驾驶座酒精浓度测试仪的设计

驾驶座酒精浓度测试仪的设计 吕毅 ( ,221116) 江苏师范大学机电工程学院江苏徐州 : ,摘要为了使酒后的驾驶员驾的车不能启动设计了以单片机和气体传感器为核心的酒精浓度检测仪整体结构以及系统硬件 电。,,。路着重对气敏传感器进行了合理的选择和分析实现了各模块的主要功能能够在汽车驾驶座附近对酒精浓度进行检测使 之 ,,。能够监测驾驶员体内酒精含量并能智能控制汽车启动电路的通不断实现了酒后驾车零驱动的梦想 : ; ; 关键词单片机酒精传感器驾驶座 he desgn of coho Deeco o Dvng TiAllttrfrrii LV Yi ( College of Mechanical and Electrical Engineering,Jiangsu Normal University,Xuzhou Jiangsu 221116,China) bsac order to stop thed runk from drvng,an acoho concentraton detectorwa s desyned,ncudng the overa structurea nd Atrt:In iilliiilillsystemha rdware crcut whch takes snge chp computer and gas sensora s core, After our reasonabe seecton and anayss on the gas sensor, iiiilillilithe functions of each module are implement, And the concentration of alcohol around the seatca n be detected, Then the car’s on or off de- pends on the acoho contentin drvers body, Fnay,we will reaze the dream that theres no drunk-drvng in the word, lli’illli’iil Keywords: Single chip computer; Alcohol sensor; Driver seat ,8, 再根据 Gong Xiugang 设计的以单片机为基础的机动车控制方0 引言 ，、 、 、 案设计出硬件电路简单软件功能全灵敏度高实用性 虽然法律以明文规定酒后不许驾车，但是仍有一部分人不，， 且 尺 寸 小安 装 方 便成本低的驾驶座酒 精 浓 度 测 ，好并 ，，遵守法律喝完酒还开车这样不仅是对自己生命安全的不负。 试仪，。责也是漠视路人生命的现如何能尽量避免因酒后人为造 。 ，成的交通事故是我们当今社会急需解决的一个问题 ，，从理论上说要判断是否是酒后驾驶最准确的方法应该 1 驾驶座酒精浓度测试仪的设计 ，是检查驾驶员血液中的酒精量但是在违章处理或者公路交通 文中设计一种以酒精气体传感器和单片机为主，能够监测。因此国内外 ，事故检查中要在现场抽取血液往往是不现实的 ，汽车内驾驶座附近的酒精浓度并能智能控制汽车启动电路通。所谓酒 许多研究者都按照自己的设计出酒精浓度测试仪,9,。与断功能及蜂鸣报警功能的驾驶座酒精浓度监测仪其可大 。 精浓度测试仪就是一种可以检测气体中酒精浓度高低的仪器，略监测出驾驶员呼出气体中酒精浓度值一旦测出的酒精浓度 ,1,Junch Hamazakiii如 等利用乙醇气体和空气混合后吸收光谱强 ，，大于设定的安全值该仪器就会自动切断汽车启动电路且蜂 PETER J 。度呈线性增加这一特性来研究酒精浓度测试仪的。 ,2,鸣也会发出声响来警告驾驶员SKRDLA，等研制了平面波导传感器集成光学异丙脂等对酒 。Thiago R 精与水形成溶胶的处理及采用了集成光学波导技术,3,L C Paixao，等研制出一个呼吸酒精传感器主要是用镀铜电 1. 1驾驶座酒精浓度测试仪的硬件设计 极在碱性环境下工作的特性研制出一个适合的传感器研究乙 酒精浓度检测仪主要是以酒精传感器和单片机为核心设计 ，1 。而成的其硬件设计图如图 所示,4, 。C V Gopal Reddy(0. 9 ) ,SnO (0. 1 )Fe O 醇则是利用 2 32 为材料制作成的高灵敏度酒精传感器。以上 4 种方案虽然测量 ，气体中酒精浓度的精度很高但测试的仪器灵敏度受外界环境 ，，，，影响较大价格昂贵且需处理大量实验数据过程繁琐并 ,5, 。Pilar Martils M N而 以及 不能普及使用于人们日常生活当中,6,Paulsson。 Minoru “”研制出目前市场上 比 较 广 泛 的 电 子 鼻,7,Sakairi。