基于單片機(jī)技術(shù)的酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)設(shè)計

摘 要本文設(shè)計的基于單片機(jī)技術(shù)的酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)，系統(tǒng)硬件主要組成部分有數(shù)據(jù)收集和信號放大模塊、酒精傳感器、語音警報、LED顯示和電機(jī)等，設(shè)計利用酒精濃度調(diào)節(jié)電壓的處理方式，司機(jī)要想啟動車輛必須要先經(jīng)過該系統(tǒng)的吹氣測驗(yàn)，若符合標(biāo)準(zhǔn)，則汽車啟動，若司機(jī)的酒精濃度超過指定數(shù)值，汽車電源就會被該系統(tǒng)切斷，并發(fā)出警報，同時LED顯示濃度，實(shí)現(xiàn)自控，達(dá)到預(yù)防酒后駕駛的功能。

【關(guān)鍵詞】AT89C52單片機(jī) 氣體傳感器 酒后駕駛 自動控制系統(tǒng)

1 引言

酒后駕駛的危險性不言而喻，為此研究出一個可以有效防止酒后駕駛發(fā)生的預(yù)防系統(tǒng)，可以通過司機(jī)進(jìn)行吹氣測試來進(jìn)行操作，若超出指定濃度，系統(tǒng)就會啟動切斷汽車電源并發(fā)出警報，進(jìn)而防止酒后駕駛，保護(hù)司機(jī)，也保證交通安全，出行的人們的安全。

2 總體方案設(shè)計

2.1 設(shè)計思路

本文設(shè)計的系統(tǒng)依照醉駕處理方案做了如下研究：首先，需要使用一種酒精傳感器進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果進(jìn)行比對看是否超標(biāo)，結(jié)果的顯示需要顯示屏來進(jìn)行顯示，即選擇了一種LED顯示屏來對結(jié)果進(jìn)行顯示。同時還需要有一種報警設(shè)備來警告司機(jī)預(yù)防醉駕。該系統(tǒng)的關(guān)鍵任務(wù)就是通過對司機(jī)的酒精含量做檢測，超標(biāo)后對汽車電源進(jìn)行切斷。為此選擇了繼電器作為該項(xiàng)任務(wù)的主要設(shè)備，來對電源進(jìn)行自動切斷。一系列的軟件到位后，該系統(tǒng)即可穩(wěn)定運(yùn)行：對司機(jī)酒精含量進(jìn)行檢測，LED屏顯示結(jié)果，超標(biāo)隨即報警，繼電器當(dāng)即將電源切斷，汽車無法發(fā)動。

2.2 系統(tǒng)方案設(shè)計

對于上面的描述，規(guī)劃了單機(jī)片的醉駕系統(tǒng)框圖，如圖1所示。

該系統(tǒng)的組成部分為電源模塊、AT89系列單機(jī)片、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、酒精傳感器、LED顯示模塊、報警模塊、繼電器驅(qū)動模塊等，原作流程為酒精濃度出動傳感器進(jìn)行輸送數(shù)據(jù)，單片機(jī)進(jìn)行相應(yīng)處理，若超標(biāo)，LED屏進(jìn)行顯示，觸動報警器和繼電器進(jìn)行工作，汽車無法啟動。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

3.1 酒精測試電路設(shè)計

MR513型氣敏元件主要利用熱量導(dǎo)致電壓變化來實(shí)現(xiàn)對氣體濃度的檢測。MR513運(yùn)行部分主要是檢測元件和補(bǔ)償元件，檢測元件通過受到的電壓進(jìn)行變化，進(jìn)而對補(bǔ)償元件進(jìn)行補(bǔ)償。該系統(tǒng)可循環(huán)利用，同時，其針對性較強(qiáng)，即一個電壓對應(yīng)一個酒精濃度。

3.2 信號采集放大電路設(shè)計

MR酒精傳感器輸出的信號為模擬信號，經(jīng)過儀表放大器AD623放大，放大后的模擬信號輸出至ADC0809進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。

3.3 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計

ADC0809作為8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)和微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件，和單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)直接介入。通過逐次逼近法確定外部模擬信號的登記，本文采用的是八位轉(zhuǎn)換芯片，對應(yīng)的八位二進(jìn)制可以方便把電壓分為256等分進(jìn)行逐次逼近。以5V基準(zhǔn)電壓為例，其精確度可以達(dá)到0.020V。

3.4 報警電路設(shè)計

酒后駕駛智能閉環(huán)系統(tǒng)通過系統(tǒng)內(nèi)的單片機(jī)對司機(jī)的酒精濃度進(jìn)行檢測，若超標(biāo)，即刻發(fā)出警報。

3.5 繼電器驅(qū)動電路設(shè)計

當(dāng)超標(biāo)后，司機(jī)并沒有停止啟動車輛，這時繼電器就會被啟動，將汽車電源切斷，汽車就無法啟動了，也就預(yù)防了酒駕。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)語言為匯編語言，通過Keilc51對STC89C51進(jìn)行編程。模塊化是整個系統(tǒng)的設(shè)計思路，由此一來，系統(tǒng)就會更加靈活便利，也就方便了之后的開發(fā)項(xiàng)目。

