劉婧+李磊++孫磊

【摘 要】為了能夠有效的監(jiān)測(cè)和處理駕駛員的酒后駕駛行為，從而去保護(hù)駕駛員的人身安全。因此，設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)控制的車(chē)載酒精檢測(cè)及安全控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以AT89C51單片機(jī)為核心，利用MQ-3型氣敏傳感器采集到的酒精濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用A/D轉(zhuǎn)換器檢測(cè)駕駛員呼出氣體的酒精濃度，并利用繼電器來(lái)控制車(chē)輛禁駕。同時(shí)，通過(guò)串行通訊方式控制GSM無(wú)線模塊，進(jìn)行短信發(fā)送。從根本上解決了駕駛員酒后駕車(chē)的問(wèn)題。該系統(tǒng)體積小巧便于攜帶，性能穩(wěn)定性好，安裝以及調(diào)試都很方便，具有較高的實(shí)用意義。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；氣敏傳感器；A/D轉(zhuǎn)換器

【Abstract】In order to be able to effectively monitor and deal with the driver's drunk driving behavior， so as to protect the driver's personal safety.Therefore， a vehicle alcohol detection and safety control system based on single chip microcomputer is designed.The AT89C5 1 is the core of the system，Using MQ-3 gas sensitive sensor to collect the alcohol concentration data processing， the A/D converter detects driver exhaled breath alcohol concentration， and the relay is utilized to control the vehicle driving ban. At the same time， by means of serial communication control GSM wireless module， send text messages. so the problem of drunk driving is solved fundamentally.The system has the advantages of small volume，stable performance，convenient installation and debugging and the good practical significance.

【Key words】Single chip microcomputer； Gas sensor； A/D converter

0 引言

生命安全問(wèn)題一直是人類(lèi)高度關(guān)注的問(wèn)題。對(duì)人類(lèi)生命安全造成威脅的因素有很多，其中，酒后駕車(chē)就是一個(gè)非常重要的威脅因素。酒后駕車(chē)造成的交通事故不計(jì)其數(shù)，給自己及他人帶來(lái)了巨大的危害。據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)每年所發(fā)生的交通事故中有50%～60%是因酒后駕車(chē)而引發(fā)的，酒后駕車(chē)發(fā)生事故的機(jī)率高達(dá)27%。隨著攝入酒精量的增加，選擇反應(yīng)錯(cuò)誤率顯著增加，當(dāng)血液中酒精含量由0.5增至1%，發(fā)生車(chē)禍的可能性便增加5倍，如果增至1.5%，可能性再增加6倍，這種后果是誰(shuí)都難以估計(jì)的。因此，酒后駕車(chē)的這個(gè)問(wèn)題該如何得到解決，是每個(gè)國(guó)家都應(yīng)該考慮的事。目前，幾乎所有的國(guó)家都采用呼氣式酒精測(cè)試儀對(duì)駕駛?cè)藛T進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)，以確保被檢測(cè)駕駛員駕駛時(shí)血液中酒精含量是否超標(biāo)而且需要檢查人員參與。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及總體方案設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)采用駕駛員主動(dòng)呼氣的方法，以此來(lái)判斷駕駛員是否是酒后駕車(chē)，系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)流程圖如圖1所示。該設(shè)備接入汽車(chē)點(diǎn)火電路中，可放置在汽車(chē)儀表盤(pán)的位置。當(dāng)駕駛員上車(chē)旋轉(zhuǎn)一檔時(shí)，語(yǔ)音播報(bào)提醒駕駛員要進(jìn)行酒精檢測(cè)，若不進(jìn)行酒精檢測(cè)否則無(wú)法啟動(dòng)打火器，此時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)處于被鎖狀態(tài)并且汽車(chē)將無(wú)法啟動(dòng)。然后這并不會(huì)影響汽車(chē)內(nèi)基本的電路工作（車(chē)燈，空調(diào)等），進(jìn)行吹氣測(cè)試后，沒(méi)有檢測(cè)到酒精時(shí)打火電路可以正常工作，檢測(cè)到酒精酒精時(shí)打火器將無(wú)法工作，同時(shí)GSM模塊發(fā)短信給目標(biāo)手機(jī)提示酒駕，LCD顯示屏?xí)@示當(dāng)前酒精濃度值。打火器工作通過(guò)控制串聯(lián)在里面的繼電器動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)打火功能。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 檢測(cè)模塊

