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1、基于单片机的防酒驾系统设计与实现摘要摘要：本文设计基于单片机的防酒驾系统，该系统采用单片机开发连接酒精传感器、显示 器语音报警器、汽车制动系统等硬件设备，酒精传感器检测到汽车内空气酒精浓度超标后， 传感信号转换为电信号传送到单片机上，单片机对信号进行判断，确定酒精浓度值，并显 示在显示器上，超过设定标准则发出语音报警，并且能同汽车引擎系统衔接，使酒驾人员 无法启动汽车。软件设计将系统功能模块化，将系统划分为人体感应模块、信号转换模块、 显示模块、报警模块和控制模块，通过模块独立设计，增强系统软件的可维护性和扩展性。关键字关键字：单片机设计；防酒驾系统；单片机开发 前言前言人在酒后受到酒精的刺激
2、精神处于兴奋状态，对于安全驾驶的法律法规视而不见，尽 管交通对于酒驾的管制非常严厉，但是还是避免不了酒后驾驶。同时，酒驾问题严重影响 着交通安全。因此，本文设计基于单片机的防酒驾系统，不仅能够准确判断驾驶者的酒精 浓度发出报警，并且能够与汽车引擎系统衔接，禁止酒后驾驶者启动汽车，该系统有效的 杜绝酒后驾驶问题的发生。 1 设计思路设计思路本文所研究的基于单片机的防酒驾系统主要从两个部分进行设计与实现，一部分是硬 件部分，一部分是软件部分。基于单片机的防酒驾系统设计结构如图 1 所示：图 1 基于单片机的防酒驾系统设计结构硬件部分通过酒精传感器检测车内酒精浓度，并转换为数字信号输送到单片机上，单
3、 片机对信号进行判断，通关过显示器显示酒精浓度值，超过设定标准则发出警告提示，同 时自动切断汽车启动引擎电路，禁止酒后人员驾驶汽车。软件部分设计采用模块化将系统 功能模块化，将酒精传感器检测到的酒精浓度信号通过 A/D 转换为电压信号，通过显示器 显示出浓度值，在根据浓度值设定判断是否报警和切断汽车电路。 2 设备选择设备选择酒精传感器选择需要具有良好的精准性，首先，床感器要能够对汽车内的酒精浓度进 行准确判断，其次人气红外感应器主要区分驾驶位置人。本文采用 MQ-3 酒精传感器该床 感器能够探测 10-1000ppm 酒精，灵敏度 R in air/Rin typical gas5，响应时间
4、10s；控 制器选择逻辑与电路作为与汽车启动系统关联的中断设备；显示器选择 LCD1286 显示屏， 可对驾驶者提供汉字提醒；处理器选择 ATmega16 单片机，其自身具有 8 路 10 位可选差 分输入级可编程增益 ADC 转换器。单片机开发硬件部分软件部分酒 精 传 感 器L C D 显 示 器报 警 器点 火 电 路 控 制 器信 号 转 换 模 块显 示 模 块报 警 模 块控 制 模 块人 体 红 外 感 应 器人 体 感 应 模 块3 硬件电路设计与实现硬件电路设计与实现 硬件连接电路如图 2 所示：图 2 系统硬件连接电路硬件系统电路设计首先要通过人体红外感应传感器确定酒后人员
5、位于驾驶位置，其次， 通过酒精浓度传感器采集酒精浓度，并将采集信息转换为电信号，由单片机处理给出酒精 浓度值显示在显示屏上，如果判断酒精浓度超过预设阈值，则启动控制器逻辑电路中断汽 车启动电路，并发出警报。 4 软件系统设计与实现软件系统设计与实现 4.1 软件系统设计流程软件系统设计流程软件系统设计流程如图 3 所示：图 3 系统软件系统设计流程 如图 3 所示，系统首先通过人体红外感应器判断驾驶位置是否有人员乘坐，如果判断 驾驶位有人则启动酒精检测仪器对汽车室内酒精浓度进行检测，将检测结果转换为电压信 号，显示在显示屏上，通过与预设阈值进行比对，如果超过阈值则开启汽车电路中断设备 逻辑与门
6、关闭，禁止汽车启动，并发出报警声，如果判断酒精浓度未超过阈值则逻辑与门 开关打开，汽车正常启动。 4.2 软件系统模块设计与实现软件系统模块设计与实现 软件设计将系统功能模块化，将系统划分为人体感应模块、信号转换模块、显示模块、 报警模块和控制模块，通过模块独立设计，增强系统软件的可维护性和扩展性。MQ-3 酒精传感器LCD12864 显示器ATmega16 单片机逻辑与电路 开关汽车启动电 路报警器人体红外感应器启动系统判断驾驶位人员酒精浓度检测A/D 信号转换酒精浓度显示判断酒精浓度 是否超过阈值逻辑与门关闭逻辑与门打开报警器响起是否是否正常启动汽车禁止启动汽车人体感应模块：人体感应模块是
