CN111505257A - 一种车载酒精检测系统 - Google Patents

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李彦奇
王星皓
马文峰
田鋆
李英
张楠
高士龙
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Abstract

本发明属于车辆安全技术领域，尤其涉及一种车载酒精检测系统；包括初筛酒精传感器和精筛酒精传感器，可以提高车载酒精检测系统的便捷性和精确性，并且通过三个独立DC‑DC电源模块的设计，通过初筛酒精传感器的DC‑DC电源模块给精筛酒精传感器的DC‑DC电源模块供电，且通过DC‑DC电源模块为处理器MCU单独供电，可以更好满足车载酒精检测系统电路的节能、稳定的需求。

Description

一种车载酒精检测系统
技术领域
本发明属于车辆安全技术领域，尤其涉及一种车载酒精检测系统。
背景技术
经调查，在国外大约50％～60％的交通事故与酒后驾车有关，酒后驾车已经成为车祸致死的主要原因。在中国，每年由于酒后驾车引发的交通事故达数万起；而造成死亡的事故中50％以上都与酒后驾车有关，酒后驾车的危害触目惊心，已经成为交通事故的第一大“杀手”。酒后驾车是交通事故的主要原因之一，如何杜绝酒驾醉驾是社会关注的核心问题。
因此，目前出现了大量的车载酒精检测装置，现有车载酒精检测装置一般使用两种技术方案，一种是采用测量速度较快、但是检测结果不够精确的酒精传感器，虽然使用便捷，但是酒精测量结果不准确，仅能参考；另一种是采用测量精确但测量速度较慢的酒精传感器，驾驶员每次驾驶车辆之前都需要在酒精检测步骤上等待较长时间的，虽然检测结果精确，但是带来了驾驶员使用不便捷的问题。
发明内容
为了克服上述问题，本发明提供一种车载酒精检测系统，是一种兼顾便捷和精确性的车载酒精检测系统。
一种车载酒精检测系统，包括：DC-DC电源模块100，初筛酒精传感器201、初筛酒精传感器202，气流调节装置301，精筛酒精传感器401，处理器MCU601；
DC-DC电源模块100输入端连接5-24V直流电压，DC-DC电源模块100输出端分别连接初筛酒精传感器201、初筛酒精传感器202、气流调节装置301、精筛酒精传感器401和处理器MCU601，用于向初筛酒精传感器201、初筛酒精传感器202、气流调节装置301，精筛酒精传感器401，处理器MCU601供电；
初筛酒精传感器201、初筛酒精传感器202的输出端连接处理器MCU601，用于将车内酒精蒸汽浓度的初筛测量值传输给处理器MCU601，若处理器MCU601判断车内酒精蒸汽浓度的初筛测量值超过阈值A1，则启动气流调节装置301和精筛酒精传感器401；
处理器MCU601控制引脚C1连接气流调节装置301的开关，用于控制气流调节装置301启停，气流调节装置301用于调整车内气流，提高精筛酒精传感器401检测精度；
处理器MCU601控制引脚C2连接精筛酒精传感器401的开关，用于启动精筛酒精传感器401，精筛酒精传感器401用于检测驾驶员呼出气体的酒精蒸汽浓度，并将检测到的酒精蒸汽浓度的精筛测量值传输给处理器MCU601；
若处理器MCU601判断车内酒精蒸汽浓度的精筛测量值超过阈值A2，则驾驶员存在酒驾行为。
优选的，DC-DC电源模块100包括DC-DC电源模块101、DC-DC电源模块102和DC-DC电源模块103,其中，DC-DC电源模块101输入端接5-24V直流电压，DC-DC电源模块101输出端并联连接初筛酒精传感器201的供电端、初筛酒精传感器202的供电端和DC-DC电源模块102输入端；DC-DC电源模块102的输出端连接精筛酒精传感器401的供电端；DC-DC电源模块103输入端接5-24V直流电压，DC-DC电源模块103输出端连接处理器MCU601供电端。
优选的，DC-DC电源模块101的开关由处理器MCU601控制，当处理器MCU601判定需要启动初筛酒精传感器201、202时，打开DC-DC电源模块101的开关，由DC-DC电源模块102为初筛酒精传感器201、202和DC-DC电源模块102上电。
优选的，DC-DC电源模块102的开关由处理器MCU601控制，当处理器MCU601判定需要启动精筛酒精传感器401时，打开DC-DC电源模块102的开关，由DC-DC电源模块102为精筛酒精传感器401上电。
