基于单片机防酒后驾驶智能闭锁控制系统设计开题报告

毕业设计（论文）开题报告书课题名称基于单片机防酒后驾驶智能闭锁控制系统设计课题来源课题类型BY导师学生姓名学号20092110070418专业软件+机电开题报告内容：1 选题的依据及意义近年来随着经济迅速发展，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安全带来了巨大的伤害。据德国一家调研机构预测，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1。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 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直接经济损失为 5180 亿美元，可见道路交通安全问题已成为全球性的主题2-3。随着汽车使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一4。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，我国的道路交通安全形式严峻5-6。截至到 2008 年，虽然我国加强了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、2所示）7。表 1- 2 2004-2008 期间全国交通事故起数和死亡人数年份交通事故起数（起）死亡人数（人）20045178991070772005450254987382006378781894552007327209816492008265565739902010年世界卫生组织的事故调查报告显示，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原因。在我国，母国勇分析了我国2000 年交通事故原因，明显指出驾驶员是造成交通事故的主要原因（如表1-3）8。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9。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触目惊心，已经成为引发交通事故的罪魁祸首10。刘水桂，何作顺指出，据世界卫生组织预测，到2020年道路交通事故伤害将成为全球第3位疾病，人、车、路三者在特定的环境里构成其成因，尤其是驾驶员，是导致车祸的主要因素，而驾驶员酒后驾驶又是其中的重要因素。表1-3 2010 年道路交通事故原因分析 项目机动车原因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，研究一种酒后驾驶智能闭锁系统是非常必要的，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11-13，但是还有很多人不能严格遵守这个规定，酒后驾车事件还是很频繁，因此研究这种能够自动防止酒后驾车的装置更为必要。本研究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，能够阻止驾驶员开启汽车引擎，使汽车无法启动，同时语音报警，提醒驾驶员“注意安全，不要酒后驾车”，从而有效减少交通事故的发生，提高我国道理安全水平，更好地保障我们的交通秩序，保护人们的出行安全，构建和谐的交通环境。1.1.2 课题研究的意义 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永远不可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%。显而易见，饮酒与开车是多么可怕的致命结合，正是由于酒后开车这个“罪魁祸首”使得一幕幕本不该发生的惨剧接连上演，造成一个个幸福美满的家庭支离破碎。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罚比较低，最多也只是拘留15天处罚 9,14。由于这种轻微的处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一定浓度时，人对外界的反应能力及控制能力就会下降，尤其是处理紧急情况的能力下降。驾驶员血液中酒精含量越高，发生撞车意外的机会越高。根据来自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，但在被问及是否有过酒后驾驶行为时，仅有20.63%的被调查者从未有过酒后驾车的行为。在被问及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相信自己的驾驶技术，27.35%的被调查者认为酒后驾驶人员的安全意识不强。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，很有必要研究一种专门协助司机安全驾驶的辅助工具，即防酒后驾驶的智能闭锁装置，能够适时提醒司机安全驾驶，更避免了因盲目自信而导致的交通事故，创造人类的美好生活和社会的和谐，中国梦美丽中国。1.2国内外发展现状 1.2.1 国外研究现状 1.2.1.1现场检测酒金含量的方法针对司机酒后驾车事故频繁的现象，国外最早开始研发针对酒后驾驶的酒精测试仪。1957 年 1 月 23 日，世界上第一台醉酒呼吸分析仪在瑞典首次投入使用，它可以当场直接测试。