智能型酒后开车语音报警控制系统的制作方法_4

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图8所示,NPN型三极管Q7的集电极依次通过电阻R35和电阻R36与PNP型三极管Q8的集电极连接;NPN型三极管Q7的发射极接地;NPN型三极管Q7的基极的一条支路通过电容C50接地,一条支路依次通过电阻R34和电阻R77接地,一条支路通过电阻R34与晶闸管Q6的阴极连接,所述电阻R34的两端并联有二极管D5。
[0221]③:如图8所示,PNP型三极管Q8的基极与电阻R35和电阻R36的连接点连接;PNP型三极管Q8的发射极与编码器连接。
[0222]当单片机采集到控制信号产生单元中的任一个三输入与门输出高电位时,将与该三输入与门连接的模拟开关控制端置高,以驱动晶闸管Q6导通,使得NPN型三极管Q7和PNP型三极管Q8导通,从而向编码器发送信号以停止汽车。
[0223]本实施例中无论酒敏传感器输出信号Vj如何变化,工作基准区域控制器的工作基准采取如图23所示梯田式区域控制,其中图24示出了大信号控制波形,图25示出了小信号控制波形,保证无论酒敏传感器输出信号Vj如何变化都能安全可靠地工作。
[0224]若电源电压5V,则IV < Vj < 5V。
[0225]三)启动定时跟踪器;
[0226](一 )启动定时跟踪器的现有技术方案为:
[0227]当酒敏传感器加电后,酒敏电阻由最大值逐渐变小,到温度的临界点阻值最小,随温度的不断升高阻值又逐渐变小,酒敏传感器的输出信号Vj随酒敏传感器阻值的减小而增大,酒敏传感器的阻值减到最小,Vj的幅值增到最大,然后随酒敏传感器阻值的增大逐渐减小,Vj变化的特征是上升的速度很快,下降的速度很慢,工作波形如图26所示,Vj的幅值下降到工作状态需要10分钟,由于启动车辆等待的时间太长,影响车辆的正常使用。
[0228]( 二)本实施例中的启动定时跟踪器,用于监测电源启动后到酒敏传感器正常工作之前的时间段内的工作状态,若酒敏传感器的输出信号不能在预置时间内进入控制区域,则驱动所述酒敏传感器按预置时间进入控制区域。
[0229]1、如图6所示,启动定时跟踪器包括可编程电阻器Ull、NPN型三极管Qll和PNP型三极管Q19。
[0230]NPN型三极管Qll的基极的一条支路依次通过电阻R57和二极管D12与单片机连接,一条支路通过电阻R29接地,一条支路通过电阻R56分别与PNP型三极管Q19的发射极和酒敏传感器连接;NPN型三极管Qll的集电极通过电阻R52与PNP型三极管Q19的基极连接;NPN型三极管Qll的发射极接地;
[0231]PNP型三极管Q19的集电极的一条支路接高电位,一条支路通过电阻R51与其基极连接后与所述电阻R52相连。
[0232]编程电阻器Ull与酒敏传感器连接。
[0233]2、本实施例中启动定时跟踪器的工作过程为:
[0234]单片机驱动二极管D12导通,进而依次驱动NPN型三极管Qll和PNP型三极管Q19导通,以向酒敏传感器供电;酒敏传感器接通电源后,输出信号Vj由零值升高到最大值后开始下降,若未在预置时间内下降到酒敏传感器的工作基准点,则单片机控制可编程电阻器Ull降低阻值;当输出信号Vj下降到工作基准点后,工作基准区域控制器的启动信号通道导通,单片机依据启动信号通道中二极管D20阴极端的高电位控制可编程电阻器Ull停止工作。
[0235]本实施例中预置时间为20s,若输出信号Vj未在20s内下降到工作基准点,则启动定时跟踪器工作将输出信号Vj迅速下降到工作基准点,具体波形如图27所示。
[0236]四)检测开关电路;
[0237](一 )检测开关电路的现有技术包括两种方案:
[0238]1、采用湿敏传感器H-S,如图34所示,在吹气检测时,湿敏传感器接收到吹出的湿气输出电信号,驱动Q55、Q56导通,由Q56输出高电平启动车辆,这种方案的缺点:
[0239]①:各个地方的湿度不同,北方干燥,南方潮湿,在北方能正常工作,到南方由于湿度大经常出现吴启动;
[0240]②:微型湿度传感器H系列价格较贵,成本高。
