PAGE酒后駕駛研究論文摘要 近幾年，因酒后駕駛造成的多起交通事故極大地危害著群眾的生命財產安全，為了減少甚至杜絕這種現象，目前通常是采用呼氣酒精測試儀對駕駛人員進行檢測，以確定駕駛人員是否飲酒。市場上警用酒精測試儀種類繁多、功能強大、靈敏度高，但是由于它沒有安裝在汽車內部，只能由交警人員來實施，這既浪費警力，又不方便，也不能從根源上解決此類問題，因此酒后駕車事件仍時有發生。本系統提出了一種基于STC單片機的酒精檢測控制報警器，該儀器將安裝在汽車內，當駕駛人員預開啟汽車時，必須通過系統的酒精測試裝置，系統將根據檢測到的酒精含量是否超標控制汽車點火器打開或者關閉，如果超標，則駕駛人員無法啟動汽車，因此從根本上杜絕了酒后駕車的出現。該系統具有性價比高，智能化程度高，工作穩定可靠的優點。關鍵字：酒精傳感器、單片機目錄1系統工作原理： 12系統電路設計 22.1系統硬件設計 22.1.1電源電路(圖2.1.1) 22.1.2單片機電路 22.1.3信號采集電路 42.1.4酒精信號檢測電路 42.1.5氣體壓力檢測電路 52.1.6信號放大電路 52.1.7指示燈和液晶顯示電路 62.1.10信號通道切換電路(圖2.1.12) 92.2系統軟件設計 9結語 10附錄2：傳感器參數 131.酒精傳感器MQ-3（圖2.1.5） 132.壓力傳感器TTP501(圖2.1.6) 14附錄3：參考文獻附錄 16附錄4：電路原理圖 17附錄5：程序源代碼 18PAGE171系統工作原理：系統采用駕駛員主動呼氣方法,以判斷駕駛員是否是酒后開車,總體方案設計如附錄1所示。該系統可放置在汽車儀表盤位置,當司機發動汽車時,報警系統采用酒精傳感器探測的氣體信號進行檢測。由于酒精含量與酒精傳感器檢測后產生的電壓信號成特定的比例關系，因而可根據電壓信號進行酒精含量的判斷。檢測到的信號經過放大之后，通過8位ADC轉換為數字信號，由單片機對此信號進行處理判斷，假設酒精含量沒有超標，LCD顯示屏幕顯示當前酒精濃度，控制繼電器打開點火裝置，汽車就可以啟動；反之，蜂鳴器報警，同時檢測指示燈亮，控制繼電器切斷點火裝置電源，駕駛人員將無法啟動汽車，以此從根本上實現控制酒后駕車。汽車啟動后，該系統進入低功耗狀態。為了確保檢測的酒精信號來自于司機本人，避免其它乘客飲酒帶來的干擾，在系統中同時加入壓力傳感器，使得在一定的吹氣壓力下系統才開始檢測。

