酒精檢測(cè)對(duì)汽車啟動(dòng)的干預(yù)

陳浩東 陳銘

【摘 要】目前，酒后駕駛已經(jīng)成為了十分嚴(yán)峻的社會(huì)話題。本文就酒后駕駛問題提出了一種根本性解決方案。該設(shè)計(jì)利用了酒精的化學(xué)性質(zhì)和單片機(jī)電路使駕駛員酒后無法正常啟動(dòng)汽車。該電路模型可以強(qiáng)制駕駛員進(jìn)行酒精濃度檢測(cè)，如果濃度超標(biāo)，則執(zhí)行機(jī)構(gòu)將干擾汽車的啟動(dòng)。該設(shè)計(jì)可以通過其移植性得到推廣。

【關(guān)鍵詞】酒精 單片機(jī) 啟動(dòng) 強(qiáng)制檢測(cè) 移植性 干擾

【Abstract】Currently，drunk driving has becoming a serious problem.This essay puts forward a design to solve the problem fundamentally.the design makes drunk drivers can not start the car By using the chemical property of alcohol and the circuit with SCM（single chip microcomputer）. The circuit which can disturb the start of the car will make drivers finish the detection of alcohol concentration.This design can promote to more fields by its transplantation.

【Keywords】alcohol，SCM（single chip microcomputer，start，mandatory testing， transplantation，disturb

1概述

目前社會(huì)上酒駕現(xiàn)象仍舊是一個(gè)難以控制的“交通毒瘤”，絕大多數(shù)的做法是司法管制酒后駕駛的駕駛員，試想如果能夠讓飲酒的駕駛員無法正常啟動(dòng)車輛，那么不僅能夠從根本上解決酒駕的問題，同時(shí)也能夠節(jié)省交通管理部門的一筆開支；

本項(xiàng)目的研究方向是酒精檢測(cè)對(duì)汽車鑰匙解鎖過程的干預(yù)，該裝置易于安裝和易于使用，可以在交通部門查處酒駕時(shí)安裝，也可以在駕駛者規(guī)避酒駕風(fēng)險(xiǎn)時(shí)使用。

2設(shè)計(jì)思路和方法

設(shè)計(jì)思路的來源：從化學(xué)原理分析：乙醇在濃硫酸的作用下和重鉻酸鉀發(fā)生變色反應(yīng)；從人體的生理學(xué)分析：人體在飲用酒精后，由于酒精氣體具有較強(qiáng)的揮發(fā)性，超過90%的酒精最終是通過人體的呼吸系統(tǒng)排出體外的，呼出氣體中酒精含量百分比比血液中酒精含量百分比要高出兩到三個(gè)數(shù)量級(jí)；因此可以通過MQ3來對(duì)人體呼出氣體酒精進(jìn)行檢測(cè)（MQ3為氣體傳感器，對(duì)乙醇?xì)怏w有很高的選擇性和敏感性，在外加驅(qū)動(dòng)電源時(shí)，可以將氣體濃度轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，作為電路的激勵(lì)）；從汽車的發(fā)動(dòng)過程進(jìn)行分析：?jiǎn)?dòng)汽車的一個(gè)重要的步驟就是啟動(dòng)鑰匙，通過鑰匙啟動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而通過發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車輛的行駛；因此如果能通過對(duì)汽車啟動(dòng)裝置或者操作裝置進(jìn)行電路或機(jī)械改造和干擾，就能夠?qū)崿F(xiàn)檢測(cè)駕駛員當(dāng)前酒精濃度并且根據(jù)濃度來限制駕駛員對(duì)汽車的啟動(dòng)或駕駛，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)從源頭解決酒駕的問題。

目前國(guó)內(nèi)外也有著同類課題：如Saab汽車公司所研發(fā)的“Alcokey”，但是這個(gè)成果需要駕駛員的主觀能動(dòng)性來進(jìn)行酒精檢測(cè)的執(zhí)行。因此被動(dòng)檢測(cè)成為了重要的解決手段，我們通過以下流程實(shí)現(xiàn)了我們的設(shè)計(jì)理念：

（1）通過對(duì)酒精檢測(cè)原理的了解和對(duì)汽車啟動(dòng)鑰匙以及操縱裝置的電路了解，研究怎樣進(jìn)行信號(hào)的兩次轉(zhuǎn)換（即從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再由電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)）；

（2）通過對(duì)汽車鑰匙發(fā)出和各品牌汽車接受信號(hào)的了解，尋找其共性，以獲得其干擾最佳方案。

（3）通過對(duì)二者電路的建模和優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)酒精檢測(cè)之后才能啟動(dòng)汽車的強(qiáng)制檢測(cè)目的。通過對(duì)各品牌汽車啟動(dòng)方式的了解，尋找產(chǎn)品外形及其安裝設(shè)計(jì)的最佳方向。

根據(jù)流程設(shè)計(jì)電路得到如下檢測(cè)電路（執(zhí)行電路為電磁鐵作用，未顯示在圖中）：

利用原件：訊號(hào)放大器，紅外傳感器，酒精霧化器，AD轉(zhuǎn)換器，二極管及電阻電線等材。根據(jù)流程設(shè)計(jì)電路，利用Proteus professional仿真得到如下電路：

