酒精浓度自动检测、显示、报警、控制系统设计..doc

XXXX大学自动化专业2010级 传感器原理及应用课程 设计说明书 设计题目：酒精浓度自动检测、显示、 报警、控制系统设计 学 号： XXXXXX 姓 名： XXXXX 完成时间： 至 总评成绩： 指导教师签章：  设计题目：酒精浓度自动检测、显示、报警、控制系统设计 题目的认识理解 1、课题背景 生命安全问题一直是人类高度关注的问题。对人类生命安全造成威胁的因素也有很多，其中，酒后驾车就是一个非常重要的威胁因素。酒后驾车造成交通事故不计其数，带来巨大危害。据统计，全国发生的交通事故中，50%~60%是由酒后驾车引发的，酒后驾车引发的，酒后驾车发生事故的几率高达27%，随着摄入酒精量的增加，选择反应错误率明显增加，当血液中酒精含量由0.5‰增至1‰,发生车祸的可能性便增加5倍，如果增至1.5‰，可能性再增加6倍，酒后驾车造成的交通事故对国家、他人、自己产生了难以估计的后果。酒后驾车问题如何解决，每个国家都在努力寻找办法。 目前，几乎所有的国家都采用呼气酒精测试仪对驾驶人员进行检测，以确定被测量驾驶员时血液中酒精含量是否超标。目前，市场上警用酒精测试仪种类繁多、功能强大、灵敏度高，但是由于它没有安装在汽车内部，只能由交警人员来实施，因此并不能从根本上杜绝酒后驾车，酒后驾车事件仍时有发生。 为了能防患于未然，将交通事故扼杀在萌芽状态。同时给交通管理部门减轻工作压，提供科学的管理手段，本设计提出了一种车载酒精探测及安全控制系统，该系统安装在汽车上，不用交警测试，系统就可以自动判断司机是否酒后驾驶，从而控制车辆的点火系统，即确保了司机的安全，又能减少交警等人员的工作量。 题目理解 本次题目要求实现酒精浓度自动检测、显示、报警、控制系统设计，要求能够检测，因此需要有个气敏传感器；显示部分，可以用发光二级管代替不同浓度的酒精测试显示结果，不同浓度之间显示不同，因此需要用到比较器，可以进行区别浓度差异；当酒精浓度偏高时，要求能够报警，可以用蜂鸣器进行报警；最后结合实际，此设计可做为车辆酒精探测控制仪，检测驾驶员的醉酒程度，从而达到报警以及控制车辆点火系统的目的。 设计任务要求： 1、采集实验数据，了解酒精浓度与气敏计的关系； 2、查阅资料介绍本课题的背景及意义。； 3、对驾驶室酒精浓度检测及安全控制系统的主要元器件进行比较选择； 4、在主要元器件确定的基础上进行硬件和软件设计。 5、通过仿真模拟实现系统的功能： 1）能根据驾驶员呼出气体检测出驾驶员血液中酒精浓度并用指示灯 示； 2）当驾驶员呼出气体的酒精浓度未超标时，绿色指示灯点亮，继电器触点闭合，汽车可正常启动； 3）当驾驶员呼出气体的酒精浓度超标但不足以影响行车安全时，黄色指示灯点亮，汽车可以正常启动； 4）酒精浓度严重超标，影响到行车安全时，继电器触点不结合，点火装置电源电路断开，汽车无法启动。 6、对本设计进行总结分析。 设计所需基础知识及工具 1、基础知识 1）电路理论中电阻电路的分析、模拟电子线路中二极管、三极管特性，运算放大器、比较器、功率放大器等知识； 2）数字电子线路中数字信号、门电路特性，模拟开关等知识； 3）传感器技术中的气敏原理及应用；测控电路等知识。 2、设计工具 1）电子电路EDA仿真软件：Multisim10 2）电子线路设计软件：Protel99SE。 方案设计及其论证 酒精浓度检测仪总设计方案 设计时，考虑酒精浓度是由传感器把非电量转换为电量，传感器输出的是0-5伏的电压且电压值稳定，外部干扰小等。因此，可以直接把传感器输出电压值经过比较放大直接带动指示灯，此外，还需接入报警系统、点火装置电源控制电路等。其总体框图如下图所示。 传感器选型 2.1、本电路设计主要用到气敏传感器MQ-303A： 特色 高灵敏度、低能耗、小巧的外型。 应用 MQ-303A是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，对酒精具有 高的灵敏度和快速的响应性，适于便携式酒精探测器和汽车燃火系统等等。 3）结构 半导体气体敏感部分是一个微型珠状小球，内嵌加热丝和金属电 极，敏感元件安装在有防爆功能的双层100目不锈钢网的金属壳内（如上图1 C）。 工作条件 图2是这种元件的测试电路。通过固定或可调外接负载电阻上电压的变化获得元件电阻的变化。为了使元件发挥其好的功能和特定的性能，加热电压、回路电压和负载电阻须限制在下页图表所示的标准工作条件内。传感器通电后通常需要数分钟的预热方可进入稳定工作状态，也可在正常检测前给传感器施加5~10秒钟2.2±0.2V的高电