汽車防酒駕控制裝置設(shè)計(jì)研究

鐵爭(zhēng)鳴

摘 要：在現(xiàn)有防酒駕系統(tǒng)研究成果的基礎(chǔ)上完成了一種基于單片機(jī)的防酒駕系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。采用MQ-3傳感器和單片機(jī)，并使用模糊控制算法對(duì)酒駕數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合判斷分析，能夠有效地實(shí)現(xiàn)駕駛員酒精濃度的檢測(cè)及報(bào)警功能。通過結(jié)合運(yùn)用繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)酒精濃度超標(biāo)的駕駛員的車輛啟動(dòng)過程的自動(dòng)控制（通過控制點(diǎn)火裝置），在有效避免傳統(tǒng)酒駕因素帶來影響的同時(shí)提高了酒駕檢測(cè)精度。

關(guān)鍵詞：汽車防酒駕系統(tǒng);控制裝置;酒精濃度檢測(cè);單片機(jī);實(shí)現(xiàn)路徑

Abstract：Based on the research results of the current drunk driving system， this article has completed an optimization design of a drunk driving system based on a single-chip microcomputer. The system uses MQ-3 sensors and a single-chip microcomputer， and uses fuzzy control algorithms to comprehensively judge the drunk driving data. The analysis device can effectively realize the driver's alcohol concentration detection and has alarm function. By combining the use of relays to achieve automatic control of the driver's vehicle startup process （by controlling the ignition）， the alcohol concentration can effectively avoid the traditional drunk driving factors. It improves the accuracy of drunk driving detection.

Key words：car drunk driving system;control device;alcohol concentration detection;microcontroller;implementation path

0 引言

汽車已經(jīng)成為日常生產(chǎn)生活中不可或缺的交通工具。隨著汽車保有量的不斷增加及行駛環(huán)境的日益復(fù)雜，交通事故隨之不斷增多，對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來極大的威脅，超速和酒駕是引起事故的主要原因，尤其是酒駕。酒精會(huì)影響駕駛員的開車視野及反應(yīng)能力，因做出一些錯(cuò)誤操作而導(dǎo)致交通事故的發(fā)生，“醉酒駕駛”在我國(guó)已正式列入刑法，但仍有部分人因安全意識(shí)不足而造成酒駕交通事故的頻發(fā)。為使由酒駕引發(fā)的交通事故得以有效避免，多類防酒駕系統(tǒng)已經(jīng)投入使用。

1 酒駕檢測(cè)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

近年來飲酒已成為引發(fā)交通事故的重要因素，國(guó)家交通部的統(tǒng)計(jì)表明超過三分之一的交通事故均由酒駕導(dǎo)致，快速發(fā)展的包括網(wǎng)絡(luò)信息及傳感器等在內(nèi)的科學(xué)技術(shù)為日常生產(chǎn)生活的數(shù)字化、智能化水平的提高提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐。如何借助傳感器等現(xiàn)代技術(shù)實(shí)現(xiàn)酒駕更好的預(yù)防成為研究熱點(diǎn)之一。目前的酒駕檢測(cè)系統(tǒng)研究已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，主要包括：（1） 呼氣式檢測(cè)裝置，目前該種檢測(cè)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外酒駕控制裝置中應(yīng)用較為普遍，如酒精檢測(cè)儀、酒精鑰匙技術(shù)、酒精衛(wèi)士等，對(duì)呼入氣體的酒精濃度主要通過氣體傳感器的使用完成檢測(cè)過程，傳感器調(diào)理電路將產(chǎn)生的電信號(hào)（同酒精濃度相對(duì)應(yīng)）向汽車中央控制單元傳送，中央控制單元據(jù)此完成對(duì)駕駛員血液中酒精含量的判斷，在此基礎(chǔ)上采取相應(yīng)的防酒駕措施（包括限速、切斷汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作等）。（2） 基于單片機(jī)的酒精檢測(cè)裝置，例如，一種基于STM32秦永益的車載酒精檢測(cè)系統(tǒng)（秦永益），具有自動(dòng)檢測(cè)、實(shí)時(shí)上傳等優(yōu)勢(shì)在預(yù)先設(shè)置預(yù)警值的基礎(chǔ)上通過使用數(shù)據(jù)融合技術(shù)完成車內(nèi)酒精含量同預(yù)警值間的比較，能夠及時(shí)對(duì)超值情況進(jìn)行信息反饋處理。本文在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上完成了一種防酒駕系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過MQ-3型氣敏傳感器檢測(cè)酒精氣體濃度，通過使用數(shù)據(jù)融合方法（基于模糊理論）完成對(duì)采集到的信息的融合與傳輸過程，并使用語咅單片機(jī)發(fā)出報(bào)警提示，通過繼電器控制電路同車內(nèi)制動(dòng)裝置的鏈接實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛運(yùn)行的控制過程，提供一種有效的控制酒駕問題的方式[1]。

