酒駕自動(dòng)檢測(cè)預(yù)警與緊急制動(dòng)系統(tǒng)研究

張政+劉世輝+陽(yáng)華+張曉梅

摘 要 針對(duì)日趨嚴(yán)重的酒駕問題，提出了一套能夠緊急預(yù)防酒駕和緊急制動(dòng)的方案，能對(duì)駕駛員是否酒架狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控，對(duì)出現(xiàn)酒駕情況實(shí)行緊急制動(dòng)。

關(guān)鍵詞 酒駕；檢測(cè)；監(jiān)控；預(yù)防；緊急制動(dòng)

中圖分類號(hào)：TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）04-0025-02

隨著人們生活質(zhì)量的提高，家庭用車的現(xiàn)象越來(lái)越普遍，同時(shí)由于人口流動(dòng)、汽車量的增加，雖然方便了人們的生活，但是引發(fā)了一系列的酒后駕駛問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年全國(guó)涉及人員傷亡的道路交通事故210812起，共造成62387人死亡，其中由于酒后駕駛造成的事故占22%！我國(guó)新道路交通安全法明確強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)力度查處“酒后駕駛”。雖然，在我國(guó)大城市交通警察都配備有“酒精測(cè)試儀”，但是大部分“酒后駕駛”的司機(jī)都抱有不會(huì)被交警發(fā)現(xiàn)的僥幸心理，使得“酒后駕駛”不能從根本上杜絕。本項(xiàng)目致力于酒駕自動(dòng)檢測(cè)、預(yù)警提示與自動(dòng)鎖車系統(tǒng)研究，最大限度降低酒后駕車風(fēng)險(xiǎn)，保障公共交通安全和車輛安全。

1 整體框架

如圖1所示，主要框架由氣敏傳感檢測(cè)、觸發(fā)電路、語(yǔ)音電路、延時(shí)制動(dòng)與解鎖部分構(gòu)成，檢測(cè)部分采用氣敏傳感器MQ-2，檢測(cè)超標(biāo)然后通過(guò)比較電路輸出高電平觸發(fā)GTO導(dǎo)通，后置電路工作，語(yǔ)音芯片采用MP50100，主要用555定時(shí)器構(gòu)成延時(shí)系統(tǒng)繼電器斷電，繼電器控制汽車動(dòng)力裝置，汽車制動(dòng)。

圖1 系統(tǒng)框圖

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括電源部分與檢測(cè)電路、觸發(fā)電路、延時(shí)制動(dòng)、語(yǔ)音報(bào)警電路的設(shè)計(jì)。

2.1 電源部分與檢測(cè)電路

圖2 檢測(cè)電路圖

如圖2在電源VCC的支路上有繼電器KM1，當(dāng)汽車打火發(fā)動(dòng)時(shí)，繼電器通電閉合導(dǎo)通，當(dāng)汽車制動(dòng)?；饡r(shí)繼電器關(guān)斷；在由R1和發(fā)光二極管VD1構(gòu)成的與電源并聯(lián)的支路上，發(fā)光二極管用于顯示該系統(tǒng)是否在工作狀態(tài)；C1通過(guò)充電，防止在突然斷電的情況下燒毀系統(tǒng)元件。

MQ-2的主要性能指標(biāo)：

1）酒精探測(cè)范圍：0-3m。

2）靈敏度R in air/R in typical gas≥5。

3）響應(yīng)時(shí)間≤10 s。

4）恢復(fù)時(shí)間≤30 s。

因此MQ-2具有廣泛的探測(cè)范圍、高靈敏度、快速響應(yīng)恢復(fù)、優(yōu)異的 穩(wěn)定性、壽命長(zhǎng)、簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路等特點(diǎn)，故本設(shè)計(jì)選用MQ-2作為檢測(cè)傳感元件。用W7805三端集成穩(wěn)壓器進(jìn)行穩(wěn)壓，通過(guò)外接可調(diào)電阻R4可以調(diào)節(jié)適應(yīng)不同情況下的傳感器的靈敏度。

