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智能酒驾检测系统概述

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2020年4月19日
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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。特别是由酒后驾车导致的交通事故发生率比较高。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本设计。
本设计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 uvision4基础上编写完成系统的软件设计,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。

关键词:汽车;酒后驾驶;智能闭锁;单片机 Abstract
With the development of transportation industry technology, as well as the increase of car ownership, cars bring people comfortable and convenient at the same time, also has brought human frequent traffic accidents, such as traffic safety hidden trouble, such as drunk driving and driving without a license, driving violations, serious threat to human life and property safety.Especially the traffic accidents caused by drunken driving is quite high.Therefore, from the perspective of active safety, against drunk drivers to start the car engine, be ruled out before vehicle accident hidden trouble of important research in this design.
This design on the basis of the research at home and abroad to prevent drunk driving technology, aiming at the fact that drunk driving cause traffic accident frequency, design a kind of intelligent against drunk driving control system based on single chip microcomputer.System to detect breath gas alcohol concentration, according to test results, and implement corresponding control accordingly.This design mainly completed the following several aspects:
(1) according to the actual purpose of the system and the system device used by a particular environment, alcohol sensor is chosen as the test driver's breath gas alcohol content of tools;Use appropriate microcontroller, display module, alarm module, relay driver module design of the hardware system;
(2) in Keil uvision4 written on the basis of system software design, and debugging;
(3) under the environment of proteus simulation system
(4) integrated debugging of software and hardware, testing and debugging.
1 绪论
1.1 本设计研究的目的和意义
1.1.1 本设计研究的目的
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 将突破10亿量。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。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。当前中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,中国的道路交通安全形式严峻。据世界卫生组织的事故调查显示,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。在中国,母国勇分析了中国 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 。牟建霖指出中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。赵卫兴,高岩等人分析了1994～ 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 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。
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,可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。本设计的智能闭锁系统,能够经过高敏度的呼气式酒精传感器,经过检测司机呼出气体的酒精含量当检测到司机呼出气体内酒精含量超标时,能够阻止驾驶员开启汽车引擎,使汽车无法启动,同时声光报警,提醒驾驶员,从而有效减少交通事故的发生,提高中国道理安全水平,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 本设计研究的意义
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,造成一个个幸福美满的家庭支离破碎。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,特别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。
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 国内研究现状
1.2.1国内研究现状
中国对于这方面的研究比较少,香港一家公司创造了一种名为i—KEY的车钥匙,能够有效而方便地防止醉酒驾驶。这种钥匙将感应器、远程信息处理等技术整合在车钥匙上,从外观看,它比正常的车钥匙多了一条锁棒。使用时,司机要先按i—KEY上的开始按钮,绿色准备灯亮了之后,对着气孔吹气约两秒钟。当呼出气体的酒精含量低于规定值时,它会立即开锁,把锁棒收起来,车钥匙便能顺利插入钥匙孔,启动引擎。否则,钥匙将亮起红灯,锁棒便不能收起来,汽车将无法启动。当前,国家交通技术领域正在开发研究驾驶行为监控预警技术和装备,研究内容:驾驶状态及车辆运行状态与环境实时检测技术,异常驾驶状态实时识别技术,驾驶意图、行为预测及违规操作判别技术,危险驾驶行为的预警方法与技术,驾驶行为监控预警系统集成技术。研究目的:经过研发异常驾驶状态、违规操作、不良驾驶习惯等检测预警系统与装置,形成驾驶人行为的实时监控技术,为有效减少道路交通事故提供技术支撑,从而开发适用于驾驶行为监控系统原型样机,并将经过实车实验验证。虽然当前隧道窑生产过程的自动化己经取得了长足的进步,可是限于现有的技术和工艺水平,并没有真正实现隧道窑生产的全过程自动化。随着自动控制技术的不断进步,隧道窑生产工艺的不断改进,隧道窑自动控制系统将更加完善,体现隧道窑特性的温度制度和压力制度将实现智能优化控制,控制系统将具有更高的精度、更快的速度以及更强的抗干扰性能。例如,窑炉监控系统能够根据己经设定的烧成制度,对窑内发生的各种变化自动进行调控。当系统当前状态发生变化时,控制系统将驱动执行机构对相应参数做出调整。隧道窑的辅助过程也将进一步实现自动化、一体化。例如,隧道窑的进车、出车、窑门升降按预先设定的程序自动完成,在无人干预的情况下,窑车能在回车线上顺利完成码坯,砖坯转运,卸砖,返回等作业。利用电子计算机技术实现全过程自动化控制的隧道窑能够准确、及时、灵敏地凋整各项热工参数,减少对操作经验的依赖,降低操作人员的劳动强度;提高窑炉运行稳定性,进一步改进产品的质量,增加产品的产量;而且进一步降低能耗,减少能源浪费。
1.3研究内容
本设计主要研究一种能自动防止司机酒后驾驶的智能闭锁系统,本设计主要采用中档芯片作为该智能闭锁系统的核心,经过呼气式酒精传感器测试司机呼出气体的酒精含量,而且能够经过液晶显示器显示该酒精含量值,当司机体内血液酒精含量超过安全驾驶标准时,能够报警,并经过继电器切断汽车引擎的电源,使汽车无法启动。
本研究主要包括以下几个方面的内容:
(1)设计智能闭锁系统的功能、结构组成以及控制系统中的功能模块;
(2)认真学习 STC89C52芯片的特性和功能,设计自动控制系统的硬件电路。以STC89C52为核心,功能模块划分为酒精传感器酒精浓度信号采集放大电路、
STC89C52 微控制器、报警电路、显示电路、继电器接口电路等 ;
(3)软件编程。按照软件实现的功能,分为酒精传感器模拟输出电压线性化处理、气体浓度显示、报警、继电器驱动子程序等;