优选的，气流调节装置301由马达和扇叶组成，当精筛酒精传感器401启动时，气流调节装置301的马达带动扇叶转动，用于车内气体搜集，调整气流，提高精筛酒精传感器401的精准性。
优选的，所述车载酒精检测系统还包括电子狗501，电子狗501连接处理器MCU601的引脚C3，用于处理器MCU601复位。
优选的，所述DC-DC电源模块101包括DC-DC电源芯片U7，U7引脚1VIN与VUSB连接，由USB为DC-DC电源模块101供电，U7引脚3CE使能端与处理器MCU601引脚C4相连接，处理器MCU601引脚C4控制U7引脚3CE使能端使得DC-DC电源模块101上电，U7引脚5VOUT连接初筛酒精传感器201、202和DC-DC电源模块102，为其提供2.5V电压。
优选的，所述车载酒精检测系统还包括报警模块，报警模块连接处理器MCU601引脚C5，当车内酒精蒸汽浓度超标时发出报警信号，处理器MCU601引脚C5控制报警模块通过显示屏/声音/提示灯来警示驾驶员存在酒驾行为。
本发明车载酒精检测系统，包括初筛酒精传感器和精筛酒精传感器，先进行酒精浓度初筛，当初筛酒精浓度超标后再进行酒精浓度精筛，可以通过初筛酒精传感器自动测量车内酒精浓度，并仅在初筛不合适时才提醒驾驶员主动进行酒精精筛，提高便捷性；同时根据本发明包括初筛酒精传感器和精筛酒精传感器的特点，将DC-DC电源设计为三个独立DC-DC电源模块，DC-DC电源模块103先为处理器MCU601单独供电，当处理器MCU601检测到驾驶员后再启动DC-DC电源模块101为初筛酒精传感器201、202和DC-DC电源模块102供电；当处理器MCU601判断需要驱动精筛酒精传感器401时再打开DC-DC电源模块102供电，通过三个相互交叉以及由处理器MCU601控制的独立DC-DC电源，可以更好满足车载酒精检测系统的节能、稳定的需求。同时，本发明的精筛传感器内还包括气流调节装置301，由马达和扇叶组成，当精筛酒精传感器401启动时，气流调节装置301的马达带动扇叶转动，用于车内气体搜集，调整气流，提高精筛酒精传感器401的精准性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明的车载酒精检测系统结构框图。
图2示出了本发明另一实施例的车载酒精检测系统结构框图。
图3示出了本发明DC-DC电源模块的电路图。
图4示出了本发明的初筛酒精传感器检测电路图。
图5示出了本发明的报警模块电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
参考图1，本发明提出的车载酒精检测系统功能框图。
本发明的车载酒精检测系统，包括DC-DC电源模块100，初筛酒精传感器201、初筛酒精传感器202，气流调节装置301，精筛酒精传感器401，电子狗501，处理器MCU601。
其中，DC-DC电源模块100用于将车辆提供的5-24V直流电压进行DC-DC电压转换，将5-24电压转换为车载酒精检测系统需要的直流电压，一般这个直流电压为5V和3.3V。同时，DC-DC电源模块100的可以为车载酒精检测系统提供更加稳定的电压输出，保证车载酒精检测系统的工作状态。
本发明的车载酒精检测系统包括两个初筛酒精传感器，分别是初筛酒精传感器201和初筛酒精传感器202，初筛酒精传感器的测量范围可以是0-50pm，或者是1-500ppm，可以根据需要进行配置，初筛酒精传感器的响应时间在60秒之内。设置两个初筛酒精传感器，可以安装在车辆的不同位置，通过两个初筛酒精传感器的不同位置布置，更精确的检测初筛酒精传感器安装位置处的酒精蒸汽浓度，提高初筛酒精系统的精确性。优选的，初筛酒精传感器201可以分别安装在主驾驶处，初筛酒精传感器202可以安装在副驾驶处，初筛酒精传感器201检测得到的酒精蒸汽浓度值A1和初筛酒精传感器202检测得到的酒精蒸汽浓度值A2通过IIC或UART总线传递到处理器MCU601处，处理器MCU601通过预设的算法来计算主驾驶处的真实酒精蒸汽浓度，以此提高主驾驶处酒精检测的精度，降低副驾驶位乘客饮酒造成的干扰。当初筛酒精检测系统认定驾驶员存在饮酒情况后，车载酒精检测系统激活精筛酒精传感器，进行驾驶员饮酒的精确判定。
