陳巨龍 孟唯娟

摘 要：對駕駛員酒精進(jìn)行主動(dòng)檢測并據(jù)此是否允許汽車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)是有效減少交通事故的一個(gè)重要舉措，本文對酒精檢測及汽車安全啟動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究，基于單片機(jī)對該系統(tǒng)進(jìn)行了硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，旨在對駕駛員呼氣酒精含量進(jìn)行檢測，并對相關(guān)技術(shù)問題進(jìn)行探討和研究。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；酒精檢測；汽車安全啟動(dòng)；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.139

1 引言

據(jù)統(tǒng)計(jì)全國車輛交通事故中約有55%以上的比例是由酒后駕車引起的，因此對于酒后駕車的預(yù)防和控制成為了世界各國所關(guān)注和研究的重要問題，目前最為普遍采用的是現(xiàn)場呼氣酒精測試來確定駕駛員是否酒駕，但是這種方法由于交警人力有限使得其覆蓋面相對較窄，無法從根本上控制酒后駕車行為，基于此，本文基于單片機(jī)設(shè)計(jì)了一種能夠?qū)囕v駕駛員自動(dòng)進(jìn)行酒精檢測并根據(jù)檢測結(jié)果來確定是否啟動(dòng)汽車的控制系統(tǒng)，如果駕駛員酒精檢測超標(biāo)，則拒絕汽車啟動(dòng)，這樣就能夠主動(dòng)地較好地控制和預(yù)防酒后駕車行為。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)主動(dòng)對汽車駕駛員的呼吸氣體成分進(jìn)行檢測，根據(jù)酒精含量檢測結(jié)果判斷駕駛員是否屬于酒后駕車，系統(tǒng)置于汽車駕駛員控制臺前面，當(dāng)駕駛員試圖發(fā)動(dòng)汽車時(shí)，系統(tǒng)預(yù)設(shè)的警報(bào)系統(tǒng)啟動(dòng)，提醒駕駛員只有主動(dòng)進(jìn)行酒精檢測并通過后才能啟動(dòng)汽車，這時(shí)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)處于鎖死狀態(tài)。系統(tǒng)的酒精傳感器被激活工作，并提示駕駛員主動(dòng)呼氣，為了避免駕駛員惡意的逃避檢測行為，設(shè)置一個(gè)正常呼氣判斷裝置，當(dāng)系統(tǒng)檢測到駕駛員的呼氣行為后，由單片機(jī)向系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)觸發(fā)信號，系統(tǒng)即開始對駕駛員的呼出氣體進(jìn)行檢測。由于酒精含量與傳感器檢測電壓具有一定的比例關(guān)系，所以可以根據(jù)電壓數(shù)據(jù)來對駕駛員的酒精含量進(jìn)行判斷，在對檢測信號進(jìn)行處理后通過電路將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，然后由單片機(jī)進(jìn)行判斷，如果超標(biāo)則拒絕啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，如果不超標(biāo)，則正常啟動(dòng)。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

檢測系統(tǒng)采用蓄電池作為動(dòng)力源，以89C單片機(jī)作為控制中心，同時(shí)輔之以酒精傳感器、呼氣接收機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器，其主要功能是檢測駕駛員的酒精含量并向控制系統(tǒng)發(fā)出信號。

3.1.1 酒精檢測模塊的硬件設(shè)計(jì)

這部分的硬件主要包括酒精傳感器、檢波器、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路等，采用氣敏酒精傳感器，這種傳感器一旦接觸酒精氣體，其電導(dǎo)率在短時(shí)間內(nèi)迅速升高，產(chǎn)生的電壓信號經(jīng)過檢波器、放大電路和轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字信號，并將數(shù)字信號傳送到單片機(jī)，單片機(jī)據(jù)此判斷駕駛員是否屬于酒駕。

3.1.2 呼氣行為判斷模塊的硬件設(shè)計(jì)

為了有效防止駕駛員惡意的不呼氣或者呼氣姿勢不正確等行為所造成的檢測不準(zhǔn)確等事件，設(shè)置此模塊來對駕駛員的呼氣行為進(jìn)行判斷，正常的呼氣行為在該模塊中產(chǎn)生一個(gè)有效的脈沖信號，據(jù)此來接收酒精檢測模塊發(fā)送來的數(shù)據(jù)。