它能检测出司机呼出气体中的酒精含量，并将这一结果显示于仪器的显示屏上。交警据此判断该司机是否酒后驾驶。目前，英国、澳大利亚、比利时、法国、荷兰、新西兰、西班牙、瑞典等欧洲国家，普遍采用的办法是在交通事故现场，交警随身携带呼气式酒精测试仪，对司机呼出气体中的酒精含量进行快速检测，根据检测结果进行事故处理并给予驾驶员一定的惩罚。 为了能够协助驾驶员主动测试是否酒后驾驶，国外许多国家先后研究了用于汽车上的不同酒后测试办法。 1.2.1.2车载检测驾驶员是否饮酒技术英国布里斯托尔大学生理学家霍尔瓦特设计了一种高智能座驾，其上装有一套名为“个人警察”的监察系统，由红外线摄像机、感应器和带有电脑分析功能的“小黑箱”组成。通过“小黑箱”摄像机录制的司机眼球活动情况以及感应器侦察到的方向盘扭转动作集中起来进行分析，从分析方向盘转动情况仪器中获得的信息与从扫描司机瞳孔移动装置获得的信息发生联系并进行比较，通过这一对照完全可以确定司机是否头脑清醒。根据司机审视行车方向长短，判定司机的醉酒程度。 意大利主要方法是在车上配备酒精检测 MEMS 传感器，将 MEMS 传感器置于方向盘的中间位置，酒精检测 MEMS 传感器将元件植入在直径 8mm 的密封外壳内、连同信号处理电路等一起嵌入方向盘内，通过该传感器检测驾驶员呼出气体的酒精含量。 瑞典绅宝用附带酒精检测功能的钥匙组件“Alcokey”，在汽车遥控器内部嵌入小型酒精测试器，当司机按下遥控车钥匙的时候，该探测器就会同时开始工作。检测司机饮酒度的方法是：司机必须向测酒钥匙的底部呼气检测呼气酒精含量。 最近瑞典豪华品牌沃尔沃汽车公司推出车载酒精检测系统，它通过一个无线手持设备检测驾驶者呼出空气中的酒精含量，从而判断驾驶者血液中的酒精浓度。而日产的反酒后驾驶控制系统命名为 Carwings 的车载蓝牙综合安全系统，该套系统主要是把酒精测试声纳安置在变档器上，可以通过对眨眼情况探测分析出司机清醒状态的面部识别系统，以及对驾驶情形进行探测分析，系统可以做出感应14，44，45。日本汽车业巨头丰田将研制一种装在机动车辆上的防酒后驾驶系统。1.2.1.3车载防止酒后驾驶技术英国通过车载“个人警察”的监控系统，根据司机审视行车方向的长短，从而来判断司机的醉酒程度，来判断是否发出报警信号或使汽车无法启动。意大利通过置于方向盘内的 MEMS 酒精传感器检测驾驶员呼出气体酒精浓度，当检测其超过安全驾驶标准时，使汽车无法启动。瑞典绅宝主要方法是利用带有酒精检测功能的钥匙组件“Alcokey”，当司机按下遥控车钥匙时，该探测器就开始工作，司机必须向测酒钥匙底部呼气，当检测到呼气酒精含量超标时，无法向车辆控制组件发出解除警报信号，从而使汽车无法启动。沃尔沃的车载酒精检测系统，是把该检测系统的结果通过无线传感技术传给汽车的电子控制系统单元，当酒精含量超过系统中的设定值的上线，该系统将阻止启动动机。而日产的防酒后驾驶控制系统通过变档器上的探测声纳探测司机手上的汗液中含有酒精，便会自动上锁，并通过车内的声音报警发出“酒后驾车”的声音提示，该系统还可以通过对司机的脸部活动和行车状况探测出司机是否酒后驾车，并会发出报警声，并自动收紧安全带，同时导航系统中显示“不要酒后驾车”信息。1.2.2国内研究现状 我国对于这方面的研究比较少，香港一家公司发明了一种名为 iKEY 的车钥匙，能够有效而方便地防止醉酒驾驶。这种钥匙将感应器、远程信息处理等技术整合在车钥匙上，从外观看，它比正常的车钥匙多了一条锁棒。使用时，司机要先按 iKEY 上的开始按钮，绿色准备灯亮了之后，对着气孔吹气约两秒钟。当呼出气体的酒精含量低于规定值时，它会立即开锁，把锁棒收起来，车钥匙便能顺利插入钥匙孔，启动引擎。否则，钥匙将亮起红灯，锁棒便不能收起来，汽车将无法启动。 目前，国家交通技术领域正在开发研究驾驶行为监控预警技术和装备，研究内容：驾驶状态及车辆运行状态与环境实时检测技术，异常驾驶状态实时识别技术，驾驶意图、行为预测及违规操作判别技术，危险驾驶行为的预警方法与技术，驾驶行为监控预警系统集成技术。研究目的：通过研发异常驾驶状态、违规操作、不良驾驶习惯等检测预警系统与装置，形成驾驶人行为的实时监控技术，为有效减少道路交通事故提供技术支撑，从而开发适用于驾驶行为监控系统原型样机，并将通过实车实验验证。虽然目前隧道窑生产过程的自动化己经取得了长足的进步，但是限于现有的技术和工艺水平，并没有真正实现隧道窑生产的全过程自动化。随着自动控制技术的不断进步，隧道窑生产工艺的不断改进，隧道窑自动控制系统将更加完善，体现隧道窑特性的温度制度和压力制度将实现智能优化控制，控制系统将具有更高的精度、更快的速度以及更强的抗干扰性能。例如，窑炉监控系统能够根据己经设定的烧成制度，对窑内发生的各种变化自动进行调控。当系统当前状态发生变化时，控制系统将驱动执行机构对相应参数做出调整。隧道窑的辅助过程也将进一步实现自动化、一体化。例如，隧道窑的进车、出车、窑门升降按预先设定的程序自动完成，在无人干预的情况下，窑车能在回车线上顺利完成码坯，砖坯转运，卸砖，返回等作业。利用电子计算机技术实现全过程自动化控制的隧道窑可以准确、及时、灵敏地凋整各项热工参数，减少对操作经验的依赖，降低操作人员的劳动强度;提高窑炉运行稳定性，进一步改善产品的质量，增加产品的产量;并且进一步降低能耗，减少能源浪费。2基于单片机防酒后驾驶智能闭锁系统简介及原理图（工作原理）2.1基于单片机防酒后驾驶智能闭锁系统简介 该系统由酒精传感器、ADC0809转换器、89C52单片机控制器、语音报警、LED显示、继电器以及电机等构成。