酒后駕駛智能閉鎖系統設計與實現

武學敏 李飛

摘 要：文章設計的酒后駕駛智能閉鎖系統由檢測部分和斷鎖部分組成。酒精濃度檢測部分采用高精度MQ-3酒精氣體傳感器對空氣中的酒精濃度進行檢測，可根據用戶需求或相關法律法規(guī)設定醉酒臨界值，利用高性能低成本單片機STC89C52對檢測信號進行A/D轉換和處理，最后通過液晶屏顯示輸出;斷鎖部分功能由檢測部分提供數據作為依據，一旦檢測值超出規(guī)定閾值，便觸發(fā)繼電器使電機斷開，達到模擬汽車斷鎖的功能。

關鍵詞：酒精濃度;酒后駕駛;氣體傳感器

中圖分類號：TP368.1;TP274

文章編號：2095-624X（2019）06-0150-02

一、總體方案設計

本系統由檢測部分和斷鎖部分組成，系統方案框圖如圖1所示。檢測部分主要使用MQ-3酒精傳感器采集模擬量，過程如下：酒精傳感器對司機酒精含量進行檢測，輸出信號經信號調理電路處理，輸出隨酒精濃度變化的電壓信號，該電壓信號送入單片機系統，經A/D轉換，與設定的醉酒閾值進行比較并通過LCD屏顯示結果。斷鎖部分使用繼電器作為斷鎖“開關”：當檢測濃度超標，蜂鳴器發(fā)出聲響，LED報警燈發(fā)光，繼電器當即將電源切斷，汽車無法發(fā)動。如果濃度沒有超標，繼電器不會切斷電源，汽車可正常運行。

二、硬件電路設計

該系統的組成部分如圖1所示。

主控部分：本系統的核心芯片采用STC89C52單片機，控制各個模塊的運行。檢測部分：使用MQ-3酒精傳感器進行檢測，檢測結果與標準酒駕濃度20mg/100mL進行對比是否超標。顯示部分：結果的顯示需要顯示屏來進行，即選擇了LCD液晶顯示屏來對結果進行顯示。聲光報警部分：采用蜂鳴器進行報警以及LCD燈進行警示。斷鎖部分：采用繼電器作為控制開關。

1.酒精信號檢測

MQ-3酒精氣體傳感器可以應用于機動車駕駛人員及其他嚴禁酒后作業(yè)人員的現場檢測，也用于其他場所酒精蒸汽的檢測。MQ-3酒精氣體傳感器管腳與測試電路如圖2所示。

2.顯示部分

顯示部分采用LCD1602液晶屏進行數據顯示。它是一種工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示16x02即32個字符。LCD1602液晶屏是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，即可顯示出圖形。

3.智能斷鎖部分

酒后駕駛智能閉鎖系統的斷鎖控制電路是采用繼電器控制12V電機，單片機驅動PNP型S8550三極。當檢測酒精濃度符合閾值時，單片機的K1口輸出低電平時，三極管飽和導通，繼電器線圈得電吸合，繼電器常開觸點閉合，電機啟動工作。當檢測酒精濃度超出閾值時，單片機K1口輸出高電平時，三極管截止，繼電器線圈斷電，電機停止工作，繼電器的常開觸點斷開，停止工作，也就預防了酒駕。

電路原理圖如圖3所示。

三、軟件編程設計

系統語言為C語言，通過Keil5對STC89C52進行編程。采用模塊化的設計思路主要解決工作量大的缺陷，便于操作。系統整體構思：主程序有傳感器輸入、數據采集、數據處理、聲光報警、繼電器驅動等子程序。STC89C52單片機作為核心CPU進行運作;數據采集程序將數據采集后輸入到轉換器，然后輸入到單片機中;接下來部分數值與設定閾值進行比對，若超標，報警器隨之響起，繼電器開始工作，電源被切斷。

四、系統仿真調試及結果

本系統使用Proteus進行仿真，仿真圖左側兩個按鍵可設定閾值，將閾值事先設定為80mg/L，用電位器模擬酒精傳感器，可通過改變電位器改變酒精濃度值，將濃度值調為92mg/L，此時檢測到的酒精濃度超過設定閾值。報警隨之響起，繼電器開始工作，電源被切斷。仿真結果如圖4所示。

參考文獻：

[1]馮博琴.微型計算機原理與接口技術[M].北京：清華大學出版社，2002.

[2]吳金戍，沈慶陽，郭廷吉.8051單片機實踐與應用[M].北京：清華大學出版社，2002.

基金項目：本文為山東省高等學校國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目“酒后駕駛智能閉鎖系統”（201813006001）的研究成果。

作者簡介：武學敏（1997—），男，山西大同人，山東英才學院電子信息工程專業(yè)本科在讀。