CN105128670A - 一种基于滤波电路的车载酒精检测控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于滤波电路的车载酒精检测控制系统，包含酒精传感器、调理放大电路、滤波电路、模数转换模块、微控制器模块、点火控制装置、显示模块、按键设定模块、监控复位模块、声光报警模块、JTAG接口模块、供电模块和电压变换电路，本发明采用超高灵敏度酒精传感器，超低功耗单片机系统，自动探测酒精浓度的方法，可以防止驾驶人员逃避检测，以判断驾驶员是否是酒后开车。

Description

一种基于滤波电路的车载酒精检测控制系统

技术领域

本发明涉及一种酒精浓度检测装置，尤其涉及一种基于滤波电路的车载酒精检测控制系统，属于酒精浓度检控领域。

背景技术

目前，酒后驾车容易发生交通事故，为了减少或杜绝这种现象，通常是采用呼气酒精测试仪对驾驶人员进行现场检测，以确定驾驶人员是否饮酒。目前，市场上警用酒精测试仪种类繁多、功能强大、灵敏度高，但是由于它没有安装在汽车内部，只能由交警人员来实施，因此并不能从根本上杜绝酒后驾车，酒后驾车事件仍时有发生。

酒后醉驾，不仅危害自己和家人的生命财产安全，同时，也危害了公共安全，近两年来备受关注。我国刑法对酒后驾驶，依照情节轻重，给予相关惩罚。在道路上驾驶机动车追逐竞驶，情节恶劣的，或者在道路上醉酒驾驶机动车的，处拘役，并处罚金。有前款行为，同时构成其他犯罪的，依照处罚较重的规定定罪处罚。但尽管如此，还是有人轻视法律，特别是饮酒不多的情况下，认为驾驶并无大碍，不会造成严重后果。

例如申请号为“201210375742.3”的一种适用于监测司机酒驾情况的一种酒精度的车载装置和测量方法，该方法简单，而且能够提醒司机并跟踪监控，能够帮助执法人元更好的减少酒驾的发生。本发明是一种车载酒精检测系统，置于车内驾驶舱。其酒精检测装置由超高灵敏酒精检测器、综合检测区、表盘检测区、信号报警区组成。这种种关于酒精度的车载检测装置和测量方法，利用超高灵敏传感设备，探测空气中的酒精含量，并将其转化为电压，用仪表盘和指示灯、报警器进行显示，不仅弥补了当前呼气检测仪的局部、抽时检测的不彻底性，减轻了执法人员的负担，而且让驾驶员自发检测，一旦醉驾立刻报警，大大增加了公路交通的安全性。

又如申请号为“201210521377.2”的一种车载酒精检测系统、方法以及汽车，该系统包括酒精浓度传感器，用于测量其安装位置处的空气酒精浓度并将该酒精浓度转变为电信号发送给主控模块；温度传感器，用于测量车内空气的温度并将其转变成电信号发送给主控模块；距离传感器，用于测量酒精浓度传感器与驾驶员头部之间的距离并将其转变成电信号发送给主控模块；主控模块，用于根据酒精浓度传感器、温度传感器以及距离传感器发送的电信号确定驾驶员酒精是否超标，向动作执行模块输出控制信号；以及动作执行模块，用于根据控制信号执行相应动作。通过该系统和方法能够有效地预防酒驾，提高了汽车的智能化和安全性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于滤波电路的车载酒精检测控制系统。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于滤波电路的车载酒精检测控制系统，包含酒精传感器、调理放大电路、滤波电路、模数转换模块、微控制器模块、点火控制装置、显示模块、按键设定模块、监控复位模块、声光报警模块、JTAG接口模块、供电模块和电压变换电路，所述酒精传感器依次通过调理放大电路、滤波电路、模数转换模块连接微控制器模块，所述点火控制装置、显示模块、按键设定模块、监控复位模块、声光报警模块、JTAG接口模块连接在微控制器模块的相应端口上，所述供电模块通过电压变换电路连接微控制器模块；

所述滤波电路包含第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、运算放大器、电源，所述第一电阻的一端与调理放大电路的输出端相连，所述第一电阻的另一端连接第一电容的一端和第二电容的一端后与第二电阻的一端相连，所述第一电容的另一端连接第三电阻的一端后与运算放大器的负输入端相连，所述第二电容的另一端连接第三电阻的另一端后与运算放大器的输出端相连，所述第二电阻的另一端接地；所述运算放大器的正输入端依次连接第四电阻和第五电阻后接地，运算放大器的正电源端并接第三电容的一端后与第六电阻的一端相连，所述第六电阻的另一端与电源的正极相连，所述第三电容的另一端接地，运算放大器的负电源端并接第七电阻的一端后与第四电容的一端相连，所述第七电阻的另一端与电源的负极相连，所述第四电容的另一端接地；所述运算放大器的输出端串接第五电容后与模数转换模块的输入端连接；

