CN203681288U - 汽车车载酒驾主动响应系统 - Google Patents

Abstract

一种汽车车载酒驾主动响应系统，属于汽车电子配件领域。本实用新型的目的是利用手机通信单元将驾驶员酒驾信息发给亲人这样的动作中并没有涉及对车辆的控制的汽车车载酒驾主动响应系统。本实用新型包括系统使能检测单元（使能检测单元由车门开关传感器和驾驶员座椅压力传感器组成）、驾驶员体内酒精含量检测单元（驾驶员体内酒精检测单元包括空气式酒精传感器与皮肤接触式酒精传感器）、控制单元、手机通信单元（手机通信单元包括GSM模块、麦克和扬声器）和动作执行单元（动作执行单元包括警示灯模块、语音提示模块、车速传感器、发动机控制单元和钥匙门开关）。本实用新型通过智能手机客户端以手机应用软件（APP）的形式提供给驾驶员及其亲属，方便了这一动作的实现，使得亲属利用简单的一些动作就可以操作该功能，节省时间方便迅速，可以在驾驶员存在酒驾行为时方便亲属与驾驶员取得通讯联系，规劝其停止酒驾行为，更加的人性化。

Description

汽车车载酒驾主动响应系统

技术领域

本发明属于汽车电子配件领域。

背景技术

近些年来，随着我国经济快速发展，全国机动车辆数量和驾驶员人数猛增，无视交通管理法规酒后及醉酒驾车并造成严重后果的违法犯罪也日益增多，给社会和广大人民群众生命、健康造成严重危害。醉酒驾驶行为人明知饮酒驾车违法、醉酒驾车会危害公共安全，却无视法律、醉酒驾车，特别是在肇事后继续驾车冲撞，造成重大伤亡，说明行为人主观上对持续发生的危害结果持放任态度，具有危害公共安全的故意。

目前现有的检测与车载的预防酒驾方面的技术产品主要有一下几种：

一、警用酒精检测仪：

警用酒精检测仪具有很高的准确性，并且种类繁多，方便交警执法时灵活使用。但是这种检测仪不能满足对所有驾驶员体内酒精含量的检测，只能是交警进行随机检查。

二、车载酒精检测装置：

2007年，沃尔沃推出了一款名为“酒后驾驶闭锁（Alcoguard）”的技术，。驾驶者在启动汽车之前，需要对手持设备吹气5秒，LED灯会显示测试结果，无线信号将结果传给车内设备。如果血液中的酒精含量为0～10mg/100mL，设备会亮绿灯，这时可以启动发动机。如果是10～20mg/100mL，尽管能够启动发动机，但会亮起黄灯，向驾驶员发出驾驶警告。当达到20mg/100mL以上时，发动机便不能启动。

一种控制酒驾的汽车装置（申请号为201320229562）是利用酒精浓度感应器与报警灯相连，向控制器输出信号，当酒精浓度感应器检测到驾驶员的酒精浓度超过标准时，汽车将不能发动；一种车辆酒驾控制器（申请号为201320149015）也是利用酒精传感器检测驾驶员体内酒精含量是否超标，若超标则切断点火器，使汽车无法开动，以达到控制酒后驾车的目的；一种防止驾驶员酒后驾车的控制系统电路(申请号为201220647365)也是利用酒精检测模块检测驾驶员体内酒精含量，若判断驾驶员饮酒，则语音报警模块提示驾驶员酒精浓度过高不宜驾车，同时控制汽车点火装置电源电路断开，使车辆无法启动。一种人性化车载安全驾驶系统（申请号为201320024223.2）利用两种酒精检测模块检测驾驶员体内酒精含量，并利用手机通信单元将驾驶员酒驾信息发给亲人，但是这种方式并没有涉及对车辆的控制。

这些专利基本上都是利用酒精检测传感器来检测驾驶员体内酒精含量，进而根据检测到的数据来判断驾驶员是否饮酒，若确定为驾驶员体内酒精含量超标，则直接将车辆锁死使车辆失去动力源，这样直接将车辆锁死使得在一些突发情况下驾驶员还可以保持一定的驾驶能力时失去了对车辆的控制。并且这些专利不能区分不同情况以做出不同反应，响应动作单一。

