劉貴勝 尹 波

（濰坊科技學(xué)院，山東 壽光262700）

現(xiàn)階段，酒后駕駛成為導(dǎo)致發(fā)生交通事故的一大重要因素，而現(xiàn)實中人們往往抱著僥幸的心理：喝酒較少，目的地較近而酒后駕駛，而一旦發(fā)生危險駕駛者往往又不能迅速反應(yīng)，導(dǎo)致了很多悲劇的發(fā)生。酒后駕駛已經(jīng)嚴(yán)重的威脅到了人民的生命財產(chǎn)安全，被公認(rèn)為影響交通安全的第一大“馬路殺手”。針對酒后駕駛這類行為，本設(shè)計是一種從源頭出發(fā)，基于單片機的一種智能防酒駕系統(tǒng)裝置。讓喝了酒的人不能順利的啟動汽車，進而從源頭上杜絕酒后駕駛這類危險現(xiàn)象的產(chǎn)生。

1 設(shè)計原理

當(dāng)駕駛員進入車內(nèi)，人體紅外傳感器就會檢測到車內(nèi)人體紅外光譜的變化，從而可以判斷出是否有人進入駕駛室，當(dāng)判斷出有人進入到駕駛室內(nèi)時，酒精傳感器就會被啟動。并將其檢測的數(shù)據(jù)通過PCF8591 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電信號傳入到AT89C51 單片機中進行處理。通過處理比對，當(dāng)發(fā)現(xiàn)檢測到的數(shù)據(jù)高于其設(shè)定的初始值之后，車內(nèi)液晶顯示屏顯示出“嚴(yán)禁酒駕”并進行語音提示，同時啟動汽車制動器阻止駕駛員駕駛汽車。

2 設(shè)計思路

在汽車的轉(zhuǎn)向盤內(nèi)安裝人體紅外感應(yīng)器，在駕駛員的上方，側(cè)前方及各個座位上方安裝MQ-3 型酒精傳感器。當(dāng)紅外感應(yīng)裝置檢測到駕駛員進入駕駛室內(nèi)時，智能防酒駕系統(tǒng)就會自動啟動。當(dāng)檢測到車內(nèi)駕駛員側(cè)的酒精濃度低于初始值時，汽車可以正常啟動；當(dāng)檢測到駕駛員一側(cè)的酒精濃度高于其他位置的酒精濃度且高于初始值時，制動器啟動，報警器進行聲光報警；當(dāng)檢測到駕駛員一側(cè)的酒精濃度低于其他位置的酒精濃度但高于初始值時，考慮到可能為乘客的飲酒量過高而導(dǎo)致車內(nèi)空氣酒精含量普遍升高，制動器啟動，但報警器暫時不進行聲光報警，這時要求駕駛員對側(cè)前方的傳感器進行近距離吹氣檢測，這樣可以極大程度上減少誤判。而系統(tǒng)不會因為乘客的飲酒而使汽車無法啟動。而設(shè)計的本身目的是為了限制駕駛員飲酒，對乘客應(yīng)該無要求。

3 設(shè)備的選擇

設(shè)備的選擇過程要重視加強對于傳感器靈敏度的考慮，這樣利于快速檢測車內(nèi)酒精度，能夠準(zhǔn)確的判斷是否酒駕。通過采取人體紅外感應(yīng)器利于提高感應(yīng)能力，在顯示屏的選擇過程，更應(yīng)該考慮顯示屏的分辨率，要選擇高分辨率的顯示屏，并且?guī)в形淖痔崾炯罢Z音提醒等功能，其中最為關(guān)鍵的是為中心處理器CPU（單片機）的選擇，而價格廉價，功能較多，性能良好的AT89C51 即為不錯的選擇。

3.1 關(guān)于人體感應(yīng)的模塊設(shè)計

當(dāng)有人進入到人體紅外傳感器的工作范圍時，紅外感應(yīng)裝置就會被啟動。當(dāng)判斷出駕駛位上有人時，則輸出高電平，使酒精傳感器進入工作狀態(tài)；若判斷出駕駛位上無人時，會自動延時并輸入低電平。同時人體紅外感應(yīng)模塊與核心的單片機模塊相連，以便單片機控制器及時接收到人體紅外感應(yīng)器發(fā)出的信號，并迅速做出反應(yīng)和處理。

3.2 關(guān)于酒精檢測的模塊設(shè)計

酒精傳感器是將空氣中的可以檢測到的酒精濃度轉(zhuǎn)換成A/D轉(zhuǎn)換器可以識別的電信號的元器件，而酒精傳感器在智能防酒駕系統(tǒng)中是一個非常重要的元器件。通過對市場上普遍使用的酒精傳感器的各項性能進行比較分析，發(fā)現(xiàn)MQ-3 型酒精傳感器對酒精氣體具有良好的靈敏度，而且具有較長的使用壽命，價格實惠，使用成本較低，同時能夠非常有效的抵抗汽油，煙霧、水蒸氣的干擾能力，使得測量誤差在理想的范圍之內(nèi)。同時簡單的驅(qū)動電路連接MQ-3 型酒精傳感器兩端數(shù)據(jù)接口即可使用。因此本系統(tǒng)選用MQ-3 型酒精傳感器來作為檢測車內(nèi)酒精濃度的儀器。

