轿车内酒醉提醒报警系统的实现开题报告.doc

杭州电子科技大学电子信息学院毕业设计（论文）开题报告题 目轿车内酒醉提醒报警系统的实现学 院 电子信息学院专 业 电子科学与技术姓 名班 级学 号指导教师一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义伴随着经济高速发展，人民生活水平迅速提高，越来越多的人有了私家车，而酒驾造成的交通事故也频繁发生。喝酒时酒精的刺激使人兴奋，在不知不觉中就会喝多，当酒精在人体血液内达到一定浓度是，麻痹神经，造成大脑反应迟钝，肢体不受控制等症状。人对外界的反应能力及控制能力就会下降，处理紧急情况的能力也随之下降。对于酒后驾车者而言，其血液中酒精含量越高，发生交通事故的几率越大。为了避免交通悲剧的发生，一种有效地提醒民众防止酒后驾驶的系统的出现就成了现实中的迫切要求。本研究设计的酒醉报警器是一款实用性强、安全可靠的气体乙醇浓度检测工具，采用高精度MQ-3乙醇气体传感器对空气中的乙醇浓度进行检测，利用宏晶公司高性能低成本单片机STC12C5A16AD对检测信号进行A/D转换和处理，最后通过液晶屏显示输出实时环境中酒精的浓度；环境中酒精浓度一旦超过阈值即蜂鸣器报警同时红灯亮。该仪器还具有醉酒阈值设定功能，可以根据法律法规或用户需要设定修改醉酒阈值，并进行保存。二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：（一）、主要内容：1. 选择合适的酒敏传感器，理解传感器的检测原理2. 设计基于该传感器的检测报警电路3. 设计单片机系统，使酒驾监测更灵活4. 编写软件（二）、拟解决的主要问题：1酒驾提醒报警装置的系统设计2单片机最小系统电路、酒精浓度采集电路、检测电路、声光报警电路的设计3. 酒驾报警器软件设计三、研究步骤、方法及措施：1、酒精浓度的检测技术路线将酒精气体在空气中的含量(即浓度)转化成电压或者电流信号输入单片机，通过单片机内部的A/D转换电路 将模拟量转换成数字量后，进而由单片机完成数据处理、浓度处理及报警控制等工作。2、气体传感器的选择酒精浓度检测仪最关键的部件是气敏传感器，而气敏电阻则是传感器的关键部件。气敏电阻是一种半导体敏感器件，它是利用气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变化这一机理来进行检测的。人们发现某些氧化物半导体材料如SnO2、ZnO、Fe2O3、MgO、NiO、BaTiO3等都具有气敏效应1。气敏传感器是一种检测特定气体的传感器。它主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等，其中用的最多的是半导体气敏传感器。它的应用主要有：一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂（R11、R12）的检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测等等。它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警；还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。半导体气敏传感器对于低浓度气体具有很高的灵敏度，具有嗅觉功能，能自动检测所测气体浓度2。半导体气敏传感器是利用待测气体在半导体表面的氧化和还原反应导致敏感元件阻值变化来检测气体的种类和浓度的。当半导体器件被加热到稳定状态，在气体接触半导体表面而被吸附时，被吸附的分子首先在表面自由扩散，失去运动能量，一部分分子被蒸发掉，另一部分残留分子产生热分解而固定在吸附处时，如果半导体的功函数大于吸附分子的离解能，吸附分子将向器件释放电子，而形成正离子吸附。如H2、CO、碳氢化合物等，被称为还原型气体。当还原型气体吸附到N型半导体上时，载流子增多，使半导体电阻值下降3。MQ-3气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在酒精蒸汽时，传感器的电导率随空气中酒精气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。 MQ-3气体传感器对酒精的灵敏度高，可以抵抗汽油、烟雾、水蒸气的干扰。