武學(xué)敏 李飛

摘 要：文章設(shè)計(jì)的酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)由檢測(cè)部分和斷鎖部分組成。酒精濃度檢測(cè)部分采用高精度MQ-3酒精氣體傳感器對(duì)空氣中的酒精濃度進(jìn)行檢測(cè)，可根據(jù)用戶(hù)需求或相關(guān)法律法規(guī)設(shè)定醉酒臨界值，利用高性能低成本單片機(jī)STC89C52對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和處理，最后通過(guò)液晶屏顯示輸出;斷鎖部分功能由檢測(cè)部分提供數(shù)據(jù)作為依據(jù)，一旦檢測(cè)值超出規(guī)定閾值，便觸發(fā)繼電器使電機(jī)斷開(kāi)，達(dá)到模擬汽車(chē)斷鎖的功能。

關(guān)鍵詞：酒精濃度;酒后駕駛;氣體傳感器

中圖分類(lèi)號(hào)：TP368.1;TP274

文章編號(hào)：2095-624X（2019）06-0150-02

一、總體方案設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)由檢測(cè)部分和斷鎖部分組成，系統(tǒng)方案框圖如圖1所示。檢測(cè)部分主要使用MQ-3酒精傳感器采集模擬量，過(guò)程如下：酒精傳感器對(duì)司機(jī)酒精含量進(jìn)行檢測(cè)，輸出信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路處理，輸出隨酒精濃度變化的電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)送入單片機(jī)系統(tǒng)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，與設(shè)定的醉酒閾值進(jìn)行比較并通過(guò)LCD屏顯示結(jié)果。斷鎖部分使用繼電器作為斷鎖“開(kāi)關(guān)”：當(dāng)檢測(cè)濃度超標(biāo)，蜂鳴器發(fā)出聲響，LED報(bào)警燈發(fā)光，繼電器當(dāng)即將電源切斷，汽車(chē)無(wú)法發(fā)動(dòng)。如果濃度沒(méi)有超標(biāo)，繼電器不會(huì)切斷電源，汽車(chē)可正常運(yùn)行。

二、硬件電路設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的組成部分如圖1所示。

主控部分：本系統(tǒng)的核心芯片采用STC89C52單片機(jī)，控制各個(gè)模塊的運(yùn)行。檢測(cè)部分：使用MQ-3酒精傳感器進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)酒駕濃度20mg/100mL進(jìn)行對(duì)比是否超標(biāo)。顯示部分：結(jié)果的顯示需要顯示屏來(lái)進(jìn)行，即選擇了LCD液晶顯示屏來(lái)對(duì)結(jié)果進(jìn)行顯示。聲光報(bào)警部分：采用蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警以及LCD燈進(jìn)行警示。斷鎖部分：采用繼電器作為控制開(kāi)關(guān)。

1.酒精信號(hào)檢測(cè)

MQ-3酒精氣體傳感器可以應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛?cè)藛T及其他嚴(yán)禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，也用于其他場(chǎng)所酒精蒸汽的檢測(cè)。MQ-3酒精氣體傳感器管腳與測(cè)試電路如圖2所示。

2.顯示部分

顯示部分采用LCD1602液晶屏進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示。它是一種工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16x02即32個(gè)字符。LCD1602液晶屏是利用液晶的物理特性，通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，即可顯示出圖形。

3.智能斷鎖部分

酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)的斷鎖控制電路是采用繼電器控制12V電機(jī)，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)PNP型S8550三極。當(dāng)檢測(cè)酒精濃度符合閾值時(shí)，單片機(jī)的K1口輸出低電平時(shí)，三極管飽和導(dǎo)通，繼電器線(xiàn)圈得電吸合，繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，電機(jī)啟動(dòng)工作。當(dāng)檢測(cè)酒精濃度超出閾值時(shí)，單片機(jī)K1口輸出高電平時(shí)，三極管截止，繼電器線(xiàn)圈斷電，電機(jī)停止工作，繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，停止工作，也就預(yù)防了酒駕。

電路原理圖如圖3所示。

三、軟件編程設(shè)計(jì)

系統(tǒng)語(yǔ)言為C語(yǔ)言，通過(guò)Keil5對(duì)STC89C52進(jìn)行編程。采用模塊化的設(shè)計(jì)思路主要解決工作量大的缺陷，便于操作。系統(tǒng)整體構(gòu)思：主程序有傳感器輸入、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、聲光報(bào)警、繼電器驅(qū)動(dòng)等子程序。STC89C52單片機(jī)作為核心CPU進(jìn)行運(yùn)作;數(shù)據(jù)采集程序?qū)?shù)據(jù)采集后輸入到轉(zhuǎn)換器，然后輸入到單片機(jī)中;接下來(lái)部分?jǐn)?shù)值與設(shè)定閾值進(jìn)行比對(duì)，若超標(biāo)，報(bào)警器隨之響起，繼電器開(kāi)始工作，電源被切斷。

四、系統(tǒng)仿真調(diào)試及結(jié)果

本系統(tǒng)使用Proteus進(jìn)行仿真，仿真圖左側(cè)兩個(gè)按鍵可設(shè)定閾值，將閾值事先設(shè)定為80mg/L，用電位器模擬酒精傳感器，可通過(guò)改變電位器改變酒精濃度值，將濃度值調(diào)為92mg/L，此時(shí)檢測(cè)到的酒精濃度超過(guò)設(shè)定閾值。報(bào)警隨之響起，繼電器開(kāi)始工作，電源被切斷。仿真結(jié)果如圖4所示。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮博琴.微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002.

[2]吳金戍，沈慶陽(yáng)，郭廷吉.8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002.

基金項(xiàng)目：本文為山東省高等學(xué)校國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目“酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)”（201813006001）的研究成果。

作者簡(jiǎn)介：武學(xué)敏（1997—），男，山西大同人，山東英才學(xué)院電子信息工程專(zhuān)業(yè)本科在讀。