李東朔 陳玉玲* 沈陽工學(xué)院

1 背景簡介

早在1936 年，挪威就頒布了0.05%(g/ml)的血液酒精濃度（Blood alcohol concentration；BAC）為酒后駕車的標(biāo)準(zhǔn)[1]。一項(xiàng)路邊調(diào)查顯示（單車嚴(yán)重事故）：BAC 每增加0.02%(g/ml)，致死性碰撞事故增加近2 倍；BAC 為0.05%-0.09% 時：致死性碰撞事故的危險性至少9倍于BAC為 0的駕駛員。死亡單車事故中，BAC為0.05%-0.09% 的駕駛員 11 倍于BAC 為0 的駕駛員。世界各國中，在英國：7個事故死亡者中有1個與酒精有關(guān)；在荷蘭：12個事故死亡者中有1個與酒精有關(guān)；在日本：20個事故死亡者中有1個與酒精有關(guān)；在德國：6個事故死亡者中有1個與酒精有關(guān)；在加拿大：43.5%的死亡事故與酒精有關(guān)；在美國：絕大部分州的法定BAC 是0.1%；在法國：6 個事故死亡者中有1個與酒精有關(guān)；在瑞典、芬蘭：25%-29% 的嚴(yán)重?fù)p傷事故與酒精有關(guān)[2]。此外，在英國：25%至49%的嚴(yán)重?fù)p傷事故與酒精有關(guān)；在加拿大、美國：43%-63% 嚴(yán)重?fù)p傷事故與酒精有關(guān)。因此酒后駕車的監(jiān)測對居民的人身及財(cái)產(chǎn)安全就顯得必不可少。設(shè)計(jì)一款基于單片機(jī)車載酒駕檢測系統(tǒng)就具有強(qiáng)烈的現(xiàn)實(shí)意義和一定的商業(yè)前景。

2 硬件設(shè)計(jì)

車載酒精監(jiān)控系統(tǒng)主要是由鍵盤輸入、傳感器采集模塊、液晶顯示模塊、報(bào)警模塊和CPU處理模塊等組成，整個系統(tǒng)的原理框如圖1所示。

圖1 酒精檢測控制系統(tǒng)原理框圖

由圖1可以看出，傳感器模塊與單片機(jī)的A/D通道進(jìn)行連接，可以簡化模擬采集的設(shè)計(jì)，從而減小設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，增加系統(tǒng)的可靠性，也同時減小了PCB的面積。鍵盤輸入模塊是通過單片機(jī)的內(nèi)置AD口來實(shí)現(xiàn)的，由于內(nèi)置AD口具有中斷功能，所以實(shí)現(xiàn)起來非常容易，并且也非常適合軟件編程。電源及復(fù)位模塊主要是為整個系統(tǒng)提供可靠的電源，另外考慮到系統(tǒng)工作需要有復(fù)位功能，因此也為系統(tǒng)提供復(fù)位信號。報(bào)警模塊主要是單片機(jī)在檢測到報(bào)警條件時，發(fā)出報(bào)警信號，從而驅(qū)動語音芯片實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。顯示模塊主要是為了得到實(shí)時，動態(tài)的數(shù)據(jù)。

MS430單片機(jī)是一個16位的，具有集成度高，功能豐富，功耗低等技術(shù)特點(diǎn)的混合型單片機(jī)。由于它具有極低的功耗，豐富的片內(nèi)外設(shè)和方便靈活的開發(fā)手段，受到國內(nèi)外廣大科技人員的歡迎。本次設(shè)計(jì)中完成了單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，有復(fù)位電路，RTC時鐘電路設(shè)計(jì)、主時鐘電路設(shè)計(jì)，保證控制系統(tǒng)更好完成控制任務(wù)。

MQ-3酒精傳感器的加熱電阻的供電方式為5V直流穩(wěn)壓電源，在使用前應(yīng)當(dāng)用電阻絲對敏感體電阻進(jìn)行預(yù)熱，一般1-2分鐘即可。電路通過MQ-3傳感器將非電量轉(zhuǎn)換成電量，再通過A/D0832轉(zhuǎn)換器把接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可識別的數(shù)字信號，從而單片機(jī)可根據(jù)接收到的信號進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及一系列動作處理。

同時電路中設(shè)置報(bào)警電路，A/D0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號傳送給單片機(jī)，單片機(jī)接收到的信號進(jìn)行分析處理。如果系統(tǒng)檢測出開車人員呼出氣體中酒精濃度超過規(guī)定值，系統(tǒng)會通過驅(qū)動蜂鳴器工作，使其發(fā)出報(bào)警。

3 結(jié)論

該系統(tǒng)是一款基于STM32單片機(jī)的超低功耗酒精檢測控制系統(tǒng)[3]。系統(tǒng)具有移植性好，操作簡單，相應(yīng)速度快成本低等特點(diǎn)。適合經(jīng)濟(jì)型家用小型車輛使用?？梢詮募夹g(shù)角度進(jìn)一步杜絕酒駕的產(chǎn)生。系統(tǒng)通過電路設(shè)計(jì)，軟件編程并在Proteus軟件的ISIS模塊中進(jìn)行仿真,驗(yàn)證了本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)功能完善，可靠。當(dāng)然也存在一些不足,例酒精濃度的檢測需要更精確的傳感設(shè)備。

[1]丁舒平，余同進(jìn).道路交通事故的間接成因分析[J].公路交通科技，2009（3）：169.

[2]岳睿.警用呼氣式酒精傳感器的研究進(jìn)展[J].化學(xué)傳感器，2006（9）:7～8.