2.2 觸發(fā)電路

圖3 觸發(fā)電路圖

如圖3，R等效為傳感器的輸出電阻，R4為外接可調(diào)電阻，RT的負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，用來(lái)跟蹤溫度的變化達(dá)到溫度補(bǔ)償?shù)哪康模籖5為可調(diào)電阻，可以根據(jù)不同需要調(diào)節(jié)R5；由于半導(dǎo)體的阻值在加電壓后不能馬上穩(wěn)定下來(lái)，為防止上電后控制電路誤導(dǎo)通，防止汽車啟動(dòng)時(shí)的誤報(bào)，R8和C3構(gòu)成的延時(shí)電路能有效防止啟動(dòng)時(shí)誤報(bào)。

GTO是門極可關(guān)斷晶閘管，當(dāng)門極施加正脈沖時(shí)可以使其導(dǎo)通，通過(guò)在門極施加負(fù)電壓時(shí)使其關(guān)斷；經(jīng)過(guò)電源部分與檢測(cè)電路，通過(guò)調(diào)節(jié)R4，輸出電壓U1與U2=VCC^R6/（R5+R6）比較；當(dāng)檢測(cè)駕駛員呼出酒精濃度大于要求值即U1>U2時(shí)，輸出正脈沖GTO導(dǎo)通，后置電路通電開始工作；當(dāng)檢測(cè)駕駛員呼出酒精濃度小于要求值即U1

2.3 延時(shí)制動(dòng)

圖4 延時(shí)制動(dòng)系統(tǒng)

由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器延時(shí)電路，當(dāng)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到駕駛員酒精濃度超標(biāo)時(shí)，GTO導(dǎo)通通電后，如圖4電容C4被充電，設(shè)2、6號(hào)引腳電壓為Vc，當(dāng)Vc上升到2VCC/3時(shí)，使Vo為低電平，此時(shí)C通過(guò)R11放電，Vc下降。當(dāng)Vc下降到VCC/3時(shí)，Vo翻轉(zhuǎn)為高電平。電容C4放電所需時(shí)間為：

T1=R11^C^In2

當(dāng)Vo為低電平時(shí)，通過(guò)NPN三極管放大使繼電器KM2失電斷開，因?yàn)槔^電器KM2控制著汽車的動(dòng)力裝置，因此只要檢測(cè)到的濃度高于標(biāo)準(zhǔn)汽車將在延遲T1時(shí)間后?；稹M2為按鈕式繼電器，當(dāng)斷開后，再次發(fā)動(dòng)時(shí)需要按下按鈕解鎖。

2.4 語(yǔ)音報(bào)警

PM50系列語(yǔ)音IC是新型IC系列，MP50內(nèi)部采用了語(yǔ)音單片機(jī)，9個(gè)輸出控制端口甚至可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的部分功能，音質(zhì)、價(jià)位、存儲(chǔ)等都比較好而且反復(fù)擦寫錄音可以達(dá)一萬(wàn)次以上。因此，本設(shè)計(jì)的語(yǔ)音部分主要采用MP50100芯片實(shí)現(xiàn)。

圖5 語(yǔ)音系統(tǒng)圖

圖6 語(yǔ)音芯片實(shí)物圖

如圖5，PM50100外接電源，揚(yáng)聲器幾阻容原件構(gòu)成的工作狀態(tài)下的最小系統(tǒng)，MP50100芯片工作一般在3 V-6 V，當(dāng)GTO通電后R15的分壓使VDD在適合狀態(tài)電壓，由R14和VD3的之路上，VD3發(fā)光顯示其在工作狀態(tài)，在出故障時(shí)也可方便維修員檢查故障位置。

3 系統(tǒng)主要功能及特點(diǎn)

1）自動(dòng)檢測(cè)、預(yù)警：當(dāng)駕駛員就坐時(shí)，車內(nèi)檢測(cè)儀器啟動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)酒精濃度并發(fā)出預(yù)警 信號(hào)提示是否安全駕駛。

2）智能延時(shí)制動(dòng)處理：當(dāng)駕駛員被檢測(cè)儀器測(cè)出達(dá)到酒后駕駛標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，系統(tǒng)聲光預(yù)警提示，并且一定延時(shí)后強(qiáng)行禁止車輛行駛，以便駕駛員可以將車輛停在安全位置，消除酒后駕駛將出現(xiàn)一系列交通事故的隱患，從而保證駕駛員和行人的人身和財(cái)產(chǎn)安全。

