基于單片機車載酒精濃度的檢測系統(tǒng)

（長安大學(xué)工程機械學(xué)院，陜西 西安 710064）

據(jù)統(tǒng)計，駕駛員酒后駕車發(fā)生交通事故的比例是未飲酒情況下的16倍。為了檢測酒駕，目前我們國家采用的方案是：交通警察采用手持式酒精檢測儀來查處酒后駕駛者。這種方法有時間和空間上的限制，且需要花費很大的人力卻效率不高。因此，本文設(shè)計了一種基于AT89S52單片機的防酒后駕駛控制系統(tǒng)，通過高靈敏度的酒精傳感器檢測車內(nèi)的酒精度，當車內(nèi)酒精濃度超標時發(fā)出語音報警，并且控制系統(tǒng)會自動的切斷汽車起動機，使得起動機不能起動工作，以達到防止酒后駕車的目的。

1 系統(tǒng)工作原理

該系統(tǒng)采用AT89S52單片機系統(tǒng)，自動檢測車內(nèi)酒精濃度的方法，可防止駕駛員逃避檢測，以判斷駕駛員是否酒后駕車。系統(tǒng)總體設(shè)計的框架如圖1所示。該系統(tǒng)安裝在儀表盤上，酒精傳感器安裝在方向盤上，目的就是能讓呼出的氣體快速傳遞到傳感器。

圖1系統(tǒng)總體設(shè)計的框架圖

系統(tǒng)工作原理：首先，當駕駛員打開遙控電子車門鎖時，指示燈紅燈亮，說明酒精傳感器已在預(yù)熱狀態(tài)，若駕駛員把車門打開，車門鎖傳感器檢測到信號；其次，壓力傳感器進行壓力檢測，若駕駛員就座，壓力傳感器檢測到信號，啟動系統(tǒng)并激活語音提示系統(tǒng)，當指示綠燈燈亮?xí)r，酒精傳感器已完成了加熱，提示駕駛員現(xiàn)在已經(jīng)進入酒精檢測系統(tǒng)，酒精傳感器開始對車內(nèi)的酒精的濃度進行檢測，并把檢測的信號經(jīng)過濾波和放大，濾波之后的信號送入A/D轉(zhuǎn)化器，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。A/D轉(zhuǎn)換器把數(shù)字信號送入到AT89S52單片機中，該單片機對此信號進行處理邏輯判斷，并把處理的酒精數(shù)據(jù)送至LCD液晶顯示器進行酒精濃度顯示，假設(shè)酒精濃度沒有超標，超標指示燈不亮，控制繼電器不起作用，語音提示，汽車可以行使；反之，超標指示燈亮起，控制繼電器斷開汽車起動機，起動機不能工作，同時語音提示汽車不可以啟動，使汽車無法行使，從而實現(xiàn)控制酒后駕駛的功能。

2 硬件系統(tǒng)和功能

該硬件系統(tǒng)主要由酒精傳感器模塊、A/D轉(zhuǎn)換器、AT89S52單片機控制器、語音報警、LCD液晶顯示、LED指示燈、車門鎖傳感器、壓力傳感器和控制繼電器等構(gòu)成。

2.1 AT89S52單片機控制器的功能

該系統(tǒng)采用的是ATMEL公司的高密度、非易失性存儲器技術(shù)的AT89S52單片機，主要考慮AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器。AT89S52單片機控制器主要是用來判斷氣體中的酒精含量，控制整個檢測系統(tǒng)的工作。系統(tǒng)的主控電路包含晶振電路、復(fù)位電路和JTAG電路等。

2.2 傳感器

酒精傳感器采用的是MQ-3氣體傳感器，主要考慮到其對乙醇蒸汽有很高的靈敏度和探測范圍（10~1 000 ppm）。酒精傳感器主要是用來檢測駕駛員血液中的酒精濃度。車門鎖傳感器主要是用來判斷車門是否打開。壓力傳感器主要是用來判斷駕駛員是否就座，若駕駛員就座，壓力傳感器發(fā)出信號。若沒有就座，壓力傳感器不能發(fā)出信號，酒精檢測系統(tǒng)不能工作，即使駕駛員打開點火開關(guān)，控制繼電器的切斷汽車起動機，汽車不能正常行使。車門鎖傳感器和壓力傳感器主要是用來防止酒后駕駛員逃避此酒精檢測系統(tǒng)。

