毕业论文---基于单片机的酒后驾驶智能闭锁系统设计.docx
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1、 本科毕业设计(论文)答辩材料 专业班级: 测控技术与仪器0703班 学 号: 070401078 学生姓名: 指导教师: 2011年 06月 基于单片机的酒后驾驶智能闭锁系统设计DESIGN OF INTELLIGENT LATCH-UP ANTI-DRINK DRIVING SYSTEM BASED ON SINGLE-CHIP 学 院:信息科学与工程学院专 业 班 级: 测控技术与仪器学 号: 070401078学 生 姓 名: 李本科指 导 教 师: 目 录摘要1Abstract2第1章 绪论41.1 课题的研究目的和意义.41.1.1 课题的研究目的41.1.2 课题的研究意义51.
2、2 国内外研究现状61.2.1 国外研究现状61.2.2 国内研究现状81.3 研究内容9第2章 总体方案设计102.1 设计思路102.2 系统方案设计102.2.1 酒精传感器的选型112.2.2单片机的选型122.2.3 模数转换芯片的选型.13第3章 系统硬件设计143.1 AT89系列微控制器的硬件结构特点143.1.1 AT89C52的主要技术性能特点153.2 模数转换芯片ADC0809的性能特点183.3 酒后驾驶闭锁系统硬件电路设计213.3.1 信号采集放大电路设计213.3.2 数码管显示电路设计223.3.3 报警电路设计253.3.4 继电器驱动电路设计253.3.5
3、 系统总体硬件电路图.26第4章 系统软件设计274.1主程序流程图274.2 源程序设计28第5章 系统软硬件调试315.1 51系列单片机软件开发及调试工具5.2硬件系统仿真工具5.2.1 仿真电路图及仿真结果.5.3硬件电路连接及程序下载.5.4系统软硬件合成调试.第6章 结论参考文献致谢 摘要随着交通行业技术的发展,以及汽车保有量的增加,汽车给人类带来舒适和便捷的同时,也给人类带来了交通事故频发等交通安全隐患,如酒后驾驶、无照驾驶、违规驾驶等,严重威胁着人类生命和财产安全。随着我国公路运输业的发展,同其他国家相比,我国的道路交通安全形式更为严峻,特别是由酒后驾车导致的交通事故发生率比较
4、高。因此,从主动安全角度出发,禁止酒后驾驶人员启动汽车引擎,成为在车辆发生事故之前排除隐患的重要研究课题。 本文在研究国内外防止酒后驾驶技术的基础上,针对酒后驾车导致交通事故频发的事实,设计一种基于单片机的智能防酒后驾驶控制系统。系统先检测司机呼出气体酒精浓度,显示检测结果,并据此执行相应的控制。本次设计主要完成以下几个方面的工作: (1)根据该系统的实际目的和系统装置所使用的特定环境,选择燃料电池型酒精传感器作为检测驾驶员呼出气体酒精含量的工具; 采用合适的仪表放大器、单片机、显示模块、报警模块、继电器驱动模块设计硬件系统; (2)在 Keil uvision3基础上编写完成系统的软件设计,
5、并进行编译调试;(3)在proteus环境下对系统进行仿真(4)整合调试软硬件,并调试检验。 实验表明:酒精传感器模拟信号输出经 A/D 转换为数字信号被AT89系列单片机采集,据传感器输出电压与酒精浓度的对应关系式,系统软件能精确地将该电压信号换算成酒精浓度值,并将该值与电压值由数码管显示。酒精浓度超标时,报警模块启动并发出警告,主控制器控制继电器切断启动机电源,实现了本研究的设计目标和要求。基于 单片机的智能酒后驾驶闭锁系统工作性能稳定可靠,为交通安全提供了主动性防护保障,具有一定的实用价值。 关键词:汽车;酒后驾驶;智能闭锁;单片机 AbstractWith the developmen
6、t of transport industry and the increasing of cars, vehicle brings not only comfort and convenience for humanity, but also high frequency of traffic accidents and other safety problems, such as drunk driving, which seriously threaten to human life and property. With the development of Chinas road tr
7、ansport industry, compared with other countries, Chinas road security is more serious, particularly the incidence of traffic accidents caused by drunk driving is relatively so high. Therefore, to prohibit actively drunk-drivers from starting engine become necessary before the event of vehicle accide