本发明的车载酒精检测系统还包括供气流调节装置301，气流调节装置301由马达和扇叶组成，当精筛酒精传感器401启动时，气流调节装置301的马达带动扇叶转动，用于车内气体搜集，调整气流，提高精筛酒精传感器401的精准性。精筛酒精传感器401在初筛酒精检测系统判定驾驶员存在饮酒情况后激活，对驾驶员酒精蒸汽含量进行精确的判定。精筛酒精传感器401的测量范围BrAC为0-2.0mg/L，BAC为0-200mg/100ml，测量时间为20秒。
处理器MCU601用于处理初筛酒精传感器和精筛酒精传感器的酒精蒸汽检测值，用于进行驾驶员是否酒驾的判定，并且可以根据判定结果执行下一步的操作，此部分内容不在本发明的内容之内，因此不进行赘述。处理器MCU601还连接有WDT 501，WDT是看门狗定时器，用于发生软件故障时，通过使器件复位(如果软件未将器件清零)将单片机复位。
图2示出了本发明另一实施例的车载酒精检测系统功能框图，DC-DC电源模块100包括三个具体的DC-DC电源模块，分别是DC-DC电源模块101、DC-DC电源模块102和DC-DC电源模块103，DC-DC电源模块101用于给初筛酒精传感器201、初筛酒精传感器202、DC-DC电源模块102供电；DC-DC电源模块102用于给气流调节装置301和精筛酒精传感器401供电；DC-DC电源模块103用于给处理器MCU601供电。采用此实施例的车载酒精检测系统功能框图的设计，通过初筛酒精传感器的DC-DC电源模块101给精筛酒精传感器的DC-DC电源模块102供电，仅当需要进行初筛酒精检测DC-DC电源模块101供电时，精筛酒精传感器的DC-DC电源模块102才会上电，可以进一步节约能源。优选的，DC-DC电源模块102的开关由处理器MCU601控制，当处理器MCU601判定需要启动精筛酒精传感器401时，打开DC-DC电源模块102的开关，由DC-DC电源模块102为精筛酒精传感器401上电，可以进一步节约能源。考虑到处理器MCU601的稳定性，以及处理器MCU601需要判定是否需要启动车载酒精检测系统，判定条件包括但不限于驾驶员坐在驾驶位上，或者是驾驶员有启动车辆意图时等，因此MCU601通过DC-DC电源模块103单独供电。通过上述三个独立DC-DC电源模块的设计，通过初筛酒精传感器的DC-DC电源模块101给精筛酒精传感器的DC-DC电源模块102供电，且通过DC-DC电源模块103为处理器MCU601单独供电，可以更好满足车载酒精检测系统的节能、稳定的需求。
根据图3的DC-DC电源模块101电路图，DC-DC电源芯片U7，U7引脚1VIN与VUSB连接，通过USB对U7进行供电；U7引脚3为使能端CE，与处理器MCU601引脚1相连接，处理器MCU601引脚1用于输出初筛酒精检测系统激活信号，MCU601引脚1的输出作为U7的使能端，当MCU601判断需要进行初筛酒精检测时，MCU601引脚1输出高电平，U7使能，U7引脚5VOUT输出2.5V电压；U7引脚5VOUT输出上接地并联电容C38和电容C39，电容C38为10uF，电容C39为1000uF。
根据图4的初筛酒精传感器检测电路图，初筛酒精传感器芯片U6，U6引脚2SCL、引脚3SDA通过IIC总线与MCU601连接，并且，U6引脚2SCL、引脚3SDA通过电阻与3.3V电压连接，其中，SCL为控制线，SDA为数据线，用于将初筛酒精传感器芯片U6检测到的车内酒精蒸汽浓度数据传输给MCU601；U6引脚7VCC与DC-DC电源芯片U7引脚5VOUT连接，由电源芯片U7引脚5VOUT输出2.5V的电压供电。
由此，可以实现初筛酒精传感器供电电源芯片U7由MCU601控制，当需要时MCU601控制电源芯片U7上电，初筛酒精传感器芯片U6上电工作，将检测到的车内酒精蒸汽浓度数据传输给MCU601。
车在酒精检测系统还包括报警模块，用于当车内酒精蒸汽浓度超标时发出报警信号，提示驾驶员。根据图5的报警模块电路图，处理器MCU601引脚2输出ALARM报警信号，通过电阻R7与开关G极连接，用于控制开关导通与关闭，其中电阻R7阻值为1K；直流电压3V3通过电阻R8与发光二极管D2和D3连接，发光二极管D2和D3并联与开关S极连接，开关D极接地，其中电阻R8阻值为10K。由此，可以实现处理器MCU601输出ALARM报警信号时，开关导通，发光二极管D2和D3通电，发光报警提示驾驶员。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明的保护范围并不局限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.一种车载酒精检测系统，其特征在于，包括：DC-DC电源模块(100)，初筛酒精传感器(201)、初筛酒精传感器(202)，气流调节装置(301)，精筛酒精传感器(401)，处理器MCU(601)；