4.1 軟件整體設(shè)計思路

模塊化的設(shè)計思路主要是解決工作量大的缺陷，這樣便于操作。設(shè)備整體構(gòu)思：主程序有傳感器輸入、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、聲光報警、驅(qū)動等子程序。單片機(jī)主要是作為中間控制器進(jìn)行運(yùn)作；數(shù)據(jù)采集程序是將數(shù)據(jù)采集后輸入到轉(zhuǎn)換器，然后再輸入到單片機(jī)中；接下來，部分?jǐn)?shù)值進(jìn)行比對，部分?jǐn)?shù)值進(jìn)行顯示，若超標(biāo)，報警隨之響起，繼電器開始工作，電源被切斷。

4.2 主程序模塊設(shè)計

電源切入后，系統(tǒng)運(yùn)行。數(shù)據(jù)即被清空，因?yàn)閿?shù)據(jù)存儲器只用于存放當(dāng)時的有關(guān)數(shù)據(jù)。當(dāng)察覺到酒精氣味后，傳感器的兩端電阻就會變小，負(fù)載電壓的分壓就會變大。因此單片機(jī)需要通過通道0對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，輸入數(shù)據(jù)，檢測的單片機(jī)引腳P1.5隨之變位，之后通道INO端被輸入的電壓信號就會開始運(yùn)行，進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

4.3 控制子程序

該系統(tǒng)的運(yùn)行主要以繼電器和單片機(jī)的連接，并以P2.5為正常運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。同時，由于設(shè)備啟動不穩(wěn)定，需要安裝穩(wěn)定設(shè)備，隨后進(jìn)行具體操作。

4.4 繼電器驅(qū)動子程序設(shè)計

當(dāng)檢測出的數(shù)值超出一般量時，若司機(jī)仍啟動汽車，繼電器就會被觸動，隨即切段汽車電源；若沒有超出一般量，則汽車正常啟動。其中，單片機(jī)在這之中起著主要作用，通過檢測輸出數(shù)值，進(jìn)行對比，若超標(biāo)，繼電器進(jìn)行相應(yīng)處理。

5 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試及結(jié)果

5.1 A/D轉(zhuǎn)換模塊的調(diào)試

對單片機(jī)和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試成功的標(biāo)準(zhǔn)就是該顯示屏能夠顯示正確數(shù)據(jù)。地址無誤后，運(yùn)行A/D獲取轉(zhuǎn)換數(shù)值，隨后進(jìn)行濾波處理，將數(shù)值進(jìn)行比對，變動不大，即為成功。

5.2 報警模塊、繼電器控制子程序的調(diào)試

該部分的硬件電路主要包括控制聲音報警系統(tǒng)（此部分由單片機(jī)89C52的引腳p1.6控制）、控制繼電器（此部分由單片機(jī)89C52的引腳p2.0控制）。再進(jìn)行操作前必須確保數(shù)值準(zhǔn)確無誤。然后進(jìn)行比對，若超標(biāo)，警報響起，程序操作即為正確；若不超標(biāo)，汽車正常啟動。

5.3 仿真結(jié)果

啟動Protues仿真軟件，在元件庫中找出52單片機(jī)、ADC0809、74LS47、74LS74等元器件，排列好元器件并進(jìn)行連線，連接好的電路。在沒有輸入程序到52單片機(jī)前，先進(jìn)行仿真，看看各模塊之間是否連接正常，此時數(shù)碼管沒有顯示數(shù)字。

6 結(jié)束語

本文的智能控制系統(tǒng)的關(guān)鍵芯片為89C52，優(yōu)點(diǎn)主要是能在干擾少的情況下接受信息。然后進(jìn)行一系列的處理。當(dāng)檢測數(shù)值超標(biāo)時，汽車電源隨即被切斷。經(jīng)過調(diào)試，檢測數(shù)值控制在47.43ppm，若超出該數(shù)值，警報立即響起，繼電器隨即切段汽車電源。經(jīng)過以上操作后表明：燃料電池型酒精傳感器對司機(jī)的酒精含量能夠做出準(zhǔn)確檢測，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確操控，當(dāng)超標(biāo)時，繼電器切段汽車電源，有效預(yù)防酒駕。

參考文獻(xiàn)

[1]湯立虎，顧毅，劉鵬.基于51單片機(jī)的酒精測試儀[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（07）：7.

[2]劉婧，李磊，孫磊.車載酒精檢測及安全控制系統(tǒng)[J].科技視界，2016（17）：256+287.

[3]李先旺，于士軍.防酒后駕駛控制系統(tǒng)設(shè)計[J].河北農(nóng)機(jī)，2016（06）：50+52.

[4]魯杰爽.基于ADC0809的模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)計與調(diào)試[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2012（01）：169-170.

[5]楊創(chuàng).基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集器設(shè)計研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014（05）：272.

[6]計京鴻，林森，王振力.防酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)的設(shè)計[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2015（10）：180.

[7]楊森，李月娥，張翀昊.基于STC89C52RC單片機(jī)的防酒駕系統(tǒng)的設(shè)計與研究[J].山西大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2015（03）：494-500.

[8]焦芳敏，胡水英，張前，代然.基于單片機(jī)車載酒精濃度的檢測系統(tǒng)[J].裝備制造技術(shù)，2015（07）：24-26.

作者簡介

丁寧，女，大學(xué)本科學(xué)歷。副教授職稱。

作者單位

南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息學(xué)院 江蘇省南京市 210046endprint