智能型酒后开车语音报警控制系统的制作方法_3

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1、图3示出了电源和充电器的电路图,其中:
[0149]U13为型号为VM7205的充电管理芯片;
[0150]U14为三端稳压电源;
[0151]U15为三端稳压电源;
[0152]U17为定时器;
[0153]CH-1为按钮开关,即电源启动键。
[0154]本实施例中手持机供电包括汽车电瓶和锂电池两种供电方式,两种供电方式可自动转换,整机工作时间设定30秒。
[0155]2、电源和充电器的工作过程为:
[0156]如图3所示,电源启动键CH-1闭合时为三端稳压电源U14、三端稳压电源U15提供电源,U14、U15输出5V电平,使定时器U17工作,U17的3脚输出高电平,Q3、Q4导通后Q4的2脚为U14、U15供电,形成自举状态。CH-1的2脚输出约1V电平为通道选摘电路、编码器、无线发射器和发射通道控制电路提供电源,手持机的其余部分电路有U14、U15提供5V电源,整机设定自检20秒进入工作状态,由Q16-2提供高电平,通过R24对C9充电,约8秒U17状态转换,U17的3脚由高电平转换为低电平,Q3、Q4截止导通,关闭电源。如果整机30秒未进入工作状态由有U19的Pl.4提供高电平,强制U17状态转换,3脚由高电平变为低电平,关闭电源。
[0157]单片机为STC12C5A60S2型号的单片机。
[0158]二)工作基准区域控制器;
[0159](一 )工作基准区域控制器的现有技术包括两种方案:
[0160]1、酒敏传感器长期加电,采集信号是感应式,始终检测酒的气体在空气中扩散的浓度。
[0161]图17示出了酒敏传感器的静态输出信号,图18示出了酒敏传感器的动态输出信号。这种方案的缺点是:
[0162]①:司机饮酒后呼出的气体在空气中扩散被采集到报警控车,车上其它乘客饮酒呼出的气体扩散在空气中,同样也能被采集到,造成误报误控;
[0163]②:酒蒸汽夏在天温度高扩散的快,容易采集到,冬天温度低不易采集到,司机将车窗打开空气流通更不易采集到,控制酒后开车不可靠;
[0164]③:酒敏传感器工作需要提供50MA地电流,汽车电瓶长时间放电会对电瓶造成损害。
[0165]2、吹气检测的方式;
[0166]这种方案的缺点是酒敏传感器工作基准点和控酒报警基准点都是一个固定点,这样酒敏传感器有时能正常工作,有时不能正常工作,酒敏传感器第一次加电输出信号Vj的幅度会很高,接近电源电压,上升得很快下降的很慢,为了使车辆尽快地启动,工作点只能设定的比较高,如图19所示;但有时酒敏传感器输出的信号很小,无法进入检测状态,如图20所示,如果工作点设定的比较低,小信号能够进入检测状态,但大信号时,进入检测状态幅值下降的速度很慢,一般需要10分钟,车辆无法正常使用,如图19所示。
[0167](二)酒敏传感器;
[0168]酒敏传感器可以简化为一个可变电阻,阻值随温度地变化、启动次数的多少、启动次数间隔的不同而变化,分时启动,不管启动多少次,酒敏传感器输出信号Vj幅值的大小、上升和下降的快慢无重复性,输出信号如图21和图22所示。如何通过酒敏传感器控制酒后开车并能安全可靠的工作是技术攻克的一大难题。
[0169](三)工作基准区域控制器
[0170]为了克服上述技术方案的缺点,本发明提供的工作基准区域控制器的工作基准点确定的控制区域能够检测输出信号Vj为I?5V范围内任一值的信号,保证手持机正常工作。
[0171]如图4所示,工作基准区域控制器包括控制信号产生单元、启动信号通道和控酒信号通道。其中,
[0172]控制信号产生单元的输入端与酒敏传感器J的输出端连接,依据酒敏传感器J的输出值输出控制信号,以驱动启动信号通道或者控酒信号通道导通。
[0173]启动信号通道,用于向编码器发送车辆启动信号。
[0174]控酒信号通道,用于向编码器发送车辆停止信号。
[0175]1、控制信号产生单元
[0176]控制信号产生单元包括电阻串联支路、比较器单元、逻辑电路单元。如图4所示,比较器单元包括比较器U1A、比较器U1B、比较器U1C、比较器U1D、比较器U2A和比较器U2B。逻辑电路单元包括非门U3F、非门U3E、非门U3D、非门U3C、非门U3B、非门U3A、三输入与门U4C、三输入与门U4B和三输入与门U4A。