2 总体方案设计

2.1设计任务 
本设计设想完成一种能防止司机酒后驾驶的智能系统,该系统的核心为闭锁装置。该系统的控制核心为STC89C52芯片,司机呼出气体中的酒精含量采用呼气式半导体酒精传感器检测,我们会经过液晶显示器显示该酒精浓度值,当单片机经过一系列计算判断检测到的司机体内酒精含量超过设定警戒值时,系统能够产生声光报警,并经过控制继电器来切断汽车引擎的供电电源,使得汽车无法启动。  
本次主要包括以下几个方面的内容:  
(1)设计智能闭锁系统的结构组成以及框架结构,熟悉并深入了解控制系统中的各功能模块的原理;  
(2)熟悉SCT89C52芯片的特性和功能,设计自动控制系统的硬件电路。以 SCT89C52芯片为核心的最小系统作为中控电路,外围功能模块划分为酒精传感器信号调理电路、模数转换电路、报警电路、显示电路、继电器驱动电路等 ; 
(3)软件编程。按照软件需要实现的功能,主程序能够分为酒精传感器信号调理模块、模数转换模块、中控模块、报警模块、显示模块、继电器驱动模块等;  
(4)硬软件结合调试。
2.2 设计思路
本设计的酒后驾驶智能闭锁系统,采用燃料电池型酒精传感器,经过该酒精传感器检测驾驶员呼出气体的酒精含量,判断是否超过安全驾驶标准,而且要求经过硬件系统处理,能够显示该酒精浓度,使驾驶员能够清楚的看到已经饮酒过度,因此需要选择一种显示仪器来显示驾驶员呼出气体酒精浓度值,基于这种要求,本次设计选用LCD显示模块。为了能够警示驾驶员不要酒后驾驶,本系统中需要设计一种报警系统,能够在驾驶员欲酒后驾驶时,发出警告提示。该智能闭锁系统的最主要功能是为了当检测到司机呼出气体内酒精浓度超标时,能够自动切断汽车引擎电源,因此需要一种执行机构能够自动的切断汽车引擎电源,本次设计选用继电器来达到这个目的,经过继电器的动作来控制汽车引擎电源是否开启。经过选用本方案中的元件,该智能闭锁系统能够经过快速检测驾驶员呼出气体的酒精浓度是否超标,经过单片机的放大、采集处理检测驾驶员呼出气体酒精含量是否超标,当检测到驾驶员饮酒过度时,能够显示酒精浓度值和报警提示不要酒后驾车,并快速切断汽车引擎电源,停止启动发动机。
2.3 系统方案设计
基于以上的构思,设计了智能酒驾检测系统框图,如下图2-1所示:

