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(shí)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(xiǎn)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(cái)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(duì)酒后駕駛這類行為，本設(shè)計(jì)是一種從源頭出發(fā)，基于單片機(jī)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(dòng)汽車，進(jìn)而從源頭上杜絕酒后駕駛這類危險(xiǎn)現(xiàn)象的產(chǎn)生。

1 設(shè)計(jì)原理

當(dāng)駕駛員進(jìn)入車內(nèi)，人體紅外傳感器就會(huì)檢測(cè)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(jìn)入駕駛室，當(dāng)判斷出有人進(jìn)入到駕駛室內(nèi)時(shí)，酒精傳感器就會(huì)被啟動(dòng)。并將其檢測(cè)的數(shù)據(jù)通過(guò)PCF8591 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳入到AT89C51 單片機(jī)中進(jìn)行處理。通過(guò)處理比對(duì)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)檢測(cè)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(jìn)行語(yǔ)音提示，同時(shí)啟動(dòng)汽車制動(dòng)器阻止駕駛員駕駛汽車。

2 設(shè)計(jì)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(gè)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(cè)到駕駛員進(jìn)入駕駛室內(nèi)時(shí)，智能防酒駕系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。當(dāng)檢測(cè)到車內(nèi)駕駛員側(cè)的酒精濃度低于初始值時(shí)，汽車可以正常啟動(dòng)；當(dāng)檢測(cè)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(shí)，制動(dòng)器啟動(dòng)，報(bào)警器進(jìn)行聲光報(bào)警；當(dāng)檢測(cè)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(shí)，考慮到可能為乘客的飲酒量過(guò)高而導(dǎo)致車內(nèi)空氣酒精含量普遍升高，制動(dòng)器啟動(dòng)，但報(bào)警器暫時(shí)不進(jìn)行聲光報(bào)警，這時(shí)要求駕駛員對(duì)側(cè)前方的傳感器進(jìn)行近距離吹氣檢測(cè)，這樣可以極大程度上減少誤判。而系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)槌丝偷娘嬀贫蛊嚐o(wú)法啟動(dòng)。而設(shè)計(jì)的本身目的是為了限制駕駛員飲酒，對(duì)乘客應(yīng)該無(wú)要求。

3 設(shè)備的選擇

設(shè)備的選擇過(guò)程要重視加強(qiáng)對(duì)于傳感器靈敏度的考慮，這樣利于快速檢測(cè)車內(nèi)酒精度，能夠準(zhǔn)確的判斷是否酒駕。通過(guò)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(guò)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(yǔ)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(jī)）的選擇，而價(jià)格廉價(jià)，功能較多，性能良好的AT89C51 即為不錯(cuò)的選擇。

3.1 關(guān)于人體感應(yīng)的模塊設(shè)計(jì)

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

3.2 關(guān)于酒精檢測(cè)的模塊設(shè)計(jì)

酒精傳感器是將空氣中的可以檢測(cè)到的酒精濃度轉(zhuǎn)換成A/D轉(zhuǎn)換器可以識(shí)別的電信號(hào)的元器件，而酒精傳感器在智能防酒駕系統(tǒng)中是一個(gè)非常重要的元器件。通過(guò)對(duì)市場(chǎng)上普遍使用的酒精傳感器的各項(xiàng)性能進(jìn)行比較分析，發(fā)現(xiàn)MQ-3 型酒精傳感器對(duì)酒精氣體具有良好的靈敏度，而且具有較長(zhǎng)的使用壽命，價(jià)格實(shí)惠，使用成本較低，同時(shí)能夠非常有效的抵抗汽油，煙霧、水蒸氣的干擾能力，使得測(cè)量誤差在理想的范圍之內(nèi)。同時(shí)簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)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(lái)作為檢測(cè)車內(nèi)酒精濃度的儀器。

3.3 關(guān)于信號(hào)采集與轉(zhuǎn)換的模塊設(shè)計(jì)

在信號(hào)采集的模塊設(shè)計(jì)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(duì)敏感電阻體進(jìn)行加熱，采用PCF8591 轉(zhuǎn)換器對(duì)采集的酒精濃度信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，生成的數(shù)據(jù)由SDA/SCL接口傳入單片機(jī),與最初輸入的初始值進(jìn)行比對(duì)，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(jì)

系統(tǒng)采AT89C51 單片機(jī)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(jìn)行運(yùn)算處理，經(jīng)處理后控制液晶顯示屏進(jìn)行顯示，當(dāng)采集到的酒精濃度值超過(guò)初始值時(shí)，聲光報(bào)警器就會(huì)進(jìn)行報(bào)警。系統(tǒng)將單片機(jī)P1.0 為液晶顯示接口,P1.2 為聲光報(bào)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(hào)顯示的模塊設(shè)計(jì)

在信號(hào)顯示的模塊中，采用LED 顯示屏可以進(jìn)行文字提示，MQ-3 酒精傳感器檢測(cè)到酒精濃度數(shù)值通過(guò)A/D 轉(zhuǎn)換器傳給CPU，當(dāng)CPU 處理時(shí)發(fā)現(xiàn)其濃度高于初始值時(shí)，CPU 就會(huì)給P1.0接口輸入高電平，LED 顯示屏中就會(huì)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(hào)報(bào)警的模塊設(shè)計(jì)

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

3.7 關(guān)于車輛控制的模塊設(shè)計(jì)

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

4 系統(tǒng)軟件方面的設(shè)計(jì)

在這個(gè)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(jī)就會(huì)立即啟動(dòng)車身控制器，使汽車無(wú)法正常行駛，并且通過(guò)LED顯示屏的文字提示和蜂鳴報(bào)警器語(yǔ)音提醒，進(jìn)而警示駕駛員請(qǐng)勿酒后駕駛。

5 電源模塊的設(shè)計(jì)

整個(gè)智能裝置的供電系統(tǒng)是由車身的太陽(yáng)能光板及車載電源組成，其中以太陽(yáng)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(cè)到駕駛員后，系統(tǒng)自動(dòng)打開(kāi)并且全程運(yùn)行，一旦發(fā)現(xiàn)駕駛員存在酒后駕駛行為，系統(tǒng)會(huì)及時(shí)的進(jìn)行報(bào)警及中斷控制。

結(jié)束語(yǔ)

利用前面的各部分設(shè)計(jì)制作基于單片機(jī)的智能智能防酒駕控制裝置。本設(shè)計(jì)將會(huì)改變市場(chǎng)中現(xiàn)有的被動(dòng)式的檢測(cè)方式——需要駕駛者主動(dòng)向酒精傳感器呼氣，經(jīng)檢測(cè)合格后方可啟動(dòng)汽車；研發(fā)出新型主動(dòng)式的檢測(cè)方式——系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)。同時(shí)本設(shè)計(jì)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(jì)中的裝置成本低廉，可極大減少其生產(chǎn)費(fèi)用，同時(shí)抗干擾能力強(qiáng)，檢測(cè)的精準(zhǔn)性高。適用于所有的家庭轎車。推廣本設(shè)計(jì)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(huì)環(huán)境的需求下具有很大的前景。