汽車駕駛員酒精濃度監(jiān)控系統(tǒng)設計畢業(yè)設計(更新版)

　　

【正文】 將配制好的濃度為 、 、 、 成的探測儀檢測，其結果分別顯示為： 01 01 02 156。 測量用的酒精溶液是用無水乙醇和純凈水按體積比來配制的，單位 mL/mL 表示的是 1mL 酒精溶液中含酒精的體積。調節(jié)電位器，觀察數碼管數據顯示的變化，同樣用萬用表測量電壓值作比較。電路的連接順序是，先連接好各個模塊，在調試檢查正確的前提下再把各個模塊連接起來。 DISP:MOV DPTR,TAB MOV A,7FH MOVC A,A+DPTR ACALL SO MOV A,7EH MOVC A,A+DPTR ACALL SO MOV A,7DH MOVC A,A+DPTR ACALL SO RET SO:MOV R7,8 SO1:CLR RRC A MOV ,C 汽車駕駛員酒精濃度監(jiān)控系統(tǒng)設計 第 30 頁 共 46 頁 SETB DJNZ R7,SO1 RET 表 2 七段 LED 字型碼 顯示字符 共陰極字型碼 共陽極字型碼 0 3FH C0H 1 06H F9H 2 5BH A4H 3 4FH B0H 4 66H 99H 5 6DH 92H 6 7DH 82H 7 07H F8H 8 7FH 80H 9 6FH 90H 程序當中為了顯示的精確，在有些位相除時用到了雙字節(jié)相除的算法。 MOV B,51 DIV AB MOV 7DH,A MOV A,B MOV B,10 MUL AB MOV R6,A MOV R7,B ACALL DIV16 MOV 7EH,R6 MOV A,R2 MOV B,10 MUL AB MOV R6,A MOV R7,B ACALL DIV16 MOV 7FH,R6 經過處理后實際采樣到的電壓值對應的各個位就分別存儲在 7DH， 7EH， 7FH三個存儲單元里面了。最后將轉換后的數據讀取到單片機累加器 A 中。即每次的初始化將上次存儲的數據全部清除，用于存放當前要存儲的數據。單片機通過 I/O口與模數轉換芯片的數據輸出口相連讀取轉換后的數據。 系統(tǒng)硬件設計 第 21 頁 共 46 頁 圖 14 數碼管顯示電路 系統(tǒng) 整體電路圖 信號采樣模塊電路的輸出接到發(fā)光二極管顯示 LM3914 的輸入端，同時也將采樣信號輸出端接至 A/D 轉換芯片的輸入端，再加上單片機最小系統(tǒng)電路、單片機與模數轉換芯片的連接和單片機與數碼管顯示的連接，即可作出它的整體電路圖，如圖15 所示。這兩種顯示方式各有利弊；靜態(tài)顯示雖然數據穩(wěn)定，占用很少的 CPU 時間，但每個顯示單元都需要單獨的顯示驅動電路，使用的硬件較多；動態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的 CPU 時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。 系統(tǒng)硬件設計 第 19 頁 共 46 頁 圖 12 發(fā)光二極管顯示 數碼管顯示電路 發(fā)光二極管一般是砷化鎵半導體二極管，在發(fā)放光二極管兩端加上正向電壓，則發(fā)光二極管發(fā)光 。為了驅動LED1 發(fā)光，集成電路 LM3914 的 1 腳輸出應該為低電平，因此要求電壓比較器異相（ ）端的輸入電壓應大于 。把模數轉換芯片的 A2﹑ A1﹑ A0 端分別用導線連接到地址鎖存器的低三位，用于選擇模數轉換的通道。由于 ALE 和 START 連在一起， ADC0809在鎖存通道地址的同時啟動 A/D 轉換。當 OE 輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉換結果的數字量輸出到數據總線上。 REF（ +）、 REF（ ）：基準電壓。如 表 1 所示 。 圖 7 80C51 單片機最小系統(tǒng)設計電路 ADC0809 是 CMOS 單片型逐次逼近式 A/D 轉換器，內部結構如圖 8 所示，它 由8 路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、 8 位開關樹型 A/D 轉換器、逐次逼近寄存器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。10pF，使用陶瓷諧振器推薦電容容量為 40pF177。 