3）防偷防盜：本設(shè)計(jì)采用了按鈕繼電器，按鈕可以安裝在只有駕駛員知道的位置，為了防止醉駕情況，駕駛員意志不清醒，汽車?；鸷蠓乐雇馊碎_走。

4）節(jié)能：改系統(tǒng)的控制電路是由于可控晶閘管的導(dǎo)通與否控制，而不是一直處于等待狀態(tài)，GTO導(dǎo)通，才提供電源給后置電路。

4 結(jié)束語(yǔ)

本方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，多次對(duì)各種實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行模擬測(cè)試，設(shè)定相關(guān)的參數(shù)就形成了完整的酒駕自動(dòng)檢測(cè)預(yù)警與制動(dòng)系統(tǒng)，能在已學(xué)的知識(shí)上最大限度設(shè)計(jì)出改系統(tǒng)使降低酒后駕車風(fēng)險(xiǎn)，保障公共交通安全和車輛安全。實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)能很大的創(chuàng)造一個(gè)安全的駕駛環(huán)境，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。如果在按鈕繼電器處斷開時(shí)，使用通過(guò)GSM系統(tǒng)的短信方式提醒車主及其家人，功能將會(huì)更加完善。

注：本文指導(dǎo)老師：冷愛蓮

項(xiàng)目基金

本文系2012年國(guó)家湖南省湘潭大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新性試驗(yàn)計(jì)劃資助項(xiàng)目。

參考文獻(xiàn)

[1]鄒道勝.電子創(chuàng)新設(shè)計(jì)技術(shù)[M].科學(xué)出版社.

[2]卿太全.傳感器應(yīng)用電路集萃[M].中國(guó)電力出版社.

[3]王兆安.電力電子技術(shù)（第五版）[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

[4]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）第五版[M].高等教育出版社.

摘 要 針對(duì)日趨嚴(yán)重的酒駕問題，提出了一套能夠緊急預(yù)防酒駕和緊急制動(dòng)的方案，能對(duì)駕駛員是否酒架狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控，對(duì)出現(xiàn)酒駕情況實(shí)行緊急制動(dòng)。

關(guān)鍵詞 酒駕；檢測(cè)；監(jiān)控；預(yù)防；緊急制動(dòng)

中圖分類號(hào)：TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）04-0025-02

隨著人們生活質(zhì)量的提高，家庭用車的現(xiàn)象越來(lái)越普遍，同時(shí)由于人口流動(dòng)、汽車量的增加，雖然方便了人們的生活，但是引發(fā)了一系列的酒后駕駛問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年全國(guó)涉及人員傷亡的道路交通事故210812起，共造成62387人死亡，其中由于酒后駕駛造成的事故占22%！我國(guó)新道路交通安全法明確強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)力度查處“酒后駕駛”。雖然，在我國(guó)大城市交通警察都配備有“酒精測(cè)試儀”，但是大部分“酒后駕駛”的司機(jī)都抱有不會(huì)被交警發(fā)現(xiàn)的僥幸心理，使得“酒后駕駛”不能從根本上杜絕。本項(xiàng)目致力于酒駕自動(dòng)檢測(cè)、預(yù)警提示與自動(dòng)鎖車系統(tǒng)研究，最大限度降低酒后駕車風(fēng)險(xiǎn)，保障公共交通安全和車輛安全。

1 整體框架

如圖1所示，主要框架由氣敏傳感檢測(cè)、觸發(fā)電路、語(yǔ)音電路、延時(shí)制動(dòng)與解鎖部分構(gòu)成，檢測(cè)部分采用氣敏傳感器MQ-2，檢測(cè)超標(biāo)然后通過(guò)比較電路輸出高電平觸發(fā)GTO導(dǎo)通，后置電路工作，語(yǔ)音芯片采用MP50100，主要用555定時(shí)器構(gòu)成延時(shí)系統(tǒng)繼電器斷電，繼電器控制汽車動(dòng)力裝置，汽車制動(dòng)。

圖1 系統(tǒng)框圖

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括電源部分與檢測(cè)電路、觸發(fā)電路、延時(shí)制動(dòng)、語(yǔ)音報(bào)警電路的設(shè)計(jì)。

