一种智能防酒驾装置论文和设计-李烜赫

全文摘要

本实用新型属于汽车技术领域，具体的说是一种智能防酒驾装置。该装置包括壳体和防酒驾系统；壳体上开有圆孔和方形孔；系统包括控制模块、供电模块、电源管理模块、驾驶室检测模块、报警模块、继电器模块、GSM及GPS模块、液晶显示屏和酒精检测模块；供电模块与电源管理模块相连；电源管理模块与控制模块相连；驾驶室检测模块、报警模块、GSM及GPS模块、液晶显示屏与控制模块相连；酒精检测模块与控制模块通过WiFi通讯；继电器模块与汽油电磁阀相连，与控制模块通过WiFi通讯。本实用新型可以在车内主动检测驾驶员是否已饮酒，控制汽油电磁阀，防止驾驶员酒后驾车，还可以给家人或警方发送短信以及车辆GPS信息，从根本上解决了驾驶员酒后驾车行为的发生。

主设计要求

1.一种智能防酒驾装置，其特征在于，该装置包括壳体(1)和设置在壳体(1)中的防酒驾系统；所述的壳体(1)正面的左侧上、下开有第一圆孔(2)和第二圆孔(3)；所述的壳体(1)正面的右侧中间开有第一方形孔(4)；所述的壳体(1)侧面开有USB充电的第二方形孔(5)；所述的防酒驾系统包括控制模块、供电模块、电源管理模块、驾驶室检测模块、报警模块、继电器模块、GSM及GPS模块、液晶显示屏和酒精检测模块；所述的供电模块与电源管理模块相连，给控制模块提供持续的电压输入；所述的电源管理模块与控制模块的VCC端和GND端直接相连，将供电模块的电压控制在5V，为控制模块提供稳定的输入电压；所述的驾驶室检测模块与控制模块相连，将驾驶室信息传送给控制模块；所述的报警模块与控制模块相连，控制模块输出指令给报警模块使其报警；所述的GSM及GPS模块与控制模块相连，通过控制模块输出指令检测汽车GPS信息及发送短信；所述的液晶显示屏安装在第一方形孔(4)内，与控制模块相连，接受控制模块的指令；所述的酒精检测模块共有5个，自身包含WiFi模块，通过WiFi与控制模块通讯；所述的继电器模块与汽油电磁阀的接线端子相连，与控制模块通过WiFi通讯，控制模块将指令传送给继电器，并且控制继电器的通断。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种智能防酒驾装置，其特征在于，所述的控制模块位于驾驶室仪表台中央，在一个壳体内，是由型号STC12C5A60S2的单片机与晶振电路、复位电路组成的最小系统；所述的晶振电路与单片机的第18、19、20号引脚相连，给单片机提供所需的时钟信号；所述的复位电路与单片机的第9号引脚相连。

3.根据权利要求1所述的一种智能防酒驾装置，其特征在于，所述的供电模块由太阳能电池板(6)、USB充电模块及充电电池组成；所述的太阳能电池板(6)与充电电池直接相连；所述的USB充电模块与充电电池直接相连，与太阳能电池板(6)并联；所述的太阳能电池板(6)设置在壳体(1)的顶部。

4.根据权利要求1所述的一种智能防酒驾装置，其特征在于，所述的电源管理模块为LM7805芯片。

5.根据权利要求1所述的一种智能防酒驾装置，其特征在于，所述的驾驶室检测模块由加速度传感器、压力传感器、微波雷达传感器组成；其中所述的加速度传感器与控制模块相连，与控制模块集成在一个电路板上；所述的压力传感器位于驾驶员座椅内部，与控制模块通过WiFi通讯；所述的微波雷达传感器型号为RCWL-9196，Vin引脚连接控制模块的VCC，OUT脚与一个三极管的基极相连，与控制模块集成在一个电路板上。

6.根据权利要求2所述的一种智能防酒驾装置，其特征在于，所述的报警模块由报警指示灯及语音报警模块组成；所述的报警指示灯与单片机P13号引脚相连，与控制模块集成在一块电路板上；所述的语音报警模块型号为ISD1820，与单片机P13号引脚相连，与控制模块集成在一块电路板上；所述的报警指示灯安装在第一圆孔(2)内；所述的语音报警模块安装在第二圆孔(3)内。

7.根据权利要求2所述的一种智能防酒驾装置，其特征在于，所述的GSM及GPS模块采用SIM808模块；所述GSM及GPS模块的1号引脚接电源线，4号引脚接地线，2号与3号引脚分别接单片机的RxD与TxD端。

