智能防酒驾控制装置及方法与流程

本发明属于安全驾驶技术领域，具体为一种智能防酒驾控制及方法。

背景技术：

如今，人们的生活水平越来越高，很多家庭购买汽车，方便了人们的出行，提高了出行效率，但由此带来的交通事故也越来越多，而和酒驾相关的交通事故中，大概33分钟就有一个人死亡。而实际中大多数人认为酒后驾驶造成地意外不会发生在他们身边，然而据统计，任何人卷入与酒后驾驶相关的意外可能性多达30％，酒后驾车是导致悲剧接连发生的罪魁祸首，让无数幸福的家庭支离破碎，后悔不已。目前虽然我国相关法规对巨大交通意外的酒驾者判刑较重，但对于喝了酒并没有造成相关意外的驾驶者处罚力度不够大，而较轻的处罚，使得有好多司机觉着自己运气好，有的地方没有监控，就我行我素，不能引起司机的重视。而饮酒过度，使得血液酒精浓度超过某一数值时，人体反应速度和控制水平就会大大降低，遇到突发情况时，就比较容易发生意外，而体内酒精残余越多，就越容易发生车祸。

为了杜绝此类事件的发生，就需要在驾驶室中安装可靠的防酒驾控制系统，它不仅能检测驾驶者体内的酒精浓度，而且还能做到当驾驶者体内浓度超过一定值时，断开汽车启动开关，防患于未然。本系统能很大程度保护司机安全，大大降低了事故的发生，同时也会给行人的安全带来了一定的保障，同时也减轻了交警繁重的蹲点检测工作。

然而大多数采用单片机的防酒驾报警制系统，单片机是直接用直流电源，控制器所用电源效率低，使用寿命短，而且安装汽车上只能和汽车共用直流电源，会降低系统的可靠性。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种智能防酒驾控制装置及方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种智能防酒驾控制装置，应用汽车内，包括酒精检测单元、人体感应单元、车窗开闭检测单元、报警单元、单片机控制器、开关电源控制器、报警单元、显示单元；

所述酒精检测单元与单片机控制器连接，用于在人体感应单元确定车内有人时检测酒精浓度并且发送到单片机控制器；

所述人体感应单元与单片机控制器连接，用于判断驾驶室内是否有人进入并且发送到单片机控制器；

所述车窗开闭检测单元与单片机控制器连接，用于在人体感应单元确定车内有人时检测车窗的开闭状态并且发送到单片机控制器；

所述报警单元与单片机控制器连接，用于在单片机控制器确定酒精浓度超过报警值后进行报警；

所述单片机控制器，用于根据所述人体感应单元确定驾驶室内有人进入，并且根据所述车窗开闭检测单元检测车窗为打开状态后，单片机控制器控制自封装置启动单元将车窗关闭，并将驾驶室封闭起来，再控制酒精检测单元检测酒精浓度，根据其与报警值的比较关系确定是否向报警单元发送报警信号，还用于向显示单元发送显示数据；

所述开关电源控制器与酒精检测单元、人体感应单元、车窗开闭检测单元、报警单元、单片机控制器、报警单元、显示单元连接，用于提供电源；

所述显示单元与单片机控制器连接，用于对显示数据进行接收和显示。

上述方案中，还包括自封闭装置启动单元分别与酒精检测单元和单片机控制器连接，用于在单片机控制器根据所述车窗开闭检测单元检测车窗为打开状态后发送的控制信号，控制车窗关闭，并将驾驶室封闭起来，再向酒精检测单元发送控制信号。

上述方案中，所述单片机控制器还通过继电器与汽车启动电路连接，用于在酒精检测单元检测的酒精浓度大于与报警值时，控制汽车启动电路关闭。

上述方案中，所述酒精检测单元包括依次连接酒精传感器、第一a/d转换器、比较器，所述酒精传感器与自封闭装置启动单元和开关电源控制器连接，所述比较器与单片机控制器连接。

上述方案中，所述人体感应单元包括依次连接的人体红外感应器、第二a/d转换器，所述人体红外感应器与开关电源控制器连接，所述第二a/d转换器与单片机控制器连接。

上述方案中，所述车窗开闭检测单元包括一次连接的车窗开闭检测电路、第三a/d转换器，所述车窗开闭检测电路与开关电源控制器连接，所述第三a/d转换器与单片机控制器连接。