2.1 電源部分與檢測(cè)電路

圖2 檢測(cè)電路圖

如圖2在電源VCC的支路上有繼電器KM1，當(dāng)汽車打火發(fā)動(dòng)時(shí)，繼電器通電閉合導(dǎo)通，當(dāng)汽車制動(dòng)?；饡r(shí)繼電器關(guān)斷；在由R1和發(fā)光二極管VD1構(gòu)成的與電源并聯(lián)的支路上，發(fā)光二極管用于顯示該系統(tǒng)是否在工作狀態(tài)；C1通過(guò)充電，防止在突然斷電的情況下燒毀系統(tǒng)元件。

MQ-2的主要性能指標(biāo)：

1）酒精探測(cè)范圍：0-3m。

2）靈敏度R in air/R in typical gas≥5。

3）響應(yīng)時(shí)間≤10 s。

4）恢復(fù)時(shí)間≤30 s。

因此MQ-2具有廣泛的探測(cè)范圍、高靈敏度、快速響應(yīng)恢復(fù)、優(yōu)異的 穩(wěn)定性、壽命長(zhǎng)、簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路等特點(diǎn)，故本設(shè)計(jì)選用MQ-2作為檢測(cè)傳感元件。用W7805三端集成穩(wěn)壓器進(jìn)行穩(wěn)壓，通過(guò)外接可調(diào)電阻R4可以調(diào)節(jié)適應(yīng)不同情況下的傳感器的靈敏度。

2.2 觸發(fā)電路

圖3 觸發(fā)電路圖

如圖3，R等效為傳感器的輸出電阻，R4為外接可調(diào)電阻，RT的負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，用來(lái)跟蹤溫度的變化達(dá)到溫度補(bǔ)償?shù)哪康?；R5為可調(diào)電阻，可以根據(jù)不同需要調(diào)節(jié)R5；由于半導(dǎo)體的阻值在加電壓后不能馬上穩(wěn)定下來(lái)，為防止上電后控制電路誤導(dǎo)通，防止汽車啟動(dòng)時(shí)的誤報(bào)，R8和C3構(gòu)成的延時(shí)電路能有效防止啟動(dòng)時(shí)誤報(bào)。

GTO是門極可關(guān)斷晶閘管，當(dāng)門極施加正脈沖時(shí)可以使其導(dǎo)通，通過(guò)在門極施加負(fù)電壓時(shí)使其關(guān)斷；經(jīng)過(guò)電源部分與檢測(cè)電路，通過(guò)調(diào)節(jié)R4，輸出電壓U1與U2=VCC^R6/（R5+R6）比較；當(dāng)檢測(cè)駕駛員呼出酒精濃度大于要求值即U1>U2時(shí)，輸出正脈沖GTO導(dǎo)通，后置電路通電開始工作；當(dāng)檢測(cè)駕駛員呼出酒精濃度小于要求值即U1

2.3 延時(shí)制動(dòng)

圖4 延時(shí)制動(dòng)系統(tǒng)

由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器延時(shí)電路，當(dāng)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到駕駛員酒精濃度超標(biāo)時(shí)，GTO導(dǎo)通通電后，如圖4電容C4被充電，設(shè)2、6號(hào)引腳電壓為Vc，當(dāng)Vc上升到2VCC/3時(shí)，使Vo為低電平，此時(shí)C通過(guò)R11放電，Vc下降。當(dāng)Vc下降到VCC/3時(shí)，Vo翻轉(zhuǎn)為高電平。電容C4放電所需時(shí)間為：

T1=R11^C^In2

當(dāng)Vo為低電平時(shí)，通過(guò)NPN三極管放大使繼電器KM2失電斷開，因?yàn)槔^電器KM2控制著汽車的動(dòng)力裝置，因此只要檢測(cè)到的濃度高于標(biāo)準(zhǔn)汽車將在延遲T1時(shí)間后?；?。KM2為按鈕式繼電器，當(dāng)斷開后，再次發(fā)動(dòng)時(shí)需要按下按鈕解鎖。

2.4 語(yǔ)音報(bào)警

PM50系列語(yǔ)音IC是新型IC系列，MP50內(nèi)部采用了語(yǔ)音單片機(jī)，9個(gè)輸出控制端口甚至可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的部分功能，音質(zhì)、價(jià)位、存儲(chǔ)等都比較好而且反復(fù)擦寫錄音可以達(dá)一萬(wàn)次以上。因此，本設(shè)計(jì)的語(yǔ)音部分主要采用MP50100芯片實(shí)現(xiàn)。

