專利名稱：多功能汽車智能啟動及安全防護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自動控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有防止酒后駕駛、防止疲勞駕駛、 和惡劣天氣導(dǎo)航功能的多功能汽車智能啟動及安全防護(hù)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)今，隨著車輛的不斷增加，交通事故已成為“世界第一害”，而中國是世界上交通 事故死亡人數(shù)最多的國家。自二十世紀(jì)八十年代末至今，中國(未包括港澳臺地區(qū))交通 事故死亡人數(shù)已經(jīng)連續(xù)十余年居世界第一。雖然，中國汽車擁有量僅占世界的3%，而交通 事故死亡人數(shù)卻占世界的16%。據(jù)公安部交通管理局通報，2009年，全國共發(fā)生道路交通 事故238351起，造成67759人死亡、275125人受傷，直接財產(chǎn)損失達(dá)9. 1億元，交通事故給 國家和人民的生命財產(chǎn)造成了極大的損害。其中，酒后駕駛、疲勞駕駛、超速駕駛等不合法 駕駛行為以及雨、雪、霧等惡劣天氣條件是導(dǎo)致道路交通事故發(fā)生的主要原因。交通事故已經(jīng)嚴(yán)重威脅到國家和人民的生命財產(chǎn)的安全。2009年，最新修改的《中 華人民共和國道路交通安全法》加大了對酒后駕駛、疲勞駕駛、超速駕駛的處罰力度。然而， 法律措施并不能從根本上減少交通事故的發(fā)生。為了減少交通事故的發(fā)生，響應(yīng)國家法律 法規(guī)，開發(fā)一套能有效遏制酒后駕駛、疲勞駕駛、超速駕駛等不安全駕駛行為，智能監(jiān)控車 況，惡劣天氣下汽車導(dǎo)航的汽車安全系統(tǒng)是很必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種通過各種傳感器收集信號，數(shù)據(jù)經(jīng)信號放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換 后輸入到中央處理器芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理器根據(jù)采集的數(shù)據(jù)來實現(xiàn)汽車智能啟動及各 個功能的安全防護(hù)系統(tǒng)。本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的的該系統(tǒng)包括一個中央處理器 CPU，其輸入端連接有防酒后駕駛模塊、防疲勞駕駛模塊及惡劣天氣導(dǎo)航模塊，其輸出端連 接有語音提示模塊、液晶顯示模塊和啟動控制模塊，其中，啟動控制模塊與汽車的引擎啟動 系統(tǒng)連接；所述防酒后駕駛模塊包括一個安裝于駕駛員座位上的壓力傳感器和一個安裝于 駕駛員座位前方的酒精檢測傳感器，兩者通過信號放大器及模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接到CPU上；所 述防疲勞駕駛模塊包括一個定時器，定時器的啟動通過CPU隨汽車的啟動而啟動；所述惡 劣天氣導(dǎo)航模塊包括超聲波測距模塊，超聲波測距模塊與汽車速度信息輸出端一并連接到 CPU 上。更具體地說，所述CPU采用器件AT89C52，壓力傳感器采用器件JHBM-7，酒精檢測 傳感器采用器件TGS822，模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用器件ADC0809 ；所述定時器采用器件DS13024 ；所 述超聲波測距模塊包括超聲波發(fā)射器和超聲波接收器。本發(fā)明能有效地從源頭上遏制酒后駕車的發(fā)生。當(dāng)司機(jī)坐在駕駛位置上時，安裝 在座位上的壓力傳感器感受到壓力，啟動系統(tǒng)的防酒后駕駛功能，酒精檢測傳感器開始自 動檢測司機(jī)血液中的酒精濃度，酒精濃度在0-0. 