7、判断驾驶位置是否有人的模块，其通过红外感应器判 断，用来区分驾驶位置所坐的人员是否喝酒。其与单片机相接，当司机进入车内，人体红 外模块就会感应到，并把信号传给单片机处理。人体感应模块的基本工作原理可概括为 “自动感应” ，当模块输出为“1”高电平时，说明此时有人进入感应范围内，人离开感应 范围则自动延时关闭高电平，则输出“0”低电平。 信号转换模块： 单片机对酒精传感器采集到的酒精浓度值进行电压值转换，酒精检测器输出端与电压 比较器相连，比较器连接电位器，通过电位器改变正相输入端的点电压值，利用 A/D 转换 器，将采集到的酒精浓度值进行量和编码，此电压值即为预设酒精浓度阈值。A/D 转换获
8、取酒精浓度值主要实现代码如下： Uchar GetADval() Uint i; ADC_CONTR For(i=250;i0;i-); /等待输入电压稳定后开始转换 /ADC_RES=0； ADC_CONTR|=0X08; /ADS_Start=1.启动转换 While(ADC_CONTR /ADC_FLAG=1 等待转换结束 ADC_CONTR /清 ADC_FLAG 和 ADC_START 位停止转换 Return ADC_RES; 显示模块： 显示模块设计使其显示中文汉字，采用 LCD12864 液晶显示屏，当酒精传感器检测到 车厢内酒精浓度超过预设阈值，单片机经过分析给出酒精浓度值，
9、显示模块显示出酒精浓 度值与相应电压值后显示提示信息“酒后禁止驾驶” 。 报警模块：当单片机对 MQ-3 传感器检测到的酒精浓度值进行判断后，其值超过预设 阈值，则开启报警模块，报警模块采用电阻、电容和扬声器实现语音的报警功能，报警模 块可采用蜂鸣报警模块也可采用语音报警模块，蜂鸣报警模块由振荡器、电磁线圈、磁铁 和振动膜片构成，当电压值超过预设阈值则启动蜂鸣报警。语音报警模块采用语音段组合 预警，提供真人警告语音，在模块内安装有 SPI-FLASH 存储器，存储警告语音，可播报酒 精浓度值、温馨提示等。 控制模块：正常情况下车内没有酒精蒸汽，MQ-3 传感器就检测不到酒精浓度，那么 它内部的
10、阻值就不会发生变化，这个时候单片机就会输出相应的高电平。此时的车钥匙相 当于开关，按下开关相当于进行汽车点火，汽车顺利点火起步。当车内存在酒精蒸汽， MQ-3 传感器就检测酒精浓度，并将传感器采集信号通过 A/D 转换成电信号经单片机进行 判断，给出酒精检测浓度值，当浓度值小于预设阈值则判定驾驶位人员不属于酒驾，逻辑 与开关处于开启状态，汽车正常启动，如果判定酒精浓度值大于预设阈值，则开启与汽车 启动电路相连接的逻辑与开关，逻辑与开关处于关闭状态，切断汽车启动电路，并发出警 报。 5 结语结语本文通过人体红外感应器判断驾驶位置是否有人存在，再通过酒精浓度传感器获得驾 驶位人员酒精度信号，把空气
11、中酒精浓度转化为电信号，利用 A/D 转换送入单片机中进行 数据处理，显示屏对车内酒精浓度 10-1000ppm 范围的数值进行显示，另外也可调节 MQ-3 本身的滑动变阻器设定不同阈值，如果空气中检测到的酒精浓度大于所设置的初值，则要求蜂鸣器报警，同时自动控制汽车不能起步，通过本系统对于禁止酒后人员开车上路具有 非常高的实用价值。 参考文献参考文献 1薛琴波;郎明华;梁景雨.基于单片机的酒精检测防酒驾系统的开发研究J.科技信息. 2013(08) 2芦芝萍.基于物联网的嵌入式酒驾智能辨识系统设计J.计算机时代.2014(06) 3张浩栋;王娟;蔡维;朱永超;曾小英.基于单片机和手机的防酒驾系统设计J.大众科技. 2014(05) 2王梅;赵彩;丁凰;张媛.基于移动网络技术的车载智能酒驾管理系统的设计J.软件导刊. 2013(07) 3崔志华;孟庆春.防醉驾汽车控制电路设计J.河南机电高等专科学校学报.2012(05)
