基于單片機的智能防酒駕裝置設計

劉貴勝 尹 波

（濰坊科技學院，山東 壽光262700）

現階段，酒后駕駛成為導致發生交通事故的一大重要因素，而現實中人們往往抱著僥幸的心理：喝酒較少，目的地較近而酒后駕駛，而一旦發生危險駕駛者往往又不能迅速反應，導致了很多悲劇的發生。酒后駕駛已經嚴重的威脅到了人民的生命財產安全，被公認為影響交通安全的第一大“馬路殺手”。針對酒后駕駛這類行為，本設計是一種從源頭出發，基于單片機的一種智能防酒駕系統裝置。讓喝了酒的人不能順利的啟動汽車，進而從源頭上杜絕酒后駕駛這類危險現象的產生。

1 設計原理

當駕駛員進入車內，人體紅外傳感器就會檢測到車內人體紅外光譜的變化，從而可以判斷出是否有人進入駕駛室，當判斷出有人進入到駕駛室內時，酒精傳感器就會被啟動。并將其檢測的數據通過PCF8591 轉換器轉換成電信號傳入到AT89C51 單片機中進行處理。通過處理比對，當發現檢測到的數據高于其設定的初始值之后，車內液晶顯示屏顯示出“嚴禁酒駕”并進行語音提示，同時啟動汽車制動器阻止駕駛員駕駛汽車。

2 設計思路

在汽車的轉向盤內安裝人體紅外感應器，在駕駛員的上方，側前方及各個座位上方安裝MQ-3 型酒精傳感器。當紅外感應裝置檢測到駕駛員進入駕駛室內時，智能防酒駕系統就會自動啟動。當檢測到車內駕駛員側的酒精濃度低于初始值時，汽車可以正常啟動；當檢測到駕駛員一側的酒精濃度高于其他位置的酒精濃度且高于初始值時，制動器啟動，報警器進行聲光報警；當檢測到駕駛員一側的酒精濃度低于其他位置的酒精濃度但高于初始值時，考慮到可能為乘客的飲酒量過高而導致車內空氣酒精含量普遍升高，制動器啟動，但報警器暫時不進行聲光報警，這時要求駕駛員對側前方的傳感器進行近距離吹氣檢測，這樣可以極大程度上減少誤判。而系統不會因為乘客的飲酒而使汽車無法啟動。而設計的本身目的是為了限制駕駛員飲酒，對乘客應該無要求。

3 設備的選擇

設備的選擇過程要重視加強對于傳感器靈敏度的考慮，這樣利于快速檢測車內酒精度，能夠準確的判斷是否酒駕。通過采取人體紅外感應器利于提高感應能力，在顯示屏的選擇過程，更應該考慮顯示屏的分辨率，要選擇高分辨率的顯示屏，并且帶有文字提示及語音提醒等功能，其中最為關鍵的是為中心處理器CPU（單片機）的選擇，而價格廉價，功能較多，性能良好的AT89C51 即為不錯的選擇。

3.1 關于人體感應的模塊設計

當有人進入到人體紅外傳感器的工作范圍時，紅外感應裝置就會被啟動。當判斷出駕駛位上有人時，則輸出高電平，使酒精傳感器進入工作狀態；若判斷出駕駛位上無人時，會自動延時并輸入低電平。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。

3.2 關于酒精檢測的模塊設計

酒精傳感器是將空氣中的可以檢測到的酒精濃度轉換成A/D轉換器可以識別的電信號的元器件，而酒精傳感器在智能防酒駕系統中是一個非常重要的元器件。通過對市場上普遍使用的酒精傳感器的各項性能進行比較分析，發現MQ-3 型酒精傳感器對酒精氣體具有良好的靈敏度，而且具有較長的使用壽命，價格實惠，使用成本較低，同時能夠非常有效的抵抗汽油，煙霧、水蒸氣的干擾能力，使得測量誤差在理想的范圍之內。同時簡單的驅動電路連接MQ-3 型酒精傳感器兩端數據接口即可使用。因此本系統選用MQ-3 型酒精傳感器來作為檢測車內酒精濃度的儀器。