對于電源部分，技術資料中性能參數里給出的標準工作電壓是 ～ 。 EA /VCC：片外程序存儲器訪問允許信號，低電平有效。 P1 口： 8 位、準雙向 I/O 口。 80C51 芯片有 40 條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖 6 所示。應為實驗所用的 MQ3 在預熱 5 到 10 分鐘后，它的敏感體電阻只有 120KΩ，所以負載電阻選用兩個 270Ω 并聯，構成采樣部分的分壓電阻。 MQ3 型氣敏傳感器與電位器串聯構成分壓電路，采樣 點為電位器的分壓。移開小瓶過 1 分鐘左右后，A， B 之間電阻恢復至大于 120KΩ。 MQ3 型氣敏傳感器的敏感部分是由金屬氧化物（二氧化錫）的 N 型半導體微汽車駕駛員酒精濃度監(jiān)控系統(tǒng)設計 第 8 頁 共 46 頁 晶燒結層構成。毒性氣體傳感器又稱為環(huán)境有毒有害氣體傳感器，主要用于檢測煙氣、尾氣、廢氣等環(huán)境污染氣體，雖然 SnO2 氣敏傳感器對 CO， H2S 等有毒有害 氣體敏感，但應用最多的仍是電解式化學傳感器。報警模塊是對設定值提供報警功能，該功能用發(fā)光二極管顯示。在確定軟硬件功能的基礎上，設計者的工作就開始涉及到具體的問題，如儀器的體積及與具體技術指標相對應的硬件實現方案，軟件的總體規(guī)劃等。進行這方面的工作，可參考國內外有關資料，看是否有人進行過類似的工作。一是外界環(huán)境流動空氣對傳感器的影響和對氣體樣品的稀釋，二是樣品的穩(wěn)定性對測量帶來的誤差，三是水蒸氣對測量的影響。 國內目前也有很多汽車廠商著手研究該產品 ，使用該產品的機動車，一旦駕駛員酒后操作，系統(tǒng)將自動發(fā)出警示，首先是報警鈴響提示，然后在液晶顯示屏上自動顯示“嚴禁駕駛”字樣，并有“為了你和他人的幸福，請不要開車”等語音提示；如駕駛員一意孤行仍要開車，該產品的終端控制系統(tǒng)將發(fā)揮作用，使機動車斷電，無法啟動；直到酒精含量減少到測試標準之下，該系統(tǒng)則解除強制監(jiān)控，自動恢復機動車行駛功能。概念車在司機和乘客的座位上也安裝了酒精氣味傳感器 ,用來監(jiān)測汽車座艙內空氣中的酒精含量。隨著攝入酒精量的增加，選擇反應錯誤率顯著增加，當血液中酒精含量由 ‰ 增至 1‰ ，發(fā)生車禍的可能性便增加 5 倍，如果增至 ‰ ，可能性再增加 6 倍。構建和諧的交通環(huán)境。 我國傳感器市場的增長率超過 15%， 20xx 年銷售額為 186 億元人民幣， 20xx 年銷售額為 283 億元人民幣，預計 20xx 年為 325 億元人民幣， 20xx 年為 374 億元人民幣。因此，單片機技術開發(fā)和應用水平已逐步成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的標志之 一。從而更好的保障交通秩序和人們的出行安全。 酒后駕車發(fā)生事故的機率高達 27%。該技術可以有效測試司機的清醒程度 ,采用多種預防措施防止酒后駕駛 ,并在危險時刻對汽車采取緊急制動。日產汽車計劃到 20xx 年在日本用于車輛交通事故的保險賠付比 1995年減少一半。 （ 3）為了盡量減少設計的氣體傳感器的測量誤差，在測量酒精溶液樣品時要考慮并解決 3 個主要問題。可行性調研的目的，是分析完成這個項目的可能性。由于硬件結構與軟件方案會相互影響，因此，從簡化電路結 構、降低成本、減少故障率、提高系統(tǒng)的靈活性與通用性方面考慮，提倡軟件能實現的功能盡可能由軟件來完成；但也應考慮軟件代硬件的實質是以降低系統(tǒng)的實時性、增加處理進行為代價的，而且軟件設計費用、研制周期也將增加，因此系統(tǒng)的軟硬件功能分配應根據系統(tǒng)的要求及實際情況而合理安排，統(tǒng)一考慮。數碼管顯示模塊是對單片機處理后的數字信號的顯示，用來顯示酒精的濃度。 （ 3）毒性氣體傳感器。如圖 2 所示： 圖 2 MQ3 特點 :檢測范圍為 10ppm～ 20xxppm ； 靈敏度高，輸出信號為伏特級；響應速度快， 小于 10 秒；功耗 小于 ，尺 寸： D17*H10。此時如果將酒精溶液樣品靠近 MQ3 傳感器，我們立即可以看到數字萬用表顯示值馬上由原來大于 120KΩ 降至 10KΩ 以下。將電極端 A 接到電源正極，電極端 B 接兩個 270Ω 并聯的電阻。負載電阻要根據 MQ3 實際的技術參數而選擇阻值合適的電阻。 