发明内容

本发明的目的是利用手机通信单元将驾驶员酒驾信息发给亲人这样的动作中并没有涉及对车辆的控制的汽车车载酒驾主动响应系统。

本发明安装在车门缝处的车门开关传感器，通过导线连接到微处理器的I/O端口，驾驶员坐垫下面的驾驶员座椅压力传感器，通过导线连接到微处理器的第一AD输入端口，皮肤接触式酒精传感器安装在方向盘上，空气式酒精传感器安装在仪表台上，皮肤接触式酒精传感器的信号输出端和空气式酒精传感器的输出端分别连接到微处理器第二AD输入端口和第三AD输入端口，手机通信单元包括GSM模块、麦克和扬声器，GSM模块插有手机SIM卡，安装在汽车中控台中，与微处理器通过串口UART进行通信；麦克和扬声器安装在仪表盘旁，通过导线连接到GSM模块上，动作执行单元包括警示灯模块、语音提示模块、车速传感器、发动机控制单元和钥匙门开关，警示灯模块包括四个LED警示灯，分别布置在车顶中部及后部两侧的位置上，各警示灯通过导线分别连接了一个输出继电器，输出继电器的控制端与微处理器I/O端口相连；语音提示模块包括语音模块和扬声器，语音模块控制端与微处理器I/O端口相连，同时其输出端与扬声器相连；车速传感器输出为脉冲信号，安装在汽车车轮轮毂处，与微处理器的计数器输入端口相连；发动机控制单元为与微处理器通过CAN总线进行通信；钥匙门开关输出为开关信号，安装在汽车钥匙门处，其输出信号连接到微处理器I/O端口；手机客户端单元安装在驾驶员亲属的智能手机中，与手机通信单元通过手机网络进行通信；

上述系统是由微处理器、电源模块、CAN总线收发器、警示灯驱动电路、语音提示模块和GSM模块组成：

微处理器：作为总控制器的C8051F500单片机的P0.4、P0.5引脚用作串口的输入输出，接GSM模块的串口输出输入引脚，P0.6、P0.7接CAN总线收发电路的输入输出引脚；P1.0接语音模块的一线串口数据输入引脚，P1.1接语音模块的Busy引脚，P1.2~P1.4用作模拟信号AD输入引脚，分别接驾驶员座椅压力传感器、皮肤接触式酒精传感器和空气式酒精传感器的信号输出引脚；P1.5用作数字量输入引脚，接车门开关传感器的信号输出引脚；P1.6用作计数器输入引脚，接车速传感器的信号输出脚；P2.0~P2.3接警示灯驱动电路的控制端；C2D、C2CK为C2接口，连接到了P4，P4为3脚插座，用于下载和调试程序；

电源模块：将车载12V电源转换为本系统中各芯片和电路能用的5V直流电；

CAN总线收发器：作用是为总线提供不同的发送性能，为 CAN 控制器提供不同的接收性能；

语音提示模块：WT5880D-U语音模块的第16脚用作一线串口的数据输入引脚，连接到微处理器单片机的P1.0引脚，第21脚用为忙信号输出引脚，连接到图1中单片机的P1.1引脚，第9、第10引脚为PWM+、PWM-，分别接扬声器的两端；

GSM模块上自带麦克风座和耳机座，主控模块为TC35模块或SIM900A模块，与微处理器单片机通过串口进行通信。

本发明的有益效果是：

1.本发明所述的汽车车载酒驾主动相应系统相比依靠交警使用的酒精检测仪，在成本增加不大的情况下可以方便驾驶员快速获取自身是否可能存在酒驾行为的情况，做出及时的判断。

2、本发明所述的汽车车载酒驾主动相应系统同时利用空气式酒精传感器与皮肤接触式酒精传感器来采集驾驶员体内酒精含量情况，同时相比较采用一种酒精检测装置来说提高了酒精检测的准确度，同时不会增加驾驶员额外的检测动作，方便实现。

3、本发明所述的汽车车载酒驾主动相应系统在增加部件不多的情况下可以容易地集成在现有各类车辆上，易于在结构上集成在整车上。

4、本发明所述的汽车车载酒驾主动相应系统制定了将所检测到的驾驶员体内酒精含量细化分类的方案，具体分为四中状态，当驾驶员体内酒精浓度小于0.5 mg/mL则判断为正常状态，当驾驶员体内酒精浓度大于等于0.5 mg/mL且小于1.0 mg/mL时为轻度醉酒状态，当驾驶员体内酒精浓度大于等于1.0 mg/mL且小于1.5 mg/mL时为中度醉酒状态，当驾驶员体内酒精浓度大于等于1.5 mg/mL时高度醉酒状态，本发明所述的汽车车载酒驾主动相应系统可针对不同的状态做出不同的主动响应动作，相对于简单的直接在检测出酒精浓度超标后锁死汽车使车辆失去动力源这样的系统更加人性化。

5、本发明所述的汽车车载酒驾主动相应系统所包括的主动响应动作有开启警示灯警示周围车辆以及行人、限制整车最高车速、锁死汽车以及利用智能手机客户端方便亲属实现与酒驾驾驶员的通讯联系并且对车辆状态进行一定的控制。开启警示灯可以提醒周围的车辆与行人注意避让，同时也方便交警来利用这一点判断驾驶员是否有酒驾的可能性；限制最高车速可以在驾驶员轻度醉酒状态下以及中度醉酒状态下不失去对车辆的驾驶权利，但是可以限定车速在一定范围内，一定程度上避免车速过快所可能造成的事故；锁死汽车是在驾驶员高度醉酒状态下直接将车辆锁死，保证驾驶员的安全；智能手机客户端可以在驾驶员存在酒驾行为时方便亲属与驾驶员取得通讯联系，规劝其停止酒驾行为，更加的人性化。