其中，酒精传感器，用于实时采集驾驶员周边环境酒精浓度参数；

调理放大电路，用于对采集的酒精浓度参数进行放大处理；

滤波电路，用于将放大处理后的酒精浓度参数进行滤波处理；

模数转换模块，用于将滤波处理后的酒精浓度参数转换成电信号，进而传输至微控制器模块；

微控制器模块，用于将接收的电信号与设定酒精浓度阈值进行对比，若超过设定酒精浓度阈值，则关闭点火控制装置同时通过声光报警模块发出警报；

显示模块，用于实时显示驾驶员周边环境酒精浓度；

按键设定模块，用于预先设定酒精浓度阈值。

作为本发明一种基于滤波电路的车载酒精检测控制系统的进一步优选方案，所述酒精传感器采用旁热型半导体式酒精气敏元件MQ3。

作为本发明一种基于滤波电路的车载酒精检测控制系统的进一步优选方案，所述模数转换模块的芯片型号为MSP430FG4619IPZ。

作为本发明一种基于滤波电路的车载酒精检测控制系统的进一步优选方案，所述微控制器模块的芯片型号为MSP430FG4619。

作为本发明一种基于滤波电路的车载酒精检测控制系统的进一步优选方案，所述显示模块为LCD显示屏。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明采用超高灵敏度酒精传感器，超低功耗单片机系统，自动探测酒精浓度的方法，可以防止驾驶人员逃避检测，以判断驾驶员是否是酒后开车；可以根据检测到的酒精含量是否超标控制汽车点火器打开或者关闭，如果超标，则驾驶人员无法启动汽车，因此从根本上杜绝了酒后驾车的出现；

2、本发明具有性价比高，智能化程度高，工作稳定可靠的优点。

附图说明

图1是本发明的结构原理图；

图2是本发明的滤波电路电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，一种基于滤波电路的车载酒精检测控制系统，包含酒精传感器、调理放大电路、滤波电路、模数转换模块、微控制器模块、点火控制装置、显示模块、按键设定模块、监控复位模块、声光报警模块、JTAG接口模块、供电模块和电压变换电路，所述酒精传感器依次通过调理放大电路、滤波电路、模数转换模块连接微控制器模块，所述点火控制装置、显示模块、按键设定模块、监控复位模块、声光报警模块、JTAG接口模块连接在微控制器模块的相应端口上，所述供电模块通过电压变换电路连接微控制器模块；

如图2所示，所述滤波电路包含第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、运算放大器、电源，所述第一电阻的一端与调理放大电路的输出端相连，所述第一电阻的另一端连接第一电容的一端和第二电容的一端后与第二电阻的一端相连，所述第一电容的另一端连接第三电阻的一端后与运算放大器的负输入端相连，所述第二电容的另一端连接第三电阻的另一端后与运算放大器的输出端相连，所述第二电阻的另一端接地；所述运算放大器的正输入端依次连接第四电阻和第五电阻后接地，运算放大器的正电源端并接第三电容的一端后与第六电阻的一端相连，所述第六电阻的另一端与电源的正极相连，所述第三电容的另一端接地，运算放大器的负电源端并接第七电阻的一端后与第四电容的一端相连，所述第七电阻的另一端与电源的负极相连，所述第四电容的另一端接地；所述运算放大器的输出端串接第五电容后与模数转换模块的输入端连接；

其中，酒精传感器，用于实时采集驾驶员周边环境酒精浓度参数；

调理放大电路，用于对采集的酒精浓度参数进行放大处理；

滤波电路，用于将放大处理后的酒精浓度参数进行滤波处理；

模数转换模块，用于将滤波处理后的酒精浓度参数转换成电信号，进而传输至微控制器模块；

微控制器模块，用于将接收的电信号与设定酒精浓度阈值进行对比，若超过设定酒精浓度阈值，则关闭点火控制装置同时通过声光报警模块发出警报；

显示模块，用于实时显示驾驶员周边环境酒精浓度；

按键设定模块，用于预先设定酒精浓度阈值。

其中，所述酒精传感器采用旁热型半导体式酒精气敏元件MQ3，所述模数转换模块的芯片型号为MSP430FG4619IPZ，所述微控制器模块的芯片型号为MSP430FG4619，所述显示模块为LCD显示屏。

本发明采用超高灵敏度酒精传感器，超低功耗单片机系统，自动探测酒精浓度的方法，可以防止驾驶人员逃避检测，以判断驾驶员是否是酒后开车；可以根据检测到的酒精含量是否超标控制汽车点火器打开或者关闭，如果超标，则驾驶人员无法启动汽车，因此从根本上杜绝了酒后驾车的出现；其具有性价比高，智能化程度高，工作稳定可靠的优点；本发明的供电系统，通过电压变换电路转换成器件所需的电压，有效的节约了电能。

