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1、沈阳工业高校本科生毕业设计（论文）开题报告毕业设计题目： 酒后驾驶智能闭锁系统设计学 院：信息科学与工程学院专业班级：测控技术与仪器0703班学生姓名：李本科指导老师：桑海峰2011年3月23日酒后驾驶智能闭锁系统设计一、课题探讨的目的和意义1.课题的探讨目的近年来随着经济快速发展，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平安带来了巨大的损害。据德国一家调研机构 预料，全球汽车（包括个人用车和商用车）保有量最迟到2010年将突破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
2、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 通事故每年造成的干脆经济损失为5180亿美元，可见道路交通平安问题已 成为全球性的主题2,随着汽车运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。目前我国汽车 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，我国的道路交通平安形式严峻回竞截至到2008年，虽然我国加强了指方式、抗干扰实力强、性价比高、高速度、功能强等特点呐依据单片机的选用原则，本次课题选择了适合本系统的PIC中档系列单片机 PIC16F877Ao四、课题进度支配1、第一周：了解题目内容，查阅资
3、料2、其次周：查阅资料，翻译外文文献3、第三周：文献综述4、第四周：写开题报告5、第五周：硬件方案论证6、第六周：主要功能电路设计7、第七周：电路原理分析参数计算8、第八周：硬件实物制作9、第九周：限制软件功能设计10、第十周：主要功能软件编程11、第十一周：软件仿真调试12、第十二周：修改细化设计13、第十三周：校验程序14、第十四周：进行整体系统的连接与检验15、第十五周：撰写论文框架16、第十六周：撰写具体论文17、第十七周：打算答辩参考文献1金融界.机构预料：2010年全球汽车10亿. :/auto. jrj /2008 2008年1月16日.2郝建勋.道路交通事故分析方法应用探讨D：
4、吉林：吉林高校，2008.3姬利娜，董玉佩.基于道路因素的交通事故预防对策分析J .交通科技与 经济,2008 (5) : 90. zdt/2008-01/04/content_850272. htm.2008 年 1 月4日.4丁舒平，余同进.道路交通事故的间接成因分析J.马路交通科技，2009 (3)：169.5王宇峰.国内外智能交通系统探讨现状简介J.硅谷，2008 (23)： 181.6郑艳芳.基于道路与环境因素的城市交通平安分析探讨D.福建:福州高校,2005.7公安部交通管理局.2008年全国道路交通事故状况.：mps. gov/nl6/nl282/n3553/17702 49.
5、html. 2009 年 1 月 4 日.8母国勇，陈明伟.基于事故统计的道路交通平安现状与对策探讨J .平安 与交通9牟建霖.酒后驾车的危害与治理J.马路与汽运，2004, (05)： 192010赵卫兴，高岩，陈鹰。我国酒后驾驶现状与影响分析J.道理交通管理, 2007,(04)： 18.H张玮.国外对酒后驾车的管理对策J.江淮法治，2007 (22)： 50.12Clifford Peacock. International Policies on Alcohol-impaired Driving:A Review J. Substance Use&Misuse, 1992, 27(2)
6、 : 187 208.13Barbara Cable Nienstedt,MarjorieS. Zatz, ThomasEpperlein.Courtprocessing and sentencing of drinking drivers: Using new methodologiesJ. Journal of QuantitativeCriminolgy, 1988(1):3914李怀源.酒后驾车交通事故的应对之策J,道理交通管理，2008, (01)： 56.15李群芳，张士军.单片机微型计算机与接口技术加.北京，电子工业出 版社，2005.16潘世永，牟行军，郝卫东.单片机与应用M.