6、本发明所述的汽车车载酒驾主动相应系统所述的智能手机客户端以手机应用软件（APP）的形式提供给驾驶员及其亲属，方便了这一动作的实现，使得亲属利用简单的一些动作就可以操作该功能，节省时间方便迅速，同时可以方便本发明专利所述的汽车车载酒驾主动相应系统所述的智能手机客户端后续优化方案的实现更新。

附图说明

图1是本发明所述的汽车车载酒驾主动响应系统的结构组成与该系统在汽车上的布置示意图；图中：1.车门开关传感器，2.座椅压力传感器，3.空气式酒精传感器，4.皮肤接触式酒精传感器，5.车速传感器，6.车载12V直流电源，7.钥匙门开关，8.语音提示模块，9.发动机控制单元，10.手机通信单元，11.微处理器，12.警示灯，13.手机客户端；

图2是本发明所述的汽车车载酒驾主动响应系统各部件连接关系的示意框图；

图3是本发明所述的汽车车载酒驾主动响应系统的动作执行流程框图的第一部分；

图4是本发明所述的汽车车载酒驾主动响应系统的动作执行流程框图的第二部分；

图5是本发明所述的汽车车载酒驾主动响应系统的动作执行流程框图的第三部分；

图6是本发明微处理器最小系统电路图；

图7是本发明电源模块的电路图；

图8是本发明CAN总线收发器电路；

图9是本发明警示灯驱动电路的电路图。

具体实施方式

本发明安装在车门缝处的车门开关传感器1，通过导线连接到微处理器11的I/O端口，驾驶员坐垫下面的驾驶员座椅压力传感器2，通过导线连接到微处理器11的第一AD输入端口，皮肤接触式酒精传感器4安装在方向盘上，空气式酒精传感器3安装在仪表台上，皮肤接触式酒精传感器4的信号输出端和空气式酒精传感器3的输出端分别连接到微处理器11第二AD输入端口和第三AD输入端口，手机通信单元10包括GSM模块、麦克和扬声器，GSM模块插有手机SIM卡，安装在汽车中控台中，与微处理器11通过串口UART进行通信；麦克和扬声器安装在仪表盘旁，通过导线连接到GSM模块上，动作执行单元包括警示灯模块12、语音提示模块8、车速传感器5、发动机控制单元9和钥匙门开关7，警示灯模块包括四个LED警示灯，分别布置在车顶中部及后部两侧的位置上，各警示灯通过导线分别连接了一个输出继电器，输出继电器的控制端与微处理器11I/O端口相连；语音提示模块包括语音模块和扬声器，语音模块控制端与微处理器11I/O端口相连，同时其输出端与扬声器相连；车速传感器输出为脉冲信号，安装在汽车车轮轮毂处，与微处理器11的计数器输入端口相连；发动机控制单元为与微处理器通过CAN总线进行通信；钥匙门开关输出为开关信号，安装在汽车钥匙门处，其输出信号连接到微处理器I/O端口；手机客户端单元13安装在驾驶员亲属的智能手机中，与手机通信单元通过手机网络进行通信；

上述系统是由微处理器、电源模块、CAN总线收发器、警示灯驱动电路、语音提示模块和GSM模块组成：

微处理器：图6为微处理器最小系统电路图。图中U1为C8051F500单片机，在本系统中作为总控制器；图中5V直流电压由稳压芯片LM2576_5V产生；图中电容C5、C7为钽电容，大小为4.7uF，耐压为16V，C6、C8为陶瓷电容，大小为0.1uF，耐压为16V；图中C8051F500的P0.4、P0.5引脚用作串口的输入输出，接GSM模块的串口输出输入引脚；P0.6、P0.7接CAN总线收发电路的输入输出引脚；P1.0接语音模块的一线串口数据输入引脚，P1.1接语音模块的Busy（忙判断）引脚；P1.2~P1.4用作模拟信号（AD）输入引脚，分别接驾驶员座椅压力传感器、皮肤接触式酒精传感器和空气式酒精传感器的信号输出引脚；P1.5用作数字量输入引脚，接车门开关传感器的信号输出引脚；P1.6用作计数器输入引脚，接车速传感器的信号输出脚；P2.0~P2.3接警示灯驱动电路的控制端；C2D、C2CK为C2接口，连接到了P4，P4为3脚插座，用于下载和调试程序。

电源模块：图2为电源模块的电路图，该模块的作用是将车载12V电源转换为本系统中各芯片和电路能用的5V直流电。图中D1、D2为肖特基二级管，型号为1N5822；F1为玻璃管保险丝，熔断电流为500mA；C1～C3为电解电容，大小分别为100uF、1000uF和10uF，耐压分别为50V、16V和16V，C4为陶瓷电容，大小为2.2uF，耐压为16V；U2是稳压芯片，型号为LM2576-5.0， 可将8.0V~40V的直流电压转换为5.0V的直流电压，L1为电感，大小为220uH；U3为DCDC直流电源模块，型号为IB0505S-2W，作用是隔离出另外一个5V直流电压（DC5V）和一个地（DCGND），用于给光电隔离芯片供电。