圖5 語(yǔ)音系統(tǒng)圖

圖6 語(yǔ)音芯片實(shí)物圖

如圖5，PM50100外接電源，揚(yáng)聲器幾阻容原件構(gòu)成的工作狀態(tài)下的最小系統(tǒng)，MP50100芯片工作一般在3 V-6 V，當(dāng)GTO通電后R15的分壓使VDD在適合狀態(tài)電壓，由R14和VD3的之路上，VD3發(fā)光顯示其在工作狀態(tài)，在出故障時(shí)也可方便維修員檢查故障位置。

3 系統(tǒng)主要功能及特點(diǎn)

1）自動(dòng)檢測(cè)、預(yù)警：當(dāng)駕駛員就坐時(shí)，車內(nèi)檢測(cè)儀器啟動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)酒精濃度并發(fā)出預(yù)警 信號(hào)提示是否安全駕駛。

2）智能延時(shí)制動(dòng)處理：當(dāng)駕駛員被檢測(cè)儀器測(cè)出達(dá)到酒后駕駛標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，系統(tǒng)聲光預(yù)警提示，并且一定延時(shí)后強(qiáng)行禁止車輛行駛，以便駕駛員可以將車輛停在安全位置，消除酒后駕駛將出現(xiàn)一系列交通事故的隱患，從而保證駕駛員和行人的人身和財(cái)產(chǎn)安全。

3）防偷防盜：本設(shè)計(jì)采用了按鈕繼電器，按鈕可以安裝在只有駕駛員知道的位置，為了防止醉駕情況，駕駛員意志不清醒，汽車?；鸷蠓乐雇馊碎_走。

4）節(jié)能：改系統(tǒng)的控制電路是由于可控晶閘管的導(dǎo)通與否控制，而不是一直處于等待狀態(tài)，GTO導(dǎo)通，才提供電源給后置電路。

4 結(jié)束語(yǔ)

本方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，多次對(duì)各種實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行模擬測(cè)試，設(shè)定相關(guān)的參數(shù)就形成了完整的酒駕自動(dòng)檢測(cè)預(yù)警與制動(dòng)系統(tǒng)，能在已學(xué)的知識(shí)上最大限度設(shè)計(jì)出改系統(tǒng)使降低酒后駕車風(fēng)險(xiǎn)，保障公共交通安全和車輛安全。實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)能很大的創(chuàng)造一個(gè)安全的駕駛環(huán)境，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。如果在按鈕繼電器處斷開時(shí)，使用通過(guò)GSM系統(tǒng)的短信方式提醒車主及其家人，功能將會(huì)更加完善。

注：本文指導(dǎo)老師：冷愛蓮

項(xiàng)目基金

本文系2012年國(guó)家湖南省湘潭大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新性試驗(yàn)計(jì)劃資助項(xiàng)目。

參考文獻(xiàn)

[1]鄒道勝.電子創(chuàng)新設(shè)計(jì)技術(shù)[M].科學(xué)出版社.

[2]卿太全.傳感器應(yīng)用電路集萃[M].中國(guó)電力出版社.

[3]王兆安.電力電子技術(shù)（第五版）[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

[4]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）第五版[M].高等教育出版社.

摘 要 針對(duì)日趨嚴(yán)重的酒駕問題，提出了一套能夠緊急預(yù)防酒駕和緊急制動(dòng)的方案，能對(duì)駕駛員是否酒架狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控，對(duì)出現(xiàn)酒駕情況實(shí)行緊急制動(dòng)。

關(guān)鍵詞 酒駕；檢測(cè)；監(jiān)控；預(yù)防；緊急制動(dòng)

中圖分類號(hào)：TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）04-0025-02

隨著人們生活質(zhì)量的提高，家庭用車的現(xiàn)象越來(lái)越普遍，同時(shí)由于人口流動(dòng)、汽車量的增加，雖然方便了人們的生活，但是引發(fā)了一系列的酒后駕駛問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年全國(guó)涉及人員傷亡的道路交通事故210812起，共造成62387人死亡，其中由于酒后駕駛造成的事故占22%！我國(guó)新道路交通安全法明確強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)力度查處“酒后駕駛”。雖然，在我國(guó)大城市交通警察都配備有“酒精測(cè)試儀”，但是大部分“酒后駕駛”的司機(jī)都抱有不會(huì)被交警發(fā)現(xiàn)的僥幸心理，使得“酒后駕駛”不能從根本上杜絕。本項(xiàng)目致力于酒駕自動(dòng)檢測(cè)、預(yù)警提示與自動(dòng)鎖車系統(tǒng)研究，最大限度降低酒后駕車風(fēng)險(xiǎn)，保障公共交通安全和車輛安全。