主要研究了对不同的区间浓度和电压转换关系做线性化处理。将采集到的模拟电压信号经A/D转换，送入单片机，通过单片机进行控制计算输出控制信号；当司机体内酒精浓度超标时，该系统能够自动切断汽车启动系统电源，同时发出声光报警，并通过数码管实时显示酒精浓度，实现了自动控制功能。 该系统需要驾车者在汽车点火前先进行吹气测试，如果测试结果超过安全水平，汽车将不能开启，该装置可以用来防止有酒后驾车的人再次犯错。2.2系统工作原理本研究设计的酒后驾驶智能闭锁系统，采用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，判断是否超过安全驾驶标准，而且要求通过硬件系统处理，能够显示该酒精浓度，使驾驶员能够清楚的看到已经饮酒过度，所以需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LED显示模块。为了能够警示驾驶员不要酒后驾驶，本系统中需要设计一种报警系统，能够在驾驶员欲酒后驾驶时，发出警告提示。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，所以需要一种执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控制汽车引擎电源是否开启。通过选用本方案中的元件，该智能闭锁系统能够通过快速检测驾驶员呼出气体的酒精浓度是否超标，通过单片机的放大、采集处理检测驾驶员呼出气体酒精含量是否超标，当检测到驾驶员饮酒过度时，能够显示酒精浓度值和报警提示不要酒后驾车，并快速切断汽车引擎电源，停止启动发动机。2.3基于单片机防酒后驾驶智能闭锁控制系统原理图3课题设计意义 随着交通行业技术的发展，以及汽车保有量的增加，汽车给人类带来舒适和便捷的同时，也给人类带来了交通事故频发等交通安全隐患，如酒后驾驶、无照驾驶、违规驾驶等，严重威胁着人类生命和财产安全。随着我国公路运输业的发展，同其他国家相比，我国的道路交通安全形式更为严峻，特别是由酒后驾车导致的交通事故发生率比较高。因此，从主动安全角度出发，禁止酒后驾驶人员启动汽车引擎，成为在车辆发生事故之前排除隐患的重要研究课题。本文在研究国内外防止酒后驾驶技术的基础上，针对酒后驾车导致交通事故频发的事实，设计一种基于单片机的智能防酒后驾驶控制系统。系统先检测司机呼出气体酒精浓度，显示检测结果，并据此执行相应的控制。课题设计内容1具体内容（1）设计智能闭锁系统的功能、结构组成以及控制系统中的功能模块； （2）认真学习 AT89C52芯片的特性和功能，设计自动控制系统的硬件电路。以AT89C52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、AT89C52 微控制器接口电路、报警电路、酒精浓度显示电路、继电器接口电路等 ；（3）软件编程。按照软件实现的功能，分为酒精传感器模拟输出电压线性化处理、气体浓度显示、报警、继电器驱动子程序等； （4）硬软件结合调试。 2设计工作量（1） 使用Protel 99 SE绘制电路原理图和印刷电路板PBC（2） 应用Keil uVision源代码编辑、调试；有条件的情况下，做成产品（3） 设计计算说明书编写（初稿、终稿）各一本方法及预期目的方法：整个单片机应用系统的设计，分为硬件电路设计及软件编程设计两大部分。其中，硬件设计部分包括酒精传感器、A/D转换器与单片机接口电路设计、单片机及存储器电路设计、显示电路设计、报警电路设计等；软件设计部分包括系统主程序设计、数据采集及数字滤波子程序设计、酒驾预警子程序设计、显示及报警子程序设计等，均采用51系列汇编语言编程实现。预期目的：确定酒精传感器超标酒精最低浓度，完成对驾驶员酒精浓度实时检测、显示与警报，并且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，防止驾驶员酒后驾驶。进度安排：第13周：对该系统进行需求分析确定其所需实现的功能，完成文献综述和开题报告；第4周：审查系统功能需求，进行系统的总体结构设计；第56周:：进行系统的概要设计和详细设计；完成硬件部分的设计；第79周:：编写代码，进行单元测试；第10周:：进行整体测试，并逐步完善系统；第1113周：撰写毕业论文初稿；第14周：修改论文，撰写毕业论文终稿；第1516周：提交毕业设计及论文，进行答辩。 参考文献：1金融界.机构预测：2010 年全球汽车10 亿. /01/161622552454.shtml.2008 年 1 月 16 日.2郝建勋.道路交通事故分析方法应用研究D：吉林：吉林大学，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.公路交通科技，2009（3）：169.5王宇峰.国内外智能交通系统研究现状简介J.硅谷，2008（23）：181. 6郑艳芳.基于道路及环境因素的城市交通安全分析研究D.福建:福州大学，2005.7公安部交通管理局.2008 年全国道路交通事故情况. /n16/n1282/n3553/17702 49.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安全现状及对策研究J.安全与交通9牟建霖.酒后驾车的危害与治理J.公路与汽运，2004，（05）：1920 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