CAN总线收发器：图3为CAN总线收发器电路，作用是为总线提供不同的发送性能，为 CAN 控制器提供不同的接收性能，其主控芯片是CAN收发器芯片TJA1050，即图中U4；图中C22~C24为陶瓷电容，大小为0.1uF，耐压值为16V；R11～R15为碳膜电阻，大小分别为120Ω、390Ω、390Ω、4.7KΩ、4.7KΩ，功率为0.25W；D3~D6为稳压二极管，稳压值分别为9.1V、9.1V、6.8V、6.8V，用于限制输入TJA1050的电压，以保护该芯片；U8、U9为光电隔离芯片，型号为PS9121，用于隔离CAN收发器芯片主单片机，以保护单片机；图中标号相同的导线实际中连接在一起，CANRX接图1中的CANRX引脚，即P0.7引脚，CANTX接图1中的CANTX引脚，即P0.6引脚，CANH和CANL接发动机控制单元的CAN总线接口。

图4为警示灯驱动电路的电路图。图中J1~J4为继电器，型号为JZC-32F，Q1~Q4为NPN型三极管，型号为SS8050，D7~D10为二级管，型号为1N4001，C10~C13为陶瓷电容，大小为0.1uF，耐压值为16V，R25~R28为碳膜电阻，大小为1KΩ，功率为0.25W；12V电源从车载电源直接取电，D0~D3接图1单片机的P2.0~P2.3，LED1~LED4接各警示灯的正极。下面以LED1为例来说明警示灯的点亮和关断过程，当图1中单片机的P2.0输出为高电平时，三极管Q1的基极为高电平，此时三极管的集电极与地导通，从而继电器J1的线圈得电，常开触点吸合，LED1端与+12V端接通，从而警示灯被点亮；当图1中单片机的P2.0输出为低电平时，三极管Q1的基极为低电平，此时三极管的集电极与地断开，继电器J1的线圈不得电，常开触点不吸合，警示灯没有供电，从而不亮。

语音提示模块：语音提示模块由语音模块和扬声器构成，语音模块是WT5880D-U语音模块，该模块主控制器为WT588D-20SS芯片，可通过配套的上位机软件对该模块进行设置。本系统采用的是一线串口控制模式，PWM输出方式，此时，WT5880D-U语音模块的第16脚用作一线串口的数据输入引脚，连接到图1中单片机的P1.0引脚，第21脚用为忙信号输出引脚，连接到图1中单片机的P1.1引脚，第9、第10引脚为PWM+、PWM-，分别接扬声器的两端，所用扬声器功率为0.5W，内阻为8Ω，直径为45mm。

GSM模块为现有的集成GSM模块，模块上自带麦克风座和耳机座，主控模块为TC35模块或SIM900A模块，与图1中的单片机通过串口进行通信，实现收发短信和接电话功能。

以下对本发明做详细的描述：

本发明所采用的技术方案是：所述的汽车车载酒驾主动响应系统包括系统使能检测单元、驾驶员体内酒精含量检测单元、控制单元、手机通信单元和动作执行单元。

所述的系统使能检测单元由车门开关传感器和驾驶员座椅压力传感器组成。车门开关传感器安装在车门缝处，通过导线连接到微处理器的I/O端口；驾驶员座椅压力传感器安装在驾驶员坐垫下面，通过导线连接到微处理器的AD输入端口。

所述的驾驶员体内酒精检测单元包括空气式酒精传感器与皮肤接触式酒精传感器，皮肤接触式酒精传感器安装在方向盘上，空气式酒精传感器安装在仪表台上并处于驾驶员正前方。皮肤接触式酒精传感器的信号输出端和空气式酒精传感器的输出端分别连接到微处理器AD输入端口和AD输入端口。

所述的手机通信单元包括GSM模块、麦克和扬声器。所述GSM模块插有手机SIM卡，安装在汽车中控台中，与微处理器通过串口（UART）进行通信；麦克和扬声器安装在仪表盘旁，通过导线连接到GSM模块上。

所述动作执行单元包括警示灯模块、语音提示模块、车速传感器、发动机控制单元和钥匙门开关。所述警示灯模块包括四个LED警示灯，分别布置在车顶中部及后部两侧的位置上，各警示灯通过导线分别连接了一个输出继电器，输出继电器的控制端与微处理器I/O端口相连；所述语音提示模块包括语音模块和扬声器，所述语音模块控制端与微处理器I/O端口相连，同时其输出端与扬声器相连；所述车速传感器输出为脉冲信号，安装在汽车车轮轮毂处，与微处理器的计数器输入端口相连；所述发动机控制单元为与微处理器通过CAN总线进行通信；所述钥匙门开关输出为开关信号，安装在汽车钥匙门处，其输出信号连接到微处理器I/O端口。