利用原件：?jiǎn)纹瑱C(jī)AT89C52、訊號(hào)放大器、紅外傳感器、酒精霧化器，AD轉(zhuǎn)換器（ADC0832），二極管及電阻導(dǎo)線等材料。

檢測(cè)電路：如圖1所示，首先外接驅(qū)動(dòng)電源通過三端穩(wěn)壓塊穩(wěn)壓，乙醇?xì)怏w傳感器檢測(cè)氣體中乙醇的含量，將接收到的氣體濃度信號(hào)在電路中通過電橋轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，經(jīng)過三段穩(wěn)壓塊穩(wěn)壓，然后通過電橋進(jìn)行調(diào)制和放大電路的放大以及濾波器的選頻作用得到了較為純凈的模擬信號(hào)，最后通過AD轉(zhuǎn)換器將信號(hào)輸入單片機(jī)進(jìn)而將數(shù)字信號(hào)顯示在LCD顯示屏上，實(shí)現(xiàn)了酒精濃度的檢測(cè)；以上為檢測(cè)電路。

執(zhí)行電路1：如圖1所示，通過單片機(jī)的數(shù)字信號(hào)代表著酒精的濃度，將數(shù)字信號(hào)再通過AD轉(zhuǎn)換器，得到模擬電信號(hào)，如果濃度超標(biāo)，則模擬電信號(hào)的幅值較設(shè)定幅值大，因此其等效值也會(huì)較大（較大只是針對(duì)電磁鐵無法工作時(shí)的最高電壓信號(hào)），因此將該信號(hào)經(jīng)過適當(dāng)?shù)臑V波和調(diào)頻，輸入汽車鑰匙中的執(zhí)行電路，汽車鑰匙中的電磁鐵得到的驅(qū)動(dòng)電壓值達(dá)到了其正常工作的數(shù)值，電磁鐵工作使被吸入鑰匙無法彈出，汽車無法啟動(dòng)。

執(zhí)行電路2：除了圖1中的執(zhí)行電路1，還可以將執(zhí)行電路和汽車轉(zhuǎn)向盤結(jié)合，此原理是通過方向盤鎖和方向盤的機(jī)械連接對(duì)方向盤鎖定，方向盤鎖中安裝執(zhí)行電路，當(dāng)檢測(cè)電路得到的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)之后，執(zhí)行電路工作，汽車轉(zhuǎn)向盤鎖定無法開啟，當(dāng)檢測(cè)電路的道德數(shù)字信號(hào)沒有超出標(biāo)定的數(shù)值是，其轉(zhuǎn)換的模擬信號(hào)將無法驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路工作，方向盤無法解鎖，汽車無法正常駕駛。

執(zhí)行電路3：目前很多汽車已經(jīng)沒有汽車鑰匙，而是利用啟動(dòng)按鈕或者解鎖按鈕來完成汽車的解鎖和啟動(dòng)，因此可以移植執(zhí)行電路1中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，依然可以達(dá)到設(shè)計(jì)目的；

通過執(zhí)行電路和檢測(cè)電路的結(jié)合可以達(dá)到強(qiáng)制駕駛員進(jìn)行檢測(cè)的目的，此設(shè)計(jì)和裝置主要強(qiáng)調(diào)了不需要駕駛員的主觀能動(dòng)性進(jìn)行酒精濃度的檢測(cè)，而是通過對(duì)汽車啟動(dòng)裝置的干預(yù)來被動(dòng)的驅(qū)使駕駛員進(jìn)行酒精濃度的檢測(cè)，進(jìn)而達(dá)到從源頭避免酒駕的目的。

在接下來的研發(fā)中，我們的設(shè)計(jì)還需要思考以下問題：

（1）對(duì)汽車鑰匙的解鎖干預(yù)方式在品牌汽車的移植性是否良好；

（2）增加二次檢測(cè)電路，用于判斷是否是本人駕駛（如指紋等）；

（3）電路改裝或者鑰匙孔及啟動(dòng)鍵的干涉的物理改裝怎樣才能延長(zhǎng)其使用壽命但是影響正常的汽車駕駛；

（4）提高裝置的操穩(wěn)性和對(duì)不同溫度濕度等環(huán)境的適應(yīng)性。

3 結(jié)語

該設(shè)計(jì)可以通過電路對(duì)啟動(dòng)汽車的過程進(jìn)行干預(yù)，達(dá)到強(qiáng)制檢測(cè)駕駛員當(dāng)前酒精濃度的目的，但是在移植性方面還有待進(jìn)一步的市場(chǎng)調(diào)研。

參考文獻(xiàn)：

[1]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局公交管[2011]51號(hào)《車輛駕駛?cè)藛T血液、呼氣酒精含量閾值與檢驗(yàn)》（GB19522-2010）2011年7月.

[2]王迎旭.《單片機(jī)原理與應(yīng)用》.機(jī)械工業(yè)出版社，2004年7月.

[3]孫肖子.《模擬電子電路及技術(shù)基礎(chǔ)》.第二版 西安電子科技大學(xué)出版社，2014年8月.

[4]陸冬梅.《酒精工業(yè)分析》.化學(xué)工業(yè)出版社，2012年9月.

[5]盧劍偉.《汽車構(gòu)造》.合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2011年4月第一版.