[0241]2、采用微型发电机,如图35所示,通过检测吹入的气体带动微型发电机的风叶转动,发出电流,使Q57、Q58导通,由Q58输出高电平启动车辆。这种方案的缺点是:
[0242]微型发电机体积较大,安装不方便,微型发电机价格较贵,成本高。
[0243]( 二)本实施例中的检测开关电路;
[0244]1、如图7所示,包括薄膜开关、二极管D13、定时器U21、NPN型三极管Q14、NPN型三极管Q18和PNP型三极管Q15,具体连接关系为:
[0245]薄膜开关的一端与工作基准区域控制器的启动信号通道连接,另一端与NPN型三极管Q18的基极连接。
[0246]NPN型三极管Q18的集电极与定时器U21连接,发射极接地。NPN型三极管Q14的基极与定时器U21连接,发射极接地,集电极依次通过电阻R54和电阻R55与PNP型三极管Q15的集电极连接。PNP型三极管Q15的基极连接于电阻R54和电阻R55之间,发射极与编码器连接。
[0247]定时器U21的一端通过二极管D13与单片机连接。
[0248]2、本实施例中检测开关电路的工作过程为:
[0249]①:当薄膜开关闭合后,定时器U21开始工作驱动NPN型三极管Q14和PNP型三极管Q15导通,从而向编码器发送信号以启动汽车。
[0250]②:单片机依据二极管D13阴极端的高电位,开始对采集到的酒敏传感器输出信号Vj进行A/D转换,并判断是否发生酒精浓度越限。
[0251]薄膜开关的优点是安装方便,工作可靠,价格便宜,节药成本。
[0252]五)自动测量电路
[0253]如图36所示,通过传感器控制酒后开车,需要设置传感器的工作基准点c和控酒基准点b。如图37所示,工作基准点c和控酒基准点b的间距设置的太小,由于检测时吹入的气体含有污染物,随人而异,会造成误报。如图38所示,工作基准点c和控酒基准点b的间距设置的大会降低控酒的灵敏度,因此如图39所示,工作基准点c和控酒基准点b之间间距的设定既不能误报又能控酒。测量呼入气体所含酒精的浓度,即测量传感器输出信号Vj从工作基准点到控酒基准点上升幅值的大小,为了符合国家要求司机饮酒不能超过20mg/c,超过20mg/c就是酒后开车的规定,设定工作基准点和控酒基准点之间的距离为20mg/c,司机饮酒后检测到Vj上升幅值超过控酒基准点b,即为司机酒后开车。这种测量结果与国家规定的计量标准有较大的误差,如图40所示,其测量误差=bc-ac,为了消除测量误差,本实施例总采取量程自动转换,一旦检测到控酒信号,量程将自动转换,有b点跳到a点。
[0254]如图5所示,自动测量电路包括电子开关U40、定时器U41、PNP型三极管Q25和NPN型三极管Q24。
[0255]电子开关U23的常闭触点连接于控制信号产生单元中电阻R8和电阻R9之间,常开触点与电阻R8的另一端连接,动触点与比较器U2A的反向输入端连接;定时器U41与工作基准区域控制器中的控酒信号通道连接,具体为电阻R84与控酒信号通道的电阻R34连接;
[0256]当控酒信号通道导通后向电子开关U40供电,其动触点与常开触点闭合,将酒敏传感器的输出信号跳转到标准计量点,单片机对采集到的酒精气体浓度数据进行A/D转换,检测得到所述酒精气体浓度数据。具体为:
[0257]1、启动电源后,传感器输出信号Vj迅速上升到最大值,然后下降,这时启动信号通道、控酒信号通道均处于关闭状态,当Vj下降值低于Vc时,启动信号通道被接通,司机吹气检测,Vj有下降转为上升,Vj上升的最大值低于Vd,车辆被启动,Vj上升的最大值大于Vd,,U2A的I脚由低变高,送电子开关U5C的输入端8脚,由9脚输出触发Q6导通,启动控酒信号通道,关闭车辆启动,同时Q6为定时器U41提供电源,电子开关U40的动触点与常开触点闭合,将酒敏传感器的输出信号跳转到标准计量点,并将Vj送单片机U19启动数据测量程序。
[0258]2、当Vj上升的最大值大于Vb而小于Vc时,由最大值开始下降,下降值低于Vb时,U4A的9脚输出由低变高,进入检测状态,司机吹气检测,Vj开始上升,Vj上升值小于Vc,正常启动,上升值大于Vc,U2B的7脚输出高电平,通过电子开关TOD、D10触发Q6导通,U41、U40加电后自动跳到标准计量点Vd,并将Vj送单片机U19启动数据测量程序。