所述手机客户端单元安装在驾驶员亲属的智能手机中，与手机通信单元通过手机网络进行通信。

 本系统能够克服现有的酒精检测系统只能判断驾驶员体内酒精含量是否超标，不能在检测出驾驶员体内酒精含量的基础之上进行醉酒状态分类，在判断出驾驶员体内酒精浓度超标后直接将车辆锁死使驾驶员失去对车辆的驾驶权利，动作单一，不能将GSM通信模块的通信功能与酒精检测系统的动作执行较好结合，无法对车辆的行驶状态进行一定的控制等一系列问题。该系统能够利用空气式酒精传感器与皮肤接触式酒精传感器这两种酒精传感器来保证对驾驶员体内酒精含量的检测的准确性，同时在此基础之上将驾驶员的体内酒精含量分为四种状态，针对每种状态有不同的主动响应动作来帮助驾驶员规避酒驾所可能造成的不良后果，同时利用GSM通信模块与驾驶员亲属手中的智能手机客户端实现了驾驶员与亲属的及时通讯，使得亲属可以及时规劝驾驶员停止酒驾行为，而且利用手机客户端可以对车辆状态可以进行一定的预防性控制。

一、参阅图1，本发明所述的汽车车载酒驾主动响应系统主要由系统使能检测单元、驾驶员体内酒精含量检测单元、控制单元、手机通信单元和动作执行单元组成。

1.系统使能检测单元

所述的系统使能检测单元由车门开关传感器和座椅压力传感器组成，所述的车门开关传感器安装在驾驶员车门缝处，座椅压力传感器安装在驾驶员座椅坐垫下面。车门开关传感器安装在车门缝处，通过导线连接到微处理器的I/O端口；驾驶员座椅压力传感器安装在驾驶员坐垫下面，通过导线连接到微处理器的AD输入端口。车门开关传感器读取车门开关信号，驾驶员座椅压力传感器读取座椅上的压力信号，通过读取到的车门开关信号与座椅压力信号判断驾驶员是否坐在座椅上。系统使能检测单元根据车门开关传感器与驾驶员座椅压力传感器读取到的信号并根据控制芯片内置的程序判断汽车车载酒驾主动响应系统是否应该使能，若判断出驾驶员已经坐在座椅上，则本专利所述的汽车车载酒驾主动响应系统使能。

2. 驾驶员体内酒精含量检测单元

所述的驾驶员体内酒精含量检测单元包括空气式酒精传感器和皮肤接触式酒精传感器。皮肤接触式酒精传感器安装在方向盘上，空气式酒精传感器安装在仪表台上并处于驾驶员正前方。皮肤接触式酒精传感器的信号输出端和空气式酒精传感器的输出端分别连接到微处理器AD输入端口和AD输入端口。空气式酒精传感器安装在仪表台上并处于驾驶员正前方，皮肤接触式酒精传感器安装在方向盘上，空气式酒精传感器检测车内空气中酒精浓度含量，皮肤接触式酒精传感器通过与驾驶员皮肤的接触检测驾驶员体内酒精浓度含量。控制单元根据空气式酒精传感器和皮肤接触式酒精传感器读取到的信号判断驾驶员体内是否酒精含量超标。 

3.手机通信单元

所述的手机通信单元包括GSM通信模块、麦克和扬声器。所述GSM模块插有手机SIM卡，安装在汽车中控台中，与微处理器通过串口（UART）进行通信；麦克和扬声器安装在仪表盘旁，通过导线连接到GSM模块上。其作用是在驾驶员在轻度醉酒状态下和中度醉酒状态下通过手机网络向驾驶员亲属手中的智能手机客户端发送提示指令，提示亲属该驾驶员正在进行酒驾行为，亲属可利用手中的智能手机客户端主动地通过手机通信单元与驾驶员取得通讯联系，规劝其避免酒驾行为。在驾驶员中度醉酒状态下，手机通信单元接受亲属通过智能手机客户端发送的进一步降低最高车速的限速指令，之后手机通信单元与控制单元通信，控制单元读取到此指令，控制单元通过发动机控制单元进一步将汽车的最高车速限制在5km/h。

4. 动作执行单元

所述的动作执行单元由警示灯、语音提示模块、车速传感器、发动机控制单元和钥匙门开关。

所述警示灯模块包括四个LED警示灯，分别布置在车顶中部及后部两侧的位置上，各警示灯通过导线分别连接了一个输出继电器，输出继电器的控制端与微处理器I/O端口相连；所述语音提示模块包括语音模块和扬声器，所述语音模块控制端与微处理器I/O端口相连，同时其输出端与扬声器相连，语音提示模块布置在汽车中控台下部；所述车速传感器输出为脉冲信号，安装在汽车车轮轮毂处，与微处理器的计数器输入端口相连；所述发动机控制单元与微处理器通过CAN总线进行通信；所述钥匙门开关输出为开关信号，安装在汽车钥匙门处，其输出信号连接到微处理器I/O端口。