上述方案中，所述报警单元包括语音报警电路、二极管报警电路，所述语音报警电路、二极管报警电路均与单片机控制器连接。

上述方案中，所述开关电源控制器包括buck降压斩波主电路、pi调节器、误差放大电路、pwm比较器、触发器、驱动电路、锯齿波振荡器，采用15伏的蓄电池接入buck降压斩波主电路的输入端，所述buck降压斩波主电路的输出端与pi调节器连接，所述pi调节器输出到误差放大电路、pwm比较器、触发器用于产生pwm控制信号，再经过驱动电路进行放大后输出到buck降压斩波主电路，所述锯齿波振荡器分别接于pwm比较器、触发器。

上述方案中，该装置还包括按键电路、晶振电路，所述按键电路与单片机控制器连接，用于修改报警值大小；所述晶振电路与单片机控制器连接，用于对单片机控制器进行起振。

本发明实施例还提供一种智能防酒驾控制方法，应用于如上述方案中任意一项所述的智能防酒驾控制装置，该方法为：通过检测驾驶室有人进入，并且检测车窗为打开状态后，控制车窗关闭，在驾驶室被封闭之后，对驾驶室内的酒精浓度进行检测，如果酒精浓度超过报警值进行报警并且关闭汽车启动电路；该方法还包括如果检测车窗为关闭状态后，也将驾驶室封闭，对驾驶室内的酒精浓度进行检测；如果酒精浓度为0mg/100ml则提示安全并且开启汽车启动电路，如果酒精浓度大于0mg/100ml且小于报警值则提示谨慎驾驶并且开启汽车启动电路。

与现有技术相比，本发明设置高精度直流电源给系统供电，可以提高系统的可靠性，可以杜绝酒后开车的行为，不仅保护了饮酒者，也保护了他人，还能大大减少交通警察和相关人员的工作量，对于维护良好的交通秩序具有重要意义。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

图2为本发明中开关电源控制器的原理框图；

图3为本发明中车窗开闭检测单元与自封闭装置启动单元的原理框图；

图4为本发明中语音报警电路需要3.3v的开关电源控制器的原理框图；

图5为本发明中酒精检测的原理框图；

图6为本发明中控制系统流程框图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种智能防酒驾控制装置，应用汽车内，如图1-5所示，包括酒精检测单元1、人体感应单元2、车窗开闭检测单元3、报警单元4、单片机控制器5、开关电源控制器6、报警单元7、显示单元8；

所述酒精检测单元1与单片机控制器5连接，用于在人体感应单元2确定车内有人时检测酒精浓度并且发送到单片机控制器5；

所述人体感应单元2与单片机控制器5连接，用于判断驾驶室内是否有人进入并且发送到单片机控制器5；

所述车窗开闭检测单元3与单片机控制器5连接，用于在人体感应单元2确定车内有人时检测车窗的开闭状态并且发送到单片机控制器5；

所述报警单元4与单片机控制器5连接，用于在单片机控制器5确定酒精浓度超过报警值后进行报警；

所述单片机控制器5，用于根据所述人体感应单元2确定驾驶室内有人进入，并且根据所述车窗开闭检测单元3检测车窗为打开状态后，控制车窗关闭与升降屏降落，再控制酒精检测单元1检测酒精浓度，根据其与报警值的比较关系确定是否向报警单元4发送报警信号，还用于向显示单元8发送显示数据；

所述开关电源控制器6与酒精检测单元1、人体感应单元2、车窗开闭检测单元3、报警单元4、单片机控制器5、报警单元7、显示单元8连接，用于提供电源；

所述显示单元8与单片机控制器5连接，用于对显示数据进行接收和显示。

具体地，所述显示单元8选用lcd1602进行显示，能够实现人机交互，用户可以更加直观的看到显示的内容和设定的报警值。

进一步地，还包括自封闭装置启动单元9分别与酒精检测单元1和单片机控制器5连接，自封闭装置启动单元9还分别与汽车的车窗总开关和升降屏开关连接，用于在单片机控制器5根据所述车窗开闭检测单元3检测车窗为打开状态后发送控制信号，控制车窗关闭和控制升降屏降落，将驾驶室隔离，并且向酒精检测单元1发送控制信号。

具体地，自封闭装置启动单元9包括车窗开闭检测单元3、人体感应单元2和继电器驱动电路，在驾驶室四周上方安装升降屏，材料选用密封材料，通过车窗开闭检测单元3完成信号的检测、a/d转换、比较后送入单片机控制器5，单片机控制器5输出通过继电器驱动电路串联接到车窗总开关上，用来控制车窗总开关。人体感应单元2同样经过检测、a/d转换、比较后送入单片机控制器5，单片机制器5输出通过继电器驱动电路串联接到升降屏开关上，继电器驱动电路可以采用jdq为5v继电器和发光二极管组成。当车窗开闭检测单元3检测车窗为打开状态后，发送控制信号来控制车窗关闭，当驾驶室有人时，发送控制信号将升降屏降落，将驾驶室隔离，保证酒精不扩散，等酒精检测完后，再把升降屏升起，保证驾驶室空气流通。

