车载酒精检测及安全控制系统

刘婧+李磊++孙磊

【摘 要】为了能够有效的监测和处理驾驶员的酒后驾驶行为，从而去保护驾驶员的人身安全。因此，设计了一种基于单片机控制的车载酒精检测及安全控制系统。该系统是以AT89C51单片机为核心，利用MQ-3型气敏传感器采集到的酒精浓度数据进行处理，采用A/D转换器检测驾驶员呼出气体的酒精浓度，并利用继电器来控制车辆禁驾。同时，通过串行通讯方式控制GSM无线模块，进行短信发送。从根本上解决了驾驶员酒后驾车的问题。该系统体积小巧便于携带，性能稳定性好，安装以及调试都很方便，具有较高的实用意义。

【关键词】单片机；气敏传感器；A/D转换器

【Abstract】In order to be able to effectively monitor and deal with the driver's drunk driving behavior， so as to protect the driver's personal safety.Therefore， a vehicle alcohol detection and safety control system based on single chip microcomputer is designed.The AT89C5 1 is the core of the system，Using MQ-3 gas sensitive sensor to collect the alcohol concentration data processing， the A/D converter detects driver exhaled breath alcohol concentration， and the relay is utilized to control the vehicle driving ban. At the same time， by means of serial communication control GSM wireless module， send text messages. so the problem of drunk driving is solved fundamentally.The system has the advantages of small volume，stable performance，convenient installation and debugging and the good practical significance.

【Key words】Single chip microcomputer； Gas sensor； A/D converter

0 引言

生命安全问题一直是人类高度关注的问题。对人类生命安全造成威胁的因素有很多，其中，酒后驾车就是一个非常重要的威胁因素。酒后驾车造成的交通事故不计其数，给自己及他人带来了巨大的危害。据相关的数据统计，全国每年所发生的交通事故中有50%～60%是因酒后驾车而引发的，酒后驾车发生事故的机率高达27%。随着摄入酒精量的增加，选择反应错误率显著增加，当血液中酒精含量由0.5增至1%，发生车祸的可能性便增加5倍，如果增至1.5%，可能性再增加6倍，这种后果是谁都难以估计的。因此，酒后驾车的这个问题该如何得到解决，是每个国家都应该考虑的事。目前，几乎所有的国家都采用呼气式酒精测试仪对驾驶人员进行现场的检测，以确保被检测驾驶员驾驶时血液中酒精含量是否超标而且需要检查人员参与。

1 系统结构及总体方案设计

该系统采用驾驶员主动呼气的方法，以此来判断驾驶员是否是酒后驾车，系统总体方案设计流程图如图1所示。该设备接入汽车点火电路中，可放置在汽车仪表盘的位置。当驾驶员上车旋转一档时，语音播报提醒驾驶员要进行酒精检测，若不进行酒精检测否则无法启动打火器，此时的发动机处于被锁状态并且汽车将无法启动。然后这并不会影响汽车内基本的电路工作（车灯，空调等），进行吹气测试后，没有检测到酒精时打火电路可以正常工作，检测到酒精酒精时打火器将无法工作，同时GSM模块发短信给目标手机提示酒驾，LCD显示屏会显示当前酒精浓度值。打火器工作通过控制串联在里面的继电器动作来实现打火功能。

2 硬件设计

2.1 检测模块

选择以MQ-3型酒精检测传感器来进行对酒精含量的检测（酒精传感器对不同酒精浓度检测时，其阻值会与电压成线性关系）。检测范围为10ppm～2000ppm；灵敏度高，输出信号为伏特级；响应速度快，功耗低，尺寸小。MQ-3型气敏传感器的敏感部分是由金属氧化物（二氧化锡）的N型半导体微晶烧结层构成。当其表面吸附有被测气体酒精分子时，表面导电电子比例就会发生变化，从而其表面电阻会随着被测气体浓度的变化而变化。由于这种变化是可逆的，所以能重复使用，加之市场价格适宜选择它很适合。又因为MQ-3输出的是模拟信号，所以需要A＼D转换器，这里采用8位ADC0809转换器，经过ADC0809芯片转换的数字信号通过STC89C51单片机处理，然后在LCD屏幕显示出相应的酒精浓度大小。

2.2 语音模块

上车且旋转车钥匙时，通过旋转车钥匙触发的电信号送给语音播放器，从而进行语音播报提醒驾驶员进行酒精检测。语音模块采用ISD4004模块其内置微控制器串行通信接口3～5V单电源工作，低功耗，工作电流 25-30mA，维持电流 1μA，不耗电信息保存 100 年（典型值），高质量、自然的语音还原技术，10 万次录音周期（典型值），自动静噪功能，片内免调整时钟，可选用外部时钟，市场价格便宜携带方便。

2.3 通信模块

采用GSM电路进行发送短信。硬件上连接好51单片机和GSM模块（4根线），刚上电时，单片机串口查看是否乱码在，通过软件对单片机和GSM模块连接进行检测，确定GSM模块注册到网络。当通信模块收到酒驾控制信号时，酒驾信息（酒驾短信通过对GSM模块进行编程可得）通过GSM模块发送到目标手机。通过单片机扩展一个串口和GSM模块的串口连接，就可以实现单片机对GSM模块的控制了。

2.4 控制模块

通过51单片机的I＼O口控制各个模块的片选信号从而进行控制，模块包括语音模块，检测模块，通信模块，还有打火器关断模块。I＼O口的信号收发是通过对单片机进行编程。打火器电路从市场买回的汽车相应零器件（这里只需控制点火电路的通电与断电即可，通电情况时汽车正常启动，断电时汽车无法启动）。

3 结束语

该车载酒精检测及安全控制系统以51单片机为控制核心，外围电路带有LCD显示屏以及语音播报响应电路，不需要其他计算机的控制；单片机系统控制LCD显示屏来实现人机交互操作，用户可以与之进行交互工作，完成数据信息的采集、存储、计算、分析等过程；软件设计更加简单易懂。因此，整个系统具有低功耗、小型化、高性价比、便于携带等特点。因此对预防酒后驾车具有很好的效果，在实际应用中也具有很好的推广价值。

【参考文献】

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[责任编辑：杨玉洁]