以單片機為核心的車內(nèi)車載的智能防酒駕裝置設(shè)計研究

牛強

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以單片機為核心的車內(nèi)車載的智能防酒駕裝置設(shè)計研究

牛強

（揭陽市綜合中等專業(yè)學校，廣東 揭陽 522000）

經(jīng)濟的快速發(fā)展使汽車走入千家萬戶，成為我們?nèi)粘３鲂械闹匾煌üぞ?，但它在給我們的生活提供便利的同時也給我們的生命和財產(chǎn)安全造成一定程度的威脅，而其中酒駕就是導致交通事故的一個極為重要的因素，而且這個現(xiàn)象還屢禁不止。因此，為保障我們的出行安全，防止人們酒駕，設(shè)計出一種以單片機為核心的車載智能防酒駕裝置是非常必要的。

單機片；車內(nèi)車載；智能防酒駕裝置；模塊設(shè)計

據(jù)世界衛(wèi)生組織的數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，全球每年死于交通事故的人數(shù)達120萬之多，而且其中有60萬以上都是死于酒后駕駛引發(fā)的交通事故，也就是說平均每60 s就會有1～2人死于酒后駕駛的交通事故中，這個數(shù)字令人觸目驚心。如今，世界衛(wèi)生組織列已經(jīng)將其列為車禍致死的第一大“馬路殺手”[1]。因此，國家尤其重視酒后駕駛的防治工作，許多汽車科技公司也開始積極研究智能防酒駕車載系統(tǒng)，從技術(shù)上降低醉駕事故的發(fā)生概率。

1 智能防酒駕車載裝置設(shè)計原理

通常智能防酒駕車載裝置是以酒精檢測為主要設(shè)計思路展開設(shè)計的，先由傳感器采集空氣中的酒精濃度并進行檢測，然后通過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換各個區(qū)域的酒精濃度電壓進行線性化處理，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換將其采集到的模擬性信號傳給單片機控制器，由單片機進行計算和處理，并根據(jù)計算結(jié)果發(fā)出控制信號給液晶顯示屏和酒精檢測報警器，通過報警器的聲音和顯示屏的文字來提醒駕駛者的狀態(tài)是否已經(jīng)屬于酒駕。

2 以單片機為核心的車載智能防酒駕裝置具體設(shè)計分析

2.1 設(shè)計思路

根據(jù)前文中提到的裝置設(shè)計原理，筆者理出大致的設(shè)計思路，這個以單片機為核心車的載智能防酒駕裝置系統(tǒng)主要分為兩個部分，即軟件系統(tǒng)部分與硬件系統(tǒng)部分，詳細組成部分如圖1所示[2]。

2.2 設(shè)備選擇

設(shè)備選擇首先應該考慮酒精傳感器的精準性和靈敏性，以便其能對車內(nèi)的酒精濃度做出準確及時的檢測和判斷。人體紅外感應器主要是用來區(qū)分駕駛員的位置，應該具有良好的感應能力。在顯示屏的選擇上應該要求其分辨率高，并在文字提示的基礎(chǔ)上帶有語音提示功能。最為關(guān)鍵的部分是在單片機的選擇上一定要選擇性能和質(zhì)量良好的產(chǎn)品，如ATmega18單片機就是不錯的選擇。

圖1 單片機為核心車載智能防酒駕裝置系統(tǒng)設(shè)計思路

2.3 系統(tǒng)硬件方面的設(shè)計

2.3.1 關(guān)于人體感應的模塊設(shè)計

當有人進入到防酒駕系統(tǒng)人體感應模塊所涉及的區(qū)域中時，它的紅外感應裝置就會啟動，以判斷是否有人進入車輛駕駛員區(qū)域。然后經(jīng)由MQ-3酒精傳感器對該區(qū)域中的空氣進行采集和檢測，以判斷駕駛區(qū)域的人員是否飲用過酒精類產(chǎn)品。同時人體紅外感應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器發(fā)出的信號并迅速做出反應和處理。

2.3.2 關(guān)于信號采集的模塊設(shè)計

在信號采集的模塊設(shè)計中，設(shè)計者在MQ-3加熱電阻的兩端分別接上直流為5 V的穩(wěn)壓電源，然后進行通電，讓電阻絲對敏感體電阻進行加熱。A/D0832轉(zhuǎn)換器會將MQ-3的阻值及其輸出電壓狀態(tài)變化轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，并將這些數(shù)字信號交給單片機控制模塊處理，而且這個模擬信號的輸出端的輸出信號范圍被設(shè)定在0～5 V。