所述的警示灯作用是在控制单元根据空气式酒精传感器和皮肤接触式酒精传感器读取到的信号判断驾驶员体内是否酒精含量超标后做出主动响应，当驾驶员为中度醉酒状态，则控制单元控制警示灯点亮，以此来向周围的车辆与行人提示本车处于酒驾状态，警示周围的车辆与行人主动避让。所述的语音提示模块的作用是向驾驶员提示控制单元根据空气式酒精传感器和皮肤接触式酒精传感器读取到的信号判断驾驶员体内是否酒精含量超标的结果来向驾驶员发出响应的语音提示，当驾驶员为正常状态时，控制单元控制语音提示模块发出声音“您体内酒精含量正常，祝您驾驶愉快”；当驾驶员为轻度醉酒状态，控制单元控制语音提示模块发出声音“您现在处于轻度醉酒状态，为了您和家人的幸福请避免酒驾行为”；当驾驶员为中度醉酒状态时，控制单元控制语音提示模块发出声音“您现在处于中度醉酒状态，为了您和家人的幸福请避免酒驾行为”；当驾驶员为高度醉酒状态时，控制单元控制语音提示模块发出声音“您现在处于高度醉酒状态，为了您和家人的幸福车辆将锁死”。所述的车速传感器的作用为检测汽车速度，并将车速信号传给控制单元。所述的发动机控制单元的作用为接收控制单元发出的控制指令，控制发动机的喷油量，以此来实现对车速的控制。所述的钥匙门开关的作用是在控制单元判断出驾驶员体内酒精含量为轻度醉酒状态和中度醉酒状态时，判断驾驶员是否依然坚持酒驾行为，当检测到钥匙门开关的信号为0时，则判断出驾驶员放弃了酒驾行为当检测到钥匙门开关的信号为1时，则判断出驾驶员依然坚持酒驾行为，此时控制单元根据不同状态做出主动相应动作。

5.控制单元

所述控制单元为微处理器最小系统，所述微处理器为具有多路AD、URAT、CAN、计数器等外设和多组I/O端口的单片机。

所述的控制单元作用是根据空气式酒精传感器和皮肤接触式酒精传感器读取到的信号并由此判断驾驶员体内是否酒精含量超标，若超标，控制单元可根据信号将驾驶员体内酒精含量快速分类，将驾驶员体内酒精含量分为三种状态，分别为轻度醉酒状态、中度醉酒状态和高度醉酒状态这三种状态。当驾驶员体内酒精浓度小于0.5 mg/mL则判断为正常状态，当驾驶员体内酒精浓度大于等于0.5 mg/mL且小于1.0 mg/mL时为轻度醉酒状态，当驾驶员体内酒精浓度大于等于1.0 mg/mL且小于1.5 mg/mL时为中度醉酒状态，当驾驶员体内酒精浓度大于等于1.5 mg/mL时高度醉酒状态。当系统使能单元判断出系统使能后，控制单元向发动机控制单元发出指令，将发动机锁死，再根据判断出的驾驶员体内酒精含量分类，控制单元分别作出不同的指令。在驾驶员正常状态下，控制单元控制汽车车载酒驾主动响应系统复位并关闭。当驾驶员为轻度醉酒状态，控制单元向语音提示模块发出指令使其发出响应语音提示，之后读取钥匙门开关信号，当信号为0，则循环重复读取信号，直到系统关闭或读取到钥匙门开关信号为1，当读取到钥匙门开关信号为1，则控制单元读取整车速度信号，以此为比较对象控制最高车速为15km/h，同时向手机通信单元发送指令使其向亲属手中的智能手机客户端发送相关指令，同时读取钥匙门开关信号，直至为0，则将系统复位并关闭。当驾驶员为中度醉酒状态，控制单元向语音提示模块发出指令使其发出响应语音提示，之后读取钥匙门开关信号，当信号为0，则循环重复读取信号，直到系统关闭或读取到钥匙门开关信号为1，当读取到钥匙门开关信号为1，则控制单元读取整车速度信号，以此为比较对象控制最高车速为10km/h，同时控制警示灯点亮，同时向手机通信单元发送指令使其向亲属手中的智能手机客户端发送相关指令，同时保持与手机通信单元的通信，若亲属发出进一步限速指令，则从GSM通信模块接收到相关指令，之后控制单元读取整车速度信号，以此为比较对象控制最高车速为5km/h，同时读取钥匙门开关信号，直至为0，则将系统复位并关闭。当驾驶员为高度醉酒状态，控制单元向语音提示模块发出指令使其发出响应语音提示，同时保持将发动机锁死状态，之后将系统复位并关闭。

