8月，十一届全国人大常委会第十六次会议将首次审议刑法修正案（八）草案，醉酒驾驶或被判刑[1]。

在2012的新的《刑法》规定，醉酒驾驶处罚第一百三十三条介绍，对在道路上追逐竟驶，情节恶劣的,处拘役，扣留驾驶机动车，并罚款。

新规定将于2013年1月1日在全国统一实施,从新条例中明确惩罚家中，只要触碰到几条高压线，12分就一下子被扣光。

1.1.2选题的意义

我国交通部的统计数据表明,近年来我国因驾驶员酒后驾车所导致的交通事故平均每年有25万余起,造成约5万人死亡,直接经济损失近13亿元[2]。

2010年世界卫生组织的事故调查报告显示，有50%-60%的交通事故是和酒后驾驶有关的。

可以看出酒后驾车是交通事故发生的首要原因。

所以酒后驾车，特别是醉酒驾车对道路交通安全的影响非常严重。

那么我们就必须研究一个防止醉酒驾车的装置。

这可以避免司机醉酒后驾车引起交通事故，让人们的生活更加美好，和谐。

1.2国内最新研究现状及发展前景

1.2.1国内研究现状

窗体顶端

窗体底端

我国在这方面的研究比较少，香港一家公司发明了一种名为i—KEY的车钥匙，可以有效而方便地避免醉酒驾驶产生的交通事故。

这种钥匙里面含有感应器、远程信息处理等等，在外面看来，它只是比车钥匙多了一条锁棒而已。

在使用之前，司机必须先按锁棒上的开关，待上面绿灯亮了，在对着锁棒吹气两秒钟[3]。

如果呼入锁棒气体中酒精含量少于规定值时，它会立刻开锁，棒锁收起来，这样车钥匙就能成功的插入钥匙孔，启动发动机。

否则，车钥匙会亮起红灯，锁棒就不能收起来，车子也就不能成功的启动。

1.2.2发展前景

基于国内的现状，这样能实现自我防御，和自我保护的装置拥有非常宽广的市场及应用前景。

政府也必定会在财力和技术方面给予一定的支持，各个汽车制造厂

也会对这种技术有非常大的期待，然后与之合作。

这样一种装置能否在最后应用到汽车上，达到普及，这需要我们不断的研究，不断的尝试和努力，让其符合人们的需要。

1.2.3酒精检测仪

研究表明，酒精不仅会降低驾驶员的反应能力和视线，而且还会让驾驶员的判断能力出现错误。

现在有许多检测人体内酒精浓度的检测工具，所以我们有很多种检测方法主要有人体血液取样检测，汗液取样检测，呼气酒精含量检测。

不同的场合我们的检测方法也会不同，平时在道路上交通部门人员检测过往车辆驾驶员是否有酒后驾车时通过呼气式的检测仪。

它是让驾驶员对着检测仪呼气，然后那个呼气式检测仪就会显示一个酒精浓度的数据。

与标准的酒精浓度对比下，就知道驾驶员有没有醉酒驾车了。

呼气式的检测方法比血液、汗液取样检测更加的简捷，方便，但是在检测的准确度上会稍有逊色[4]。

为了让醉酒驾车造成的事故更少，各国都在加紧研究更好的防止醉驾的装置。

一个好的防酒驾装置要实现两个方面的作用，第一能精确的检测出驾驶员是否醉驾，第二能关闭发动机，让驾驶员无法启动汽车，从而减少交通事故。

国内外发明的防醉酒驾车检测的装置主要有酒精呼气检测仪，皮肤接触式酒精探测器，远程酒精探测仪，利用嗅探器检测驾驶室气体的酒精含量；手持式非接触酒精检测器；激光测量酒精装置，检测的是汽车内乙醇蒸汽含量；汗液酒精检测装置，是通过人体的汗液进行检测。