根據實際需要，本次設計選用的是以 8051 為核心單元 Atmel 公司的低耗 80C51單片機。使用片外存儲器時，作低八位地址和數據分時復用，能驅動 8 個 LSTTL 上拉電阻。在振蕩器工作時，在 RST 上作用兩個機器周期以上的高電平，將器件復位。對于選用的 80C51 單片機，根據美國 ATMEL 公司提供的技術資料，可以對它的最小系統(tǒng)作恰當的設計，如圖 8 所示。根據技術資料的推薦，使用石英晶體推薦電容容量為 30pF177。設計中選用的石英晶體大小為 ,但復位鍵按下后，電容和電阻選用的參數值能夠保證給復位端 RST 提供大于 2 個機器周期的高電平復位信號。 ADDA、 ADDB、 ADDC： 3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路。要求時鐘頻率不高于 640KHZ。直到 A/D 轉換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖剑甘?A/D 轉換結束，結果數據已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。地址選通端 ADDA， ADDB， ADDC 分別與單片機地址總線的低三位 A0， A1， A2相連，用于選通 IN0IN7 中的某一通道。 單片機的 ALE 端口接到 D 觸發(fā)器的時鐘信號輸入端 CK， D 觸發(fā)器的反相輸出端與觸發(fā)信號輸入端用導線相連， D 觸發(fā)器的清零和復位端為低電平有效，分別接高電平， D 觸發(fā)器的正向輸出端與模數轉換芯片的 CLK 端子用導線相連接，為模數轉換芯片提供正常的時鐘信號。因為與串聯回路相接的內部參考電壓為 ，所以相鄰分壓端之間的電壓差為 。改變 7 腳與 8 腳之間電阻的阻值可以調節(jié)發(fā)光二極管的顯示亮度，當阻值增加亮度減弱，反之加強。動態(tài)顯示需要時刻對顯示器件進行數據刷新，顯示數據有閃爍感，占用的CPU 時間多。因為每位數據串行輸出先輸出的是低位，所以數碼管引腳 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 dg 應順序與對應位的移位寄存器并行輸出端的 Q Q Q Q Q Q0 連接。利用單片機豐富的 I/O 口可以采用查詢方式來檢測模數轉換是否結束，當單片機引腳 為 1 時轉換未結束等待，當查詢到 為 0 時表示模數轉換已經結束，可以開始讀取數據了。 START:MOV R7,60H MOV R0,20H CLR A LOOP:MOV R0,A INC R0 DJNZ R7,LOOP 初始化程序從數據存儲器地址為 20H 單元開始，到 80H 單元全部清零。該位通過一個反相器與單片機引腳 相連，因為啟動模數轉換之前 位被置位，所以當查詢到 位為 0 時即表示模數轉換結束。思路明確后，實際電壓值轉換部分程序可以寫出來。于是可以寫出顯示部分的程序代 碼。按照設計的步驟，并對照總電路圖，在面包板上連接電路。因為各導線和元器件對電壓電流的影響，數碼管顯示的數據與萬用表測得的數據存在一定的偏差，但在可接受的范圍內。之前顯示的是酒精濃度值與電壓的對應關系，所以要顯示酒精濃度值，需要汽車駕駛員酒精濃度監(jiān)控系統(tǒng)設計 第 34 頁 共 46 頁 找到電壓與濃度之間的關系，然后才能建立酒精濃度值與顯示的映射關系。這樣，一個完整的基于 80C51 單片機酒精濃度探測儀就設計出來了。將該信號通過 A/D 轉換，將模擬信號轉化為數字信號。. Computational Intelligence. Theory and Applications[J]. [28]Jacky Estublier, AnhTuyet Le, Software Configuration Management[J], [29]Ioannis Kontogounis, Kyriakos C, Advances in Artificial Intelligence[J], [30]David Pardoe, Peter Stone, AgentMediated Electronic Commerce VI[J], 39。 另外，感謝我的父母，他們無私的鼓勵、關懷和支持都將成為我一生中不斷前進的動力 ! 最后，向所有幫助過我的人致以最誠摯的謝意。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