2.3.3 關(guān)于信號轉(zhuǎn)換的模塊設(shè)計

A/D0832轉(zhuǎn)換器會接收由酒精傳感器經(jīng)由CHO輸出的電壓信號，模擬信號在這一過程中會被轉(zhuǎn)換成數(shù)字型信號，并將其傳輸給單片機。在這個模塊，一旦酒精傳感器檢測出車內(nèi)空中的酒精濃度后，這個酒精的濃度值就會被單片機部分處理轉(zhuǎn)換為具體的電壓值，而這個過程中，A/D轉(zhuǎn)換器主要負責對信號采集模塊接收到的空氣酒精含量數(shù)值做出相應處理，進行編碼轉(zhuǎn)換。

2.3.4 關(guān)于信號顯示的模塊設(shè)計

在信號顯示的模塊設(shè)計中，采用LED顯示屏可以進行文字提示，在這一模塊中，當人員進入駕駛座位時，如果酒精傳感器檢測出該區(qū)域的空氣中的酒精含量值過高，超出其設(shè)定中的合理酒精含量值范圍時，便會將其傳輸?shù)胶诵膯纹瑱C部分，經(jīng)過核心單片機的精確計算，算出酒精具體的含量數(shù)值之后便會立刻發(fā)送給LED顯示屏，顯示屏會顯示“禁止酒駕”等類似的文字，以視覺提示的方式警示駕駛?cè)藛T已經(jīng)屬于酒駕狀態(tài)，不適宜開車。

2.3.5 關(guān)于信號警報的模塊設(shè)計

在防酒駕裝置的報警模塊設(shè)計中，MQ-3傳感器會先將自身采集和檢測到的空氣中的酒精含量值發(fā)送給核心單片機模塊，單片機會進行相應處理，一旦發(fā)現(xiàn)該數(shù)值超出正常數(shù)值范圍時，就會立即觸發(fā)報警模塊，由電容組、揚聲器以及電阻組成的報警裝置就會起到警報作用，同時由磁鐵、電磁線圈、振蕩器以及震動片組成的蜂鳴器警報模塊也會立刻進行警報式語音提示，里面設(shè)置有清晰的真人語音提醒，警示駕駛員車內(nèi)酒精含量過高，已經(jīng)造成酒駕行為，必須立刻停止駕駛車輛的行為。

2.3.6 關(guān)于車輛控制部分的模塊設(shè)計

在飲酒人員進入車輛并坐在駕駛員座位上時，酒精傳感器就會被啟動，開始采集和檢測空氣中的酒精含量，當檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)酒精含量為異常狀態(tài)時就會給A/D轉(zhuǎn)換器發(fā)出新號，A/D轉(zhuǎn)換器在將接收到的信號轉(zhuǎn)成電壓信號后傳給核心單片機控制模塊，單片機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)值在合理的酒精含量值范圍之內(nèi)，就不構(gòu)成酒后駕駛；但如果這個數(shù)值超出單片機控制系統(tǒng)設(shè)置的合理酒精含量數(shù)值范圍，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)閉狀態(tài)，切斷汽車電路的同時發(fā)出警報提示[3]。

2.4 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自身的車輛控制功能，通過顯示器和蜂鳴器報警裝置發(fā)出報警信號，并控制汽車處于關(guān)閉狀態(tài)，使汽車不能被點火啟動。這個整體的控制流程如圖2所示。

圖2 智能防酒駕裝置控制流程

3 結(jié)束語

綜上所述，酒后駕駛行為極有可能會引發(fā)交通事故，在加強法律管理和交警監(jiān)管協(xié)調(diào)之外，還應該積極研究新型的科學技術(shù)，從車輛本身入手，通過配置這種以單片機為核心的智能防酒駕系統(tǒng)裝置來及時判斷駕駛?cè)藛T是否處于酒駕狀態(tài)，并發(fā)出警報提醒，從而有效預防并制止人們的酒駕行為。這種智能化的防酒駕系統(tǒng)具有很高的價值以及現(xiàn)實意義，通過各模塊之間環(huán)環(huán)相扣的設(shè)計與配置，使整個系統(tǒng)更加高效穩(wěn)定、切實可行，而且可以實現(xiàn)后期的拓展和升級。

［1］丁亞東，熊剛.基于單片機的智能防酒駕裝置設(shè)計［J］.信息技術(shù)，2018，5（32）：130-148.

［2］任建鵬，李勤.基于單片機的智能防酒駕控制系統(tǒng)［J］.科技創(chuàng)新與應用，2017（20）：16-17.

［3］李星緯，馬春宇.基于單片機的智能模擬酒駕控制系統(tǒng)設(shè)計［J］.電腦知識與技術(shù)，2018，14（5）：253-254.

［4］李陽，馬洪新.基于單片機的防酒駕系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)［J］.內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，2016（22）：82-83.

2095－6835（2019）03－0114－02

U463.6

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10.15913/j.cnki.kjycx.2019.03.114

〔編輯：嚴麗琴〕