1.3设计内容

通过酒精检测仪检测驾驶员酒精浓度，输出相应的信号给电压比较器，电压比较器再输出相对应的高低信号给继电器和语音报警系统。

继电器连接发动机的启动电路，通过电磁铁的通断电来实现对发动机线路通断的控制。

具体的细节操作：

根据系统的需要以及现实生活中的便宜，我们选用选MQ--3型气敏传感器来检测驾驶员呼出的气体；了解电压比较器的功能原理；继电器控制电路的设计，以及继电器控制电路和点火系统启动部分的连接；学习proteus，绘制防酒后驾车系统电路图，制作PCB[5]。

1.4设计方法

1.4.1电路图设计及PCB生成

用proteus画出电路图，并在其中选出电路需要的元器件，根据设计需要绘制防酒后驾车设计的电路图，通过该电路图生成PCB图。

1.4.2仿真分析法

用proteus软件对电路进行仿真，找出其中的缺陷以及不足地方，再进行一定的修改。

通过仿真确定该设计电路能不能实现酒后驾车控制原理。

第二章防醉酒驾车方案的选择

2.1防醉酒驾车两种控制方式

单片机控制点火系统：

这个系统主要是通过酒精传感器、转换器、单片机控制系统、继电器、电机等组成。

工作原理是通过酒精传感器检测驾驶员呼出气体的酒精浓度，然后传感器的信号经过A/D转换后输入到单片机中去，然后单片机根据逻辑判断处理，根据驾驶员体内酒精浓度和标定值比较来控制继电器的动作，进而控制汽车启动电机的工作。

如果酒精浓度超过正常值，那么电机就无法启动，这样就防止里驾驶员在酒后驾车。

单片机里事先写好了需要的程序，让其在输入特定值时就阻止发动机的启动。

图2.1单片机控制点火系统

传感器控制汽车供油系统：

汽车在发动开始走之前是需要供油系统供油的。

而防醉酒驾车系统通过传感器让汽车的供油系统没法供油，从而控制汽车的开启[6]。

这个系统有酒精检测仪、继电器、供油系统组成。

首先由酒精传感器检测驾驶员呼出的酒精，然后将信号传输到继电器中，如果检测的酒精浓度超过了正常值，那么继电器就切断车子的供油。

让其不供油，那么车子自然启动不了，从而达到控制酒后驾车的目的。

图2.2传感器控制汽车供油系统

2.2方案选择

和上面两种酒后驾车控制系统相比，本设计着眼于让防醉酒驾车系统安装在汽车已有的电路中.能让汽车电路只做很小改动的情况下，就实现防醉酒驾车的功能。

2.3设计框图

图2.3本次设计框图

第三章防醉驾电子电路设计

3.1USB电源设计

图3.1USB电源设计

这个USB电源是为整个酒后驾车系统提供电量的，VCC是5V电源，D+是电路线端口无限延伸，D—是无限缩短的电路线端口，GND是接地端，S1控制电源的通断，当S1断开时，整个防酒后驾车系统就停止工作。

3.1.1酒精度传感器检测方式的选择

因为抽血化验，便液检测很繁琐，不够方便，需要的条件多，结果显示不够迅速，所以我们在选择检测驾驶员驾驶汽车时酒精浓度就不能用这两种检测方式。

而呼气式酒精检测仪相对其他方式直接，简便而且可靠，能把检测的结果迅速的通过信号传送给下面的电路系统[7]。

3.1.1.1湿化学法

湿化学方法的定义是有液体参加的，通过化学反应来制备材料的方法。

这一方法在很久以前就开始应用了。

检测的方法是用酸性高锰酸钾溶液氧化酒精蒸汽，再根据溶液的褪色的时间检测酒精浓度，现在这个方法仍然是世界上很多国家的检测工具。

3.1.1.2气相色谱法

酒精被汽化后，跟着载气进入色谱柱，利用他们在柱内不同的迁移速度，最后得到分离。

分离后就进入氢火焰离子化检测器，再通过和色谱图上的标准进行对比，得到其法定值。

3.1.1.3电化学方法