基于单片机的智能防酒驾装置设计

刘贵胜 尹 波

（潍坊科技学院，山东 寿光262700）

现阶段，酒后驾驶成为导致发生交通事故的一大重要因素，而现实中人们往往抱着侥幸的心理：喝酒较少，目的地较近而酒后驾驶，而一旦发生危险驾驶者往往又不能迅速反应，导致了很多悲剧的发生。酒后驾驶已经严重的威胁到了人民的生命财产安全，被公认为影响交通安全的第一大“马路杀手”。针对酒后驾驶这类行为，本设计是一种从源头出发，基于单片机的一种智能防酒驾系统装置。让喝了酒的人不能顺利的启动汽车，进而从源头上杜绝酒后驾驶这类危险现象的产生。

1 设计原理

当驾驶员进入车内，人体红外传感器就会检测到车内人体红外光谱的变化，从而可以判断出是否有人进入驾驶室，当判断出有人进入到驾驶室内时，酒精传感器就会被启动。并将其检测的数据通过PCF8591 转换器转换成电信号传入到AT89C51 单片机中进行处理。通过处理比对，当发现检测到的数据高于其设定的初始值之后，车内液晶显示屏显示出“严禁酒驾”并进行语音提示，同时启动汽车制动器阻止驾驶员驾驶汽车。

2 设计思路

在汽车的转向盘内安装人体红外感应器，在驾驶员的上方，侧前方及各个座位上方安装MQ-3 型酒精传感器。当红外感应装置检测到驾驶员进入驾驶室内时，智能防酒驾系统就会自动启动。当检测到车内驾驶员侧的酒精浓度低于初始值时，汽车可以正常启动；当检测到驾驶员一侧的酒精浓度高于其他位置的酒精浓度且高于初始值时，制动器启动，报警器进行声光报警；当检测到驾驶员一侧的酒精浓度低于其他位置的酒精浓度但高于初始值时，考虑到可能为乘客的饮酒量过高而导致车内空气酒精含量普遍升高，制动器启动，但报警器暂时不进行声光报警，这时要求驾驶员对侧前方的传感器进行近距离吹气检测，这样可以极大程度上减少误判。而系统不会因为乘客的饮酒而使汽车无法启动。而设计的本身目的是为了限制驾驶员饮酒，对乘客应该无要求。

3 设备的选择

设备的选择过程要重视加强对于传感器灵敏度的考虑，这样利于快速检测车内酒精度，能够准确的判断是否酒驾。通过采取人体红外感应器利于提高感应能力，在显示屏的选择过程，更应该考虑显示屏的分辨率，要选择高分辨率的显示屏，并且带有文字提示及语音提醒等功能，其中最为关键的是为中心处理器CPU（单片机）的选择，而价格廉价，功能较多，性能良好的AT89C51 即为不错的选择。

3.1 关于人体感应的模块设计

当有人进入到人体红外传感器的工作范围时，红外感应装置就会被启动。当判断出驾驶位上有人时，则输出高电平，使酒精传感器进入工作状态；若判断出驾驶位上无人时，会自动延时并输入低电平。同时人体红外感应模块与核心的单片机模块相连，以便单片机控制器及时接收到人体红外感应器发出的信号，并迅速做出反应和处理。

3.2 关于酒精检测的模块设计

酒精传感器是将空气中的可以检测到的酒精浓度转换成A/D转换器可以识别的电信号的元器件，而酒精传感器在智能防酒驾系统中是一个非常重要的元器件。通过对市场上普遍使用的酒精传感器的各项性能进行比较分析，发现MQ-3 型酒精传感器对酒精气体具有良好的灵敏度，而且具有较长的使用寿命，价格实惠，使用成本较低，同时能够非常有效的抵抗汽油，烟雾、水蒸气的干扰能力，使得测量误差在理想的范围之内。同时简单的驱动电路连接MQ-3 型酒精传感器两端数据接口即可使用。因此本系统选用MQ-3 型酒精传感器来作为检测车内酒精浓度的仪器。

