基于单片机车载酒精浓度的检测系统

（长安大学工程机械学院，陕西 西安 710064）

据统计，驾驶员酒后驾车发生交通事故的比例是未饮酒情况下的16倍。为了检测酒驾，目前我们国家采用的方案是：交通警察采用手持式酒精检测仪来查处酒后驾驶者。这种方法有时间和空间上的限制，且需要花费很大的人力却效率不高。因此，本文设计了一种基于AT89S52单片机的防酒后驾驶控制系统，通过高灵敏度的酒精传感器检测车内的酒精度，当车内酒精浓度超标时发出语音报警，并且控制系统会自动的切断汽车起动机，使得起动机不能起动工作，以达到防止酒后驾车的目的。

1 系统工作原理

该系统采用AT89S52单片机系统，自动检测车内酒精浓度的方法，可防止驾驶员逃避检测，以判断驾驶员是否酒后驾车。系统总体设计的框架如图1所示。该系统安装在仪表盘上，酒精传感器安装在方向盘上，目的就是能让呼出的气体快速传递到传感器。

图1系统总体设计的框架图

系统工作原理：首先，当驾驶员打开遥控电子车门锁时，指示灯红灯亮，说明酒精传感器已在预热状态，若驾驶员把车门打开，车门锁传感器检测到信号；其次，压力传感器进行压力检测，若驾驶员就座，压力传感器检测到信号，启动系统并激活语音提示系统，当指示绿灯灯亮时，酒精传感器已完成了加热，提示驾驶员现在已经进入酒精检测系统，酒精传感器开始对车内的酒精的浓度进行检测，并把检测的信号经过滤波和放大，滤波之后的信号送入A/D转化器，转换为数字信号。A/D转换器把数字信号送入到AT89S52单片机中，该单片机对此信号进行处理逻辑判断，并把处理的酒精数据送至LCD液晶显示器进行酒精浓度显示，假设酒精浓度没有超标，超标指示灯不亮，控制继电器不起作用，语音提示，汽车可以行使；反之，超标指示灯亮起，控制继电器断开汽车起动机，起动机不能工作，同时语音提示汽车不可以启动，使汽车无法行使，从而实现控制酒后驾驶的功能。

2 硬件系统和功能

该硬件系统主要由酒精传感器模块、A/D转换器、AT89S52单片机控制器、语音报警、LCD液晶显示、LED指示灯、车门锁传感器、压力传感器和控制继电器等构成。

2.1 AT89S52单片机控制器的功能

该系统采用的是ATMEL公司的高密度、非易失性存储器技术的AT89S52单片机，主要考虑AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器。AT89S52单片机控制器主要是用来判断气体中的酒精含量，控制整个检测系统的工作。系统的主控电路包含晶振电路、复位电路和JTAG电路等。

2.2 传感器

酒精传感器采用的是MQ-3气体传感器，主要考虑到其对乙醇蒸汽有很高的灵敏度和探测范围（10~1 000 ppm）。酒精传感器主要是用来检测驾驶员血液中的酒精浓度。车门锁传感器主要是用来判断车门是否打开。压力传感器主要是用来判断驾驶员是否就座，若驾驶员就座，压力传感器发出信号。若没有就座，压力传感器不能发出信号，酒精检测系统不能工作，即使驾驶员打开点火开关，控制继电器的切断汽车起动机，汽车不能正常行使。车门锁传感器和压力传感器主要是用来防止酒后驾驶员逃避此酒精检测系统。

2.3 A/D转换器

A/D转换器采用的是ADC08909，ADC08909是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理器兼容的控制逻辑CMOS组件。其是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。

2.4 指示灯电路

指示灯电路有红绿黄三个指示灯。红灯是电源指示灯，表示处于工作状态；绿灯是检测提示灯，绿灯亮，表示可以进行浓度探测；黄灯为浓度超标指示灯，黄灯不亮，表示酒精浓度没有超标，控制继电器不起作用，语音提示可以行车；黄灯亮时，表示酒精浓度超标，汽车不能行使。同时黄灯闪烁的频率越高，酒精的浓度越高。

2.5 液晶显示

液晶显示采用的是LCD12864，主要考虑的是LCD12864是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，其分辨率为128×64，可以显示8×4行16×16点阵的汉字也可完成图形显示，低电压低功耗是其又一显著特点。

2.6 语音报警

语音报警芯片选用的是WT588D，其是一款具有单片机内核的语音芯片。采用WT588D作为语音模块的核心，当压力传感器感应有人，指示灯绿灯亮时，发出酒精检测提示音。当酒精浓度超过标定值时，发出禁止行车的声音。当酒精浓度没有超标时，发出允许车行驶的声音。

2.7 独立键盘

因单片机有足够的引脚可采用独立的键盘，采用中断的方式工作，可以设定酒精探测控制仪的系统参数，比如设定的报警的酒精浓度等。

3 软件部分设计

软件部分根据系统功能进行模块化编程。主程序实现车门检测、压力检测、酒精含量检测、酒精含量是否超标判别、酒精含量显示、语音报警等功能。系统初始化后，对酒精传感器进行加热，当指示灯绿灯亮时，自动进入测量状态，然后将酒精传感器采集酒精含量电压信号，与设定的精度浓度进行比较，如果高于设定的浓度，则LCD显示该浓度，并进行语音报警，同继电器切断汽车起动机，汽车不能行驶；如果低于设定浓度，则LCD显示所测的浓度，继电器不起作用，语音提示汽车可以行使。

4 结束语

本文设计了基于单片机载酒精浓度的检测系统，该系统是为了防止驾驶员酒后驾车而设计。本文对该系统的各个硬件和软件工作流程做出了阐述。

当前，交通警察采用手持式酒精检测仪来查处酒后驾驶，在驾驶者驾车以后对其进行的检查，具有滞后性，且有可能将很多酒驾者漏掉，这就增加了危害社会的机会。同时这是一项耗费大量的人力物力的工作。该系统是将酒驾控制在萌芽状态，不仅减少了交通警察的工作量，而且也有效的防止驾驶员酒后驾车导致的交通事故，2014年中国汽车产销分别为2372万辆和2349万辆，同比增长7.3%和6.9%，且2014年中国国内汽车保有量将近1.4亿。假设有10%的汽车能够安装该系统，这样将是一个很大的很有潜力的市场。因此该系统值得推广。

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