7、重庆：重庆高校出版社， 2001.17岳睿.警用呼气式酒精传感器的探讨进展J.化学传感器,2006(9):78.18陆凡,王小平，陈诵英.低功耗C2H50H气敏元件J.传感器技术，1997,16 (4)： 21-23.19任先武，金建东.低功耗乙醇气敏元件乙.传感器技术,1998, 17 (6)：4244.20Answers Corporation. How is a breath alcohol tester made?.:/ answers /topic/breath-alcohol - tester. 2009. 3.21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， 1
8、997,22中华人民共和国公安部平安行业标准GA307-2001呼出气体酒精含量探测器S.23蔡美琴.MCS-51系列单片机系统与应用M.北京：高等教化出版社， 2004.24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，2007, 26 (5)： 122124.25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，2002 (4)： 38-40._26美Microchip Technology Inc.著，刘和平，黄开长，严利平，潘伟 峰译.PIC16F87X数据手册.北京:北京航空航天高校出版社，2001.27 Robert
9、D. Foss, PhD, Robert B. Voas, PhD, and Douglas J. Beimess,PhD: Using a Passive Alcohol Sensor to Detect Legally IntoxicatedDrivers指导老师评语:指导老师签字:预防交通事故的措施，但是交通事故数量还是相当惊人（如表1所示）。表1 2004-2008期间全国交通事故起数和死亡人数年份交通事古勺击己热（击己）死亡人数（人）2004517899107077200545025498738200637878189455200732720981649200826656673990
10、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缘由。在我国，母 国勇分析了我国2000年交通事故缘由，明显指出驾驶员是造成交通事故的 主要缘由（如表2）。牟建霖指出我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 19942004年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2004年的4. 4%,平均每年以7. 3%的速度增 长，可见酒后驾车的危害骇人动目，已经成为引发交通事故的罪魁祸首1。表2 2000年道路交通事故缘
11、由分析项目机动车缘由机动车驾驶员非机动车驾驶员行人、乘车人道路其它事故（%）4. 9483. 722. 983. 250. 144. 97死亡（%）5. 0667. 204.316. 830. 1516. 44为了能够有效的防止酒后驾驶造成的此类危害，探讨一种酒后驾驶智能闭锁系统是特别必要的，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 严格的规定山一，但是还有许多人不能严格遵守这个规定，酒后驾车事务还 是很频繁，因此探讨这种能够自动防止酒后驾车的装置更为必要。本探讨设 计的智能闭锁系统，能够通过高敏度的呼气式酒精传感器，通过
12、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，能够阻挡驾驶 员开启汽车引擎，使汽车无法启动，同时语音报警，提示驾驶员“留意平安, 不要酒后驾车”，从而有效削减交通事故的发生，提高我国道理平安水平， 更好地保障我们的交通秩序，爱护人们的出行平安，构建和谐的交通环境。2.课题的探讨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恒久不 行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%。自不待言，饮酒与开车是多么可怕的 致命结合，正是由于酒后开车这
13、个“罪魁祸首”使得一幕幕本不该发生的惨 剧接连上演，造成一个个华蜜美满的家庭支离破裂。虽然我国现行法律规定 对酒后驾车造成重大伤亡事故的肇事者，追究其刑事责任，但是对没有造成 重大伤亡事故的酒后驾车者的惩处比较低，最多也只是拘留15天惩罚。 由于这种稍微的惩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肯定浓度时，人对外界的反应实力与限制实力 就会下降，尤其是处理紧急状况的实力下降。驾驶员血液中酒精含量越高， 发生撞车意外的机会越高。依据来自4538位新浪网友的调查显示，有81. 29%的被调查者同意酒后 驾驶属于违法行为，但在被问与是否有过酒后驾驶行为时，仅有
14、20. 63%的 被调查者从未有过酒后驾车的行为。在被问与酒后驾驶人员存在何种心理 时，有39. 84%的被调查者认为酒后驾驶人员过高的信任自己的驾驶技术， 27. 35%的被调查者认为酒后驾驶人员的平安意识不强。另外，有18. 97%的 被调查者认为酒后驾驶人员存在侥幸心理。针对这种现象，很有必要探讨一种特地帮助司机平安驾驶的协助工具， 即防酒后驾驶的智能闭锁装置，能够适时提示司机平安驾驶，更避开了因盲 目自信而导致的交通事故，创建人类的美妙生活和社会的和谐。二、课题探讨的主要任务和预期目标1 .主要任务与要求本课题主要探讨一种能自动防止司机酒后驾驶的智能闭锁系统，本探讨 主要采纳Micro
15、chip公司的中档芯片作为该智能闭锁系统的核心，通过呼 气式酒精传感器测试司机呼出气体的酒精含量27,并且能够通过液晶显示 器显示该酒精含量值，当司机体内血液酒精含量超过平安驾驶标准时，能够 语音报警，提示驾驶员“请留意平安，不要酒后驾驶”，并通过继电器切断 汽车引擎的电源，使汽车无法启动。本探讨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、结构组成以与限制系统中的功能模块； （2）仔细学习PIC16F877A芯片的特性和功能，设计自动限制系统的硬电路。以PIC16F877A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、PIC16F877A微限制器接口电路、语音报警电路
16、、 酒精浓度显示电路、继电器接口电路等；（3）软件编程。依据软件实现的功能，分为酒精传感器模拟输出电压线 性化处理、气体浓度显示、语音报警、继电器驱动子程序等；（4）硬软件结合调试。2 .预期目标当酒精浓度值超过软件编程时所设置的酒精浓度超标值47. 43ppm时， 语音模块发出“请留意平安，不要酒后驾驶”的语音提示，同时对应继电器 动作状态的红灯亮，继电器切断汽车引擎电源，使汽车无法启动，同时液晶 显示模块显示呼出酒精传感器输出的电压值和人体呼出的酒精气体浓度值； 当酒精浓度未超过47. 43ppm时，语音报警器不报警，对应的绿灯亮，继电 器保持吸和状态，汽车发动机正常工作。三、设计方案1.
