以單片機為核心的車內車載的智能防酒駕裝置設計研究

牛強

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以單片機為核心的車內車載的智能防酒駕裝置設計研究

牛強

（揭陽市綜合中等專業學校，廣東 揭陽 522000）

經濟的快速發展使汽車走入千家萬戶，成為我們日常出行的重要交通工具，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；車內車載；智能防酒駕裝置；模塊設計

據世界衛生組織的數據統計顯示，全球每年死于交通事故的人數達120萬之多，而且其中有60萬以上都是死于酒后駕駛引發的交通事故，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，這個數字令人觸目驚心。如今，世界衛生組織列已經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，從技術上降低醉駕事故的發生概率。

1 智能防酒駕車載裝置設計原理

通常智能防酒駕車載裝置是以酒精檢測為主要設計思路展開設計的，先由傳感器采集空氣中的酒精濃度并進行檢測，然后通過轉換器轉換各個區域的酒精濃度電壓進行線性化處理，經過A/D轉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，并根據計算結果發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是否已經屬于酒駕。

2 以單片機為核心的車載智能防酒駕裝置具體設計分析

2.1 設計思路

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

2.2 設備選擇

設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上帶有語音提示功能。最為關鍵的部分是在單片機的選擇上一定要選擇性能和質量良好的產品，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設計思路

2.3 系統硬件方面的設計

2.3.1 關于人體感應的模塊設計

當有人進入到防酒駕系統人體感應模塊所涉及的區域中時，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域。然后經由MQ-3酒精傳感器對該區域中的空氣進行采集和檢測，以判斷駕駛區域的人員是否飲用過酒精類產品。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出的信號并迅速做出反應和處理。

2.3.2 關于信號采集的模塊設計

在信號采集的模塊設計中，設計者在MQ-3加熱電阻的兩端分別接上直流為5 V的穩壓電源，然后進行通電，讓電阻絲對敏感體電阻進行加熱。A/D0832轉換器會將MQ-3的阻值及其輸出電壓狀態變化轉化成數字信號，并將這些數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定在0～5 V。

2.3.3 關于信號轉換的模塊設計

A/D0832轉換器會接收由酒精傳感器經由CHO輸出的電壓信號，模擬信號在這一過程中會被轉換成數字型信號，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換為具體的電壓值，而這個過程中，A/D轉換器主要負責對信號采集模塊接收到的空氣酒精含量數值做出相應處理，進行編碼轉換。

2.3.4 關于信號顯示的模塊設計

在信號顯示的模塊設計中，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域的空氣中的酒精含量值過高，超出其設定中的合理酒精含量值范圍時，便會將其傳輸到核心單片機部分，經過核心單片機的精確計算，算出酒精具體的含量數值之后便會立刻發送給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人員已經屬于酒駕狀態，不適宜開車。

2.3.5 關于信號警報的模塊設計

在防酒駕裝置的報警模塊設計中，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送給核心單片機模塊，單片機會進行相應處理，一旦發現該數值超出正常數值范圍時，就會立即觸發報警模塊，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，里面設置有清晰的真人語音提醒，警示駕駛員車內酒精含量過高，已經造成酒駕行為，必須立刻停止駕駛車輛的行為。

2.3.6 關于車輛控制部分的模塊設計

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，當檢測結果發現酒精含量為異常狀態時就會給A/D轉換器發出新號，A/D轉換器在將接收到的信號轉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值，如果這個數值在合理的酒精含量值范圍之內，就不構成酒后駕駛；但如果這個數值超出單片機控制系統設置的合理酒精含量數值范圍，車輛控制模塊就會被啟動，將車輛的開關和邏輯都設為關閉狀態，切斷汽車電路的同時發出警報提示[3]。

2.4 系統軟件方面的設計

在這個智能防酒駕裝置的系統中，如果發現酒駕情況，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出報警信號，并控制汽車處于關閉狀態，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 結束語

綜上所述，酒后駕駛行為極有可能會引發交通事故，在加強法律管理和交警監管協調之外，還應該積極研究新型的科學技術，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裝置來及時判斷駕駛人員是否處于酒駕狀態，并發出警報提醒，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具有很高的價值以及現實意義，通過各模塊之間環環相扣的設計與配置，使整個系統更加高效穩定、切實可行，而且可以實現后期的拓展和升級。

［1］丁亞東，熊剛.基于單片機的智能防酒駕裝置設計［J］.信息技術，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［J］.科技創新與應用，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設計［J］.電腦知識與技術，2018，14（5）：253-254.

［4］李陽，馬洪新.基于單片機的防酒駕系統設計與實現［J］.內蒙古科技與經濟，2016（22）：82-83.

2095－6835（2019）03－0114－02

U463.6

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.03.114

〔編輯：嚴麗琴〕