3.3 关于信号采集与转换的模块设计

在信号采集的模块设计中，在MQ-3 型酒精传感器的加热电阻的两端接上直流为5V 的稳定电源，然后通电，让电阻丝对敏感电阻体进行加热，采用PCF8591 转换器对采集的酒精浓度信号进行A/D转换，生成的数据由SDA/SCL接口传入单片机,与最初输入的初始值进行比对，判断是否为酒后驾驶。

3.4 关于数据处理的模块设计

系统采AT89C51 单片机为核心处理器，负责将酒精传感器采集到的数据进行运算处理，经处理后控制液晶显示屏进行显示，当采集到的酒精浓度值超过初始值时，声光报警器就会进行报警。系统将单片机P1.0 为液晶显示接口,P1.2 为声光报警控制接口,P2.0为A/D转换芯片的SDA 控制口,P2.1 为A/D 转换芯片的SCL 控制口,P2.2 为SD卡的CS控制口。P2.3-P2.7 为液晶显示屏控制口。P3.0、P3.1 为系统的RXD和TXD程序的下载口。

图1 数据处理单元原理图

3.5 关于信号显示的模块设计

在信号显示的模块中，采用LED 显示屏可以进行文字提示，MQ-3 酒精传感器检测到酒精浓度数值通过A/D 转换器传给CPU，当CPU 处理时发现其浓度高于初始值时，CPU 就会给P1.0接口输入高电平，LED 显示屏中就会显示“禁止酒驾”等类似的文字，从而提醒驾驶员不能酒后驾驶。

3.6 关于信号报警的模块设计

当MQ-3 酒精传感器的数值通过A/D转换传入CPU处理后发现,数值超过初始值后，就会使蜂鸣报警器启动，通过提前设定的真人语音来提醒驾驶员请勿酒后驾驶。

3.7 关于车辆控制的模块设计

在饮酒人员进入车辆并坐在驾驶员位置上，MQ-3 型酒精传感器就会被启动，开始采集和检测车内空气中酒精含量，当CPU发现检测结果的酒精含量值为异常状态时，就会给A/D转换器发出新信号。A/D转换器再将接收到的信号转换成电压信号后传给中心处理器CPU，CPU控制部分对这些电压信号进行处理和计算，得出具体的酒精含量数值。如果这个数值低于初始值，就不构成酒后驾驶，但如果这个数值高于初始值，车辆控制模块就会被启动，将车辆的开关和逻辑都设为关闭，并且启动报警器，对驾驶员进行文字与声音报警提示。

4 系统软件方面的设计

在这个智能防酒驾装置的系统中，如果发现酒驾情况，单片机就会立即启动车身控制器，使汽车无法正常行驶，并且通过LED显示屏的文字提示和蜂鸣报警器语音提醒，进而警示驾驶员请勿酒后驾驶。

5 电源模块的设计

整个智能装置的供电系统是由车身的太阳能光板及车载电源组成，其中以太阳能光板的供电为主，车载电源的供电为辅。当人体红外感应装置检测到驾驶员后，系统自动打开并且全程运行，一旦发现驾驶员存在酒后驾驶行为，系统会及时的进行报警及中断控制。

结束语

利用前面的各部分设计制作基于单片机的智能智能防酒驾控制装置。本设计将会改变市场中现有的被动式的检测方式——需要驾驶者主动向酒精传感器呼气，经检测合格后方可启动汽车；研发出新型主动式的检测方式——系统自动检测。同时本设计可以极大程度的避免了因乘客饮酒而导致的误判。本设计中的装置成本低廉，可极大减少其生产费用，同时抗干扰能力强，检测的精准性高。适用于所有的家庭轿车。推广本设计可以有效地降低酒后驾驶引起的交通事故，因此我认为我们的产品在这种社会环境的需求下具有很大的前景。