1 整體框架

如圖1所示，主要框架由氣敏傳感檢測(cè)、觸發(fā)電路、語(yǔ)音電路、延時(shí)制動(dòng)與解鎖部分構(gòu)成，檢測(cè)部分采用氣敏傳感器MQ-2，檢測(cè)超標(biāo)然后通過(guò)比較電路輸出高電平觸發(fā)GTO導(dǎo)通，后置電路工作，語(yǔ)音芯片采用MP50100，主要用555定時(shí)器構(gòu)成延時(shí)系統(tǒng)繼電器斷電，繼電器控制汽車動(dòng)力裝置，汽車制動(dòng)。

圖1 系統(tǒng)框圖

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括電源部分與檢測(cè)電路、觸發(fā)電路、延時(shí)制動(dòng)、語(yǔ)音報(bào)警電路的設(shè)計(jì)。

2.1 電源部分與檢測(cè)電路

圖2 檢測(cè)電路圖

如圖2在電源VCC的支路上有繼電器KM1，當(dāng)汽車打火發(fā)動(dòng)時(shí)，繼電器通電閉合導(dǎo)通，當(dāng)汽車制動(dòng)停火時(shí)繼電器關(guān)斷；在由R1和發(fā)光二極管VD1構(gòu)成的與電源并聯(lián)的支路上，發(fā)光二極管用于顯示該系統(tǒng)是否在工作狀態(tài)；C1通過(guò)充電，防止在突然斷電的情況下燒毀系統(tǒng)元件。

MQ-2的主要性能指標(biāo)：

1）酒精探測(cè)范圍：0-3m。

2）靈敏度R in air/R in typical gas≥5。

3）響應(yīng)時(shí)間≤10 s。

4）恢復(fù)時(shí)間≤30 s。

因此MQ-2具有廣泛的探測(cè)范圍、高靈敏度、快速響應(yīng)恢復(fù)、優(yōu)異的 穩(wěn)定性、壽命長(zhǎng)、簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路等特點(diǎn)，故本設(shè)計(jì)選用MQ-2作為檢測(cè)傳感元件。用W7805三端集成穩(wěn)壓器進(jìn)行穩(wěn)壓，通過(guò)外接可調(diào)電阻R4可以調(diào)節(jié)適應(yīng)不同情況下的傳感器的靈敏度。

2.2 觸發(fā)電路

圖3 觸發(fā)電路圖

如圖3，R等效為傳感器的輸出電阻，R4為外接可調(diào)電阻，RT的負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，用來(lái)跟蹤溫度的變化達(dá)到溫度補(bǔ)償?shù)哪康?；R5為可調(diào)電阻，可以根據(jù)不同需要調(diào)節(jié)R5；由于半導(dǎo)體的阻值在加電壓后不能馬上穩(wěn)定下來(lái)，為防止上電后控制電路誤導(dǎo)通，防止汽車啟動(dòng)時(shí)的誤報(bào)，R8和C3構(gòu)成的延時(shí)電路能有效防止啟動(dòng)時(shí)誤報(bào)。

GTO是門極可關(guān)斷晶閘管，當(dāng)門極施加正脈沖時(shí)可以使其導(dǎo)通，通過(guò)在門極施加負(fù)電壓時(shí)使其關(guān)斷；經(jīng)過(guò)電源部分與檢測(cè)電路，通過(guò)調(diào)節(jié)R4，輸出電壓U1與U2=VCC^R6/（R5+R6）比較；當(dāng)檢測(cè)駕駛員呼出酒精濃度大于要求值即U1>U2時(shí)，輸出正脈沖GTO導(dǎo)通，后置電路通電開始工作；當(dāng)檢測(cè)駕駛員呼出酒精濃度小于要求值即U1

2.3 延時(shí)制動(dòng)

圖4 延時(shí)制動(dòng)系統(tǒng)

