一種基于STC89C51的防酒駕控制系統(tǒng)

王洽鋒

（商丘工學(xué)院，河南 商丘 476000）

一種基于STC89C51的防酒駕控制系統(tǒng)

王洽鋒

（商丘工學(xué)院，河南 商丘 476000）

此設(shè)計(jì)基于STC89C51芯片設(shè)而計(jì)的防酒駕控制系統(tǒng)。當(dāng)檢測的酒精濃度超標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)立即啟動(dòng)，報(bào)警模塊發(fā)出相應(yīng)的語音提醒，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)防酒駕。

酒駕；STC89C51；報(bào)警模塊

1 系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)

首先，由傳感器電路檢測酒精濃度并轉(zhuǎn)化為電信號后，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后將信號傳遞給STC89C51單片機(jī)，經(jīng)STC89C51單片機(jī)的處理、分析、運(yùn)算后向顯示電路和報(bào)警電路發(fā)出控制指令。具體而言，當(dāng)檢測的酒精濃度超標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)立即啟動(dòng)，報(bào)警模塊發(fā)出相應(yīng)的語音提醒，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)防酒駕。由此，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖

2 系統(tǒng)硬件器件的選擇

（1）酒精濃度傳感器的選擇。該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)選用的是長壽命、高穩(wěn)定性、高靈敏度的MQ-3酒精濃度傳感器，此傳感器可以對機(jī)車駕駛員或禁止酒后作業(yè)的相關(guān)人員進(jìn)行測試，操作時(shí)方便快捷。

（2）單片機(jī)的選擇。近年來市場上最常出現(xiàn)的三個(gè)系列的單片機(jī)：AVR系列、PIC系列、MCS-51系列。在這其中51系列的單片機(jī)自身有一套統(tǒng)一的、完整的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，優(yōu)點(diǎn)是它具有完整的功能，從位傳送、置位、清零到測試、邏輯運(yùn)算等，編程時(shí)非常方便。宏晶科技公司是增強(qiáng)型單片機(jī)的制造廠商，該公司致力于提供國內(nèi)市場需求的高性能MCU技術(shù)，推廣的STC增強(qiáng)型Flash單片機(jī)成本低、性能高，適合于各領(lǐng)域的學(xué)習(xí)與使用。基于該系統(tǒng)需要完成的功能及要求性價(jià)比高的要求，選用宏晶公司制造的STC89C51單片機(jī)更合適。

（3）A/D轉(zhuǎn)換芯片的選擇。A/D轉(zhuǎn)換即模擬信號與數(shù)字信號之間的轉(zhuǎn)換過程。由于ADC0832芯片體積較小、兼容性強(qiáng)、普及率較高等特點(diǎn)，所以ADC0832芯片成為學(xué)習(xí)、使用時(shí)的首要之選，因此在A/D轉(zhuǎn)換芯片的使用時(shí)，選擇ADC0832芯片。

（4）語音提示芯片的選擇。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)選取的是一款可以多次重復(fù)擦除燒寫程序的提示芯片——WT588D芯片，該語音芯片應(yīng)用的范圍很大，涉及的使用場所很多。

3 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

（1）電路設(shè)計(jì)框圖。MQ-3乙醇?xì)怏w傳感器采集的數(shù)據(jù)信號經(jīng)過放大或比較等調(diào)理過程處理后輸出，輸出的電壓信號隨著乙醇?xì)怏w濃度值而變化，接著將輸出的信號送入STC89C51進(jìn)行控制處理，然后經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，與提前設(shè)定好的酒精濃度標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，并發(fā)出語音提示，同時(shí)在液晶顯示屏上實(shí)時(shí)顯示測得的酒精濃度值，若超出設(shè)定的閾值，則蜂鳴器報(bào)警。

（2）乙醇信號檢測及調(diào)理電路。MQ-3酒精濃度傳感器工作原理及其采集信號的放大。通過對所采集信號的放大、比較等調(diào)理過程，將信號的電阻值調(diào)理成電壓值，然后將其送入模擬數(shù)字信號轉(zhuǎn)換器進(jìn)行后續(xù)的處理及轉(zhuǎn)換。

（3）單片機(jī)電路。本系統(tǒng)采用的是宏晶公司生產(chǎn)的51系列單片機(jī)中低成本高性能的STC89C51單片機(jī)芯片，該芯片為51內(nèi)核8位單片機(jī)，常用于檢測電路。MQ-3酒精傳感器將輸出的檢測電壓信號送入ADC0832轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬信號與數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，該信號能夠依據(jù)設(shè)定的乙醇?xì)怏w濃度標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行判斷，然后決定是否輸出報(bào)警信號，所需的標(biāo)準(zhǔn)值可以通過模塊上的電位器進(jìn)行按鍵增加或按鍵減少來調(diào)節(jié)。

（4）顯示電路。顯示電路在進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示時(shí)選用的是LCD1602液晶顯示屏。液晶顯示屏中第三個(gè)引腳為背光引腳，電阻是用來調(diào)節(jié)背光亮度的；第四引腳、第五引腳和第六引腳分別連接的是RS控制引腳、E/W控制引腳和使能信號控制引腳，第七引腳～第十四引腳為DATA引腳。

（5）語音提示模塊設(shè)計(jì)電路。語音提示模塊選取的是WT588D語音芯片，WT588D是一款由粵臺合作開發(fā)的語音芯片。它不光能夠作為普通的語音提示芯片，還能自帶外置Flash存儲器及控制功能，尤為關(guān)鍵的是完全能夠依照樣品的樣式直接進(jìn)行掩膜，不用改動(dòng)管腳的位置，價(jià)格也相應(yīng)減少了二分之一。WT588D性能優(yōu)良，使用方便，和51單片機(jī)有著很類似的性能特點(diǎn)。與WT588D相配套的上位機(jī)操作軟件VioceChip可任意替換WT588D的控制方式，然后把所需要的信息下載至SPI-Flash便可。該軟件的操作步驟簡便易懂，同時(shí)還結(jié)合了語音組合技術(shù)，節(jié)省了語音編輯時(shí)所需要的時(shí)間。

（6）供電及硬件電路調(diào)試。本系統(tǒng)選用的是USB接口供電，電源供電電壓為5V。整個(gè)硬件系統(tǒng)焊接完成后，先不要上電，用萬用表的電阻檔測量一下電路板的GND與5V供電電壓之間是否短路。若短路千萬不能上電，若不短路，再接上USB電源，用萬用表電壓檔量一下5V和 GND之間的電壓是否正常，如果不正常，立即斷電檢查。

4 結(jié)語

文章從主動(dòng)安全的角度出發(fā)提出了設(shè)計(jì)防酒駕系統(tǒng)的方案，并對方案進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。按照該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)了基于STC89C51的硬件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了語音報(bào)警模塊和LCD液晶屏顯示模塊等功能。語音報(bào)警模塊的功能為當(dāng)測得的酒精濃度值超過設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)濃度值時(shí)，能夠經(jīng)喇叭發(fā)出語音提示并報(bào)警；LCD顯示模塊能夠?qū)崟r(shí)顯示呼出氣體中的酒精含量值。

［1］張靜霞.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)（C語言版）［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2014.

［2］趙全利，張之楓.單片機(jī)原理及應(yīng)用（C51版）［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

王洽鋒（1981-），男，河南鹿邑人，主要從事汽車電子技術(shù)研究。