[0177](I)电阻串联支路
[0178]包括串联的电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8和电阻R9。其中,电阻R2的另一端接地,电阻R9的另一端接高电位VCC3。
[0179](2)比较器单元
[0180]①:所有比较器的同向输入端均与酒敏传感器的输出端连接,接收酒敏传感器的输出信号Vj。
[0181]②:比较器UlD的反相输入端连接于电阻R2和电阻R3之间;
[0182]比较器UlC的反相输入端连接于电阻R3和电阻R4之间;
[0183]比较器UlB的反相输入端连接于电阻R4和电阻R5之间;
[0184]比较器UlA的反相输入端连接于电阻R5和电阻R6之间;
[0185]比较器U2B的反相输入端连接于电阻R6和电阻R7之间;
[0186]比较器U2A的反相输入端连接于电阻R8和电阻R9之间。
[0187]③:比较器UlD的输出端通过非门U3F与三输入与门U4C的一个输入端连接,同时单片机通过非门U3E与三输入与门U4C的另外两个输入端连接,非门U3F输出端的另一条支路通过二极管D14与单片机连接,三输入与门U4C的输出端通过二极管端D15与启动信号通道的输入端连接。
[0188]③:比较器UlC的输出端与三输入与门U4B的一个输入端连接,三输入与门U4B的输出端通过二极管端D17与启动信号通道的输入端连接。
[0189]④:比较器UlB的一个输出支路通过非门U3D与三输入与门U4B的一个输入端连接,同时单片机通过非门U3C与三输入与门U4B的一个输入端连接,非门U3D输出端的另一条支路通过二极管D16与单片机连接,比较器UlB的另一个输出支路与控酒信号通道连接。
[0190]⑤:比较器UlA的输出端与三输入与门U4A的一个输入端连接,三输入与门U4A的输出端通过二极管端D19与启动信号通道的输入端连接。
[0191]⑥:比较器U2B的一个输出支路通过非门U3B与三输入与门U4A的一个输入端连接,同时单片机通过非门U3A与三输入与门U4A的一个输入端连接,非门U3B输出端的另一条支路通过二极管D18与单片机连接,比较器U2B的另一个输出支路与控酒信号通道连接。
[0192]⑦:比较器U2A的输出端与所述启动信号通道连接。
[0193](3)控制信号产生单元的输出模式
[0194]包括低信号区控制模式、中信号区控制模式和高信号区控制模式;控制信号产生单元的工作基准包括基准Va、基准Vb、基准Vc、基准VdO和基准Vd,Va<Vb<Vc<VdO<Vd,基准VdO为标准计量点,如图4和5所示:
[0195]基准Va为电阻R2两端的电压值;基准Vb为电阻R2、电阻R3和电阻R4形成的串联支路的两端电压值;基准Vc为电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6形成的串联支路的两端电压值;基准VdO为电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电阻R7形成的串联支路的两端电压值;基准Vd为电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R8形成的串联支路的两端电压值。
[0196]I低信号区控制模式
[0197]酒敏传感器启动后,其输出信号Vj上升为Va?Vb之间后下降至Vj < Va,则控制信号产生单元工作于低信号区控制模式:
[0198]比较器UlD输出低信号,单片机依据二极管D14输出的高信号,将非门U3E的输入信号置低,三输入与门U4C输出高信号,从而通过导通二极管D15驱动启动信号通道导通,单片机检测到启动信号通道导通后控制手持机中的LCD显示器显示进行吹气提醒;
[0199]当司机吹气后,如图28所示,酒敏传感器的输出信号Vj < Vb,启动信号通道导通向主机发送车辆启动信号,同时检测开关电路中薄膜开关闭合后驱动单片机对采集到的酒精气体浓度数据进行A/D转换,若酒精气体浓度数据小于20mg/c,则汽车正常启动;