由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器延時(shí)電路，當(dāng)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到駕駛員酒精濃度超標(biāo)時(shí)，GTO導(dǎo)通通電后，如圖4電容C4被充電，設(shè)2、6號(hào)引腳電壓為Vc，當(dāng)Vc上升到2VCC/3時(shí)，使Vo為低電平，此時(shí)C通過(guò)R11放電，Vc下降。當(dāng)Vc下降到VCC/3時(shí)，Vo翻轉(zhuǎn)為高電平。電容C4放電所需時(shí)間為：

T1=R11^C^In2

當(dāng)Vo為低電平時(shí)，通過(guò)NPN三極管放大使繼電器KM2失電斷開，因?yàn)槔^電器KM2控制著汽車的動(dòng)力裝置，因此只要檢測(cè)到的濃度高于標(biāo)準(zhǔn)汽車將在延遲T1時(shí)間后?；稹M2為按鈕式繼電器，當(dāng)斷開后，再次發(fā)動(dòng)時(shí)需要按下按鈕解鎖。

2.4 語(yǔ)音報(bào)警

PM50系列語(yǔ)音IC是新型IC系列，MP50內(nèi)部采用了語(yǔ)音單片機(jī)，9個(gè)輸出控制端口甚至可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的部分功能，音質(zhì)、價(jià)位、存儲(chǔ)等都比較好而且反復(fù)擦寫錄音可以達(dá)一萬(wàn)次以上。因此，本設(shè)計(jì)的語(yǔ)音部分主要采用MP50100芯片實(shí)現(xiàn)。

圖5 語(yǔ)音系統(tǒng)圖

圖6 語(yǔ)音芯片實(shí)物圖

如圖5，PM50100外接電源，揚(yáng)聲器幾阻容原件構(gòu)成的工作狀態(tài)下的最小系統(tǒng)，MP50100芯片工作一般在3 V-6 V，當(dāng)GTO通電后R15的分壓使VDD在適合狀態(tài)電壓，由R14和VD3的之路上，VD3發(fā)光顯示其在工作狀態(tài)，在出故障時(shí)也可方便維修員檢查故障位置。

3 系統(tǒng)主要功能及特點(diǎn)

1）自動(dòng)檢測(cè)、預(yù)警：當(dāng)駕駛員就坐時(shí)，車內(nèi)檢測(cè)儀器啟動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)酒精濃度并發(fā)出預(yù)警 信號(hào)提示是否安全駕駛。

2）智能延時(shí)制動(dòng)處理：當(dāng)駕駛員被檢測(cè)儀器測(cè)出達(dá)到酒后駕駛標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，系統(tǒng)聲光預(yù)警提示，并且一定延時(shí)后強(qiáng)行禁止車輛行駛，以便駕駛員可以將車輛停在安全位置，消除酒后駕駛將出現(xiàn)一系列交通事故的隱患，從而保證駕駛員和行人的人身和財(cái)產(chǎn)安全。

3）防偷防盜：本設(shè)計(jì)采用了按鈕繼電器，按鈕可以安裝在只有駕駛員知道的位置，為了防止醉駕情況，駕駛員意志不清醒，汽車停火后防止外人開走。

4）節(jié)能：改系統(tǒng)的控制電路是由于可控晶閘管的導(dǎo)通與否控制，而不是一直處于等待狀態(tài)，GTO導(dǎo)通，才提供電源給后置電路。

4 結(jié)束語(yǔ)

本方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，多次對(duì)各種實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行模擬測(cè)試，設(shè)定相關(guān)的參數(shù)就形成了完整的酒駕自動(dòng)檢測(cè)預(yù)警與制動(dòng)系統(tǒng)，能在已學(xué)的知識(shí)上最大限度設(shè)計(jì)出改系統(tǒng)使降低酒后駕車風(fēng)險(xiǎn)，保障公共交通安全和車輛安全。實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)能很大的創(chuàng)造一個(gè)安全的駕駛環(huán)境，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。如果在按鈕繼電器處斷開時(shí)，使用通過(guò)GSM系統(tǒng)的短信方式提醒車主及其家人，功能將會(huì)更加完善。

注：本文指導(dǎo)老師：冷愛蓮

項(xiàng)目基金

本文系2012年國(guó)家湖南省湘潭大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新性試驗(yàn)計(jì)劃資助項(xiàng)目。

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