其中DC-DC电源模块(100)输入端连接5-24V直流电压，DC-DC电源模块(100)输出端分别连接初筛酒精传感器(201)、初筛酒精传感器(202)、气流调节装置(301)、精筛酒精传感器(401)和处理器MCU(601)，用于向初筛酒精传感器(201)、初筛酒精传感器(202)、气流调节装置(301)，精筛酒精传感器(401)，处理器(MCU601)供电；初筛酒精传感器(201)、初筛酒精传感器(202)的输出端连接处理器MCU(601)，用于将车内酒精蒸汽浓度的初筛测量值传输给处理器MCU(601)，若处理器MCU(601)判断车内酒精蒸汽浓度的初筛测量值超过阈值A1，则启动气流调节装置(301)和精筛酒精传感器(401)；处理器MCU(601)控制引脚C1连接气流调节装置(301)的开关，用于控制气流调节装置(301)启停，气流调节装置(301)用于调整车内气流，提高精筛酒精传感器(401)检测精度；
处理器MCU(601)控制引脚C2连接精筛酒精传感器(401)的开关，用于启动精筛酒精传感器(401)，精筛酒精传感器(401)用于检测驾驶员呼出气体的酒精蒸汽浓度，并将检测到的酒精蒸汽浓度的精筛测量值传输给处理器MCU(601)；
若处理器MCU(601)判断车内酒精蒸汽浓度的精筛测量值超过阈值A2，则驾驶员存在酒驾行为。
2.根据权利要求1所述的一种车载酒精检测系统，其特征在于，DC-DC电源模块(100)包括DC-DC电源模块(101)、DC-DC电源模块(102)和DC-DC电源模块(103),其中，DC-DC电源模块(101)输入端接5-24V直流电压，DC-DC电源模块(101)输出端并联连接初筛酒精传感器(201)的供电端、初筛酒精传感器(202)的供电端和DC-DC电源模块(102)输入端；DC-DC电源模块(102)的输出端连接精筛酒精传感器(401)的供电端；DC-DC电源模块(103)输入端接5-24V直流电压，DC-DC电源模块(103)输出端连接处理器MCU(601)供电端。
3.根据权利要求2所述的一种车载酒精检测系统，其特征在于，DC-DC电源模块(101)的开关由处理器MCU(601)控制，当处理器MCU(601)判定需要启动初筛酒精传感器(201)、(202)时，打开DC-DC电源模块(101)的开关，由DC-DC电源模块(102)为初筛酒精传感器(201)、(202)和DC-DC电源模块(102)上电。
4.根据权利要求3所述的一种车载酒精检测系统，其特征在于，DC-DC电源模块(102)的开关由处理器MCU(601)控制，当处理器MCU(601)判定需要启动精筛酒精传感器(401)时，打开DC-DC电源模块(102)的开关，由DC-DC电源模块(102)为精筛酒精传感器(401)上电。
5.根据权利要求4所述的车载酒精检测系统，其特征在于，气流调节装置(301)由马达和扇叶组成，当精筛酒精传感器(401)启动时，气流调节装置(301)的马达带动扇叶转动，用于车内气体搜集，调整气流，提高精筛酒精传感器(401)的精准性。
6.根据权利要求1所述的一种车载酒精检测系统，其特征在于，所述车载酒精检测系统还包括电子狗(501)，电子狗(501)连接处理器MCU(601)的引脚C3，用于处理器MCU(601)复位。
7.根据权利要求1所述的一种车载酒精检测系统，其特征在于，所述DC-DC电源模块(101)包括DC-DC电源芯片U7，U7引脚1VIN与VUSB连接，由USB为DC-DC电源模块(101)供电，U7引脚3CE使能端与处理器MCU(601)引脚C4相连接，处理器MCU(601)引脚C4控制U7引脚3CE使能端使得DC-DC电源模块(101)上电，U7引脚5VOUT连接初筛酒精传感器(201)、(202)和DC-DC电源模块(102)，为其提供2.5V电压。
8.根据权利要求1所述的一种车载酒精检测系统，其特征在于，所述车载酒精检测系统还包括报警模块，报警模块连接处理器MCU(601)引脚C5，当车内酒精蒸汽浓度超标时发出报警信号，处理器MCU(601)引脚C5控制报警模块通过显示屏/声音/提示灯来警示驾驶员存在酒驾行为。
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