8.根据权利要求1所述的一种智能防酒驾装置，其特征在于，所述的酒精检测模块为带有wifi的酒精传感器；所述的酒精传感器共有5个，5个酒精传感器分别安装于转向盘(7)、副驾驶仪表盘(8)、主驾驶员座椅靠背(9)、副驾驶座椅靠背(10)、汽车顶棚后部中央(11)，并且均与控制模块通过WiFi通讯。

9.根据权利要求1所述的一种智能防酒驾装置，其特征在于，所述的继电器模块为带有WiFi的继电器。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于汽车技术领域，具体的说是一种智能防酒驾装置。

背景技术

随着汽车对于人类生活的重要性日益的提高，汽车成为了人们工作生活中不可或缺的一种便捷、快速的交通工具。虽然汽车给人类带来了便利，但是也带来了很多的不安全因素，尤其是驾驶员酒后驾驶这一问题越来越严重。根据WHO发布的《道路安全全球现状报告》(GLOBAL STATUS REPORT ON ROAD SAFETY)显示，由于交通事故，导致全世界每年至少有127万人死亡。其中，酒后驾驶导致的交通事故占总的50％～60％。只有34个国家(代表21亿人口)具备符合最佳做法的酒后驾驶法律。据公安部统计，节假日、重大体育赛事活动期间和夏季是酒后驾驶违法行为相对高发期。2014年春运期间，全国各地共开展了4.5 万次的酒驾检查，平均每天酒驾的次数就多达1100多起，醉酒驾驶竟然高达6900起。在 2016年仅仅一个月的欧洲杯期间，平均每天检查汽车44.7万辆。比赛期间，有92,000 起酒后驾驶，12,000起醉酒驾驶。酒后驾驶的数量如此庞大，其造成的交通安全隐患不可小觑，酒后驾驶是一个亟待解决的问题。

现有的防酒驾系统有一些不足之处。中国专利申请公布号CN108297689A，申请公布日为2018.07.20名称为一种车辆防酒驾的安全检测方法及系统，该系统的检测方法为：获取用户向采集设备中吹入的气体信息；判断气体信息是否超过预设阈值；若是，则断开燃油泵电源；若否，则闭合燃油泵电源。其中，该系统加装采气口，驾驶员上车必须对采气口吹气才能启动汽车，这使得装置体积变大，而且会使操作变得更加复杂。

中国专利申请公布号CN107891747A，申请公布日为2018.04.10发明名称为一种智能防酒驾预警装置及方法，采用压力传感器判断主驾驶位置是否有驾驶人员。然而只使用压力传感器会有一定的误差，如果考虑到座椅本身重量或者座椅上放置了一些重物，会导致误判。

中国专利公开号CN106926696A，公开日为2017.07.07名称为一种防酒驾系统采用红外传感器检测驾驶员。但是人体红外感应传感器很容易被环境因素所干扰。例如车内发动机、排气管等热源，仪表盘、驾驶室顶灯等光源都会使传感器产生误差。当环境的温度接近人体温度时，检测能力和灵敏度会显著降低，有时会导致短期故障。对夏天车内的密闭环境而言，高温是不可避免的，车内温度很容易超过人体体温，人体不仅不是热源，对于环境说来已经变成了冷源，人体红外感应传感器几乎无法检测。而且车内还不可避免的受阳光直射的影响，这也将对人体红外感应传感器造成十分严重的干扰，导致误判。

发明内容

本实用新型提供了一种结构简单、安全、智能的防酒驾装置，解决了驾驶员酒后驾驶的问题。

本实用新型技术方案结合附图说明如下：

该装置包括壳体1和设置在壳体1中的防酒驾系统；所述的壳体1正面的左侧上、下开有第一圆孔2和第二圆孔3；所述的壳体1正面的右侧中间开有第一方形孔4；所述的壳体1侧面开有USB充电的第二方形孔5；所述的防酒驾系统包括控制模块、供电模块、电源管理模块、驾驶室检测模块、报警模块、继电器模块、GSM及GPS模块、液晶显示屏和酒精检测模块；所述的供电模块与电源管理模块相连，给控制模块提供持续的电压输入；所述的电源管理模块与控制模块的VCC端和GND端直接相连，将供电模块的电压控制在5V，为控制模块提供稳定的输入电压；所述的驾驶室检测模块与控制模块相连，将驾驶室信息传送给控制模块；所述的报警模块与控制模块相连，控制模块输出指令给报警模块使其报警；所述的GSM及GPS模块与控制模块相连，通过控制模块输出指令检测汽车GPS信息及发送短信；所述的液晶显示屏安装在第一方形孔4内，与控制模块相连，接受控制模块的指令；所述的酒精检测模块共有5个，自身包含WiFi模块，通过WiFi与控制模块通讯；所述的继电器模块与汽油电磁阀的接线端子相连，与控制模块通过WiFi通讯，控制模块将指令传送给继电器，并且控制继电器的通断。

