車載酒精探測控制儀設計
酒后駕車容易發(fā)生交通事故,為了減少或杜絕這種現(xiàn)象,通常是采用呼氣酒精測試儀對駕駛?cè)藛T進行現(xiàn)場檢測,以確定駕駛?cè)藛T是否飲酒。目前,市場上警用酒精測試儀種類繁多、功能強大、靈敏度高,但是由于它沒有安裝在汽車內(nèi)部,只能由交警人員來實施,因此并不能從根本上杜絕酒后駕車,酒后駕車事件仍時有發(fā)生。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/197898.htm
本文提出了一種基于MSP430單片機的超低功耗酒精探測控制儀,該儀器安裝在汽車內(nèi),當駕駛?cè)藛T進入駕駛室后,可以自動對酒精濃度進行探測,以確保行車的安全。系統(tǒng)可以根據(jù)檢測到的酒精含量是否超標控制汽車點火器打開或者關閉,如果超標,則駕駛?cè)藛T無法啟動汽車,因此從根本上杜絕了酒后駕車的出現(xiàn)。該系統(tǒng)具有性價比高,智能化程度高,工作穩(wěn)定可靠的優(yōu)點。
系統(tǒng)工作原理
系統(tǒng)采用超高靈敏度酒精傳感器,超低功耗單片機系統(tǒng),自動探測酒精濃度的方法,可以防止駕駛?cè)藛T逃避檢測,以判斷駕駛員是否是酒后開車,系統(tǒng)總體設計如圖1所示。該系統(tǒng)可放置在汽車儀表盤位置,當司機發(fā)動汽車時,探測控制儀啟動,此時發(fā)動機處于被鎖狀態(tài),汽車無法啟動。酒精傳感器加熱后,探測控制儀對酒精傳感器探測的氣體信號進行檢測。由于酒精含量與酒精傳感器檢測后產(chǎn)生的電壓信號成特定的比例關系,因而可根據(jù)電壓信號進行酒精含量的判斷。檢測到的信號經(jīng)過放大和濾波之后,通過單片機內(nèi)置的12位ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,由單片機對此信號進行處理判斷,假設酒精含量沒有超標,LCD顯示屏幕顯示當前酒精濃度,同時正常指示燈亮起,控制繼電器不起作用,汽車隨之啟動;反之,則進行聲光報警,控制繼電器切斷點火裝置電源,駕駛?cè)藛T無法啟動汽車,從根本上實現(xiàn)控制酒后駕車。汽車啟動后,控制儀隨即進入低功耗狀態(tài),只有酒精濃度探測電路一直工作,一旦駕駛?cè)藛T駕駛過程中飲酒,控制儀立即恢復到正常工作狀態(tài)。
圖1 系統(tǒng)總體結構
系統(tǒng)硬件設計
1 主控電路設計
本控制儀采用了美國德州儀器公司推出的16位超低功耗、高性能MSP430單片機系列中的MSP430FG4619。它在活動模式時僅350μA,口線輸入漏電流最大50nA;它的高度集成不但大大降低了故障率,而且在成本、體積、穩(wěn)定性方面都有明顯優(yōu)勢。
酒精探測控制儀系統(tǒng)中MSP430FG4619用來判斷氣體中的酒精含量,控制整個控制儀的工作。系統(tǒng)主控電路如圖2所示,包含晶振電路、復位電路和JTAG接口電路等。
2 酒精檢測電路
酒精檢測電路由高精度酒精傳感器、信號調(diào)理放大電路、濾波電路和單片機內(nèi)置12位ADC等組成,如圖3所示。主要功能是檢測酒精含量,判斷其是否超標。
圖2 系統(tǒng)主控電路示意圖
酒精傳感器采用旁熱型半導體式酒精氣敏元件MQ3,它對乙醇蒸汽具有很高的靈敏度和良好的選擇性,快速的響應恢復,長期的壽命和可靠的穩(wěn)定性,探測范圍為10~1000ppm,尤其適用于酒后駕駛?cè)藛T的檢測。
信號調(diào)理放大電路前級采用美信公司生產(chǎn)的高精密運放MAX4238來實現(xiàn),它具有1pA的偏置電流,2μV的偏置電壓,超低溫漂,良好的性能。后級放大采用常用的OP07C運算放大來實現(xiàn),濾波芯片采用美信公司生產(chǎn)的開關電容型引腳可編程集成濾波器MAX266來實現(xiàn),具有比普通RC濾波電路更優(yōu)異的性能。
A/D轉(zhuǎn)換采用MSP430FG4619IPZ自帶的12位、最大速率為200KSPS的ADC,它的電壓基準可以選擇為內(nèi)部基準或者外部基準,節(jié)省了外部ADC芯片,大大簡化了硬件的設計,同時可以滿足精度的要求,因此非常適合于本系統(tǒng)的設計。
圖3 酒精檢測電路圖
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