基于单片机的智能防酒驾系统开发分析

微机原理论文第三篇：基于单片机的智能防酒驾系统开发分析

　　摘要：设计了一款基于单片机的智能防酒驾系统，系统能够自动检测驾驶人的酒精浓度，若汽车内酒精浓度大于设定的阈值，则发出警报声，并自动中断汽车引擎，无法启动汽车；若车内酒精浓度小于设定的阈值，则可以正常驾车，将系统应用于汽车上会增加汽车驾驶的安全性和可靠性，从而减少因酒驾带来的危害。

　　关键词：酒精检测; 酒精浓度; 单片机; 传感器;

　　1 研究背景

　　近年来，随着人们生活水平的不断提高，汽车已经普及至每个家庭，是人们出行的必备交通工具，但由此带来的交通事故也在逐年增加，酒后驾车是导致交通事故的重要原因之一，据世界卫生组织（WHO）统计，全球每年有120多万人死于交通事故，平均每20秒就有一人死于交通事故，其中大约有50%-60%的交通事故与酒后驾驶有关[1,2]。为了避免因酒驾带来交通事故，设计一种智能电路来检测驾驶员体内的酒精含量，能够及时发出警报并中断汽车引擎的智能防酒驾系统十分有必要。

　　2 设计原理

　　当驾驶人进行汽车内时，人体红外传感器检测到人体红外光谱的变化，从而判断驾驶位上是否有人，假如检测到有人乘坐驾驶座位，则酒精检测装置就会启动。利用酒精传感器的酒精检测原理，来测试驾驶人是否饮酒，若驾驶人员饮酒必然会引起汽车内驾驶位周围酒精浓度的变化，当酒精传感器探测到酒精浓度时，将酒精浓度数值显示在液晶屏上，再将该值与设定好的标准阈值相对比，若超过设定的阈值，则会通过单片机来控制中断汽车引擎系统，发出报警提示，此时驾驶人员无法正常启动汽车；相反，如果检测到的酒精浓度小于标准的阈值，驾驶人员可以发动汽车正常驾驶。

　　3 设计思路

　　在汽车内部安装人体红外传感器，在汽车内驾驶员的上方以及各座位的上方均安装酒精传感器，这样做的好处是避免误判，系统不会因为乘客饮酒而无法启动，设计目的就是要限制驾驶人员饮酒。通过人体红外传感器来检测当前汽车内有无驾驶员，若有驾驶员，则启动系统进行酒精检测，通过酒精传感器可以检测各部位的酒精浓度，产生相应的电压信号，由于单片机可接收的信号是数字信号，通过A/D转换器将此电压信号转换成数字信号，再把数字信号输送到单片机，通过单片机编程对酒精浓度信号进行逻辑判断，如果驾驶位上的酒精传感器检测到的酒精浓度最大，而且超过了设定的标准阈值，说明驾驶人饮酒了，系统会发出警报，单片机发出控制信号中断汽车引擎系统，禁止驾驶人开车；如果驾驶位上的酒精传感器检测到的酒精浓度小于设定的标准阈值，无论其他座位上的酒精浓度是否超出设定的阈值，都说明驾驶人没有饮酒，驾驶人可以正常启动汽车。

　　4 硬件设备

　　本系统使用的硬件设备主要有：

　　(1)STC89C52单片机：是整体系统的核心处理器，STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

　　(2)MQ-3酒精传感器：酒精传感器是系统设计的核心，传感器要能够对汽车内的酒精浓度进行准确判断，安装在汽车内驾驶员头部的位置，当汽车内有酒精浓度的变化时，酒精传感器将这种变化转换为电信号，探测头通过传感器对空气中的其他气体进行过滤、除杂等。本系统采用MQ-3酒精传感器检测车内酒精浓度，其响应时间≤1s，灵敏度≥5，具有良好的精准性，此传感器不仅灵敏度高，而且造价低、耐用性强、耐汽油、烟雾和水蒸气等[3]，适合用于家庭轿车。

　　(3）人体红外传感器：主要检测驾驶位是否有人，当有人进入其感应范围则输入高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输入低电平。

　　(4)A/D转换器：由于单片机应用系统能够直接识别和处理的是数字信号，而酒精传感器输出的是模拟信号，为了让信号能够被单片机处理，A/D转换器负责将模拟电信号转换成数字量后被单片机识别和处理，从而可以实现对其他设备的控制。设计采用ADC0804模数转换器，它是一种8位分辨率、转换时间为100μs、双通道A/D转换芯片，输出电压是-5～+5 V，输入输出电平可以与TTL/CMOS兼容。

　　(5）电磁锁：采用电磁锁来模拟汽车的中断系统，若检测到酒精含量大于设定的阈值时，通过A/D转换器将数字信号转换为模拟信号，自动将电磁锁上锁，则中断汽车的发动系统，汽车不能正常发动。

　　5 系统实现

　　系统主要使用C语言实现，下面是实现该系统的核心代码：

　　6 结语

　　如何避免误报是文中研究的难点，如果是汽车内的乘客饮酒，可能会引起误报，系统设计的目的是限制驾驶员饮酒，对乘客是否饮酒不应限制，设计多个部位的酒精检测会使系统更加精准和完善。若将此系统加以推广和应用，在汽车出厂时将此系统做为必备的硬件安装在汽车内部，必将在很大程度上减少因酒驾造成的交通事故。

　　参考文献

　　[1]陈贺．中国交通事故死亡状况及酒驾处罚对交通事故死亡率的影响[D]．北京:中国疾病预防控制中心, 2017.
　　[2]梁集贤,杨青,荆莹.驾驶员血液中酒精浓度（BAC）与交通事故相关性研究[J].现代交通技术, 2007, 4(5):63-65.
　　[3]俞阿龙.传感器原理及其应用[M].南京：南京大学出版社, 2010.
　　[4]陈双全．基于单片机的防酒驾系统设计与实现[J]．民营科技, 2014, 10.
　　[5]郭天祥．新概念51单片机C语言教程[M]．北京:电子工业出版社, 2009.
　　[6]阮观强．酒后驾驶发动机自锁系统的研究与开发[J]．制造业自动化, 2011, 33(12):101-103.