所述的控制模块位于驾驶室仪表台中央，是由型号STC12C5A60S2的单片机与晶振电路、复位电路组成的最小系统；所述的晶振电路与单片机的第18、19、20号引脚相连，给单片机提供所需的时钟信号；所述的复位电路与单片机的第9号引脚相连。

所述的供电模块由太阳能电池板6、USB充电模块及充电电池组成；所述的太阳能电池板6与充电电池直接相连；所述的USB充电模块与充电电池直接相连，与太阳能电池板6并联；所述的太阳能电池板6设置在壳体1的顶部。

所述的电源管理模块为LM7805芯片。

所述的驾驶室检测模块由加速度传感器、压力传感器、微波雷达传感器组成；其中所述的加速度传感器与控制模块相连，与控制模块集成在一个电路板上；所述的压力传感器位于驾驶员座椅内部，与控制模块通过WiFi通讯；所述的微波雷达传感器型号为

RCWL-9196，Vin引脚连接控制模块的VCC，OUT脚与一个三极管的基极相连，与控制模块集成在一个电路板上。

所述的报警模块由报警指示灯及语音报警模块组成；所述的报警指示灯与单片机P13 号引脚相连，与控制模块集成在一块电路板上；所述的语音报警模块型号为ISD1820，与单片机P13号引脚相连，与控制模块集成在一块电路板上；所述的报警指示灯安装在第一圆孔2内；所述的语音报警模块安装在第二圆孔3内。

所述的GSM及GPS模块采用SIM808模块；所述GSM及GPS模块的1号引脚接电源线，4号引脚接地线，2号与3号引脚分别接单片机的RxD与TxD端。

所述的酒精检测模块为带有wifi的酒精传感器；所述的酒精传感器共有5个，5个酒精传感器分别安装于转向盘7、副驾驶仪表盘8、主驾驶员座椅靠背9、副驾驶座椅靠背10、汽车顶棚后部中央11，并且均与控制模块通过WiFi通讯。

所述的继电器模块为带有WiFi的继电器。

本实用新型的有益效果为：

首先加速度传感器检测车辆是否处于制动状态，若处于运动状态则系统开启省电模式，进入休眠状态，此时的功耗仅为0.5mW，功耗较低。若处于制动状态，则触发压力传感器及微波雷达传感器双重检测驾驶室是否有驾驶员。若检测到驾驶员则触发酒精传感器，5个酒精传感器同时检测车内酒精浓度，通过WiFi模块与主控芯片通讯。当驾驶员通过酒精测试合格后，智能防酒驾装置方可以允许驾驶员启动车辆。若检测到主驾驶处酒精浓度最高，则判定为驾驶员已饮酒。此时报警指示灯闪烁；语音提示模块提醒：“请勿酒后驾驶”；液晶显示屏显示此时的驾驶员酒精浓度，以及显示“请勿酒后驾驶”字样；继电器模块断开汽车油路，使汽车不能启动；GSM及GPS模块给家人或警方发送短信，短信内容包括此时驾驶员的酒精含量以及此时车辆的GPS信息。本系统还解决了一种情况，若驾驶员饮酒过多，不知道此时自己的位置，在车内的密闭环境中容易出现事故，此时GSM及GPS模块会给相关人员发送车辆位置信息，可以使相关人员迅速找到驾驶员，避免驾驶员出现意外状况。本系统能够真正从技术上可以有效避免驾驶员酒后驾驶的情况发生。本系统根据酒精传感器检测到的驾驶员酒精含量是否超标来控制汽油电磁阀的通断，如果超标则断开汽车的油路，使得驾驶员无法启动车辆，从根本上杜绝了酒后驾车现象的发生。智能防酒驾装置具有节能效果好，性价比高，系统安全性高，智能化程度高，工作稳定可靠等优点。智能防酒驾装置可以在车内主动检测驾驶员是否已饮酒，可以控制汽油电磁阀，防止驾驶员酒后驾车。同时，装置可以给家人或警方发送短信以及车辆GPS信息，从而从根本上解决了驾驶员酒后驾车行为的发生。本系统可以实时监测，消除驾驶员酒后驾驶的侥幸心理，降低了交警查处酒驾的工作难度，减少了交通维护工作中社会人力物力的投入。