2g/L之間，引擎可以發(fā)動；酒精濃度超過0. 2g/L，系統(tǒng)控制引擎，讓汽車無法發(fā)動。當(dāng)司機(jī)離開駕駛座，系統(tǒng)停止酒精濃度的檢測。防 酒后駕駛功能只有司機(jī)坐在駕駛座上時才啟動，這樣可以防止車上其它乘客飲酒對酒精檢 測的影響。本發(fā)明能有效地降低司機(jī)疲勞駕駛的概率。司機(jī)發(fā)動汽車引擎后，系統(tǒng)中的防疲 勞駕駛功能啟動，定時器開始計時，如果司機(jī)連續(xù)駕駛超過4小時，系統(tǒng)便語音提醒司機(jī)已 處于疲勞狀態(tài)；如果司機(jī)連續(xù)駕駛超過8小時，系統(tǒng)便向司機(jī)發(fā)出疲勞警報，并語音提醒司 機(jī)停車休息。本發(fā)明在雨、雪、霧等能見度較差的天氣條件下，通過超聲波測距模塊能測量并計 算出汽車距前方其它車輛或障礙物的距離，并根據(jù)汽車的即時速度計算出行駛安全距離， 同時提醒司機(jī)將車距保持在安全距離范圍內(nèi)，這樣，就可以有效減少汽車追尾等交通事故 的發(fā)生。本發(fā)明能有效地從源頭上遏制交通事故的發(fā)生，進(jìn)一步保障人民生命財產(chǎn)的安 全。并且，本發(fā)明的系統(tǒng)符合現(xiàn)代汽車工業(yè)發(fā)展的要求，使汽車向智能化、人性化、機(jī)電一體 化方向發(fā)展。本發(fā)明兼容性好，可實現(xiàn)性強(qiáng)，能和諧地嵌入普通汽車的控制系統(tǒng)中。


圖1是本發(fā)明實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本發(fā)明實施例中的防酒后駕駛模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
圖3是本發(fā)明實施例中的防疲勞駕駛模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
圖4是本發(fā)明實施例中的惡劣天氣導(dǎo)航模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
圖5是本發(fā)明實施例中的防酒后駕駛模塊的電路連接圖。
圖6是本發(fā)明實施例中的防疲勞駕駛模塊的電路連接圖。
圖7是本發(fā)明實施例中的惡劣天氣導(dǎo)航模塊的電路連接圖。
圖8是本發(fā)明實施例中的超聲波測距模塊的超聲波發(fā)射器電路連接圖。
圖9是本發(fā)明實施例中的超聲波測距模塊的超聲波接收器電路連接圖。
圖10是本發(fā)明實施例中的總電路連接圖。
圖11是本發(fā)明實施例的軟件總程序流程圖。
圖12是本發(fā)明實施例中的定時器的軟件程序流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。參見圖1，是本發(fā)明實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。本系統(tǒng)采用AT89C52中央處理器，其 輸入端連接有防酒后駕駛模塊、防疲勞駕駛模塊及惡劣天氣導(dǎo)航模塊，其輸出端連接有語 音提示模塊、液晶顯示模塊和啟動控制模塊，其中，啟動控制模塊與汽車的引擎啟動系統(tǒng)連 接。參見圖2，防酒后駕駛模塊包括一個安裝于駕駛員座位上的壓力傳感器JHBM-7和 一個安裝于駕駛員座位前方的酒精檢測傳感器TGS822，兩者通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809將信 號送到AT89C52上。此模塊通過酒精檢測傳感器對司機(jī)呼出的氣體進(jìn)行酒精濃度檢測，酒 精檢測傳感器采集的信號，經(jīng)過信號放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入處理器進(jìn)行處理，處理器可計算