[0259]3、当Vj的上升值大于Va而小于Vb时,由最大值开始下降,下降值低于Va时,U4C的10脚输出由低变高,进入检测状态,司机吹气检测,Vj开始上升,Vj上升值小于Vb,正常启动,上升值大于Vb,UlB的7脚输出高电平,通过电子开关U5A、D8触发Q6导通,U41、U40加电后自动跳到标准计量点Vd,并将Vj送单片机U19启动数据测量程序。
[0260]六)吹气信号产生电路
[0261]如图10所示,包括定时器U7、PNP型三极管Q13和NPN型三极管Q12,具体连接关系为:
[0262]NPN型三极管Q12的基极与定时器U22连接,发射极接地,集电极与NPN型三极管Q13的基极连接;PNP型三极管Q13的集电极接高电位,发射极与编码器连接;当工作基准区域控制器中的启动信号导通时,PNP型三极管Q16驱动定时器U7输出脉冲信号,驱动PNP型三极管Q22和NPN型三极管Q23导通,从而向编码器发送吹起信号,提示用户开始吹气。
[0263]七)酒精浓度检测信号产生电路
[0264]如图11所示,包括定时器U22、PNP型三极管Q22和NPN型三极管Q23,具体连接关系为:
[0265]NPN型三极管Q23的基极与定时器U22连接,发射极接地,集电极与NPN型三极管Q22的基极连接;PNP型三极管Q22的集电极接高电位,发射极与编码器连接;当电源启动后,定时器U22输出脉冲信号,驱动PNP型三极管Q22和NPN型三极管Q23导通,从而向编码器发送酒精浓度检测信号,提示用户系统正在检测中。
[0266]八)编码器
[0267]如图12所示,包括信号通道单元、NPN型三极管Q9、PNP型三极管QlO和编码器芯片,具体连接关系为:
[0268]①:NPN型三极管Q9的基极与信号通道单元连接,发射极接地,集电极与PNP型三极管QlO的基极连接;PNP型三极管QlO集电极接高电位,发射极连接编码器芯片。
[0269]②:编码器芯片输出端接入无线发射器。
[0270]③:信号通道单元包括四条信号通道,每条通道分别串入一个二极管,即如图所示的二极管D9、二极管D22、二极管D21和二极管D23。其中,
[0271]串入二极管D23的信号通道与检测开关电路连接,接收车辆启动信号;
[0272]串入二极管D21的信号通道与控酒信号通道连接,接收车辆停止信号;
[0273]串入二极管D22的信号通道与吹气信号产生电路连接,接收吹起指令;
[0274]串入二极管D9的信号通道与酒精浓度检测信号产生电路,接收酒精浓度检测信号。
[0275]④:如图12所示,无线发射器包括声表面波谐振器、PNP型三极管Q20、PNP型三极管Q21和天线El。
[0276]九)单片机
[0277]本实施例中采用STC12C5A60S2型号单片机,同时单片机U19可以通过串口与PC机通信,将酒精浓度检测数据发送到PC机,便于用户查询、打印。
[0278]二、主机
[0279]一)译码器电路
[0280]如图15所示,译码器电路包括依次连接的功率放大单元、放大整形单元和译码器,其中,
[0281]功率放大单元,对无线接收器接收的编码信号进行功率放大;
[0282]放大整形单元,对功率放大后的编码信号整流后发送到译码器;
[0283]译码器,对编码信号解码,将车辆启动信号或者车辆停止信号发送到行车安全控制器。
[0284]1、功率放大单元
[0285]包括NPN型三极管Q28和NPN型三极管Q29,具体连接关系为:
[0286]NPN型三极管Q28基极的一条支路与无线接收器连接,一条支路分别与NPN型三极管Q29的基极和放大整形单元连接;发射极与放大整形单元连接;集电极分别与NPN型三极管Q29的基极和放大整形单元连接;NPN型三极管Q29发射极与放大整形单元连接;集电极连接电感L2。
[0287]2、放大整形单元
[0288]包括放大器U38B和放大器U38A,具体连接关系为:
[0289]
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