则已把酒精传感器运用到酒后驾车上去文中采用了 ，，，，，无需加热功耗极低检测范围广灵敏度高反应快寿命 1 图 硬件设计图 , 3A 。，，，TP 长价格低应用电路简单体积小的 型酒精传感器 / D 驾驶座酒精浓度测试仪主要由酒精传感器、A转换器、 。单片机以及蜂鸣构成酒精传感器将检测到的酒精浓度转化为 , 05 , 30: 2012 收稿日期 、、 保持，，电信号然后将电信号传送给模数转换器经过采样: ( 1990—) ,,,: 作者简介吕毅男本科研究方向机械设计制造及其自 ，，量化及编码后把转换后得到的数字信号传给单片机单片机 。E-mail: 260443169@ qq. com。动化 对所输入的数字信号进行分析处理。如果检测到驾驶座附近的1. 2 驾驶座酒精浓度测试仪硬件电路设计 ，酒精浓度高于安全值那么单片机将会控制蜂鸣器发出声音报 依据硬件系统功能框图设计出系统硬件的整体电路图如图，，警并自动切断汽车启动电路用来提示危害汽车则不能被启 2 。、A / D 、2 所示图 是酒精传感器转换器单片机以及声音报 ,10,，。动从源头上控制了酒后驾车 。警电路的电路连接图 2 图 硬件设计电路图 1. 3. 3 单片机1. 3各模块的功能及选择 ，单片机是一种集成电路芯片是采用超大规模集成电路技 1. 3. 1 酒精传感器CPU RAM、 术把具有数据处理能力的中央处理器 随机存储器 气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号 ROM、I / O 、/ 只读存储器 多种 口和中断系统定时器 计时器等 。，的转换器探测头通过气体传感器对气体样品进行调理通常 。功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统学 、。包括滤除杂质和干扰气体干燥或制冷处理仪表显示部分 。习单片机技术关键是要学习编程以及指令系统 TP , 3A SnO型传感器敏感元件由纳米级 及适当掺杂混合 2 80C51 。80C51 单片机则是目前市场上用得较广泛的一种，，，剂烧结而成具微珠式结构应用电路简单可将电阻变化改 4 / O ，8 ，32 I单片机有 个 端口每个端口都是 位双向口共占 根 ，。TP ,3 A 变为一个输出信号与酒精浓度相对应型传感器对 。:P 3 )、 ( P0 引脚每个端口都包括一个锁存器 即专用寄存器 。空气中的低浓度酒精有极高的灵敏度采用微处理程序及专门 。:P 3。 4 P0 一个输出驱动器和输入缓冲器通常把 个端口称为 。软件来处理传感器的控制信号 ，4 在无片外扩展存储器的系统中这 个端口的每一位都可以作 I / O 。， 为双向通用 端口使用在具有片外扩展存储器的系统中 P2 8 ，P0 8 口作为高 位地址线口分时作为低 位地址线和双向 A / D 转换器1. 3. 2。数据总线 A / D ，模数转换器即 转换器通常是指一个将模拟信号转变 。为数字信号的电子元件通常的模数转换器是将一个输入电压 。信号转换为一个输出的数字信号由于数字信号本身不具有实 2 总结 ，。际意义仅仅表示一个相对大小故任何一个模数转换器都需 文中设计了以单片机和酒精传感器为核心的驾驶座酒精浓，要一个参考模拟量作为转换的比较常见的参考标准为最 ，。度测试仪主要针对酒后还驾车的公民该仪器能够监测驾驶 。大的可转换信号大小而输出的数字量则表示输入信号相对于 ，员体内酒精含量并能智能控制汽车启动电路的通与断从而大 。参考信号的大小 。大减少酒驾造成的交通事故 A / D R，双积分 转换器计数脉冲个数 λ 与 无关可以减小 C ，、、、实验证明该系统结构简单安装方便工作稳定可靠 R。C，由 积分非线性带来的误差对脉冲源 要求不变只要在 C P ，。性高并有切实的可行性驾驶座酒精浓度测试仪将会越来越 T+ T。，时间内稳定即可并且转换精度高 1 2 ，深入地运用到各种大小型汽车中为构造和谐安逸的社会贡献 ( 71 )一份力。下转第 页 (2) ，，在划分网格时遇到结构对称如文中连杆等组件应 ，。及时想到相关的处理方法如网格对称划法 (3) ，，根据模型装配时接触情况各零部件的材料材料刚 ，度大的模型网格的大小要比材料刚度小的模型的网格尺寸要。、。大文中衬套曲柄销比连杆的大 (4) ，对划分好的网格模型要进行检查和细致修改检查网 、、、格质量如偏斜度翘曲度雅克比数尺寸比例是否符合网格 。