3.1.3 指示燈設(shè)計(jì)

設(shè)置紅黃綠三個(gè)不同顏色的指示燈，紅燈表示系統(tǒng)供電正常，黃燈表示駕駛員呼氣行為正常有效，綠燈是呼氣提示燈，綠燈亮起表示系統(tǒng)準(zhǔn)備完成，駕駛員可以正常呼氣，黃燈亮起駕駛員呼氣有效時(shí)單片機(jī)才開始接收酒精檢測模塊發(fā)送來的信號。

3.1.4 單片機(jī)

選用89C系統(tǒng)的單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制中心，對呼氣信號進(jìn)行檢測判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果向相關(guān)設(shè)備和控制裝置發(fā)送命令信號。

3.2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)對接收到的來自檢測系統(tǒng)的信號進(jìn)行判斷并據(jù)此進(jìn)行相關(guān)操作，收到錯(cuò)誤信息返回要求駕駛員繼續(xù)呼氣進(jìn)行檢測；收到酒精含量超標(biāo)信息，拉響警報(bào)，拒絕啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，汽車危險(xiǎn)報(bào)警閃光燈亮起；收到酒精含量不超標(biāo)的信息，允許駕駛員繼續(xù)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。

控制系統(tǒng)的硬件組成主要包括信號接收設(shè)備、單片機(jī)、繼電器控制器以及語音報(bào)警裝置。采用j04h作為信號接收模塊，在沒有信號時(shí)該設(shè)備無噪聲干擾，不需要額外增設(shè)天線，接收來自檢測系統(tǒng)的信號并將其調(diào)制解碼后發(fā)送給單片機(jī)；單片機(jī)根據(jù)接收到的調(diào)制解碼信號，控制繼電器、語音裝置和工作指示燈工作；繼電器在單片機(jī)的控制下控制汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火裝置，車燈的亮滅；語音報(bào)警裝置在駕駛員酒精含量超標(biāo)時(shí)發(fā)出蜂鳴聲禁止發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，不超標(biāo)時(shí)提示可以正常啟動(dòng)。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件部分像硬件部分一樣也分為檢測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分，限于篇幅本文只給出兩個(gè)系統(tǒng)的功能流程。

檢測部分實(shí)現(xiàn)駕駛員呼氣酒精檢測，對酒精含量是否超標(biāo)進(jìn)行判斷識別，并生成相應(yīng)的信息碼以發(fā)送到相關(guān)的接收裝置和控制裝置，系統(tǒng)中的每臺設(shè)備都有唯一的編號，編號由固定部分和檢測結(jié)果部分隨機(jī)生成，這樣就對酒精檢測結(jié)果起到一個(gè)電子鑰匙的加密作用，保證了系統(tǒng)的安全性。

控制部分實(shí)現(xiàn)對檢測部分的檢測信息進(jìn)行接收并作出相關(guān)操作的功能，對于接收的信號能夠自動(dòng)判別真?zhèn)?，如果不合格則自動(dòng)返回重新進(jìn)行檢測，當(dāng)接收到酒精含量超標(biāo)的信號后觸發(fā)報(bào)警裝置并拒絕啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，反之則啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。

參考文獻(xiàn)：

[1]廖娜.基于單片機(jī)酒后駕車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].網(wǎng)絡(luò)財(cái)富，2010

（06）.

[2]崔海朋.車載酒精探測控制儀設(shè)計(jì)[J].今日電子，2009（03）.

[3]李麗華，黃秋野，王琦.基于單片機(jī)的酒精濃度檢測儀設(shè)計(jì)[J].科技廣場，2009（03）.

[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（02）.

[5]秋革拉·努蘇甫汗，張國恒.新型半導(dǎo)體酒精檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2008（02）.

[6]王彩紅，王學(xué)梅.酒精檢測儀的研制[J].科技信息（學(xué)術(shù)研究），

2008（29）.

[7]李成章.基于LCD顯示的空氣酒精濃度監(jiān)測儀的設(shè)計(jì)[J].電子測試，2007（12）.

作者簡介：陳巨龍（1994-），男，山東菏澤人，學(xué)士，研究方向：印刷工程。