選擇以MQ-3型酒精檢測(cè)傳感器來(lái)進(jìn)行對(duì)酒精含量的檢測(cè)（酒精傳感器對(duì)不同酒精濃度檢測(cè)時(shí)，其阻值會(huì)與電壓成線性關(guān)系）。檢測(cè)范圍為10ppm～2000ppm；靈敏度高，輸出信號(hào)為伏特級(jí)；響應(yīng)速度快，功耗低，尺寸小。MQ-3型氣敏傳感器的敏感部分是由金屬氧化物（二氧化錫）的N型半導(dǎo)體微晶燒結(jié)層構(gòu)成。當(dāng)其表面吸附有被測(cè)氣體酒精分子時(shí)，表面導(dǎo)電電子比例就會(huì)發(fā)生變化，從而其表面電阻會(huì)隨著被測(cè)氣體濃度的變化而變化。由于這種變化是可逆的，所以能重復(fù)使用，加之市場(chǎng)價(jià)格適宜選擇它很適合。又因?yàn)镸Q-3輸出的是模擬信號(hào)，所以需要A＼D轉(zhuǎn)換器，這里采用8位ADC0809轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過(guò)ADC0809芯片轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)通過(guò)STC89C51單片機(jī)處理，然后在LCD屏幕顯示出相應(yīng)的酒精濃度大小。

2.2 語(yǔ)音模塊

上車(chē)且旋轉(zhuǎn)車(chē)鑰匙時(shí)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)車(chē)鑰匙觸發(fā)的電信號(hào)送給語(yǔ)音播放器，從而進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)提醒駕駛員進(jìn)行酒精檢測(cè)。語(yǔ)音模塊采用ISD4004模塊其內(nèi)置微控制器串行通信接口3～5V單電源工作，低功耗，工作電流 25-30mA，維持電流 1μA，不耗電信息保存 100 年（典型值），高質(zhì)量、自然的語(yǔ)音還原技術(shù)，10 萬(wàn)次錄音周期（典型值），自動(dòng)靜噪功能，片內(nèi)免調(diào)整時(shí)鐘，可選用外部時(shí)鐘，市場(chǎng)價(jià)格便宜攜帶方便。

2.3 通信模塊

采用GSM電路進(jìn)行發(fā)送短信。硬件上連接好51單片機(jī)和GSM模塊（4根線），剛上電時(shí)，單片機(jī)串口查看是否亂碼在，通過(guò)軟件對(duì)單片機(jī)和GSM模塊連接進(jìn)行檢測(cè)，確定GSM模塊注冊(cè)到網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)通信模塊收到酒駕控制信號(hào)時(shí)，酒駕信息（酒駕短信通過(guò)對(duì)GSM模塊進(jìn)行編程可得）通過(guò)GSM模塊發(fā)送到目標(biāo)手機(jī)。通過(guò)單片機(jī)擴(kuò)展一個(gè)串口和GSM模塊的串口連接，就可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)GSM模塊的控制了。

2.4 控制模塊

通過(guò)51單片機(jī)的I＼O口控制各個(gè)模塊的片選信號(hào)從而進(jìn)行控制，模塊包括語(yǔ)音模塊，檢測(cè)模塊，通信模塊，還有打火器關(guān)斷模塊。I＼O口的信號(hào)收發(fā)是通過(guò)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程。打火器電路從市場(chǎng)買(mǎi)回的汽車(chē)相應(yīng)零器件（這里只需控制點(diǎn)火電路的通電與斷電即可，通電情況時(shí)汽車(chē)正常啟動(dòng)，斷電時(shí)汽車(chē)無(wú)法啟動(dòng)）。

3 結(jié)束語(yǔ)

該車(chē)載酒精檢測(cè)及安全控制系統(tǒng)以51單片機(jī)為控制核心，外圍電路帶有LCD顯示屏以及語(yǔ)音播報(bào)響應(yīng)電路，不需要其他計(jì)算機(jī)的控制；單片機(jī)系統(tǒng)控制LCD顯示屏來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互操作，用戶(hù)可以與之進(jìn)行交互工作，完成數(shù)據(jù)信息的采集、存儲(chǔ)、計(jì)算、分析等過(guò)程；軟件設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單易懂。因此，整個(gè)系統(tǒng)具有低功耗、小型化、高性?xún)r(jià)比、便于攜帶等特點(diǎn)。因此對(duì)預(yù)防酒后駕車(chē)具有很好的效果，在實(shí)際應(yīng)用中也具有很好的推廣價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】

[1]黃慶德.微機(jī)控制的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)[J].汽車(chē)技術(shù)，2005.

[2]李鴻.用單片機(jī)控制手機(jī)收發(fā)短信息[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2003.

[3]郁嵐，張青春.基于單片機(jī)的酒精氣體檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].儀表技術(shù)，2010.

[4]陳麗，朱瑞祥，云超.基于單片機(jī)的防酒后駕駛控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].傳感器與微系統(tǒng)，2009.

[5]李群芳，肖看，張士軍.單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)[Z].4版.2012.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]