4出司機(jī)血液中的酒精濃度是否超過國家法律標(biāo)準(zhǔn)，并以此通過啟動控制模塊來控制引擎點(diǎn) 火線路的通斷。當(dāng)駕駛座上的壓力傳感器檢測到信號以后(代表司機(jī)即將啟動車輛)，酒精 檢測傳感器便開始檢測司機(jī)所呼出氣體的酒精含量，信號經(jīng)過ADC0809轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸 入AT89C52處理器，根據(jù)高靈敏度酒精檢測傳感器輸出的信號處理器將給出不同的控制信 號。系統(tǒng)根據(jù)軟件設(shè)定好的酒精濃度閾值來控制汽車啟動與否閾值A(chǔ):0-0.2g/L，沒檢測 到酒精，安全狀態(tài)，正常啟動；閾值B 大于0. 2g/L，酒后駕駛，強(qiáng)制切斷點(diǎn)火線路，不能啟 動。如果司機(jī)為酒后駕駛，AT89C52便啟動語音提示模塊，同時液晶顯示模塊顯示司機(jī)身體 中的酒精含量。圖5是防酒后駕駛模塊的詳細(xì)電路連接圖。參見圖3，防疲勞駕駛模塊包括一個定時器DS13024，定時器DS13024的啟動通過 處理器AT89C52所獲得的汽車的啟動信號而動作。汽車啟動時定時器便開始計時，然后根 據(jù)司機(jī)駕駛的時間來判斷司機(jī)的疲勞程度。定時初值設(shè)為8小時，當(dāng)計時4小時后，產(chǎn)生一 次中斷，啟動語音提示模塊，提醒司機(jī)此時已處于疲勞狀態(tài)，語音提醒后，定時器繼續(xù)計時。 當(dāng)定時器溢出時(8小時)，語音提示模塊連續(xù)報警，提醒司機(jī)此時正在疲勞駕駛，建議停車 休息。如果司機(jī)按下停止報警按鈕時，語音提示模塊停止報警，定時器重新開始計時。圖6 是防疲勞駕駛模塊詳細(xì)的電路連接圖。參見圖4，惡劣天氣導(dǎo)航模塊包括超聲波測距模塊，超聲波測距模塊將之所獲信 息與汽車速度信息一起輸入到處理器AT89C52上。超聲波測距模塊由超聲波發(fā)射器和超 聲波接收器兩部分組成。系統(tǒng)軟件根據(jù)超聲波發(fā)射器發(fā)射超聲波與超聲波接收器接收反 射回波之間的時間差，計算出汽車距前方其它車輛或障礙物的距離。軟件再根據(jù)即時車速 設(shè)定一個安全距離閾值，當(dāng)車距低于這個閾值時，語音提示模塊立即啟動，提醒司機(jī)保持安 全車距，直到汽車處于安全行駛狀態(tài)。圖7是惡劣天氣導(dǎo)航模塊詳細(xì)的電路連接圖。參見 圖8，是超聲波測距模塊中超聲波發(fā)射器的電路連接圖；由圖可見，超聲波發(fā)射部分通過I/ 0端口利用單片機(jī)的定時器產(chǎn)生的穩(wěn)定的PWM(40KHz)脈沖波來發(fā)射超聲波，在超聲波發(fā) 射電路中六反相緩沖器/轉(zhuǎn)換器CD4049 —共包括了 6個非門，圖中線路僅使用了 3個， 為了防止干擾或被靜電擊穿導(dǎo)致整個CD4049損壞，把沒有使用的那一側(cè)的3個非門串起 來做接地處理，當(dāng)控制端輸出一系列固定頻率脈沖時，在壓電陶瓷型超聲波發(fā)射換能器 T-40-16上就固定頻率的加正電壓和反電壓，發(fā)出大功率的超聲波，所得到的波形比其他 方式效果好。參見圖9，是超聲波測距模塊中超聲波接收器的電路連接圖；由圖可見，超聲 波接收換能器R-40-16將接收到的回波信號轉(zhuǎn)換后經(jīng)過電容初步濾波后，進(jìn)入紅外線檢波 接收器CX20106A的1腳，經(jīng)過CX20106A的前置放大器，限幅放大，帶通濾波器(中心頻率 為40KHZ)，檢波器及比較器，最后經(jīng)過內(nèi)部的整形電路，從7腳輸出至單片機(jī)的外部中斷 0(P3. 3) 口 ；當(dāng)芯片接收到40KHZ的信號時，7腳的輸出由高電平轉(zhuǎn)為低電平，單片機(jī)外部中 斷0 口檢測到輸入信號的下降沿或者低電平時，立即產(chǎn)生中斷，同時停止定時/計數(shù)器T0， 從而得到超聲波的回波時間。參見圖10，是本發(fā)明實施例的總電路連接圖，它包括上述各個模塊的電路圖。圖11是本發(fā)明實施例的軟件總程序流程圖，圖12是其中定時器部分的軟件程序 流程圖。