6.手机客户端单元

所述的手机客户端单元由亲属手中的智能手机组成，安装在驾驶员亲属的智能手机中，与手机通信单元通过手机网络进行通信。智能手机中安装了与汽车车载酒驾主动相应系统相匹配的手机应用软件。手机客户端通过手机网络与手机通信模块连接，可主动接通与GSM通信模块的连接，接收手机通信模块发送的相关信息并显示，同时向手机通信模块发送亲属所选择的相关指令。 

参阅图4至图6汽车车载酒驾主动响应系统的动作执行流程框图，汽车车载酒驾主动相应系统的执行过程为：

1.控制单元首先读取车门开关传感器信号Cd，检测车门是否打开，当满足条件“Cd=1”即车门打开时，汽车车载酒驾主动相应系统不开启，且延时重复读取车门开关传感器信号Cd，当满足条件“Cd=0”即车门关闭时，则控制单元读取座椅压力传感器信号Ds，当满足条件“Ds=0”即驾驶员没有坐在座椅上时，汽车车载酒驾主动相应系统不开启，且延时返回重新读取车门开关传感器信号Cd，当满足条件“Ds=1”即驾驶员没有坐在座椅上时，则控制单元判定此时车门已关闭并且驾驶员已经坐在驾驶座椅上，控制单元控制汽车车载酒驾主动相应系统开启。

2. 控制汽车车载酒驾主动相应系统开启后控制单元首先向发动机控制单元发送指令，使得汽车发动机锁死，汽车失去动力源。

3.控制单元控制空气式酒精传感器和皮肤接触式酒精传感器分别读取车辆乘员舱内的酒精浓度与驾驶员体内酒精浓度含量，控制单元接收空气式酒精传感器和皮肤接触式酒精传感器检测到的车辆乘员舱内的酒精浓度与驾驶员体内酒精浓度含量信号。根据所读取的信号，控制单元做出判断，判断驾驶员是否体内酒精含量超标，将驾驶员体内酒精含量分为四种状态，即正常状态、轻度醉酒状态、中度醉酒状态和高度醉酒状态。具体判断标准为当驾驶员体内酒精浓度小于0.5 mg/mL则判断为正常状态，当驾驶员体内酒精浓度大于等于0.5 mg/mL且小于1.0 mg/mL时为轻度醉酒状态，当驾驶员体内酒精浓度大于等于1.0 mg/mL且小于1.5 mg/mL时为中度醉酒状态，当驾驶员体内酒精浓度大于等于1.5 mg/mL时高度醉酒状态。

表1  驾驶员体内酒精浓度含量分类

体内酒精浓度（mg/ml）	<0.5	≥0.5，<1	≥1，<1.5	≥1.5
					分类	正常状态	轻度醉酒状态	中度醉酒状态	高度醉酒状态

 4.若判断驾驶员为正常状态，则控制单元向语音提示模块发送指令，语音提示模块发出语音提示“您体内酒精含量正常，祝您驾驶愉快”，之后汽车车载酒驾主动相应系统复位并还原，解除了发动机锁死的状态，系统执行结束。

5.若判断驾驶员为轻度醉酒状态，则控制单元向语音提示模块发送指令，语音提示模块发出语音提示“您现在处于轻度醉酒状态，为了您和家人的幸福请避免酒驾行为”，之后控制单元读取钥匙门开关信号key，若钥匙门开关信号“key=0”即驾驶员没有继续驾驶车辆的行为，则延时重复读取钥匙门开关信号key，直至系统断电关闭。若钥匙门开关信号“key=1”即表示驾驶员不听从语音提示的劝告，强制要求启动车辆继续驾驶，则控制单元向发动机控制单元发送指令，使得发动机解除锁死状态，正常点火启动，之后读取汽车车速传感器检测到的车速信号，以车速信号为参考，将汽车的最高车速限制在15km/h，若检测到车速信号大于15km/h，则控制单元向发动机控制单元发送指令，控制发动机的功率输出，使汽车车速降低至15km/h以内。同时系统GSM通信模块向亲属智能手机客户端发送提醒，提示亲属该驾驶员正在进行酒驾行为，亲属可通过手机客户端中的应用软件主动地与GSM通信模块利用手机网络进行通讯连接，实现亲属与驾驶者的语音通话，亲属利用通话规劝驾驶员停止酒驾行为。之后读取钥匙门开关信号key，直至“key=0”即驾驶员停止启动车辆，停止了酒驾的行为，系统复位并还原。