所述单片机控制器5还通过继电器51与汽车启动电路10连接，用于在酒精检测单元1检测的酒精浓度大于与报警值时，控制汽车启动电路10关闭。

具体地，继电器51与汽车的汽车启动电路10相串联，继电器51采用jdq为5v继电器和发光二极管组成。若酒精浓度小于设定报警值时，led灯不亮，若酒精浓度大于设定的报警值时，表示为酒驾，单片机控制器5就会通过q3pnp型三极管基极来控制集电极，使继电器51断电，触点断开，汽车无法启动，led灯被点亮。

所述酒精检测单元1包括依次连接酒精传感器101、第一a/d转换器102、比较器103，所述酒精传感器101与自封闭装置启动单元9和开关电源控制器6连接，所述比较器103与单片机控制器5连接。

具体地，所述酒精传感器101采用mq-3乙醇气体传感器，所述第一a/d转换器102采用adc0832转换器。

所述人体感应单元2包括依次连接的人体红外感应器21、第二a/d转换器22，所述人体红外感应器21与开关电源控制器6连接，所述第二a/d转换器22与单片机控制器5连接。

具体地，所述人体红外感应器21采用hc-sr501模块，能够检测到人体或者动物身上发出的红外线，灵敏度高，超低压工作模式，它的供电由开关电源控制器6提供，当司机进入驾驶室内时，hc-sr501模块就会将感应信号送给单片机控制器5，再由单片机控制器5发控制命令来控制mq-3乙醇气体传感器开始检测酒精气体。

所述车窗开闭检测单元3包括一次连接的车窗开闭检测电路31、第三a/d转换器32，所述车窗开闭检测电路31与开关电源控制器6连接，所述第三a/d转换器32与单片机控制器5连接。

具体地，所述车窗开闭检测电路31采用g3-b1kn传感器，该传感器属于回归反射型，单片机控制器5通过g3-b1kn传感器来判断车窗开闭状态。

所述g3-b1kn传感器采集车窗开关信号v1，v1送入第三a/d转换器32变成数字信号v2，再送入单片机控制器5，再由自封闭装置启动单元9来控制车窗总开关。

所述第三a/d转换器32采用adc0832转换器。

所述报警单元4包括语音报警电路41、二极管报警电路42，所述语音报警电路41、二极管报警电路42均与单片机控制器5连接。

具体地，所述语音报警电路41采用isd4004语音芯片实现语音报警；所述二极管报警电路42采用二极管点亮并且蜂鸣器buz1报警相结合报警，语音报警模块isd4004需要3.3v的电源供电。

对声音的采集利用话筒对声音进行采集，再通过lm386功率放大器把电信号送到语音isd4004芯片13脚进行存储，lm386是一个功率放大器，对采集到的声音能够通过喇叭进行播放，isd4004芯片的控制信号1-3，28端分别接单片机p3.6-3.4，p3.7接口。

若要报警单元4做简单化，也可以单独通过二极管报警电路42实现灯光提示和蜂鸣器，可以采用发光二极管点亮并且蜂鸣器buz1报警。

所述开关电源控制器6包括buck降压斩波主电路61、pi调节器62、误差放大电路63、pwm比较器64、触发器65、驱动电路66、锯齿波振荡器67，采用15伏的蓄电池接入buck降压斩波主电路61的输入端，所述buck降压斩波主电路61的输出端与pi调节器62连接，所述pi调节器62输出到误差放大电路63、pwm比较器64、触发器65用于产生pwm控制信号，再经过驱动电路66进行放大后输出到buck降压斩波主电路61，所述锯齿波振荡器67分别接于pwm比较器64、触发器65。

具体地，采用15伏的蓄电池接入buck降压斩波主电路61的输入端，使输出电压为5伏，可以实时检测输出电压uf，和给定值uco＝5伏相比较，再送入pi调节器62连接，所述pi调节器62输出到误差放大电路63、pwm比较器64、触发器65用于产生满足精度要求的pwm控制信号，再经过驱动电路66进行放大后输出到buck降压斩波主电路61，所述驱动电路66的输出来控制开关管的通断，从而控制输出电压在5伏，误差在±2％伏，使系统的供电质量提高。