3.3 關于信號采集與轉換的模塊設計

在信號采集的模塊設計中，在MQ-3 型酒精傳感器的加熱電阻的兩端接上直流為5V 的穩定電源，然后通電，讓電阻絲對敏感電阻體進行加熱，采用PCF8591 轉換器對采集的酒精濃度信號進行A/D轉換，生成的數據由SDA/SCL接口傳入單片機,與最初輸入的初始值進行比對，判斷是否為酒后駕駛。

3.4 關于數據處理的模塊設計

系統采AT89C51 單片機為核心處理器，負責將酒精傳感器采集到的數據進行運算處理，經處理后控制液晶顯示屏進行顯示，當采集到的酒精濃度值超過初始值時，聲光報警器就會進行報警。系統將單片機P1.0 為液晶顯示接口,P1.2 為聲光報警控制接口,P2.0為A/D轉換芯片的SDA 控制口,P2.1 為A/D 轉換芯片的SCL 控制口,P2.2 為SD卡的CS控制口。P2.3-P2.7 為液晶顯示屏控制口。P3.0、P3.1 為系統的RXD和TXD程序的下載口。

圖1 數據處理單元原理圖

3.5 關于信號顯示的模塊設計

在信號顯示的模塊中，采用LED 顯示屏可以進行文字提示，MQ-3 酒精傳感器檢測到酒精濃度數值通過A/D 轉換器傳給CPU，當CPU 處理時發現其濃度高于初始值時，CPU 就會給P1.0接口輸入高電平，LED 顯示屏中就會顯示“禁止酒駕”等類似的文字，從而提醒駕駛員不能酒后駕駛。

3.6 關于信號報警的模塊設計

當MQ-3 酒精傳感器的數值通過A/D轉換傳入CPU處理后發現,數值超過初始值后，就會使蜂鳴報警器啟動，通過提前設定的真人語音來提醒駕駛員請勿酒后駕駛。

3.7 關于車輛控制的模塊設計

在飲酒人員進入車輛并坐在駕駛員位置上，MQ-3 型酒精傳感器就會被啟動，開始采集和檢測車內空氣中酒精含量，當CPU發現檢測結果的酒精含量值為異常狀態時，就會給A/D轉換器發出新信號。A/D轉換器再將接收到的信號轉換成電壓信號后傳給中心處理器CPU，CPU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。如果這個數值低于初始值，就不構成酒后駕駛，但如果這個數值高于初始值，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，并且啟動報警器，對駕駛員進行文字與聲音報警提示。

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車身控制器，使汽車無法正常行駛，并且通過LED顯示屏的文字提示和蜂鳴報警器語音提醒，進而警示駕駛員請勿酒后駕駛。

5 電源模塊的設計

整個智能裝置的供電系統是由車身的太陽能光板及車載電源組成，其中以太陽能光板的供電為主，車載電源的供電為輔。當人體紅外感應裝置檢測到駕駛員后，系統自動打開并且全程運行，一旦發現駕駛員存在酒后駕駛行為，系統會及時的進行報警及中斷控制。

結束語

利用前面的各部分設計制作基于單片機的智能智能防酒駕控制裝置。本設計將會改變市場中現有的被動式的檢測方式——需要駕駛者主動向酒精傳感器呼氣，經檢測合格后方可啟動汽車；研發出新型主動式的檢測方式——系統自動檢測。同時本設計可以極大程度的避免了因乘客飲酒而導致的誤判。本設計中的裝置成本低廉，可極大減少其生產費用，同時抗干擾能力強，檢測的精準性高。適用于所有的家庭轎車。推廣本設計可以有效地降低酒后駕駛引起的交通事故，因此我認為我們的產品在這種社會環境的需求下具有很大的前景。