權(quán)利要求
一種多功能汽車智能啟動及安全防護(hù)系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括一個中央處理器CPU，其輸入端連接有防酒后駕駛模塊、防疲勞駕駛模塊及惡劣天氣導(dǎo)航模塊，其輸出端連接有語音提示模塊、液晶顯示模塊和啟動控制模塊，其中，啟動控制模塊與汽車的引擎啟動系統(tǒng)連接；所述防酒后駕駛模塊包括一個安裝于駕駛員座位上的壓力傳感器和一個安裝于駕駛員座位前方的酒精檢測傳感器，兩者通過信號放大器及模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接到CPU上；所述防疲勞駕駛模塊包括一個定時器，定時器的啟動通過CPU隨汽車的啟動而啟動；所述惡劣天氣導(dǎo)航模塊包括超聲波測距模塊，超聲波測距模塊與汽車速度信息輸出端一并連接到CPU上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能汽車智能啟動及安全防護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述CPU 采用器件AT89C52，壓力傳感器采用器件JHBM-7，酒精檢測傳感器采用器件TGS822，模數(shù)轉(zhuǎn) 換器采用器件AD⑶809 ；所述定時器采用器件DS13024 ；所述超聲波測距模塊包括超聲波發(fā) 射器和超聲波接收器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多功能汽車智能啟動及安全防護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述超 聲波發(fā)射器包括一個六反相緩沖器/轉(zhuǎn)換器⑶4049，將⑶4049 —側(cè)的3個非門串聯(lián)起來接 地，另一側(cè)的非門與壓電陶瓷型超聲波發(fā)射換能器T-40-16連接；所述超聲波接收器包括 超聲波接收換能器R-40-16，R-40-16通過電容濾波電路與紅外線檢波接收器CX20106A輸 入端的1腳連接，CX20106A輸出端的7腳連接到單片機(jī)的外部中斷P3. 3的0 口上。
全文摘要
本發(fā)明屬于自動控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多功能汽車智能啟動及安全防護(hù)系統(tǒng)。本發(fā)明包括一個中央處理器，其輸入端連接有防酒后駕駛模塊、防疲勞駕駛模塊及惡劣天氣導(dǎo)航模塊，其輸出端連接有語音提示模塊、液晶顯示模塊和啟動控制模塊，其中，啟動控制模塊與汽車的引擎啟動系統(tǒng)連接；防酒后駕駛模塊包括一個壓力傳感器和一個酒精檢測傳感器，兩者通過信號放大器及模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接到CPU上；防疲勞駕駛模塊包括一個定時器，定時器的啟動通過CPU隨汽車的啟動而啟動；所述惡劣天氣導(dǎo)航模塊包括超聲波測距模塊，超聲波測距模塊與汽車速度信息輸出端一并連接到CPU上。本發(fā)明能有效地從源頭上遏制交通事故的發(fā)生，并且兼容性好，可實現(xiàn)性強(qiáng)。
文檔編號B60K28/06GK101973210SQ201010199428
公開日2011年2月16日 申請日期2010年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月12日
發(fā)明者唐明華, 李東恩, 燕少安, 王黎明, 趙永寧 申請人:湘潭大學(xué)