该系统可放置在汽车仪表盘位置，当司机发动汽车时，探测控制仪启动，此时发动机处于被锁状态，汽车无法启动。酒精传感器加热后，探测控制仪对酒精传感器探测的气体信号进行检测。由于酒精含量与酒精传感器检测后产生的电压信号成特定的比例关系，因而可根据电压信号进行酒精含量的判断。检测到的信号经过放大和滤波之后，通过模数转换模块转换为数字信号，由单片机对此信号进行处理判断，假设酒精含量没有超标，LCD显示屏幕显示当前酒精浓度，同时正常指示灯亮起，控制继电器不起作用，汽车随之启动；反之，则进行声光报警，控制继电器切断点火装置电源，驾驶人员无法启动汽车，从根本上实现控制酒后驾车。汽车启动后，控制仪随即进入低功耗状态，只有酒精浓度探测电路一直工作，一旦驾驶人员驾驶过程中饮酒，控制仪立即恢复到正常工作状态。

酒精传感器采用旁热型半导体式酒精气敏元件MQ3，它对乙醇蒸汽具有很高的灵敏度和良好的选择性，快速的响应恢复，长期的寿命和可靠的稳定性，探测范围为10～1000ppm，尤其适用于酒后驾驶人员的检测。

信号调理放大电路前级采用美信公司生产的高精密运放MAX4238来实现，它具有1pA的偏置电流，2μV的偏置电压，超低温漂，良好的性能。后级放大采用常用的OP07C运算放大来实现，滤波芯片采用美信公司生产的开关电容型引脚可编程集成滤波器MAX266来实现，具有比普通RC滤波电路更优异的性能。

A/D转换采用MSP430FG4619IPZ自带的12位、最大速率为200KSPS的ADC，它的电压基准可以选择为内部基准或者外部基准，节省了外部ADC芯片，大大简化了硬件的设计，同时可以满足精度的要求。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种基于滤波电路的车载酒精检测控制系统，其特征在于：包含酒精传感器、调理放大电路、滤波电路、模数转换模块、微控制器模块、点火控制装置、显示模块、按键设定模块、监控复位模块、声光报警模块、JTAG接口模块、供电模块和电压变换电路，所述酒精传感器依次通过调理放大电路、滤波电路、模数转换模块连接微控制器模块，所述点火控制装置、显示模块、按键设定模块、监控复位模块、声光报警模块、JTAG接口模块连接在微控制器模块的相应端口上，所述供电模块通过电压变换电路连接微控制器模块；

所述滤波电路包含第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、运算放大器、电源，所述第一电阻的一端与调理放大电路的输出端相连，所述第一电阻的另一端连接第一电容的一端和第二电容的一端后与第二电阻的一端相连，所述第一电容的另一端连接第三电阻的一端后与运算放大器的负输入端相连，所述第二电容的另一端连接第三电阻的另一端后与运算放大器的输出端相连，所述第二电阻的另一端接地；所述运算放大器的正输入端依次连接第四电阻和第五电阻后接地，运算放大器的正电源端并接第三电容的一端后与第六电阻的一端相连，所述第六电阻的另一端与电源的正极相连，所述第三电容的另一端接地，运算放大器的负电源端并接第七电阻的一端后与第四电容的一端相连，所述第七电阻的另一端与电源的负极相连，所述第四电容的另一端接地；所述运算放大器的输出端串接第五电容后与模数转换模块的输入端连接；

其中，酒精传感器，用于实时采集驾驶员周边环境酒精浓度参数；

调理放大电路，用于对采集的酒精浓度参数进行放大处理；

滤波电路，用于将放大处理后的酒精浓度参数进行滤波处理；

模数转换模块，用于将滤波处理后的酒精浓度参数转换成电信号，进而传输至微控制器模块；

微控制器模块，用于将接收的电信号与设定酒精浓度阈值进行对比，若超过设定酒精浓度阈值，则关闭点火控制装置同时通过声光报警模块发出警报；

显示模块，用于实时显示驾驶员周边环境酒精浓度；

按键设定模块，用于预先设定酒精浓度阈值。

2.根据权利要求1所述的一种基于滤波电路的车载酒精检测控制系统，其特征在于：所述酒精传感器采用旁热型半导体式酒精气敏元件MQ3。

3.根据权利要求1所述的一种基于滤波电路的车载酒精检测控制系统，其特征在于：所述模数转换模块的芯片型号为MSP430FG4619IPZ。

4.根据权利要求1所述的一种基于滤波电路的车载酒精检测控制系统，其特征在于：所述微控制器模块的芯片型号为MSP430FG4619。

5.根据权利要求1所述的一种基于滤波电路的车载酒精检测控制系统，其特征在于：所述显示模块为LCD显示屏。