新型智能防酒后駕駛控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

路紅陽　隋志鵬　柳明麗

摘要：本設(shè)計(jì)采用STC89C52單片機(jī)為控制系統(tǒng)的核心，工作原理是用MQ-3酒精傳感器模塊來檢測司機(jī)呼出氣體的酒精含量，并在液晶顯示器上顯示酒精的含量，通過蜂鳴器、二極管來實(shí)現(xiàn)報(bào)警的目的，一旦檢測酒精超標(biāo)，蜂鳴器立刻鳴響報(bào)警，LED燈亮，繼而STC89C52芯片控制繼電器切斷汽車電源致使汽車熄火。進(jìn)而達(dá)到防酒駕的目的。

關(guān)鍵詞：防酒駕;控制系統(tǒng);酒精傳感器;單片機(jī)

1緒論

這些年來隨著我國社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對其出行的要求也逐漸增高，諸如防酒后駕駛方面，由此這種人性化和智能化的防酒駕系統(tǒng)開始逐漸映入人們的視野。隨著我們生活水平的改善，我們的應(yīng)酬聚會(huì)也日益增多，因此聚會(huì)、喝酒和開車就這樣聯(lián)系到了一起。近年來與汽車有關(guān)的道路交通事故時(shí)常發(fā)生，其中酒后肇事占了絕大部分。因此社會(huì)迫切需要一種安裝在汽車上就能自動(dòng)檢測出司機(jī)呼出氣體酒精含量的裝置。針對以上問題，我們設(shè)計(jì)了一套系統(tǒng)：新型智能防酒駕系統(tǒng)

2整體設(shè)計(jì)思路

鑒于上方設(shè)計(jì)思路，我們構(gòu)造出了設(shè)計(jì)基本思路：

3硬件設(shè)計(jì)

3.1MQ-3酒精傳感器信號采集電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)我們選用MQ-3酒精傳感器，我們選擇它的原因是其靈敏度高，還能夠承受汽油、煙霧和蒸汽等氣體的影響;由于它的靈敏度高，它可以檢測到某空氣中的酒精含量，而且成本還低;而且它可以用的濃度范圍很多，因?yàn)橐掖歼€具有十分高的靈敏度，并且很耐用，價(jià)格還很理想，控制電路簡單等優(yōu)點(diǎn)。

3.2A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

模數(shù)轉(zhuǎn)換器一般來說用ADC表示，它能夠?qū)⒛M信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，如果用到傳感器就要用到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，因?yàn)閭鞲衅鳒y得的模擬量無法直接由單片機(jī)進(jìn)行處理。

3.3單片機(jī)最小系統(tǒng)

我們從設(shè)計(jì)的要求、價(jià)格、性能等綜合因素考慮，最終決定選用STC89C52單片機(jī)為本系統(tǒng)核心。它不僅兼容51單片機(jī)，而且還兼?zhèn)淞诵阅芨叩腃MOS8位微處理器。

（1）時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)。此模塊以STC89C52為主控芯片，因?yàn)镾TC89C52單片機(jī)中有個(gè)高增益的反向發(fā)大器，所以此時(shí)鐘是由外部時(shí)鐘提供的，我們用的晶振為石英晶體，讓它與旁邊的電容C4和C5相連構(gòu)成諧振回路。用石英晶體的1端口接單片機(jī)的19管腳作為單片機(jī)XTAL2的輸出端，石英晶體2端接單片機(jī)的18管腳XTAL1作為單片機(jī)的時(shí)鐘部分的輸入端，同時(shí)，電容C4和C5不能與晶振相連更不能用來接地。本設(shè)計(jì)采用頻率為12MHz的晶振，根據(jù)我們查的資料了解到與其匹配的電容應(yīng)應(yīng)為22pF。

（2）復(fù)位電路設(shè)計(jì)。我們讓開關(guān)SW1接電容和電源，另一端連接電阻和單片機(jī)的復(fù)位端口REST，電阻接地。在此復(fù)位電路設(shè)計(jì)中，電阻的阻值應(yīng)當(dāng)適中，當(dāng)按下開關(guān)時(shí)，開關(guān)就與電容形成導(dǎo)通的回路，此時(shí)電容會(huì)出現(xiàn)短路的現(xiàn)象，要想系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位鍵，必須保證電容充放電時(shí)間控制在2μs以上。

3.4顯示電路設(shè)計(jì)

就顯示電路我們決定用液晶顯示。其顯示屏的具體型號為LCD1602。

3.5報(bào)警電路設(shè)計(jì)

我們設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中報(bào)警電路主要由蜂鳴器和LED指示燈兩部分組成的。光電報(bào)警設(shè)計(jì)如圖3.7所示，我們用發(fā)光二極管來作為光的顯示，用蜂鳴器來作為鳴響的器件。D3是由單片機(jī)的P2.3端口來控制發(fā)光的，若此系統(tǒng)檢測到有酒精的存在，則系統(tǒng)就會(huì)通過單片機(jī)控制報(bào)警且通過P2.3端口來發(fā)出低電平進(jìn)而控制發(fā)光二極管燈處于亮的狀態(tài)。

3.6汽車控制系統(tǒng)

當(dāng)我們的設(shè)計(jì)產(chǎn)品檢測到駕駛員呼出的氣體中有酒精且酒精值超出系統(tǒng)設(shè)定的最大值時(shí)，單片機(jī)的主控系統(tǒng)就會(huì)立刻控制繼電器切斷電源，指示燈就會(huì)熄滅，汽車就無法正常啟動(dòng)了。

4硬件調(diào)試

首先本系統(tǒng)在焊接電路板前需排查元件，確認(rèn)元器件和電路板和原理圖無誤后再進(jìn)行安裝和焊接，焊接時(shí)要注意假焊和漏焊。完成焊接后，要查看每個(gè)焊接引腳是否焊接牢靠，如果沒發(fā)現(xiàn)什么問題，可以試著上電測試電源部分，同時(shí)要注意查看有沒有元器件過熱，如果有，則可能是某個(gè)元件短路，利用萬用表來排查元器件，改正后再次進(jìn)行上電測試，若此次沒有問題，就能夠進(jìn)行功能測試了。

5結(jié)論

本設(shè)計(jì)采用由STC89C52芯片構(gòu)成的防酒駕控制系統(tǒng)，它能夠在常溫狀態(tài)下，將傳感器檢測到的信號經(jīng)其他硬件處理，進(jìn)而控制繼電器動(dòng)作，如果檢測駕駛員酒精含量大于設(shè)定值時(shí)，繼電器立即切斷汽車的啟動(dòng)電源，使汽車無法啟動(dòng)。

從電路原理圖的設(shè)計(jì)、電路板的制作、軟件編程、模塊調(diào)試每個(gè)模塊的工作我們都認(rèn)真完成，可以說對于自己的各方面能力都有所提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]李延廷.汽車防酒駕控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2015，（22）：14-15.

[2]陳雙全.基于單片機(jī)的防酒駕系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].民營科技，2014，（10）：39.

[3]張?zhí)m紅，鄒華.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[4]李全利.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2009.

[5]馬忠梅.單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.

[6]Jos.Wilson.傳感器技術(shù)手冊[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[7]張?zhí)m紅，鄒華.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

作者簡介：路紅陽（1999-），女，遼寧科技學(xué)院電信院;柳明麗（1974-），女，副教授，遼寧科技學(xué)院電信學(xué)院，研究方向：電子與通信。