基于PROTEUS的防酒駕系統(tǒng)虛擬仿真研究

楊中雨，張 晶，尹 晶，蒲 鑫，劉春艷，崔艷群

（長春理工大學 光電信息學院，吉林 長春 130012）

基于PROTEUS的防酒駕系統(tǒng)虛擬仿真研究

楊中雨，張 晶，尹 晶，蒲 鑫，劉春艷，崔艷群

（長春理工大學 光電信息學院，吉林 長春 130012）

為了檢測駕駛員呼出氣體的酒精濃度，避免酒駕造成交通事故，設計一種以氣敏傳感器和ATmega16單片機為主的防酒駕系統(tǒng)。通過酒精傳感器MQ-3檢測車內(nèi)空氣中的酒精含量，把檢測的信息送單片機進行處理。若單片機判斷酒精沒有超標，可以啟動汽車；否則會自動切斷啟動電路，并發(fā)出聲光報警。完成理論設計后，利用PROTEUS軟件對該系統(tǒng)進行虛擬仿真。實驗結果表明，安裝該系統(tǒng)可以達到預防酒駕的目的。

虛擬仿真；防止酒駕；PROTEUS軟件；酒精檢測

近年來，我國越來越多的人有了自己的私家車，而酒后駕車造成的交通事故也頻繁發(fā)生。為此，我國將酒駕列入刑法范圍內(nèi)，所以需要設計一款智能儀器能夠檢測駕駛員體內(nèi)酒精含量[1]。在車內(nèi)安裝基于ATMEGA16單片機的酒精濃度探測儀，一是給司機朋友一個很好的提醒，二是當其酒精濃度超標時系統(tǒng)會自動切斷啟動電路，使汽車無法上路，這樣就能很大程度上避免酒后駕車問題[2]。

1 系統(tǒng)總體結構

基于單片機的防酒駕系統(tǒng)設計主要是通過酒精傳感器MQ-3檢測車內(nèi)空氣中的酒精含量，然后把檢測的數(shù)據(jù)傳給AVR單片機內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換模塊，再經(jīng)單片機進行處理；如果單片機判斷酒精沒有超標，這時按下按鍵S0，綠燈會亮，相當于啟動汽車；若酒精超標，如果汽車已經(jīng)啟動，則蜂鳴器會鳴叫，且LCD會有相應的提示：請不要開車；若汽車沒有啟動，紅外感應模塊檢測到有司機的情況下會報警且切斷啟動電路，使汽車不能發(fā)動。系統(tǒng)結構框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結構框圖

2 系統(tǒng)的工作原理

圖2為系統(tǒng)工作原理圖。ATmega16單片機是整個系統(tǒng)的核心處理器，主要功能是處理傳感器的信息，然后根據(jù)相應的信息去控制顯示、聲光報警及啟動等電路。MQ-3酒精傳感器主要是搜集汽車內(nèi)的酒精濃度信息，然后把檢測到的酒精濃度信息傳給單片機進行處理。HC-SR501人體紅外感應模塊，其主要檢測車內(nèi)是否有駕駛員，然后把相應的信息傳給單片機進行處理。E18-D80NK紅外避障傳感器，主要用于檢測汽車是否已經(jīng)啟動，然后把檢測到的信息傳給單片機進行處理。LCD12864主要用于顯示相應的電壓、酒精濃度及提示語。聲光報警電路根據(jù)相應的信息進行聲光報警。啟動電路主要用于控制汽車引擎的啟動。綜上，ATmega16單片機接收MQ-3酒精傳感器、HC-SR501人體紅外感應模塊、E18-D80NK紅外避障傳感器傳過來的相應信息，進行處理；然后把處理之后的相應信息輸出給LCD12864顯示、聲光報警電路報警、控制啟動引擎等[3]。

圖2 系統(tǒng)工作原理圖

3 系統(tǒng)的工作流程

首先判斷車內(nèi)是否有駕駛員，若沒有，LCD顯示酒精濃度及提示語。若有駕駛員，則檢測酒精濃度是否超標。若此時汽車已經(jīng)啟動了，則不會突然切斷汽車引擎電路（因為此操作很危險），而是發(fā)出聲光報警（紅燈閃爍，蜂鳴器鳴叫）及提示語（LCD顯示）；若汽車沒有運動，系統(tǒng)會自動切斷引擎電路，并有聲光報警（紅燈閃爍，蜂鳴器鳴叫）及提示語（LCD顯示）。具體設計流程圖如圖3所示。

部分程序代碼如下[3-14]：

#include＜iom16v.h＞

#include＜AVRdef.h＞

#include＜math.h＞

圖3 程序流程圖

4 Protues仿真效果

Proteus 7.5是硬件仿真軟件，在Proteus 7.5中進行仿真，減少了調(diào)試電路板過程中不必要的元件浪費[14]。本系統(tǒng)中，通過酒精傳感器MQ3在濃度范圍10～1 000ppm可把檢測到的酒精濃度值轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng)過單片機ATMEGA16處理恢復為濃度信號在LCD12864上顯示出來，同時還可以通過滑動變阻器電路改變輸入值與設定閾值對比，當檢測值大于設定值時候，報警電路發(fā)出報警。圖4給出了檢測值大于設定閾值時候的仿真結果，這是PB.1被置為低電平，蜂鳴器報警同時紅色LED燈被點亮。

5 結論

在Proteus中成功的仿真表明，通過酒精濃度傳感器，把空氣中酒精濃度轉(zhuǎn)化為電信號，通過A/D轉(zhuǎn)換送入單片機ATMEGA16中進行數(shù)據(jù)處理，可以實現(xiàn)聲光報警、控制汽車引擎電路及LCD12864液晶屏對空氣中酒精濃度10～1000ppm范圍的顯示。通過虛擬仿真實驗大大減少了實驗成本，避免不必要的浪費。

目前國內(nèi)外汽車市場上，關于酒精檢測的儀器較多，但防酒駕系統(tǒng)寥寥無幾。究其原因，是人們考慮怎樣才能避免被查到酒駕，而不是考慮駕駛員的安全。本系統(tǒng)成本較低，且目前市場上還少見類似產(chǎn)品出現(xiàn)，所以展望防酒駕系統(tǒng)發(fā)展前景，會有人性化的推廣價值和廣闊的發(fā)展空間[15]。

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Research of preventing drunk driving system based on PROTEUS

YANG Zhong-yu，ZHANG Jing，YIN Jing，PU Xin，LIU Chun-yan，CUI Yan-qun
（College of Optical And Electronical Information，Changchun University of Science and Technology，Changchun 130012，China）

In order to detect the alcohol concentration of breathing gas，aviod accidents caused by drunk driving.We design preventing drunk driving system based on ATmega16 and MQ-3.We detect the alcohol concentration inside the car by MQ-3，then sent the information to ATmega16.If the MCU judge alcohol concentrationre is not exceeded.We can start the car；otherwise， we can not.at the same time there is sound and light alarm.After finishing the theoretical design，we simulate it based on PROTEUS。 The experiment results show that installing the system can achieve the purpose of the prevention of drunk driving.

virtual simulation； prevention of drunk driving； PROTEUS； alcohol detection

圖4 超過閾值時仿真圖

TN710

：A

：1674－6236（2017）15-0130-04

2016-06-05稿件編號：201606037

吉林省高等教育學會2015年度高教科研課題（JGJX2015D325）

楊中雨（1981—），女，吉林長春人，講師。研究方向：信號檢測與傳輸。