8、nt. Based on preventing drink-driving technologies from home and abroad and microprocessor control unit, this paper designs an anti-drunk-driving system to prevent traffic accidents from occurring to the greatest extent. The system tests alcohol concentration in drivers exhaled gas and displays the
9、value. According to the result, the system adopts different control. The main content of this thesis is as following: (1) Select the fuel cell-type alcohol sensor testing the alcohol concentration in drivers breath according to system devices actual purpose and specific environment the system used i
10、n. (2) Design the hardware systems, including appropriate instrumentation amplifier、 single-chip、LED display module、alarm module and relay driver module. Complete the software system under the Keil uvision3 .(3)TO emulate the system under the Proteus.(4) Integrate the software into the hardware that
11、 has been designed and actual test its performance. The experimental test demonstrates that alcohol sensors analog signal is converted to digital signal stored in register through A/D converting module.The system process the fuel cell-type alcohol sensor signal precisely based on the corresponding r
12、elationship between sensor output voltage and alcohol concentration, which are then displayed on LED monitor. When he alcohol concentration exceeds, voice alarm module warns driver, the red light threatens corresponds to the relay, at the same time, and the host controller controls relay shutting do
13、wn the vehicle engine power to avoid drunk driving actively, realizing this study quirements. Overall, the intelligent latch-up anti-drink driving system work excellently, can satisfy the security demands and the requests of this research. KEY WORDS: automobile, drunk driving, intelligent latch-up,
14、single-chip第1章 绪论1.1 课题研究的目的和意义1.1.1 课题研究的目的 近年来随着经济迅速发展,人们的生活水平日益提高,私家车也越来越多,各种应酬随之而来,“酒”这东西贴近了我们的生活。而酒后驾车也频频发生,给人们的生活和生命安全带来了巨大的伤害。据德国一家调研机构预测,全球汽车(包括个人用车和商用车)保有量最迟到 2010 年将突破 10 亿量1。随着汽车保有量的增加,交通事故也在不断的增加,全世界每年约有 120 万人死于道路交通事故,受伤者多达 5000 万人,同时全球道路交通事故每年造成的直接经济损失为 5180 亿美元,可见道路交通安全问题已成为全球性的主题2-3。
15、随着汽车使用量的增加和道路交通事业的发展,也给社会带来了负面影响,其中道理交通事故就是其中之一4。目前我国汽车保有量约占世界的 2%,但交通事故死亡人数却占 15%左右 ,同发达国家相比,我国的道路交通安全形式严峻5-6。截至到 2008 年,虽然我国加强了预防交通事故的措施,但是交通事故数量还是相当惊人(如表 1所示)7。表 1 2004-2008 期间全国交通事故起数和死亡人数年份交通事故起数(起)死亡人数(人)2004517899107077200545025498738200637878189455200732720981649200826556573990据世界卫生组织的事故调查显示