质量要求等 :参考文献 1 ,,, ,J,, 【】王瑞陈海霞王广丰有限元网格划分浅析天津工业大学 ,2002,21( 4) : 8 , 11,学报 【2】 , ,J,, , 杜平安有限元网格划分的基 本 原 则机械设计不制造 2000( 1) : 34 , 36, 【3】 ,,, Hyper-Works ,M,, : 李楚琳张胜兰冯樱分析应用 实 例北 京 ,2011: 38 , 39,机械工业出版社 ( 68 )上接第 页 : 参考文献 【1 】 JUNICHI Hamazaki,SHINGO Saito,IWAO Hosako, Characteriza- ton of Absorpton Spectrum of Ethano Gas for Use as Terahertz A- iill 3 图 连杆模型第二部分 cohol Sensor,C,, Infrared Millimeter and Terahertz Waves ( IRM- MW ,T Hz) ,2010 35th International Conference,2010, 2 PETER J Skrda,SERGO B Mendes,NEAL R Armstrong,et 【】lI al,P lanar, Integrated Optical Waveguide Sensor for Isopropyl Alcohol in Aqueous Media,J,, Journal of Sol ,G el Science and Technolo- gy,2001,24( 2) : 167 , 173, 【3】 THIAGO R L C Paixao,MAURO Bertotti, Development of a breath alcohol sensor using a copper electrodein an alkaline medium ,J,,J ournal of Electroanalytical Chemistry,2004,571( 1) : 101 , 109, 4 GOPALREDDY C V,CAO W,TAN O K,et al, Preparation of FeO【】 2 3 ( 0. 9) ,Sn O( 0. 1 ) by hydrazine method: application as an alco- 2 hol sensor,R,, EEE,Nanyang Technological University: Sensora nd Actuuators Laboratory,2002, 【5】 PILAR M Mart,OLGA Busto,JOSEP Guasch, Electronic noses in the quality control of alcoholic beverages,J,, TrAC Trends in Ana- lyticalChemistry,2005,24( 1) : 57 , 66, 4 1 /4 有限元模型 图 连杆的 【6】 NILS Paulsson,FREDRIK Winquist, Breath alcohol,multisensor ar- rays,and electronic noses,OL,, Proc, SPIE 2932,84 ( 1997 ) ,h t - 3 结束语 tp: / d/x, doi, org /10, 1117 /12, 265395, ，由上述连杆六面体网格的划分问题可知三维模型六面体 【7】 MINORU Sakairi,DAISUKE Suzuki,AYAKO Nishimura,et al, Sim- ，，网格划分包含了几何结构的观察剖分网格的局部加密各部utaneous detecton of breath and acoho usng breath-acoho sen- lillill。， 分之间的网格连接网格划分的方法根据各种模型不同而异 sor for prevention of drunk driving,J,, IEICE Electron,2010,7 ，需要认真思考找出一种即可不管采用什么样的方法划分网格 :( 6) : 467 , 472,要注意以下几点 (1) ，，在划分网格前要弄清楚模型分析的重点何在对接 【8】 GONG Xiugang,CHEN Kai,ZHU Ruijin, Design of an Automobile ，，触部位要进行加密不重要的部位网格可以适当增大从而减 Simulator Driving Control Based on Single Chip Computer,C,, E- ，，少网格数量提高分析效率如本模型连杆在连杆杆身与大小 Product E-Service and E-Entertainment( ICEEE) ,2010 Internation- ，头的过渡圆弧处以及螺栓孔处进行网格加密而杆身处网格进 al Conference,2010, 。行适当加大 9 ,,, ,J,, 【】李丽华黄秋野王琦基于单片机的酒精浓度检测仪设计 ,2009( 3) , 科技广场 10 , ,J,, , 【】岳睿警用呼气式酒精传感器的研究进 展化 学 传 感 器 2006( 3) ,