[0200]当司机吹气后,如图29所示,酒敏传感器的输出信号Vj>Vb,控酒信号通道导通向主机发送车辆停止信号。
[0201]II中信号区控制模式
[0202]酒敏传感器启动后,其输出信号Vj上升为Vb?Vc之间后下降至Vj < Vb,则控制信号产生单元工作于中信号区控制模式:
[0203]比较器UlB输出低信号、比较器UlC输出高信号,单片机依据二极管D16输出的高信号将比较器U3C的输入置低,则三输入与门U4B输出高信号,从而通过导通二极管D17驱动启动信号通道导通,单片机检测到启动信号通道导通后控制手持机中的LCD显示器显示进行吹气提醒;
[0204]当司机吹气后,如图30所示,酒敏传感器的输出信号Vj < Vc,启动信号通道导通向主机发送车辆启动信号,同时检测开关电路中薄膜开关闭合后驱动单片机对采集到的酒精气体浓度数据进行A/D转换,若酒精气体浓度数据小于20mg/c,则汽车正常启动;
[0205]当司机吹气后,如图31所示,酒敏传感器的输出信号Vj>Vc,控酒信号通道导通向主机发送车辆停止信号。
[0206]III高信号区控制模式
[0207]酒敏传感器启动后,其输出信号Vj上升为Vc?Vd之间后下降至Vj < Vc,则控制信号产生单元工作于高信号区控制模式:
[0208]比较器U2B输出低信号、比较器UIA输出高信号,单片机依据二极管D18输出的高信号将比较器U3A的输入置低,则三输入与门U4A输出高信号,从而通过导通二极管D19驱动启动信号通道导通,单片机检测到启动信号通道导通后控制手持机中的LCD显示器显示进行吹气提醒;
[0209]当司机吹气后,如图32所示,酒敏传感器的输出信号Vj < Vd,启动信号通道导通向主机发送车辆启动信号,同时检测开关电路中薄膜开关闭合后驱动单片机对采集到的酒精气体浓度数据进行A/D转换,若酒精气体浓度数据小于20mg/c,则汽车正常启动;
[0210]当司机吹气后,如图33所示,酒敏传感器的输出信号Vj>Vd,控酒信号通道导通向主机发送车辆停止信号;同时自动测量电路启动,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,检测得到酒精气体浓度数据。
[0211]2、启动信号通道
[0212]包括PNP型三极管Q16和NPN型三极管Q17,具体连接关系为:
[0213]PNP型三极管Q16的基极与NPN型三极管Q17的集电极之间设有电阻R60,NPN型三极管Q17的基极与发射极之间设有电容C31。NPN型三极管Q17基极的一条支路通过电阻R58分别与控制信号产生单元中二极管D15、二极管D17和二极管D19的输出端连接,另一条支路与检测开关电路中的薄膜开关连接。PNP型三极管Q16的发射极的一条支路依次通过二极管D20和电阻R69接地,一条支路与薄膜开关连接;二极管D20的阴极端接入所述单片机。
[0214]当控制信号产生单元的二极管D15、二极管D17和二极管D19中任一二极管导通时,依次驱动NPN型三极管Q17和PNP型三极管Q16导通,从而在薄膜开关闭合后,使得检测开关电路向编码器发送信号以启动汽车。另外当二极管D20导通后,所述单片机控制手持机中的IXD显示器显示进行吹气提醒。
[0215]3、控酒信号通道
[0216]包括模拟开关U5A、模拟开关U5D、模拟开关U5C、NPN型三极管Q7、PNP型三极管Q8和晶闸管Q6,具体连接关系为:
[0217]①:模拟开关U5A的输入端与控制信号产生单元的比较器UlB输出端连接,模拟开关U5A的输出端通过二极管D8与晶闸管Q6的门极连接,控制端接入单片机;
[0218]模拟开关U5D的输入端与控制信号产生单元的比较器U2B输出端连接,模拟开关U5D的输出端通过二极管DlO与晶闸管Q6的门极连接,控制端接入单片机;
[0219]模拟开关U5C的输入端与控制信号产生单元的比较器UlA输出端连接,模拟开关U5C的输出端通过二极管Dll与晶闸管Q6的门极连接,控制端接入单片机。
[0220]②:如
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