2系統電路設計2.1系統硬件設計2.1.1電源電路(圖2.1.1)圖2.1.12.1.2單片機電路如圖(圖2.1.2)所示：單片機電路主要由復位電路、時鐘電路、電源等部件組成。圖2.1.2 STC89C58RC/RD+單片機（圖2.1.3）是宏晶科技推出的新一代高速低功耗超強抗干擾的單片機，指令代碼完全兼容傳統8051單片機，以12個時鐘為一個機器周期和以6個時鐘為一個機器周期可以任意選擇，HD版本和90C版本內部集成MAX810專用復位電路。圖2.1.3增強型8051單片機，6時鐘/機器周期和12/機器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統8051工作電壓：5.5V-3.3V(5V單片機)/3.8V-2.0V(3V單片機)工作頻率范圍：0~40MHZ,相當于普通8051的0~80MHZ,實際工作頻率可達48MHZ.用戶應用程序空間：4k/8k/13k/16k/32k/64字節片上集成1280字節或512字節RAM通用I/O口（35/39個），復位后位：P1/P2/P3/P4是準雙向口/弱上位（普通80581傳統I/O口）；P0口是開漏輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻。ISP（在系統可編程）/IAP（在應用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器可通過串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程序，數秒即可完成一片有EEPROM功能看門狗內部集成MAX810專用復位電路（HD版本和90C版本才有），外部晶體20M以下時，可省外部復位電路。共3個16位定時器/計數器，其中定時器還可以當成兩個8位定時器使用。外部有中斷4路。通用異步串行口（UART），還可以用定時器軟件實現多個UART2.1.3信號采集電路模擬信號主要有酒精濃度信號和氣流的壓力信號，采集的模擬信號通過AD轉換為數字信號，然后由單片機完成處理工作。AD工作在中斷方式，這樣可以提高MCU的實時響應能力。2.1.4酒精信號檢測電路酒精檢測電路（如圖2.1.4）由高精度酒精傳感器、氣體壓力傳感器，信號運算放大電路、和AD轉換器等組成。主要功能是檢測酒精含量，判斷其是否超標。同時，壓力傳感器感受司機呼出氣體的壓力，來判斷司機是否吹氣，并防止非駕駛人員喝酒對檢測的影響。圖2.1.4酒精傳感器（圖2.1.5）采用旁熱型半導體式酒精氣敏元件MQ3，它對乙醇蒸汽具有很高的靈敏度和良好的選擇性，快速的響應恢復，長期的壽命和可靠的穩定性，探測范圍為10～1000ppm，尤其適用于酒后駕駛人員的檢測。 圖2.1.5 圖.5氣體壓力檢測電路圖2.1.7氣體壓力檢測電路（圖2.1.7）主要采用氣體壓力傳感器TTP501（圖2.1.6），由恒定電流或電壓驅動，且輸出信號寬，容易采集處理，探測壓力范圍寬為10psi～100psi,可用于檢測干燥空氣或無腐蝕性氣體。2.1.6信號放大電路信號放大電路采用通用運放UA741（圖2.1.8），它具有高的開環增益，內部自帶短路保護，供電電壓范圍很寬，具有很高的性價比。A/D轉換采用美國德州儀器公司出品的8位模數轉換器ADC0804LCN，它具有簡單的RC時鐘電路，模擬信號采用差分輸入，具有較高的模抑制比。圖2.1.82.1.7指示燈和液晶顯示電路指示燈電路（圖2.1.9）有兩個指示燈。一個是電源指示燈，工作時亮；另一是檢測提示燈，當該燈亮時，表明酒精含量已超標，不可駕駛；反之，酒精含量未超標，駕駛員可以駕駛。液晶顯示電路用來顯示測定得到的酒精的濃度。液晶顯示電路采用JM1602字符液晶，這是一款低功耗的點陣圖形式LCD，可以工作在3.3V供電的情況下，顯示格式為16（列）×2（行），具有多功能指令，既可以工作于串行方式又可以工作于并行方式，很容易與8位的單片機相連。本系統中與單片機的連接采用并行工作模式。圖.8聲光報警電路圖2.1.10利用蜂鳴器和LED作為報警器（圖2.1.0），當酒精含量超標時，發出禁止行車警告音，同時LED閃爍；不超標時，不發出提示音LED熄滅。由P1.3和P1.4驅動蜂鳴器來實現。2.1.9繼電器控制電路圖2.1.11繼電器控制電路（圖2.1.11）受單片機p1.5控制，相當于開關，控制點火裝置的打開和關閉。是系統中非常重要的執行單元。2.1.10信號通道切換電路(圖2.1.12) 通過以上設計，系統前端就可以把酒精傳感器檢測到的酒精含量信號經單片機判斷后產生相應的控制信號以控制汽車點火電路，從而實現對酒后駕車的有效控制。圖系統軟件設計軟件部分根據系統功能進行模塊化編程。實現判別是否吹氣、酒精含量檢測、酒精含量是否超標判別、酒精含量顯示、聲光報警等功能。系統初始化后，對酒精傳感器進行加熱，自動進入測量狀態，然后采集氣體壓力信號及酒精含量電壓信號，與設定的精度濃度進行比較，如果高于這個濃度，則顯示該濃度，并進行聲光報警，同時切斷點火電路，駕駛人員不能發動汽車；如果低于這個濃度，則顯示所測的濃度，同時啟動發動機。結語汽車防酒駕安全系統是為預防酒后駕駛而設計的。本文通過對硬件系統設計及軟件工作流程的闡述，對整個安全系統進行了介紹。由于本系統安裝在汽車上，自動測量、智能化程度高、功耗低，對預防酒后駕車具有很好的效果，在實際應用中具有很好的推廣價值。

附錄1：系統流程圖開始開始 初始化初始化歡迎界面歡迎界面開系統中斷開系統中斷 A/D采集開始A/D采集開始 進入休眠進入休眠中斷發生中斷發生 N關中斷關中斷讀A/D數據讀A/D數據數據處理數據處理顯示結果顯示結果氣體壓力判斷氣體壓力判斷超標否 超標否打開點火裝置，汽車啟動N打開點火裝置，汽車啟動 Y切斷點火裝置，汽車無法啟動，同時，蜂鳴器報警，檢測指示燈亮切斷點火裝置，汽車無法啟動，同時，蜂鳴器報警，檢測指示燈亮 程序結束程序結束

附錄2：傳感器參數1.酒精傳感器MQ-3（圖2.1.5）特點:對乙醇蒸氣有很高的靈敏度和良好的選擇性/快速的響應恢復特性/長期的壽命和可靠的穩定性/簡單的驅動回路

應用:

用于機動車駕駛人員是否酗酒及其它嚴禁酒后作業人員的現場檢測；也用于其它場所乙醇蒸氣的檢測.

探測氣體酒精（乙醇）

探測范圍10～1000ppm酒精

特征氣體125ppm酒精

靈敏度Rinair/Rintypicalgas≥5

敏感體電阻1～20KΩinair空氣中

響應時間≤10s（70%Response）

恢復時間≤30s（70%Response）

加熱電阻31Ω±3Ω

加熱電流≤180mA

加熱電壓5.0V±0.2V

加熱功率≤900mW

測量電壓≤24V

工作條件環境溫度：-20℃～+55℃

濕度：≤95%RH

環境含氧量：21%

貯存條件溫度:-20℃～+70℃

濕度:≤70%RH2.壓力傳感器TTP501(圖2.1.6)特點：

1.低成本；

2.表壓、絕壓測量類型可選；

3.恒定電流或恒定電壓驅動；

4.輸出信號強，容易采集處理；

5.壓力范圍寬：1psi~60psi應用：

1.醫療儀器

2.氣壓計

3.氣象臺歷

4.汽車輪胎壓力測量

5.壓力表

6.工業傳感器

7.家電應用主要參數: