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(完整word)防止酒后驾车控制器设计

防止酒后驾车控制器

题 目: 防止酒后驾车控制器的设计
指导老师： 龙小红
姓 名: 郭 雷
班 级: 电子0901班

目录
一、前言 2
二、各单元电路的设计方案及原理说明 2
1、系统设计原理说明 2
2、元件说明 3
①酒敏元件MQ—3 3
②TWH8778 4
③LM386 4
④LM7805 7
四、设计、安装及调试中的体会 7
1、结论 7
2、心得体会 7
五、附录 7
1、元器件清单 8

前言
随着汽车工业的发展,汽车肇事越来越受到世界各国的重视。在世界各国交通事故的法医调查中，酒后驾驶是导致交通事故发生的重要原因。虽然各国对酒后驾车执行了严格的规定，但酒后驾车任具有一定的普遍性，针对这种现象,本人设计一种防止酒后驾车的控制器，通过高灵敏度的呼气式酒精传感器检测司机的酒精摄入量,当司机体内酒精浓度超标时，控制系统会自动切断汽车启动系统，使汽车无法正常启动。从而更好地保障交通秩序和人们的出行安全，构建和谐的交通环境。
1、 设计方案及系统原理
下图为防止酒后开车控制器原理图。防止酒后开车控制器能在驾驶员酗酒后开车时，自动切断汽车点火系统的工作电源，强制车辆熄火，同时发出“茉莉花"的歌声。
接点火电路

电路工作原理：该酒后驾车限制器电路由电源电路、酒敏检测控制电路、语音电路、音频放大输出电路和点火系统控制电路组成,如图所示。
电源电路由蓄电池，二极管VD4，电阻器R1，电源指示发光二极管VD1,滤波电容器C1、C2和三端稳压集成器IC1组成.酒敏检测电路由酒敏传感器、电位器Rp和电子开关集成电路IC2组成。语音电路由电阻器R3、R4、R5和语音集成电路IC3组成。音频放大输出电路由电容器C3、C4、C5、音频功率放大集成电路IC4、扬声器SP、发光二极管VD2与VD3和电阻器R2组成。点火系统控制电路由电容器C6和继电器K组成。
蓄电池的12V电压经二极管VD4隔离保护、C1滤波后分为4路：一路经R1限流降压后将VD1点亮；一路直接加至酒敏传感器的A端;一路经LM7805三端集成稳压电路IC1稳压为+5V,作为酒敏传感器a、b之间加热器的工作电源；另一路经IC2为语音电路、音频放大输出电路和继电器K提供工作电源。若驾驶员没有饮酒，则酒敏传感器未检测到酒精气体时，A、B两端之间呈高阻状态，Rp的中心抽头为低电平，使得TWH8778大功率电子开关集成电路IC2内部的电子开关处于关断状态,语音电路、音频放大输出电路和继电器K均不工作，K的常闭触头接通点火系统的工作电源，发动机可以正常启动。若驾驶员酗酒后上车，则酒敏传感器检测到酒精气体后，其A、B两端之间的电阻值变小,使Rp的中心抽头变为高电平，IC2内部的电子开关接通,IC3和IC4通电工作，IC3输出的语音电信号经IC4功率放大后，驱动BL发出“茉莉花”的歌声，VD2和VD3闪烁发光；同时继电器K通电吸合，其常闭触头断开，点火系统的工作电源被切断，发动机无法启动或强制熄火.调节Rp的阻值,可以改变酒敏检测控制的灵敏度。
解决的问题：测试时TWH8778的4、5端电压总是为0，检查后发现有两个原因：一是电路中有虚焊、漏焊，二是电位器的滑动端与接地之间的阻值过低。
2、元件说明
①　 酒敏元件MQ—3

图2 酒敏元件MQ—3引脚

表 1 酒敏元件MQ-3标准工作条件
特点：对乙醇蒸汽有很高的灵敏度和良好的选择性；快速的响应恢复特性；长期的寿命和可靠的稳定性；简单的驱动回路。
应用：用于机动车驾驶人员及其他严禁酒后作业人员的现场检测；也用于其他场所乙醇蒸汽的检测.
封装:MQ—3酒敏元件有6个针状管脚，其中4个（两个A两个B）用于信号取出，2个H脚用于提供加热电流。
②　 TWH8778

简介:总共5个引脚，引脚排列从左向右分别是：1脚（输入端）2，3脚（输出端）4脚（地）5脚（控制极）.它属于高速集成电子开关，可用于各种自动控制电路。它外形简单，外围电路简单，内部包含过热，过压保护电路。其内部具有过压、过流、过热保护功能，可以适合大电流的驱动开关领域应用.在一些定时器、报警器等实用电路中广泛使用.在5脚与4脚之间加1。6伏特以上电压,1脚与2,3脚之间即可导通。2，3脚内部已并联。其中4，5脚之间的电阻约为40k欧姆（数字万用表测）。它带有散热片;TO—220封装.
参数：过压保护：典型值 30v 最大值40v 最小输入电压：典型值 3v 最大输入电压：30v 控制端最大电压：6v 延迟时间:典型值8微秒 最大值20微秒 　　 控制端开启电压：1。6 -2v 输出限制电流：最小值：0.55v 典型值：0.8v 最大值1v 开关压降：典型值300毫伏 最大值 500毫伏
③　 LM386
简介:LM386是一种音频集成功放,具有自身功耗低、更新内链增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器，广泛应用于录音机和收音机之中。LM386与通用型集成运放相类似，它是一个三级放大电路。
LM386的引脚图:
LM386的外形和引脚的排列如右图所示。引脚2为反相输入端,3为同相输入端；引脚5为输出端；引脚6和4分别为电源和地；引脚1和8为电压增益设定端；使用时在引脚7和地之间接旁路电容，通常取10μF。 　　
查LM386的datasheet，电源电压4-12V或5—18V(LM386N—4)；静态消耗电流为4mA；电压增益为20-200；在1、8脚开路时，带宽为300KHz;输入阻抗为50K；音频功率0。5W。　　
封装：LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式.
特性:静态功耗低，约为4mA，可用于电池供电； 　　 工作电压范围宽，4-12V or 5-18V; 　　 外围元件少; 　　 电压增益可调，20—200； 　　 低失真度；
应用特点：

LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器,主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少,电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，直至 200。输入端以地为参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。
参数：电源电压：（LM386N—1，-3，LM386M-1）15V；电源电压：（LM386N—4）22V；封装耗散：（LM386N）1。25W，（LM386M）0.73W，（LM386MM-1）0.595W;输入电压±0.4V； 　　储存温度-65℃至+150℃；操作温度0℃至+70℃；结温+150℃。
应用注意事项：尽管LM386的应用非常简单,但稍不注意，特别是器件上电、断电瞬间，甚至工作稳定后,一些操作(如插拔音频插头、旋音量调节钮）都会带来的瞬态冲击，在输出喇叭上会产生非常讨厌的噪声。 　　
1、 通过接在1脚、8脚间的电容（1脚接电容+极)来改变增益，断开时增益为20。因此用不到大的增益，电容就不要接了,不光省了成本，还会带来好处—-噪音减少，何乐而不为? 　　
2、 PCB设计时，所有外围元件尽可能靠近LM386;地线尽可能粗一些；输入音频信号通路尽可能平行走线,输出亦如此.这是死理，不用多说了吧。 　　
3、选好调节音量的电位器。质量太差的不要，否则受害的是耳朵；阻值不要太大，10K最合适，太大也会影响音质，转那么多圈圈,不烦那！ 　　
4、尽可能采用双音频输入/输出。好处是：“+"、“－”输出端可以很好地抵消共模信号，故能有效抑制共模噪声。 　　
5、第7脚（BYPASS）的旁路电容不可少！实际应用时，BYPASS端必须外接一个电解电容到地,起滤除噪声的作用。工作稳定后，该管脚电压值约等于电源电压的一半。增大这个电容的容值,减缓直流基准电压的上升、下降速度，有效抑制噪声。在器件上电、掉电时的噪声就是由该偏置电压的瞬间跳变所致，这个电容可千万别省啊！ 　　
6、减少输出耦合电容.此电容的作用有二：隔直+耦合。隔断直流电压,直流电压过大有可能会损坏喇叭线圈；耦合音频的交流信号。它与扬声器负载构成了一阶高通滤波器.减小该电容值，可使噪声能量冲击的幅度变小、宽度变窄；太低还会使截止频率(fc=1/(2π＊RL*Cout)）提高。分别测试，发现10uF/4。7uF最为合适，这是我的经验值。 　　
7、电源的处理，也很关键。如果系统中有多组电源,太好了！由于电压不同、负载不同以及并联的去耦电容不同，每组电源的上升、下降时间必有差异.非常可行的方法：将上电、掉电时间短的电源放到+12V处，选择上升相对较慢的电源作为LM386的Vs，但不要低于4V,效果确实非常不错！
④　 LM7805

图5 三端稳压器引脚
简介：三端稳压器7805为3端正稳压电路，提供5V输出电压,应用范围广。内含过流、过热和过载保护电路。带散热片时，输出电流可达1A。虽然是固定稳压电路，但使用外接元件，可获得不同的电压和电流。
引脚：1脚接输入，2脚接地，3脚接输出。
四、设计、安装及调试中的体会
1、心得体会
通过本次课程设计，让我对电路以及仪表相关知识有了更加直观的理解和认识.在实验过程中,由于条件限制，出现了很多问题，但是通过老师的指导，同学间的讨论以及自己对电路的理解，问题得以解决.在发现问题，分析问题以及解决问题的过程中，提升了自己对电子制作的兴趣，虽然整个设计并不复杂，但是收获颇丰。

2、结论
经实验得出结论，用酒精接近酒敏传感器，语音电路发出“茉莉花”歌声，且VD2、VD3发光二极管持续闪烁。以上提出的防止酒后驾车控制器，该控制器安装在汽车上，不用交警和其他人员就能判断驾驶员是否酒后驾车以确保司机安全,能够更为普遍的控制酒后驾车现象的发生。
五、附录(见下一页）

1、元器件清单：
元器件名称
个数
标号
二极管IN4007
1个
VD4
发光二极管
3个
VD1、VD2、VD3
1.5K电阻
1个
R1
1K电阻
2个
R2、R4
3K电阻
1个
R5
240K电阻
1个
R3
2200uf
1个
C1
220uf
3个
C2、C5、C6
4.7uf
1个
C3
10uf
1个
C4
电位器253
1个
Rp
LM7805
1个
IC1
TWH8778电子开关
1个
IC2
音乐片
1个
IC3
LM386
1个
IC4
扬声器
1个
SP
酒敏传感器
1个
MQ-3

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