3.3 關(guān)于信號采集與轉(zhuǎn)換的模塊設(shè)計

在信號采集的模塊設(shè)計中，在MQ-3 型酒精傳感器的加熱電阻的兩端接上直流為5V 的穩(wěn)定電源，然后通電，讓電阻絲對敏感電阻體進行加熱，采用PCF8591 轉(zhuǎn)換器對采集的酒精濃度信號進行A/D轉(zhuǎn)換，生成的數(shù)據(jù)由SDA/SCL接口傳入單片機,與最初輸入的初始值進行比對，判斷是否為酒后駕駛。

3.4 關(guān)于數(shù)據(jù)處理的模塊設(shè)計

系統(tǒng)采AT89C51 單片機為核心處理器，負(fù)責(zé)將酒精傳感器采集到的數(shù)據(jù)進行運算處理，經(jīng)處理后控制液晶顯示屏進行顯示，當(dāng)采集到的酒精濃度值超過初始值時，聲光報警器就會進行報警。系統(tǒng)將單片機P1.0 為液晶顯示接口,P1.2 為聲光報警控制接口,P2.0為A/D轉(zhuǎn)換芯片的SDA 控制口,P2.1 為A/D 轉(zhuǎn)換芯片的SCL 控制口,P2.2 為SD卡的CS控制口。P2.3-P2.7 為液晶顯示屏控制口。P3.0、P3.1 為系統(tǒng)的RXD和TXD程序的下載口。

圖1 數(shù)據(jù)處理單元原理圖

3.5 關(guān)于信號顯示的模塊設(shè)計

在信號顯示的模塊中，采用LED 顯示屏可以進行文字提示，MQ-3 酒精傳感器檢測到酒精濃度數(shù)值通過A/D 轉(zhuǎn)換器傳給CPU，當(dāng)CPU 處理時發(fā)現(xiàn)其濃度高于初始值時，CPU 就會給P1.0接口輸入高電平，LED 顯示屏中就會顯示“禁止酒駕”等類似的文字，從而提醒駕駛員不能酒后駕駛。

3.6 關(guān)于信號報警的模塊設(shè)計

當(dāng)MQ-3 酒精傳感器的數(shù)值通過A/D轉(zhuǎn)換傳入CPU處理后發(fā)現(xiàn),數(shù)值超過初始值后，就會使蜂鳴報警器啟動，通過提前設(shè)定的真人語音來提醒駕駛員請勿酒后駕駛。

3.7 關(guān)于車輛控制的模塊設(shè)計

在飲酒人員進入車輛并坐在駕駛員位置上，MQ-3 型酒精傳感器就會被啟動，開始采集和檢測車內(nèi)空氣中酒精含量，當(dāng)CPU發(fā)現(xiàn)檢測結(jié)果的酒精含量值為異常狀態(tài)時，就會給A/D轉(zhuǎn)換器發(fā)出新信號。A/D轉(zhuǎn)換器再將接收到的信號轉(zhuǎn)換成電壓信號后傳給中心處理器CPU，CPU控制部分對這些電壓信號進行處理和計算，得出具體的酒精含量數(shù)值。如果這個數(shù)值低于初始值，就不構(gòu)成酒后駕駛，但如果這個數(shù)值高于初始值，車輛控制模塊就會被啟動，將車輛的開關(guān)和邏輯都設(shè)為關(guān)閉，并且啟動報警器，對駕駛員進行文字與聲音報警提示。

4 系統(tǒng)軟件方面的設(shè)計

在這個智能防酒駕裝置的系統(tǒng)中，如果發(fā)現(xiàn)酒駕情況，單片機就會立即啟動車身控制器，使汽車無法正常行駛，并且通過LED顯示屏的文字提示和蜂鳴報警器語音提醒，進而警示駕駛員請勿酒后駕駛。

5 電源模塊的設(shè)計

整個智能裝置的供電系統(tǒng)是由車身的太陽能光板及車載電源組成，其中以太陽能光板的供電為主，車載電源的供電為輔。當(dāng)人體紅外感應(yīng)裝置檢測到駕駛員后，系統(tǒng)自動打開并且全程運行，一旦發(fā)現(xiàn)駕駛員存在酒后駕駛行為，系統(tǒng)會及時的進行報警及中斷控制。

結(jié)束語

利用前面的各部分設(shè)計制作基于單片機的智能智能防酒駕控制裝置。本設(shè)計將會改變市場中現(xiàn)有的被動式的檢測方式——需要駕駛者主動向酒精傳感器呼氣，經(jīng)檢測合格后方可啟動汽車；研發(fā)出新型主動式的檢測方式——系統(tǒng)自動檢測。同時本設(shè)計可以極大程度的避免了因乘客飲酒而導(dǎo)致的誤判。本設(shè)計中的裝置成本低廉，可極大減少其生產(chǎn)費用，同時抗干擾能力強，檢測的精準(zhǔn)性高。適用于所有的家庭轎車。推廣本設(shè)計可以有效地降低酒后駕駛引起的交通事故，因此我認(rèn)為我們的產(chǎn)品在這種社會環(huán)境的需求下具有很大的前景。