2.3 A/D轉(zhuǎn)換器

A/D轉(zhuǎn)換器采用的是ADC08909，ADC08909是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理器兼容的控制邏輯CMOS組件。其是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機直接接口。

2.4 指示燈電路

指示燈電路有紅綠黃三個指示燈。紅燈是電源指示燈，表示處于工作狀態(tài)；綠燈是檢測提示燈，綠燈亮，表示可以進行濃度探測；黃燈為濃度超標指示燈，黃燈不亮，表示酒精濃度沒有超標，控制繼電器不起作用，語音提示可以行車；黃燈亮?xí)r，表示酒精濃度超標，汽車不能行使。同時黃燈閃爍的頻率越高，酒精的濃度越高。

2.5 液晶顯示

液晶顯示采用的是LCD12864，主要考慮的是LCD12864是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，其分辨率為128×64，可以顯示8×4行16×16點陣的漢字也可完成圖形顯示，低電壓低功耗是其又一顯著特點。

2.6 語音報警

語音報警芯片選用的是WT588D，其是一款具有單片機內(nèi)核的語音芯片。采用WT588D作為語音模塊的核心，當壓力傳感器感應(yīng)有人，指示燈綠燈亮?xí)r，發(fā)出酒精檢測提示音。當酒精濃度超過標定值時，發(fā)出禁止行車的聲音。當酒精濃度沒有超標時，發(fā)出允許車行駛的聲音。

2.7 獨立鍵盤

因單片機有足夠的引腳可采用獨立的鍵盤，采用中斷的方式工作，可以設(shè)定酒精探測控制儀的系統(tǒng)參數(shù)，比如設(shè)定的報警的酒精濃度等。

3 軟件部分設(shè)計

軟件部分根據(jù)系統(tǒng)功能進行模塊化編程。主程序?qū)崿F(xiàn)車門檢測、壓力檢測、酒精含量檢測、酒精含量是否超標判別、酒精含量顯示、語音報警等功能。系統(tǒng)初始化后，對酒精傳感器進行加熱，當指示燈綠燈亮?xí)r，自動進入測量狀態(tài)，然后將酒精傳感器采集酒精含量電壓信號，與設(shè)定的精度濃度進行比較，如果高于設(shè)定的濃度，則LCD顯示該濃度，并進行語音報警，同繼電器切斷汽車起動機，汽車不能行駛；如果低于設(shè)定濃度，則LCD顯示所測的濃度，繼電器不起作用，語音提示汽車可以行使。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計了基于單片機載酒精濃度的檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)是為了防止駕駛員酒后駕車而設(shè)計。本文對該系統(tǒng)的各個硬件和軟件工作流程做出了闡述。

當前，交通警察采用手持式酒精檢測儀來查處酒后駕駛，在駕駛者駕車以后對其進行的檢查，具有滯后性，且有可能將很多酒駕者漏掉，這就增加了危害社會的機會。同時這是一項耗費大量的人力物力的工作。該系統(tǒng)是將酒駕控制在萌芽狀態(tài)，不僅減少了交通警察的工作量，而且也有效的防止駕駛員酒后駕車導(dǎo)致的交通事故，2014年中國汽車產(chǎn)銷分別為2372萬輛和2349萬輛，同比增長7.3%和6.9%，且2014年中國國內(nèi)汽車保有量將近1.4億。假設(shè)有10%的汽車能夠安裝該系統(tǒng)，這樣將是一個很大的很有潛力的市場。因此該系統(tǒng)值得推廣。

[1]萬劉蟬，付崇芳，徐鑫剛，周印亮，李剛剛.智能車載酒精檢測及控制器設(shè)計[J].科技廣場，2012，(2):103-106.

[2]李麗華，黃秋野，王 琦.基于單片機的酒精濃度檢測儀設(shè)計[J].科技廣場，2009，(3):166-168.

[3]岳 睿.警用呼氣式酒精傳感器的研究進展[J].化學(xué)傳感器，2006，26(3):6-11.

[4]潘祖軍，朱文勝，岳 睿.汽車用酒精傳感器的分析[J].北京汽車，2007，(1):39-41.

[5]龍光利.一種駕駛員酒精超標測控電路的設(shè)計[J].陜西理工學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2012，28(6):9-14.