車載酒精檢測及安全控制系統(tǒng)

劉婧+李磊++孫磊

【摘 要】為了能夠有效的監(jiān)測和處理駕駛員的酒后駕駛行為，從而去保護駕駛員的人身安全。因此，設計了一種基于單片機控制的車載酒精檢測及安全控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以AT89C51單片機為核心，利用MQ-3型氣敏傳感器采集到的酒精濃度數(shù)據(jù)進行處理，采用A/D轉(zhuǎn)換器檢測駕駛員呼出氣體的酒精濃度，并利用繼電器來控制車輛禁駕。同時，通過串行通訊方式控制GSM無線模塊，進行短信發(fā)送。從根本上解決了駕駛員酒后駕車的問題。該系統(tǒng)體積小巧便于攜帶，性能穩(wěn)定性好，安裝以及調(diào)試都很方便，具有較高的實用意義。

【關鍵詞】單片機；氣敏傳感器；A/D轉(zhuǎn)換器

【Abstract】In order to be able to effectively monitor and deal with the driver's drunk driving behavior， so as to protect the driver's personal safety.Therefore， a vehicle alcohol detection and safety control system based on single chip microcomputer is designed.The AT89C5 1 is the core of the system，Using MQ-3 gas sensitive sensor to collect the alcohol concentration data processing， the A/D converter detects driver exhaled breath alcohol concentration， and the relay is utilized to control the vehicle driving ban. At the same time， by means of serial communication control GSM wireless module， send text messages. so the problem of drunk driving is solved fundamentally.The system has the advantages of small volume，stable performance，convenient installation and debugging and the good practical significance.

【Key words】Single chip microcomputer； Gas sensor； A/D converter

0 引言

生命安全問題一直是人類高度關注的問題。對人類生命安全造成威脅的因素有很多，其中，酒后駕車就是一個非常重要的威脅因素。酒后駕車造成的交通事故不計其數(shù)，給自己及他人帶來了巨大的危害。據(jù)相關的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，全國每年所發(fā)生的交通事故中有50%～60%是因酒后駕車而引發(fā)的，酒后駕車發(fā)生事故的機率高達27%。隨著攝入酒精量的增加，選擇反應錯誤率顯著增加，當血液中酒精含量由0.5增至1%，發(fā)生車禍的可能性便增加5倍，如果增至1.5%，可能性再增加6倍，這種后果是誰都難以估計的。因此，酒后駕車的這個問題該如何得到解決，是每個國家都應該考慮的事。目前，幾乎所有的國家都采用呼氣式酒精測試儀對駕駛?cè)藛T進行現(xiàn)場的檢測，以確保被檢測駕駛員駕駛時血液中酒精含量是否超標而且需要檢查人員參與。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及總體方案設計

該系統(tǒng)采用駕駛員主動呼氣的方法，以此來判斷駕駛員是否是酒后駕車，系統(tǒng)總體方案設計流程圖如圖1所示。該設備接入汽車點火電路中，可放置在汽車儀表盤的位置。當駕駛員上車旋轉(zhuǎn)一檔時，語音播報提醒駕駛員要進行酒精檢測，若不進行酒精檢測否則無法啟動打火器，此時的發(fā)動機處于被鎖狀態(tài)并且汽車將無法啟動。然后這并不會影響汽車內(nèi)基本的電路工作（車燈，空調(diào)等），進行吹氣測試后，沒有檢測到酒精時打火電路可以正常工作，檢測到酒精酒精時打火器將無法工作，同時GSM模塊發(fā)短信給目標手機提示酒駕，LCD顯示屏會顯示當前酒精濃度值。打火器工作通過控制串聯(lián)在里面的繼電器動作來實現(xiàn)打火功能。

2 硬件設計

2.1 檢測模塊

選擇以MQ-3型酒精檢測傳感器來進行對酒精含量的檢測（酒精傳感器對不同酒精濃度檢測時，其阻值會與電壓成線性關系）。檢測范圍為10ppm～2000ppm；靈敏度高，輸出信號為伏特級；響應速度快，功耗低，尺寸小。MQ-3型氣敏傳感器的敏感部分是由金屬氧化物（二氧化錫）的N型半導體微晶燒結(jié)層構(gòu)成。當其表面吸附有被測氣體酒精分子時，表面導電電子比例就會發(fā)生變化，從而其表面電阻會隨著被測氣體濃度的變化而變化。由于這種變化是可逆的，所以能重復使用，加之市場價格適宜選擇它很適合。又因為MQ-3輸出的是模擬信號，所以需要A＼D轉(zhuǎn)換器，這里采用8位ADC0809轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過ADC0809芯片轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號通過STC89C51單片機處理，然后在LCD屏幕顯示出相應的酒精濃度大小。

2.2 語音模塊

上車且旋轉(zhuǎn)車鑰匙時，通過旋轉(zhuǎn)車鑰匙觸發(fā)的電信號送給語音播放器，從而進行語音播報提醒駕駛員進行酒精檢測。語音模塊采用ISD4004模塊其內(nèi)置微控制器串行通信接口3～5V單電源工作，低功耗，工作電流 25-30mA，維持電流 1μA，不耗電信息保存 100 年（典型值），高質(zhì)量、自然的語音還原技術，10 萬次錄音周期（典型值），自動靜噪功能，片內(nèi)免調(diào)整時鐘，可選用外部時鐘，市場價格便宜攜帶方便。

2.3 通信模塊

采用GSM電路進行發(fā)送短信。硬件上連接好51單片機和GSM模塊（4根線），剛上電時，單片機串口查看是否亂碼在，通過軟件對單片機和GSM模塊連接進行檢測，確定GSM模塊注冊到網(wǎng)絡。當通信模塊收到酒駕控制信號時，酒駕信息（酒駕短信通過對GSM模塊進行編程可得）通過GSM模塊發(fā)送到目標手機。通過單片機擴展一個串口和GSM模塊的串口連接，就可以實現(xiàn)單片機對GSM模塊的控制了。

2.4 控制模塊

通過51單片機的I＼O口控制各個模塊的片選信號從而進行控制，模塊包括語音模塊，檢測模塊，通信模塊，還有打火器關斷模塊。I＼O口的信號收發(fā)是通過對單片機進行編程。打火器電路從市場買回的汽車相應零器件（這里只需控制點火電路的通電與斷電即可，通電情況時汽車正常啟動，斷電時汽車無法啟動）。

3 結(jié)束語

該車載酒精檢測及安全控制系統(tǒng)以51單片機為控制核心，外圍電路帶有LCD顯示屏以及語音播報響應電路，不需要其他計算機的控制；單片機系統(tǒng)控制LCD顯示屏來實現(xiàn)人機交互操作，用戶可以與之進行交互工作，完成數(shù)據(jù)信息的采集、存儲、計算、分析等過程；軟件設計更加簡單易懂。因此，整個系統(tǒng)具有低功耗、小型化、高性價比、便于攜帶等特點。因此對預防酒后駕車具有很好的效果，在實際應用中也具有很好的推廣價值。

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[責任編輯：楊玉潔]