17、设计思想本探讨设计的酒后驾驶智能闭锁系统，采纳燃料电池型酒精传感器，通 过该酒精传感器检测驾驶员呼出气体的酒精含量，推断是否超过平安驾驶标 准，而且要求通过硬件系统处理，能够显示该酒精浓度，使驾驶员能够清晰 的看到已经饮酒过度，所以须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，本系统中须要设计一种语音报警系统，能够在驾驶员欲酒 后驾驶时，发出“请留意平安，不要酒后驾驶”的语音提示，选用了语音报 警模块。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，所以须要一种执
18、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，通过继电器的 动作来限制汽车引擎电源是否开启。基于上述构思所设计的酒后驾驶智能闭锁系统的系统框图，如下图所 示：图1-1系统硬件原理框图下面对该系统的各个功能模块做下简洁的介绍： 核心部分功能：主要由电源模块、酒精传感器、PIC单片机、LCD显示模块、 语音报警模块、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，放大后经过单片机A/D转换和处理，当检测到酒精浓度超过标 定值时，能够通过LCD显示模块显示该酒精浓度值和传感器的输出电压值， 并语音报警和驱动继电器动作，切断汽车引擎电源。液晶显示模块功能：它的
19、主要功能是当驾驶员通过酒精传感器检测呼出气体酒精含量时，能够显示酒精传感器的输出电压值和驾驶员呼出气体的酒精浓 度值。语音报警模块功能：它的主要功能是当单片机检测到人体内呼出气体酒精浓 度超标时，语音报警器发出声音“请留意平安，不要酒后驾驶”，提示驾驶 员留意平安驾车。继电器驱动模块：本系统中采纳双刀双掷的HRS2H-S-DC5V电磁继电器，当 单片机检测到司机呼出气体酒精浓度超标时，能够切断汽车引擎电源，使汽 车无法启动。通信模块功能：在自动化领域中，串行通信技术是一种重要的数据传输手段。 在单片机的应用系统中，下位机核心器件的单片机负责数据的采集和通信， 上位机以基于图形界面的Window
20、s系统作为操作平台，通过RS232串口接 收或上传数据屿。酒后驾驶智能闭锁系统的限制系统程序设计主要是限制该系统依据预 定的操作方式进行运作。其主要任务是：检测传感器的输出信号并进行采集 处理，能够显示该输出信号，并能够在该信号超过规定限值时，语音报警和 驱动继电器动作等。软件总体设计主要包括主程序设计和各个子程序的设 计。下图为主程序流程图：A/D转化以下为部分模块子程序流程图:2.方案论证起先读取传感器输出电压值带入对应区间直线方程式求出对应的浓度值f(x)结束图1-3线性化处理子程序流程图2.1酒精传感器的选型方案一：采纳半导体型传感器，这种半导体在不同工作温度时，对不同 气体敏感程度是
21、不同的，因此对于半导体型呼气酒精测试仪中一般都采纳加 热元件，把传感器加热到肯定的温度，在该温度下，该传感器对酒精具有最 高的灵敏度。但是由于半导体型酒精传感器感度低、不能精确计量、稳定 性和重复性差、以与功耗大口&。方案二：采纳燃料电池型酒精传感器，燃料电池型酒精传感器属于电化 学类型，燃料电池是当前世界上广泛探讨的环保型能源，它可以干脆把可燃 气体转变成电能，而不产生污染如，作为酒精传感器只是燃料电池的一个 分支。燃料电池型酒精传感器的特点：测量精度高，可测范围宽。由于它只 对酒精气体反应，所以任何其他非酒精气体测量时给结果带来的干扰都很 小。基于本次设计要求和运用环境、成本等方面的考虑，本次课题选用燃料 电池型酒精传感器。2. 2单片机的选型方案一：采纳51系列单片机，它从内部的硬件到软件有一套完整的按 位操作的系统，称作位处理器，能够进行的位传送、置位、清零、测试、逻 辑运算等，功能完备。51系列的另外一个优点是乘法和除法指令，给编程 带来便利囱。但51系列有111条指令，比较困难。方案二：采纳PIC系列单片机，它采纳Harvard双总线结构，运行速 度快，指令流水线结构，程序存储器的访问和数据存储器的访问并行处理。PIC系列单片机相对其它单片机采纳精简指令集、哈佛总线结构、流水线取