STC89C52 单片机
按键电路
AD7705采样电路
LCD1602显示电路
继电器模块
MQ3传感器
声光报警电路

图2-1系统硬件原理框图

下面对该系统做下简单的介绍:
本系统主要由电源模块、酒精传感器、stc89系列单片机、模数转换模块AD7705、LCD1602显示模块、报警模块、继电器驱动模块等组成,其主要任务是采集酒精传感器的输出电压信号,经过AD7705模数转换和STC89C52单片机处理,当检测到酒精浓度超过设定值时,能够经过LCD显示传感器的输出酒精浓度,汽车无法启动。

2.4器件选择 
2.4.1系统主控芯片的选择
方案一:采用AT89S51作为主控芯片。AT89S51提供以下标准功能:4KB闪速存储器,128B内部RAM, 32 个I/O 口线,看门狗(WDT),两个数据指针,两个16 位定时器/计数器,一个5向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内震荡器及时钟电路。其具有成本低、功耗低和使用简单等特点,但其FLASHROM相对比较小而且运算速度低。
方案二:采用宏晶公司生产的STC12C5A60S2,它是一款增强型51单片机完全兼容传统51单片机的指令,功耗低,技术成熟,成本低,而且具有丰富的内部资源,完全能够满足设计需要[11]。同时对开发设备要求低,写入单片机的程序能够进行加密,对我们的劳动成果有了保证。
综合本系统的性能指标,由于本系统用到的内存较少,AT89S51的FLASHROM相对比较小,功耗低,抗干扰性强,价格便宜,适合作为本系统的控制芯片。而STC12C5A60S2运算速度快、FLASH内存大、抗干扰性强,但价格相对较高,不适合作为本系统的主控芯片。

2.4.2传感器选择 
燃料电池型酒精传感器拥有稳定性好、精度高、抗干扰性好等一系列优点,可是由于其属于电化学类型且碍于此酒精传感器的结构要求,当前只有美国、英国、德国等少数几个国家能够生产,于是当前国内半导体型酒精传感器使用较为普遍,因为它的主要优点是价格低廉,同类型的半导体型价格只是燃料电池型的几分之一,虽然它的性能要差于燃料电池,可是基于本次设计要求和使用环境我们不需要达到特别高的精度,于是从成本等方面的考虑,本次课题选用半导体型酒精传感器MQ-3。

2.4.3模数转换芯片选择 
方案一:采用ADC0808芯片,ADC0808是单片CMOS器件,是8位A/D转换器,带有使能控制端,能够与微机直接接口[8]。由于它是一个并行输入结构,它占用了更多主控芯片的端口资源,同时分辨率相对较低。
方案二:采用AD7705芯片,AD7705 是完整的 16 位AD转换器,它采用了Σ-Δ技术,能够获得 16 位无误码数据输出,精度高,占用单片机的端口资源少。
本次模数转换选用AD7705芯片,虽然在精度和速度上相对于其它芯片相对较高,价格便宜,因此最终选择案二AD7705。 

2.4.4显示屏选择 
方案一:采用传统的LCD12864液晶作为显示屏。LCD12864由DDRAM(显示数据ＲＡＭ),CGROM(字型产生ROM)和CGRAM(自定义字型产生RAM)和GDRAM(绘图ＲＡＭ)等组成,实现显示字符和图形功能。该液晶模块显示内容相对较多。
方案二:采用LCD1602液晶作为显示屏。该液晶模块使用简单,价格便宜,体积小,方便携带,但其分辨率较低,显示内容相对较少。
由于该系统需显示的数据较少,因此方案方案一中运用LCD12864虽然显示效果好,可是浪费资源,耗能较大,而且编程难道较大,占用CPU时序较多,采用LCD1602显示时能够达到同样的显示效果,不但占用CPU时序少,而且编程简易。因此本次系统设计选用LCD1602显示。 
2.4.4继电器选择 
 本系统中继电器主要是起到一个自动控制作用,当酒精浓度超过警戒值时会触发继电器,从而驱动开关断开,关闭汽车供电系统。基于本次设计需要选用固态继电器,它的输入端连接单片机,输出端连接汽车供电系统,它采用类似于开关的中间隔离器件实现自动控制功能。
3 系统硬件设计
3.1 系统电路架构 
单片机STC89C52作为本次项目的核心器件,它主要用来进行各个模块的协调工作,其中,在它的外围电路上有:按键电路、模数转换电路、液晶显示电路、声光报警电路、继电器电路、MQ3传感器电路。电路设计框图如图3-1所示。