所述锯齿波振荡器67分别接于pwm比较器64、触发器65。

所述锯齿波振荡器67产生恒频的同步锯齿波跟踪信号，实际现场采集的电压信号uf与uco相比较，若有偏差经过pi调节器62调节后由误差放大电路63将δu偏差信号输出，pwm比较器64同相接入流过电感线圈的电流信号与δu进行比较，从而可调节占空比，pwm比较器64的输出接触发器65的s端，锯齿波振荡器27的输出接r端，触发器65具有抗抖功能，使得输出稳定，q端再经过驱动电路66的输出来控制开关管的通断，从而控制输出电压在5伏，误差在±2％伏。

开关电源控制器6可以提供5伏直流电源，将开关电源控制器6的输出接ams1117稳压器66，为了确保ams1117稳压器66的稳定性，c5至少接22uf电解电容，c5和c6为输入电容，可以防止断电后电压倒置，c5和c8为电解电容，可以抑制电磁干扰达到稳压的目的，c7和c8输出滤波电容，能够抑制电路产生自激振荡，这样能够给isd4004语音芯片提供3.3v安全工作电压。

所述开关电源控制器6还包括制冷模块68，制冷模块68与buck降压斩波电路61连接，制冷模块68为半导体制冷片。

如图5所示，所述开关电源控制器6与酒精传感器101的具体连接关系，r1和r2电阻值分别为470欧和5.1欧，图中c1为104独石电容，它取0.1uf，此电容对电路可以起到耦合的作用。酒精传感器101的1、2、3引脚与开关电压相连接，8脚接地，电阻为保护电阻，7、9引脚接输出，接入adc0832的模拟量输入端。

进一步地，该装置还包括按键电路11、晶振电路12，所述按键电路11与单片机控制器5连接，用于修改报警值大小；所述晶振电路12与单片机控制器5连接，用于对单片机控制器5进行起振。

本发明的工作过程：

人体红外感应器21要安装在车内驾驶室的上方，酒精传感器101也要安装在驾驶室的上方，驾驶员呼出的酒精蒸汽是向上流动，这样不仅使得测量精度提高，而且可以防止系统误判其他饮酒乘客，当驾驶员进入座位时，人体红外感应器21就会感应到驾驶员的存在，同时向单片机控制器5发信号，单片机控制器5开始工作，当单片机控制器5检测到车窗打开信号后，就会控制自封闭装置启动单元9启动电路开通，将关闭车窗并将升降屏降落，将驾驶室封闭，酒精传感器101开始检测酒精浓度，若人体红外感应器21检测到人且车窗是关闭状态时，自封闭装置启动单元9将升降屏降落，也将驾驶室封闭，酒精传感器101检测酒精浓度；若酒精浓度小于设定报警值时，led灯不亮，若酒精浓度大于设定的报警值时，表示为酒驾，单片机控制器5就会通过q3pnp型三极管基极来控制集电极，使继电器51断电，触点断开，汽车无法启动，led灯被点亮。

本发明实施例还提供一种智能防酒驾控制方法，如图6所示，该方法通过以下步骤实现：

步骤1：实时检测驾驶室是否有人进入；

具体地，通过安装在车内驾驶室上方的人体红外感应器21检测驾驶室是否有人进入，如果有人进入转至步骤2，反之，则持续检测。

步骤2：检测车窗状态；

具体地，通过车窗开闭检测单元3检测车窗为打开或者关闭，如果车窗为打开状态，转至步骤3，如果车窗为关闭状态转至步骤4。

步骤3：通过自封闭装置启动单元9关闭车窗；

步骤4：车窗关闭后，自封闭装置启动单元9将升降屏降落，将驾驶室封闭，对驾驶室内的酒精浓度进行检测；

具体地，通过安装在驾驶室上方的酒精传感器101对驾驶员进行检测，将检测到的酒精浓度发送到单片机控制器5。

步骤5：根据酒精浓度和报警值的大小关系确定报警状态；

具体地，以报警值为20mg/100ml为例，如果酒精浓度大于等于20mg/100ml进行报警并且切断汽车启动电路；如果酒精浓度小于20mg/100ml，则进一步判断酒精浓度是否为0mg/100ml，如果是则二极管报警电路42显示绿灯，提示安全驾驶，开启汽车启动电路，如果不是则二极管报警电路42显示黄灯，提示谨慎驾驶，开启汽车启动电路。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。