16、,大约50%-60%的交通事故与酒后驾驶有关。酒后驾驶已经被世界卫生组织列为车祸致死的首要原因。在我国,母国勇分析了我国2000 年交通事故原因,明显指出驾驶员是造成交通事故的主要原因(如表 2)8。牟建霖指出我国机动车驾驶员酒后驾车约占 20%,每年因酒后驾车发生交通事故死亡人数超过 5000 人9。赵卫兴,高岩等人分析了 19942004 年酒后驾驶死亡人数占交通事故总死亡人数的比例,指出该比例从1994年的2%上升到2004年的4.4%,平均每年以7.3%的速度增长,可见酒后驾车的危害触目惊心,已经成为引发交通事故的罪魁祸首10。表 2 2000 年道路交通事故原因分析 项目机动车原因机
17、动车驾驶员非机动车驾驶员行人、乘车人道路其它事故(%)4.9483.722.983.250.144.97死亡(%)5.0667.204.316.830.1516.44为了能够有效的防止酒后驾驶造成的此类危害,研究一种酒后驾驶智能闭锁系统是非常必要的,从而能够强制性防止酒后驾车,降低交通事故的发生率。对于酒后驾车这种现象,张玮指出虽然各个国家都对酒后驾车执行了严格的规定11-13,但是还有很多人不能严格遵守这个规定,酒后驾车事件还是很频繁,因此研究这种能够自动防止酒后驾车的装置更为必要。本研究设计的智能闭锁系统,能够通过高敏度的呼气式酒精传感器,通过检测司机呼出气体的酒精含量当检测到司机呼出气体
18、内酒精含量超标时,能够阻止驾驶员开启汽车引擎,使汽车无法启动,同时语音报警,提醒驾驶员“注意安全,不要酒后驾车”,从而有效减少交通事故的发生,提高我国道理安全水平,更好地保障我们的交通秩序,保护人们的出行安全,构建和谐的交通环境。1.1.2 课题研究的意义 据来自某国际组织的一项统计数据显示:每33分钟就会有一人死于与饮酒有关的交通事故。尽管有大多数人认为酒后驾车酿成的交通事故永远不可能发生在自己的身上,但专家的统计结果证明:在每个人的一生中卷入与喝酒有关的交通事故的可能性为30%。显而易见,饮酒与开车是多么可怕的致命结合,正是由于酒后开车这个“罪魁祸首”使得一幕幕本不该发生的惨剧接连上演,造
19、成一个个幸福美满的家庭支离破碎。虽然我国现行法律规定对酒后驾车造成重大伤亡事故的肇事者,追究其刑事责任,但是对没有造成重大伤亡事故的酒后驾车者的惩罚比较低,最多也只是拘留15天处罚 9,14。由于这种轻微的处罚根本不足以引起驾驶员的重视,因此酒后驾车者还是比较多。酒精在人体血液内达到一定浓度时,人对外界的反应能力及控制能力就会下降,尤其是处理紧急情况的能力下降。驾驶员血液中酒精含量越高,发生撞车意外的机会越高。根据来自4538位新浪网友的调查显示,有81.29%的被调查者同意酒后驾驶属于违法行为,但在被问及是否有过酒后驾驶行为时,仅有20.63%的被调查者从未有过酒后驾车的行为。在被问及酒后驾
20、驶人员存在何种心理时,有39.84%的被调查者认为酒后驾驶人员过高的相信自己的驾驶技术,27.35%的被调查者认为酒后驾驶人员的安全意识不强。另外,有18.97%的被调查者认为酒后驾驶人员存在侥幸心理。针对这种现象,很有必要研究一种专门协助司机安全驾驶的辅助工具,即防酒后驾驶的智能闭锁装置,能够适时提醒司机安全驾驶,更避免了因盲目自信而导致的交通事故,创造人类的美好生活和社会的和谐。1.2 国内外研究现状1.2.1 国外研究现状 针对司机酒后驾车事故频繁的现象,国外最早开始研发针对酒后驾驶的酒精测试仪。1957 年 1 月 23 日,世界上第一台醉酒呼吸分析仪在瑞典首次投入使用,它可以当场直接
21、测试。它能检测出司机呼出气体中的酒精含量,并将这一结果显示于仪器的显示屏上。交警据此判断该司机是否酒后驾驶。目前,英国、澳大利亚、比利时、法国、荷兰、新西兰、西班牙、瑞典等欧洲国家,普遍采用的办法是在交通事故现场,交警随身携带呼气式酒精测试仪,对司机呼出气体中的酒精含量进行快速检测,根据检测结果进行事故处理并给予驾驶员一定的惩罚。 为了能够协助驾驶员主动测试是否酒后驾驶,国外许多国家先后研究了用于汽车上的不同酒后测试办法。 英国布里斯托尔大学生理学家霍尔瓦特设计了一种高智能座驾,其上装有一套名为“个人警察”的监察系统,由红外线摄像机、感应器和带有电脑分析功能的“小黑箱”组成。通过“小黑箱”摄像
22、机录制的司机眼球活动情况以及感应器侦察到的方向盘扭转动作集中起来进行分析,从分析方向盘转动情况仪器中获得的信息与从扫描司机瞳孔移动装置获得的信息发生联系并进行比较,通过这一对照完全可以确定司机是否头脑清醒。根据司机审视行车方向长短,判定司机的醉酒程度。 意大利主要方法是在车上配备酒精检测 MEMS 传感器,将 MEMS 传感器置于方向盘的中间位置,酒精检测 MEMS 传感器将元件植入在直径 8mm 的密封外壳内、连同信号处理电路等一起嵌入方向盘内,通过该传感器检测驾驶员呼出气体的酒精含量。 瑞典绅宝用附带酒精检测功能的钥匙组件“Alcokey”,在汽车遥控器内部嵌入小型酒精测试器,当司机按下遥
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