STC89C52
按键电路
AD7705采样电路
LCD1602显示电路
继电器模块
MQ3传感器
声光报警电路

图3-1 电路设计框图

3.2晶振电路 
STC89C52片内有一个高增益的反相放大电路,它有两个端口,输入端引脚是XTAL1,输出端引脚是XTAL2,因为单片机需要有用的时钟信号,因此该反相放大电路利用外接的石英晶振和电容,构成了稳定的自激震荡电路,它产生的脉冲信号经过内部的二分频后直接被送入了单片机内部。如图3-2所示,其中电容C1和C2起到调节频率的作用,其值一般取22uF,晶体的震荡频率范围一般为1.2MHZ～12MHZ,此次设计中选用的是11.0592MHZ的石英晶体。

图3-2晶振电路

3.3复位电路 
STC89C52本身没有复位功能,它是经过外部构建的复位电路来实现复位的,复位操作需要的信号首先会由单片机的复位引脚RST经过施密特触发器来抑制噪声进行补偿,然后施密特触发器会产生输出电平,最后由复位电路采样,只有这样得到的信号才能满足要求。此次设计采用的是经过电容充电来实现的高电平,它实现高电平复位的功能只需要电容充电的时间不超过1ms就能够。如下图3-3所示。 

图3-3复位电路

3.4按键电路
本设计中由于使用的按键较少使得单片机的输出端口较为充裕,因此采用了独立按键的方式对设定值的各个数位进行控制,k1按键模拟汽车启动,k2按键用来用来设置浓度,在单片机的输出端口中用P2^6～P2^7端口来控制按键,并用软件的形式不断的扫描检测按键的状态,随时记录按键的返回值,以便于其它模块的调用。电路图如3-4所示。

图3-4按键电路

3.5声光报警电路
声光报警电路采用的是蜂鸣器和LED灯,电路如图3-5所示。

图3-5声光报警电路

3.6模数转换电路AD7705 
AD7705 采用SPI Q SPI兼容的三线串行接口,能够方便地与各种微控制器和DSP 连接, 也比并行接口方式大大节省了CPU的 IO口。下应用电路中,采用 80C51 控制AD7705,对桥式传感信号进行模数转换。此方案采用二线连接收发数据。 AD7705 的CS 接到低电平。DRDY的状态经过监视与DRDY线相编程数字滤波器等部件。能直接将传感器测量到的多路微小信号进行AD转换。这种器件还具有高分辨 率、宽动态范围、自校准、优良的抗噪声性能以及低电压低功耗等特点, 非常适合仪表测量、工业控制等领域的应用。
AD7705 是完整的 16 位AD转换器。若外接晶体振荡器、精密基准源和少量去耦电容, 即可连续进行A D转换。它采用了Σ-Δ技术,能够获得 16 位无误码数据输出。这一点非常符合对分辨率要求较高但对转换数字要求不高的应用,例如数字音频产品和智能仪器仪表产品等。下面对该器件几个重要部分和特性作简要说明。增益可编程大器AD7705 包括两个全差分模拟输入通道。片内的增益可编程放大器 PGA之一,能将不同摆幅范围的各类输入信号放大到接AD转换器的满标度电压再进行AD转换,这样有利范围的双极性信号。电路如图3-6所示。

图3-6 AD7705电路图
3.7 MQ-3气体传感器
MQ-3气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在酒精蒸汽时,传感器的电导率随空气中酒精气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。 MQ-3气体传感器对酒精的灵敏度高,能够抵抗汽油、烟雾、水蒸气的干扰。这种传感器可检测多种浓度酒精气氛,是一款适合多种应用的低成本传感器。
模块特点:
(1)具有信号输出指示;
(2)双路信号输出(模拟量输出及TTL电平输出);
(3)TTL输出有效信号为低电平,可直接接单片机 ;           
(4)模拟量输出0~5V电压,浓度越高电压越高;
(5)对乙醇蒸汽具有很高的灵敏度和良好的选择性;
(6)具有长期的使用寿命和可靠的稳定性;
(7)快速的响应恢复特性;
  应用于机动车驾驶人员及其它严禁酒后作业人员的现场检测,也用于其它场所乙醇蒸汽的检测,探测酒精范围。
电气性能: 
输入电压:DC5V 功耗(电流):150mA
  DO输出:TTL数字量0和1(0.1和5V)
  AO输出:0.1-0.3V(相对无污染),最高浓度电压4V左右
MQ-3气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在酒精蒸汽时,传感器的电导率随空气中酒精气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。 MQ-3气体传感器对酒精的灵敏度高,能够抵抗汽油、烟雾、水蒸气的干扰。这种传感器可检测多种浓度酒精气氛,是一款适合多种应用的低成本传感器。电路如图3-7所示。