这种传感器可检测多种浓度酒精气氛，是一款适合多种应用的低成本传感器。3、酒醉提醒报警器的方案分析 燃气报警报警器以STC12C5A16AD单片机为控制核心，采用MQ-3气体传感器采集气体信息。 首先，气体传感器送来的气体浓度对应的电压信号送入STC12C5A16AD单片机；然后，在STC12C5A16AD单片机内进行气体浓度比较，对数据进行处理，实时在液晶屏中显示出酒精浓度值。最后，并判断气体浓度值是否超出报警限，当气体浓度处于正常状态红灯不会闪亮，当气体浓度超出设定的限定值时，发出声音报警并伴随红灯闪亮。酒醉提醒报警器系统结构框图如图1所示，该系统以单片机为核心，配合外围电路共同完成信号采集、声音及闪烁报警等功能。系统采用高性能的单片机，工作稳定、测量精度高、通用性强、功耗低，保证报警器的精确性及可靠性，而且体积小，成本低，有利于减少报警器的体积，降低报警器的成本。 单片机STC12C5A16AD外部存储器发光报警酒精浓度信息 显示酒精浓度酒敏传感器图1酒醉报警系统结构框图整个设计由3大部分构成：气体传感器、STC12C5A16AD单片机、声光显示及报警电路。气体传感器是将现场气体浓度非电信号转化为电信号；转换电路是将完成将气体传感器输出的模拟信号到数字信号的转换。声光报警模块由单片机和报警电路组成，由单片机控制实现不同的声光报警功能。4程序设计流程图 开始 初始化 A/D采样液晶屏显示浓度值 数据对比 N到达警戒值？ Y 声光报警 图2 程序设计流程图 如图2所示为酒醉报警器软件主程序设计流程图，当酒醉报警系统开始工作时，单片机先进行初始化，然后进行工作。传感器将环境中酒精的浓度值转化成电信号传给单片机的对比模块，对比模块将对比的数据与机子外的设置好的数据（这个数据可以根据需要进行修改）进行比较，判断是否达到报警值，如果是，则进行声光报警，并且显示环境酒精的浓度值；若是没有达到报警值，则显示环境酒精的浓度值。整个过程中LED显示屏上会实时显示检测到的数据值，其这一方式不会随着声光报警的与否而发生改变，这也是为了检测的需要。四、研究工作进度：序号时间内容12013.6.19-2013.6.30毕业论文选题22013.7.1-2013.7.12任务书32013.9.18开题报告会42013.9.22-2013.9.30文献综述、外文翻译52013.10.8-2013.10.18绘图、编程62013.10.19-2013.10.27元器件采购、实物焊接72013.10.28-2013.11.13调试电路、完成功能82013.11.14-2013.11.27撰写毕业论文92013.11.27-2013.12.11论文评审及修改102013.12.18毕业答辩五、主要参考文献：1何希才.传感器及其应用事例M.北京：机械工业出版社，2004:126-127.2马洪芹.用单片机控制液晶模块显示J.电子科技学报，2008,3（1）：7-10.3李春茂.传感技术M.北京：科学技术文献出版社，2001：163-165. 4罗志增，薛凌云，席旭刚.测试技术与传感器M.西安：西安电子科技大学出版社，2008：43154.5谭博学.集成电路原理M.北京：电子工业出版社，2003：154-156.6王卫平.电子工艺基础M.北京：电子工业出版社,2003:55-58.7周润景.单片机电路设计、分析与制作M.北京：机械工业出版社,2010: 133136.8来清民.传感器与单片机接口及实例M.北京：航空航天大学出版社,2008: 6466.9Pallavi Pahadiya and Rajni Gupta. Smart Vehicle SystemR.Indore:AIP Publishing LLC，2010.10Gerhard Geiger.A Design Method For Automatic Fire Alarm SystemJ.Material IEEE ,2010:13(2):22-26.六、指导教师审核意见： 该生通过与指导老师充分的探讨，参考了许多文献，确定了课题。本课题初步确定的电路原理合理，设计思路基本明确，通过设计和研究可以今后在工作中提高开发产品的能力。本课题的研究方法和研究步骤基本合理，难度合适，学生能够在预定时间内完成该课题的设计，同意开题。指导教师签字： 2013年 月 日七、教研室评议意见： 该生设计方案合理，研究步骤明确，符合开题