5.若判断驾驶员为中度醉酒状态，则控制单元向语音提示模块发送指令，语音提示模块发出语音提示“您现在处于中度醉酒状态，为了您和家人的幸福请避免酒驾行为”，之后控制单元读取钥匙门开关信号key，若钥匙门开关信号“key=0”即驾驶员没有继续驾驶车辆的行为，则延时重复读取钥匙门开关信号key，直至系统断电关闭。若钥匙门开关信号“key=1”即表示驾驶员不听从语音提示的劝告，强制要求启动车辆继续驾驶，则控制单元向发动机控制单元发送指令，使得发动机解除锁死状态，正常点火启动，之后读取汽车车速传感器检测到的车速信号，以车速信号为参考，将汽车的最高车速限制在10km/h，若检测到车速信号大于10km/h，则控制单元向发动机控制单元发送指令，控制发动机的功率输出，使汽车车速降低至10km/h以内。同时系统GSM通信模块向亲属智能手机客户端发送提醒，提示亲属该驾驶员正在进行酒驾行为，亲属可通过手机客户端中的应用软件主动地与GSM通信模块利用手机网络进行通讯连接，实现亲属与驾驶者的语音通话，亲属利用通话规劝驾驶员停止酒驾行为。同时亲属可利用手机客户端中的应用软件向GSM通信模块发送进一步限速的指令，控制单元读取到此条指令继续读取汽车车速传感器检测到的车速信号，以车速信号为参考，将汽车的最高车速限制在5km/h，若检测到车速信号大于5km/h，则控制单元向发动机控制单元发送指令，控制发动机的功率输出，使汽车车速降低至5km/h以内。之后读取钥匙门开关信号key，直至“key=0”即驾驶员停止启动车辆，停止了酒驾的行为，系统复位并还原。

6.若判断驾驶员为中度醉酒状态，则控制单元向语音提示模块发送指令，语音提示模块发出语音提示“您现在处于高度醉酒状态，为了您和家人的幸福车辆将锁死”，控制单元继续将发动机锁死，直至系统断电，系统复位并还原。

Claims (1)

1.一种汽车车载酒驾主动响应系统，其特征在于：安装在车门缝处的车门开关传感器（1），通过导线连接到微处理器（11）的I/O端口，驾驶员坐垫下面的驾驶员座椅压力传感器（2），通过导线连接到微处理器（11）的第一AD输入端口，皮肤接触式酒精传感器（4）安装在方向盘上，空气式酒精传感器（3）安装在仪表台上，皮肤接触式酒精传感器（4）的信号输出端和空气式酒精传感器（3）的输出端分别连接到微处理器（11）第二AD输入端口和第三AD输入端口，手机通信单元（10）包括GSM模块、麦克和扬声器，GSM模块插有手机SIM卡，安装在汽车中控台中，与微处理器（11）通过串口UART进行通信；麦克和扬声器安装在仪表盘旁，通过导线连接到GSM模块上，动作执行单元包括警示灯模块（12）、语音提示模块（8）、车速传感器（5）、发动机控制单元（9）和钥匙门开关（7），警示灯模块包括四个LED警示灯，分别布置在车顶中部及后部两侧的位置上，各警示灯通过导线分别连接了一个输出继电器，输出继电器的控制端与微处理器（11）I/O端口相连；语音提示模块包括语音模块和扬声器，语音模块控制端与微处理器（11）I/O端口相连，同时其输出端与扬声器相连；车速传感器输出为脉冲信号，安装在汽车车轮轮毂处，与微处理器（11）的计数器输入端口相连；发动机控制单元为与微处理器通过CAN总线进行通信；钥匙门开关输出为开关信号，安装在汽车钥匙门处，其输出信号连接到微处理器I/O端口；手机客户端单元（13）安装在驾驶员亲属的智能手机中，与手机通信单元通过手机网络进行通信；

上述系统是由微处理器、电源模块、CAN总线收发器、警示灯驱动电路、语音提示模块和GSM模块组成：

微处理器：作为总控制器的C8051F500单片机的P0.4、P0.5引脚用作串口的输入输出，接GSM模块的串口输出输入引脚，P0.6、P0.7接CAN总线收发电路的输入输出引脚；P1.0接语音模块的一线串口数据输入引脚，P1.1接语音模块的Busy引脚，P1.2~P1.4用作模拟信号AD输入引脚，分别接驾驶员座椅压力传感器、皮肤接触式酒精传感器和空气式酒精传感器的信号输出引脚；P1.5用作数字量输入引脚，接车门开关传感器的信号输出引脚；P1.6用作计数器输入引脚，接车速传感器的信号输出脚；P2.0~P2.3接警示灯驱动电路的控制端；C2D、C2CK为C2接口，连接到了P4，P4为3脚插座，用于下载和调试程序；

电源模块：将车载12V电源转换为本系统中各芯片和电路能用的5V直流电；

CAN总线收发器：作用是为总线提供不同的发送性能，为 CAN 控制器提供不同的接收性能；

语音提示模块：WT5880D-U语音模块的第16脚用作一线串口的数据输入引脚，连接到微处理器单片机的P1.0引脚，第21脚用为忙信号输出引脚，连接到图1中单片机的P1.1引脚，第9、第10引脚为PWM+、PWM-，分别接扬声器的两端；

GSM模块上自带麦克风座和耳机座，主控模块为TC35模块或SIM900A模块，与微处理器单片机通过串口进行通信。

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