附图说明

图1为本实用新型中壳体结构主视示意图；

图2为本实用新型中壳体结构的左视示意图；

图3为本实用新型中壳体结构的俯视示意图；

图4为本实用新型中的酒精传感器位置分布图；

图5为本实用新型中的防酒驾系统的总体结构示意图；

图6为本实用新型的工作流程图。

图中：1、壳体；2、第一圆孔；3、第二圆孔；4、第一方孔；5、第二方孔；6、太阳能电池板；7、转向盘；8、副驾驶仪表盘；9、主驾驶员座椅靠背；10、副驾驶座椅靠背； 11、汽车顶棚后部中央。

具体实施方式

参阅图1—图5，一种智能防酒驾装置，该装置包括壳体1和设置在壳体1中的防酒驾系统；所述的壳体1正面的左侧上、下开有第一圆孔2和第二圆孔3；所述的壳体1正面的右侧中间开有第一方形孔4；所述的壳体1侧面开有USB充电的第二方形孔5；所述的防酒驾系统包括控制模块、供电模块、电源管理模块、驾驶室检测模块、报警模块、继电器模块、GSM及GPS模块、液晶显示屏和酒精检测模块；所述的供电模块与电源管理模块相连，给控制模块提供持续的电压输入；所述的电源管理模块与控制模块的VCC端和GND端直接相连，将供电模块的电压控制在5V，为控制模块提供稳定的输入电压；所述的驾驶室检测模块与控制模块相连，将驾驶室信息传送给控制模块；所述的报警模块与控制模块相连，控制模块输出指令给报警模块使其报警；所述的GSM及GPS模块与控制模块相连，通过控制模块输出指令检测汽车GPS信息及发送短信；所述的液晶显示屏安装在第一方形孔4内，与控制模块相连，接受控制模块的指令；所述的酒精检测模块共有5个，自身包含WiFi模块，通过WiFi与控制模块通讯；所述的继电器模块与汽油电磁阀的接线端子相连，与控制模块通过WiFi通讯，控制模块将指令传送给继电器，并且控制继电器的通断。

所述的控制模块位于驾驶室仪表台中央，在一个壳体内，是由型号STC12C5A60S2的单片机与晶振电路、复位电路组成的最小系统；所述的晶振电路与单片机的第18、19、20号引脚相连，给单片机提供所需的时钟信号；所述的复位电路与单片机的第9号引脚相连。

接通电源，复位按键没有按下，电源给电容充电，使电容C1两端的电压达到5V。给单片机的第9号引脚输入低电平，单片机正常工作。当按下复位按键时，与电容C1并联的电路导通，电容被导线短路，释放之前储存的能量。经过0.1s的时间，电容释放储存的电压，其两端电压约为1.5V。电容与电阻串联，电容两端电压加上电阻两端电压等于5V。此时电阻两端的电压约为3.5V，单片机的第9号引脚输入高电平。单片机自动复位，程序从头执行。

所述的供电模块由太阳能电池板6、USB充电模块及充电电池组成；所述的太阳能电池板6与充电电池直接相连；所述的USB充电模块与充电电池直接相连，与太阳能电池板6并联。所述的供电模块与电源管理模块的VCC、GND端直接相连，通过电源管理模块给控制模块供电。所述的太阳能电池板6设置在壳体1的顶部。考虑到汽车有可能长时间停放在阴暗的地方，为了防止系统亏电，同时设计了USB充电口，可以用充电宝、车内点烟器充电，十分方便。

所述的电源管理模块为LM7805芯片；所述的电源模块与供电模块和相连，与电源管理模块的VCC、GND端直接相连，将供电模块的电压稳定在5V左右，给控制模块提供稳定的电压输入。LM7805芯片是一种三端稳压集成芯片。芯片在输出5V电压的同时，可以提供稳定的1A输出电流。其工作性能很好，价格便宜，外围电路较为简单便于设计，符合本系统的设计要求，所以首选这款芯片。

