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          基于單片機(jī)89C2051的酒精含量探測器設(shè)計(jì)

          作者: 時(shí)間:2012-09-23 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          引言

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/170823.htm

            目前幾乎所有國家都采用呼氣測試儀對駕駛?cè)藛T進(jìn)行現(xiàn)場檢測,以確定被測量駕駛員是否飲酒。本文提出了一種探測及安全控制系統(tǒng),該系統(tǒng)安裝在汽車上,不用交警和其他人員就能判斷司機(jī)是否酒后駕車,以確保了司機(jī)的安全,又減少了交警等人員的工作量。同時(shí)根據(jù)檢測到是否超標(biāo)進(jìn)行自主判斷,能夠控制汽車點(diǎn)火器開關(guān),使飲酒駕駛員無法啟動(dòng)汽車。

            1 總體方案

            系統(tǒng)采用駕駛員主動(dòng)呼氣方法,以判斷駕駛員是否是酒后開車,總體方案如圖1 所示。該系統(tǒng)可放置在汽車儀表盤位置,當(dāng)司機(jī)發(fā)動(dòng)汽車時(shí),報(bào)警裝置將會(huì)響起,提醒駕駛員使用酒精探測及安全控制系統(tǒng),此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)處于被鎖狀態(tài),汽車無法啟動(dòng)。酒精傳感器加熱后,系統(tǒng)指示模塊綠燈亮起,提示駕駛員呼氣。為防止駕駛員逃避檢測,設(shè)置一個(gè)話筒作為呼氣判斷裝置。當(dāng)呼氣確認(rèn)后,發(fā)送觸發(fā)信號(hào),開始對酒精傳感器探測的氣體信號(hào)進(jìn)行檢測。由于酒精與酒精傳感器檢測后產(chǎn)生的電壓信號(hào)成比例關(guān)系,因而可根據(jù)電壓信號(hào)進(jìn)行酒精的判斷。檢測信號(hào)經(jīng)過放大、檢波電路,進(jìn)行信號(hào)放大和濾波之后,通過A/ D 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),由對此信號(hào)進(jìn)行處理判斷,假設(shè)酒精含量沒有超標(biāo),指示燈亮起,控制繼電器不起作用,汽車可以啟動(dòng);反之,超標(biāo)指示燈亮起,報(bào)警裝置同時(shí)響起,說明不能行駛,若司機(jī)強(qiáng)行啟動(dòng),控制繼電器切斷點(diǎn)火裝置電源,使汽車無法行駛,從而實(shí)現(xiàn)控制酒后駕車的功能。

            2 硬件

            硬件設(shè)計(jì)采用發(fā)射部分和接收部分獨(dú)立結(jié)構(gòu),使得檢測和控制系統(tǒng)分離。

            2.1 發(fā)射部分

          發(fā)射部分采取電池供電,以 作為控制核心,配以QM- J3 氣敏酒精傳感器、呼氣話筒、8 位A/ D 轉(zhuǎn)換器AD0809 以及發(fā)射模塊F04E 組成。主要功能是檢測酒精含量,判斷其是否超標(biāo),向接收部分發(fā)送信號(hào)。原理框圖如圖2 所示,該部分由以下模塊組成:

            2.1.1 酒精含量檢測模塊

            該模塊包含酒精傳感器、檢波、放大電路以及A/ D 轉(zhuǎn)換電路。酒精探頭選用QM- J3 氣敏傳感器,該元件是以復(fù)合金屬氧化物為主體材料的N 型半導(dǎo)體。呼氣時(shí),一旦該元件接觸乙醇蒸汽,其電導(dǎo)率隨氣體濃度增加而迅速升高,使得產(chǎn)生的電壓信號(hào)也隨之增大。將電壓信號(hào)經(jīng)檢波、放大電路以及A/ D 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后,送到單片機(jī)進(jìn)行閥值判斷,檢測駕駛員呼出氣體中酒精含量是否超標(biāo)。

            2.1.2 呼氣判斷模塊

            為防止駕駛員不呼氣而導(dǎo)致酒精探傳感器無法正確檢測到駕駛員體內(nèi)真實(shí)的酒精含量而做出錯(cuò)誤判斷,設(shè)置該模塊用以判斷駕駛員是否呼氣。使用話筒呼氣時(shí),話筒必產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào),單片機(jī)判斷駕駛員呼氣,再檢測酒精探頭送來的信號(hào)。

            2.1.3 指示模塊

            該模塊有紅綠黃三個(gè)指示燈。紅燈是電源指示燈,工作時(shí)亮;綠燈是呼氣提示燈,酒精探頭需要一定時(shí)間加熱,才能達(dá)到理想的靈敏度。

            加熱時(shí)間到,綠燈亮,表示可以呼氣;黃燈表示呼氣有效,當(dāng)黃燈不亮,表示呼氣不充分,直到黃燈亮,單片機(jī)才開始檢測酒精探頭送來的信號(hào)。

            2.1.4 單片機(jī)

            選用51 系列的 單片機(jī)作為處理器,用來檢測呼氣判斷信號(hào)并判斷氣體中的酒精含量,并生成相應(yīng)的信息碼發(fā)送給發(fā)射設(shè)備。

            2.1.5 發(fā)射模塊

            采用成熟的F04E 發(fā)射模塊,該模塊可以與單片機(jī)直連,將處理器給出的信息碼調(diào)制后無線發(fā)送給接收部分。

            2.2 接收部分

            接收部分安裝于汽車上,主要是對收到的信號(hào)碼進(jìn)行判斷,做出相應(yīng)操作。收到錯(cuò)誤碼,返回繼續(xù)檢測;收到超標(biāo)碼,報(bào)警音提示,點(diǎn)火裝置斷開,汽車大燈亮,喇叭響;收到不超標(biāo)碼,發(fā)出可行駛提示音,點(diǎn)火裝置打開。結(jié)構(gòu)框圖如圖3 所示,可分為如下幾個(gè)模塊:


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