2 汽車防酒駕系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 總體方案設(shè)計(jì)

目前基于傳感器和單片機(jī)的酒駕檢測(cè)系統(tǒng)研究已經(jīng)取得了一定的成果，例如一種非接觸式酒駕檢測(cè)系統(tǒng)（黃暉），通過搭建的氣體酒精濃度檢測(cè)平臺(tái)（主要由微處理器、氣敏酒精及O2/CO2傳感器等構(gòu)成）可對(duì)駕駛員飲酒狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果同接觸式裝置線性相關(guān);通過使用D-S證據(jù)理論作為信息融合算法完成了酒精檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（劉艷紅），針對(duì)駕駛?cè)藸顟B(tài)通過多指標(biāo)融合技術(shù)的使用完成了較為準(zhǔn)確的判別過程，并在LED液晶顯示檢測(cè)結(jié)果的同時(shí)，通過語音單片機(jī)輸出判別結(jié)果及報(bào)警提示，采用繼電器控制點(diǎn)火裝置;基于物聯(lián)網(wǎng)的酒駕自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)（蘆芝萍等）通過結(jié)合運(yùn)用傳感器、STC12CSA單片機(jī)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)駕駛員酒駕情況的檢測(cè)，并對(duì)酒精濃度超標(biāo)的情況作出報(bào)警提示及車輛制動(dòng)控制。本文主要對(duì)汽車防酒駕系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，完成了基于AT89C52型單片機(jī)的控制裝置的設(shè)計(jì)，在降低使用成本的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)駕駛員呼氣中酒精濃度的有效檢測(cè)過程，先使用MQ-3型氣敏傳感器收集酒精濃度信息，通過使用A/D轉(zhuǎn)換器完成到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，控制系統(tǒng)根據(jù)單片機(jī)系統(tǒng)接收到的數(shù)字信號(hào)對(duì)應(yīng)的酒精濃度檢測(cè)值同預(yù)先設(shè)定的濃度值進(jìn)行比較，在低于設(shè)定值的情況下車輛可正常啟動(dòng)，在超過設(shè)定值的情況下會(huì)及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，并通過繼電器對(duì)啟動(dòng)電機(jī)進(jìn)行控制，使車輛無法被啟動(dòng)[1]。

（2） 系統(tǒng)初始化

系統(tǒng)的主要初始化對(duì)象為定時(shí)器和中斷系統(tǒng)，主要初始化程序如下[7]。

（3） A/D轉(zhuǎn)換

酒精傳感器需先將酒精濃度轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)才能夠向單片機(jī)傳遞，A/D轉(zhuǎn)換器通過使用逐次逼近方完成電壓值到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)變，并在相應(yīng)存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息等待單片機(jī)傳遞指令，A/D轉(zhuǎn)換程序流程，如圖4所示。

4.3 系統(tǒng)測(cè)試

為了測(cè)試本文所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的檢測(cè)數(shù)據(jù)的有效性，通過使用普通萬用板完成了防酒駕系統(tǒng)實(shí)物的制作，然后對(duì)車內(nèi)駕駛員的酒精濃度進(jìn)行測(cè)試，在測(cè)試人員喝下一瓶啤酒30 min后進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)比KY-8300型酒精測(cè)試儀的檢測(cè)結(jié)果，兩種系統(tǒng)的吹氣測(cè)試結(jié)果，如表3所示。

測(cè)試結(jié)果表明本文控制系統(tǒng)裝置能夠完成預(yù)定功能，系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果同實(shí)際酒精測(cè)試儀測(cè)試結(jié)果基本吻合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)駕駛員呼氣中酒精濃度的有效檢測(cè)過程，并且能夠在酒精濃度超標(biāo)的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛啟動(dòng)過程的有效控制過程，通過檢測(cè)駕駛?cè)藛T的酒精含量，并禁止飲酒的駕駛?cè)藛T啟動(dòng)汽車，進(jìn)而從源頭上杜絕酒駕，可使酒后駕駛機(jī)動(dòng)車的行為得

以有效避免，有效降低酒駕事故的發(fā)生率[9]。

5 總結(jié)

由酒駕引發(fā)的交通事故給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來極大的威脅，本文通過使用單片機(jī)完成了一種防酒駕報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可較好反映駕駛員的酒精濃度，詳細(xì)介紹了防酒駕系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及軟件實(shí)現(xiàn)路徑，通過結(jié)合運(yùn)用傳感器和數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)酒精濃度信號(hào)的監(jiān)測(cè)及系統(tǒng)能夠處理的數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換過程，單片機(jī)根據(jù)接收到的數(shù)字信號(hào)及外圍電路對(duì)酒精濃度進(jìn)行判斷，并據(jù)此控制點(diǎn)火防止酒后駕駛，通過使用C語言軟件部分的模塊化設(shè)計(jì)和編程。最后通過測(cè)試驗(yàn)證。

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（收稿日期：2019.09.10）