所述的驾驶室检测模块由加速度传感器、压力传感器、微波雷达传感器组成；其中所述的加速度传感器与控制模块相连，与控制模块集成在一个电路板上；所述的压力传感器位于驾驶员座椅内部，与控制模块通过WiFi通讯，将驾驶室信息传送给控制模块；所述的微波雷达传感器型号为RCWL-9196，Vin引脚连接控制模块的VCC，OUT脚与一个三极管的基极相连，与控制模块集成在一个电路板上。单片机得到传感器的信号后，可以计算出驾驶员呼出气体的酒精浓度，能够对驾驶员进行实时监测。如果监测到的酒精浓度大于设定的阈值时，单片机的I\/O口输出低电平。当驾驶员体内的酒精含量20mg\/100mL≤ vol<80mg\/100mL时，即可判定为饮酒驾驶。参照国家标准，本系统的酒精报警浓度阈值被设定为20mg\/100mL。

加速度传感器负责检测车辆是否制动。压力传感器使用半桥式称重传感器。这款传感器被广泛用于人体秤等称重器件，其灵敏度、精确度较高，综合误差为0.1％，完全符合本系统的需要。通过计算，可以把驾驶座位坐垫的重量减去，即可检测到是否有人坐在驾驶座位上。考虑到驾驶室座位上可能放置了一些物品等诸多原因，使得压力传感器产生误判，所以本系统选择RCWL-0516微波雷达传感器，双重检测驾驶室是否有驾驶员，使得检测准确度更高。本系统选择的这款微波雷达传感器感应距离可以达到7米，具有灵敏度高、准确性高、感应角度大等特点。与传统的红外传感器相比，不会被环境温度、光照条件等因素干扰，使得检测的准确性大大提高。

所述的报警模块由报警指示灯及语音报警模块组成；所述的报警指示灯与单片机P13 号引脚相连，与控制模块集成在一块电路板上；所述的语音报警模块型号为ISD1820，与单片机P13号引脚相连，与控制模块集成在一块电路板上。所述的报警指示灯安装在第一圆孔2内；所述的语音报警模块安装在第二圆孔3内。

检测到驾驶员酒驾时，使用延时函数，单片机引脚输出高、低电平，使得报警指示灯闪烁。语音提示模块提醒：“请勿酒后驾驶”。

所述的GSM及GPS模块采用SIM808模块；所述GSM及GPS模块的1号引脚接电源线(VCC)，4号引脚接地线(GND)，2号与3号引脚分别接单片机的RxD与TxD端。该模块具有收发短信及定位功能。它集成了GSM：850MHz，EGSM：900MHz，DCS：1800MHz，PCS：1900MHz 四频GSM\/GPRS模块。其采用省电技术设计，因此睡眠模式下的电流消耗低至1mA(GPS引擎断电)。SIM808模块使得GSM与GPS集成在一起，相比于其他系统使用的GPS模块和GSM 模块，它的体积更小，性价比更高。综合考虑，此模块完全符合本系统的需要。

所述的液晶显示屏显示此时的驾驶员酒精浓度，以及显示“请勿酒后驾驶”字样。

所述的继电器模块为带有WiFi的继电器，继电器模块与汽油电磁阀的接线端子相连，与控制模块通过WiFi通讯，控制模块将指令传送给继电器，并且控制继电器的通断。

参阅图2，一种智能防酒驾系统的防酒驾方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、驾驶室检测模块中的加速度传感器检测车辆是否处于制动状态，若处于运动状态则系统开启省电模式，进入休眠状态；

步骤二、驾驶室检测模块中的加速度传感器检测到汽车处于制动状态，则触发驾驶室检测模块；驾驶室检测模块中的压力传感器检测座椅上质量是否超过设定的阈值，若超过阈值则启动驾驶室检测模块中的微波雷达传感器，检测驾驶室是否有驾驶员；

步骤三、驾驶室检测模块检测到驾驶员，系统触发酒精检测模块中的酒精传感器；5 个酒精传感器同时检测车内酒精浓度，通过WiFi模块与主控芯片通讯；检测到主驾驶处酒精浓度低于阈值(20mg\/100mL)，智能防酒驾系统允许驾驶员启动车辆；

步骤四、若检测到主驾驶处酒精浓度超过阈值(20mg\/100mL)，则判定为驾驶员已饮酒，此时报警模块中的报警指示灯闪烁；报警模块中的语音报警模块提醒：“请勿酒后驾驶”；液晶显示屏显示此时的驾驶员酒精浓度，以及显示“请勿酒后驾驶”字样；

步骤五、继电器断开汽车油路，使汽车不能启动；

步骤六、GSM及GPS模块给家人或警方发送短信，短信内容包括此时驾驶员的酒精含量以及此时车辆的GPS信息。

设计图

一种智能防酒驾装置论文和设计

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