劉婧+李磊++孫磊

【摘 要】為了能夠有效的監(jiān)測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)控制的車載酒精檢測及安全控制系統(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)換器檢測駕駛員呼出氣體的酒精濃度，并利用繼電器來控制車輛禁駕。同時(shí)，通過串行通訊方式控制GSM無線模塊，進(jìn)行短信發(fā)送。從根本上解決了駕駛員酒后駕車的問題。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

生命安全問題一直是人類高度關(guān)注的問題。對(duì)人類生命安全造成威脅的因素有很多，其中，酒后駕車就是一個(gè)非常重要的威脅因素。酒后駕車造成的交通事故不計(jì)其數(shù)，給自己及他人帶來了巨大的危害。據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國每年所發(fā)生的交通事故中有50%～60%是因酒后駕車而引發(fā)的，酒后駕車發(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，這種后果是誰都難以估計(jì)的。因此，酒后駕車的這個(gè)問題該如何得到解決，是每個(gè)國家都應(yīng)該考慮的事。目前，幾乎所有的國家都采用呼氣式酒精測試儀對(duì)駕駛?cè)藛T進(jìn)行現(xiàn)場的檢測，以確保被檢測駕駛員駕駛時(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，以此來判斷駕駛員是否是酒后駕車，系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)流程圖如圖1所示。該設(shè)備接入汽車點(diǎn)火電路中，可放置在汽車儀表盤的位置。當(dāng)駕駛員上車旋轉(zhuǎn)一檔時(shí)，語音播報(bào)提醒駕駛員要進(jìn)行酒精檢測，若不進(jìn)行酒精檢測否則無法啟動(dòng)打火器，此時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)處于被鎖狀態(tài)并且汽車將無法啟動(dòng)。然后這并不會(huì)影響汽車內(nèi)基本的電路工作（車燈，空調(diào)等），進(jìn)行吹氣測試后，沒有檢測到酒精時(shí)打火電路可以正常工作，檢測到酒精酒精時(shí)打火器將無法工作，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。打火器工作通過控制串聯(lián)在里面的繼電器動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)打火功能。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 檢測模塊

選擇以MQ-3型酒精檢測傳感器來進(jìn)行對(duì)酒精含量的檢測（酒精傳感器對(duì)不同酒精濃度檢測時(shí)，其阻值會(huì)與電壓成線性關(guān)系）。檢測范圍為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ADC0809芯片轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)通過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 語音模塊

上車且旋轉(zhuǎn)車鑰匙時(shí)，通過旋轉(zhuǎn)車鑰匙觸發(fā)的電信號(hào)送給語音播放器，從而進(jìn)行語音播報(bào)提醒駕駛員進(jìn)行酒精檢測。語音模塊采用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、自然的語音還原技術(shù)，10 萬次錄音周期（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，通過軟件對(duì)單片機(jī)和GSM模塊連接進(jìn)行檢測，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（酒駕短信通過對(duì)GSM模塊進(jìn)行編程可得）通過GSM模塊發(fā)送到目標(biāo)手機(jī)。通過單片機(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，模塊包括語音模塊，檢測模塊，通信模塊，還有打火器關(guān)斷模塊。I＼O口的信號(hào)收發(fā)是通過對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程。打火器電路從市場買回的汽車相應(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)汽車正常啟動(dòng)，斷電時(shí)汽車無法啟動(dòng)）。

3 結(jié)束語

該車載酒精檢測及安全控制系統(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顯示屏來實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互操作，用戶可以與之進(jìn)行交互工作，完成數(shù)據(jù)信息的采集、存儲(chǔ)、計(jì)算、分析等過程；軟件設(shè)計(jì)更加簡單易懂。因此，整個(gè)系統(tǒng)具有低功耗、小型化、高性價(jià)比、便于攜帶等特點(diǎn)。因此對(duì)預(yù)防酒后駕車具有很好的效果，在實(shí)際應(yīng)用中也具有很好的推廣價(jià)值。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]