图3-7所示MQ-3酒精传感器

3.8 LCD1602显示电路
字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD,当前常见16*1,16*2,20*2和40*2行等的模块。下面以长沙太阳人电子有限公司的1602字符型液晶显示器为例,介绍其用法。一般1602字符型液晶显示器实物如图3-8所示。

图3-8 LCD1602实物图

它的16条引脚定义如表3-1:
编号
符号
引脚说明
编号
符号
引脚说明
1
VSS
电源地
9
D2
数据
2
VDD
电源正极
10
D3
数据
3
VL
液晶显示偏压
11
D4
数据
4
RS
数据/命令选择
12
D5
数据
5
R/W
读/写选择
13
D6
数据
6
E
使能信号
14
D7
数据
7
D0
数据
15
BLA
背光源正极
8
D1
数据
16
BLK
背光源负极
表3-1引脚说明
第1脚:VSS为地电源。
第2脚:VDD接5V正电源。
第3脚:VL为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地时对比度最高,对比度过高时会产生”鬼影”,使用时能够经过一个10K的电位器调整对比度。
第4脚:RS为寄存器选择,高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
第5脚:R/W为读写信号线,高电平时进行读操作,低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时能够写入指令或者显示地址,当RS为低电平R/W为高电平时能够读忙信号,当RS为高电平R/W为低电平时能够写入数据。
第6脚:E端为使能端,当E端由高电平跳变成低电平时,液晶模块执行命令。
第7～14脚:D0～D7为8位双向数据线。
第15脚:背光源正极。
第16脚:背光源负极。
LCD1602的基本操作分为四种:
1.读状态:输入RS=0,RW=1,E=高脉冲。输出:D0—D7为状态字。
2.读数据:输入RS=1,RW=1,E=高脉冲。输出:D0—D7为数据。
3.写命令:输入RS=0,RW=0,E=高脉冲。输出:无。
4.写数据:输入RS=1,RW=0,E=高脉冲。输出:无。
读写时序图分别如图3-9和图3-10。

图3-9读操作时序图

图3-10写操作时序图

3.9 继电器驱动电路设计
继电器(Relay),也称电驿,是一种电子控制器件,它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路),一般应用于自动控制电路中,它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种”自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
当检测到人体内血液浓度超过标定值时,如果驾驶员有意向开启汽车钥匙(电路里面用按钮表示),那么酒后驾驶智能闭锁系统将驱动继电器动作(电路设计中由单片机的P2.0口控制继电器),切断汽车引擎电源,从而使汽车无法启动,从而有效的防止驾驶员酒后驾车,继电器为双刀双掷HRS2H-S-DC5V小功率电磁继电器,额定电压3V～24V,额定电力消耗200mW～360mW。能够高或低电平控制继电器吸合。

3.10 系统总体硬件电路图

3-11系统总体硬件电路图

4 系统软件设计
4.1主程序流程图

N
开始
液晶初始化
采集酒精浓度
检测浓度是否 高于设置浓度
启动汽车
显示酒精浓度
按键1是否按下
检测浓度是否 低于设置浓度
设置报警浓度
声光报警
Y
Y
N
N

