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汽车安全卫士，包括酒精检测，疲劳检测，空气质量检测
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2017-11-20
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1.1 引言
本方案基于Atmel Studio 5及AVR平台，设计一个融合酒精检测、疲劳检测和车内空气质量检测为一体的汽车安全卫士系统，通过对驾驶员呼出气体的酒精浓度检测判断是否允许启动汽车；并且在驾驶过程中实时监控驾驶员的眼睛状态，如果发现驾驶员出现瞌睡等情况则会通过声光提醒驾驶员以及附近车辆，必要时通过自动减速来确保驾驶员的人身安全。此外，通过对汽车内部的CO、CO2、O2等气体参数监测，显示气体浓度并提醒驾驶员开窗，改善驾驶环境。
1.2 项目背景
据我国交通事故统计年报：2009年，全国共发生道路交通事故238351起，造成67759人死亡、275125人受伤，直接财产损失9.1亿元。其中酒后驾驶、疲劳驾驶等严重违法行为是导致交通事故的主要因素。但是酒后驾车，只是在车祸发生后或临时检查时才进行驾驶者体内酒精浓度的检测，这样并不能从根本上减少悲剧的发生，为了防患于未然，本系统在汽车启动之前进行酒精浓度检测、预警；对于疲劳检测，目前国内这方面产品很少，比较有代表性的就是去年南京远驱科技有限公司推出的gogo850平安行，但是此产品只能预警，并不能在必要的时刻采取相应的强制措施。故该系统在设计时，不仅考虑到预警机制，还在预警无效后强制汽车缓慢减速，从最大限度上减少因酒后驾车给人们带来的生命和财产损失。
1.3 系统特点
创新性：
（1）汽车启动之前进行酒精浓度检测、预警；
（2）疲劳检测预警无效后，必要时刻强制汽车缓慢减速；
环保性：
（1）检测空气质量，改善驾车环境；
（2）系统安全，低功耗，无污染；
二、需求分析
2.1 功能要求
该系统设计实现三大功能：通过酒精监测避免酒后驾驶；通过人眼状态监测避免疲劳驾驶；通过车内的空气质量监测优化驾车环境。
功能一：酒精检测。在汽车启动之前对驾驶员附近空气中酒精浓度进行检测。当检测到空气中酒精含量大于0.095mg/L（对应驾驶者每毫升血液中酒精含量大于或等于0.2mg——我国酒后驾车的判定标准），系统断开汽车点火开关，禁止启动，同时发出语音提示或者预警。此时，系统仍处于工作状态。反之，汽车正常启动。
功能二：疲劳检测。实时监测驾驶者疲劳状态，如果驾驶者疲劳，先向驾驶员发出预警，同时通过紧急信号灯提醒周围汽车，此时系统进入紧急模式；预警后再次检测，如果驾驶员仍处于疲劳状态，则中央控制器自动向变速器发出控制指令，使汽车缓慢减速到较低等级。
功能三：车内空气质量监测。该系统可以实时监测车内的空气质量，并将气体浓度通过显示屏输出。如果车内空气质量不合格，则向驾驶者发出预警。
2.2 性能要求
（1）汽车启动前灵敏、准确的检测车内酒精浓度。
（2）汽车启动后，全程实时监测驾驶者疲劳状态，准确获得驾驶者的睁闭眼次数及时间。
（3）整个系统要求安全、稳定，功耗小，无污染。
三、方案设计
3.1 系统功能实现原理
图1 系统功能图
本方案基于Atmel Studio 5及AVR平台，设计一个融合酒精检测、疲劳检测和车内空气质量检测为一体的汽车安全卫士系统，通过对驾驶员呼出气体的酒精浓度检测判断是否允许启动汽车；并且在驾驶过程中实时监控驾驶员的眼睛状态，如果发现驾驶员出现瞌睡等情况则会通过声光提醒驾驶员以及附近车辆，必要时通过自动减速来确保驾驶员的人身安全。此外，通过对汽车内部的CO、CO2、O2等气体参数监测，显示气体浓度并提醒驾驶员开窗，改善驾驶环境。
1.2 项目背景
据我国交通事故统计年报：2009年，全国共发生道路交通事故238351起，造成67759人死亡、275125人受伤，直接财产损失9.1亿元。其中酒后驾驶、疲劳驾驶等严重违法行为是导致交通事故的主要因素。但是酒后驾车，只是在车祸发生后或临时检查时才进行驾驶者体内酒精浓度的检测，这样并不能从根本上减少悲剧的发生，为了防患于未然，本系统在汽车启动之前进行酒精浓度检测、预警；对于疲劳检测，目前国内这方面产品很少，比较有代表性的就是去年南京远驱科技有限公司推出的gogo850平安行，但是此产品只能预警，并不能在必要的时刻采取相应的强制措施。故该系统在设计时，不仅考虑到预警机制，还在预警无效后强制汽车缓慢减速，从最大限度上减少因酒后驾车给人们带来的生命和财产损失。
1.3 系统特点
创新性：
（1）汽车启动之前进行酒精浓度检测、预警；
（2）疲劳检测预警无效后，必要时刻强制汽车缓慢减速；
环保性：
（1）检测空气质量，改善驾车环境；
（2）系统安全，低功耗，无污染；
二、需求分析
2.1 功能要求
该系统设计实现三大功能：通过酒精监测避免酒后驾驶；通过人眼状态监测避免疲劳驾驶；通过车内的空气质量监测优化驾车环境。
功能一：酒精检测。在汽车启动之前对驾驶员附近空气中酒精浓度进行检测。当检测到空气中酒精含量大于0.095mg/L（对应驾驶者每毫升血液中酒精含量大于或等于0.2mg——我国酒后驾车的判定标准），系统断开汽车点火开关，禁止启动，同时发出语音提示或者预警。此时，系统仍处于工作状态。反之，汽车正常启动。
功能二：疲劳检测。实时监测驾驶者疲劳状态，如果驾驶者疲劳，先向驾驶员发出预警，同时通过紧急信号灯提醒周围汽车，此时系统进入紧急模式；预警后再次检测，如果驾驶员仍处于疲劳状态，则中央控制器自动向变速器发出控制指令，使汽车缓慢减速到较低等级。
功能三：车内空气质量监测。该系统可以实时监测车内的空气质量，并将气体浓度通过显示屏输出。如果车内空气质量不合格，则向驾驶者发出预警。
2.2 性能要求
（1）汽车启动前灵敏、准确的检测车内酒精浓度。
（2）汽车启动后，全程实时监测驾驶者疲劳状态，准确获得驾驶者的睁闭眼次数及时间。
（3）整个系统要求安全、稳定，功耗小，无污染。
三、方案设计
3.1 系统功能实现原理
图1 系统功能图
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