Y

Y
Y

4-1主程序流程图

4.2软件功能分析 
系统程序主要完成信号调理、A/D转换、液晶显示、报警、继电器驱动等功能。软件对经过酒精传感器的测量信号进行A/D转换,将测量数值与按键电路设定的警戒值进行比较后判断是否醉驾,然后调用相应的显示、报警以及驱动程序。 
系统初始化后,经过大约20s预热的酒精传感器MQ-3开始对酒精气体进行采集,由于MQ-3的两个电极端间有气敏电阻,因此当检测到有酒精气味时,MQ-3的两个电极端A-B之间的电阻阻值将会变小,流经电压值也将会变小,而与之对应的气体传感器负载电阻的分压将变大,从而产生模拟电压信号,此时的信号十分微弱,无法被模数转换器识别读入,因此需经过信号调理电路将其进行放大,以利于模数转换。由于AD7705的模拟输入端与负载电阻的一端用导线连在一起,因此单片机需要选择通道0,然后写入模数转换芯片,同时将用作查询的单片机引脚P2.1置位,这样才能启动测试模数转换芯片,当有经过放大后的模拟信号经过通道IN3端输入过来时,启动对采集的电压模拟信号作模数转换,等待转换的结束。因为单片机有非常丰富的I/O口,因此能够采用查询方式来对模数转换是否结束进行检测,当查询到单片机引脚P2.1为高电平时表示转换还未结束,继续等待,当查询到P2.1为低电平时表示模数转换已经结束,能够开始读取经过转换由模拟信号变成的数字信号的数据了。单片机经过模数转换芯片的数据输出读取转换后的数据。读取后的数字信号数据送到数据存储器单元中,因为我们相应得到的结果是确定的数值,因此经过单片机作相应的处理后,最开始的电压值便会转换为酒精浓度值,然后经过显示系统在LCD1602显示屏上得到显示。 

5 系统软硬件调试
5.1系列单片机软件开发及调试工具
单片机的程序设计需要在特定的编译器中进行。编译器完成对程序的编译、连接等工作,并最终生成可执行文件。对于51单片机程序的开发,一般采用keil公司的μvison系列的集成开发环境。μvison系列开发工具当前的最高版本μvison,支持汇编语言以及C51等的程序设计。
5.2硬件系统仿真工具
Proteus就是一款功能强大的EDA仿真软件。它拥有丰富的库元件,特别是动态外设的仿真极大地补充了其它仿真软件的不足;虚拟工具箱的引入为仿真测试提供了方便。本设计以51单片机为例具体分析了该软件在仿真微处理器及其外设硬件方面的独到之处,Proteus能有效的仿真51单片机及其常见外设硬件,大幅提高开发效率和降低开发成本。

第六章 总结

参考文献
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[15]任先武,金建东.低功耗乙醇气敏元件[J].传感器技术,1998,17(6):42～ 44.
[16]俞阿龙.电容器介质损耗对其冲放电过程的影响[J].宁夏工学院学报,1997,10.
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[18]蔡美琴.MCS-51 系列单片机系统及应用[M].北京:高等教育出版社, .
[19]张杨,魏莹,刘新力.PIC、MSP430 单片机的比较与分析[J].自动化技术与应用, ,26(5):122～124.
[20]王文治,吕强中,于常涛.MCS-51 与 PIC 单片机指令系统比较[J].微处理机, (4):38～40.
致谢
感谢在毕业设计期间关心帮助和指导我的老师,在整个论文工作期间,老师一直给予亲切的关怀和悉心的指导。老师严谨的治学态度、求实的工作作风给我留下了深刻的印象。
从最初的查找资料到电路设计,硬件连接,总是有着很多困难,老师和同学都寄予了全力的帮助,最终顺利完成项目任务。为此,我向热心帮助过我的所有老师和同学表示深深地敬意!
同时还要感谢学校安排的这次锻炼机会,在即将毕业之际,能更好地掌握专业知识与实际的结合。
最后,我深深地感谢我的家人,在生活的各个方面给予了我极大的支持,未来的路,我会一直努力走下去。

附录A:部分程序
main.c文件
#include <reg52.h>
#include "1602.h"
#include "delay.h"
#include "ad77705.h"

sbit beep=P3^6;
sbit car_led=P1^7; //汽车灯
sbit car=P2^0; //继电器、汽车
sbit led=P1^6; //报警灯
sbit key1=P2^6; //汽车开关键
sbit key2=P2^7; //浓度设置
bit flag=1,car_falg=0;
static void TM7705_Demo(void);
void diplay_ad();
void baojing(void);
void keyscan(void);
uchar num;
int jiujing,jiujing_shezhi=10;
float volt1,volt;
void main()
{
lcd_init(); //液晶初始化
LCD_Write_String(0,0,"Alcohol: mg/l");
LCD_Write_String(0,1,"Set Alcohol:");
diaplay_int10(er,12,jiujing_shezhi);
while(1)
{
TM7705_Demo();
}
}
static void TM7705_Demo(void)
{
uint16_t adc1, adc2;
bsp_InitTM7705(); /* 初始化配置TM7705 */

TM7705_CalibSelf(1); /* 自校准。执行时间较长,约180ms */
adc1 = TM7705_ReadAdc(1);
while