酒精測試儀啟車控制器

文/李建波 李躍鵬 于得海 尚李偉

隨著共享理念的發(fā)展，共享汽車也逐漸融入了人們的生活。因缺少監(jiān)管，酒后駕駛共享汽車的事件時(shí)有發(fā)生，造成了一定的社會危害。本項(xiàng)目旨在提供一種基于共享汽車的酒精測試儀啟車控制器，能在駕駛?cè)藛榆囕v前，對駕駛?cè)诉M(jìn)行酒精度檢測，如果駕駛?cè)孙嬀疲瑒t禁止其啟動車輛，從而避免了酒駕事件的發(fā)生，對杜絕酒后駕駛共享汽車的問題起到了積極作用；同時(shí)酒精測試儀啟車控制器首次將共享汽車駕駛和酒精度強(qiáng)制按標(biāo)準(zhǔn)流程檢測相結(jié)合，能有效地杜絕酒駕現(xiàn)象，提高了共享汽車使用的安全性，借助于共享汽車和新能源汽車發(fā)展的契機(jī)，符合國家新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，利于推廣，對創(chuàng)建平安中國起到了積極的促進(jìn)作用。

1 方案設(shè)計(jì)

酒精檢測儀啟車控制器主要由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊等幾部分構(gòu)成。數(shù)據(jù)采集模塊使用MQ-3酒精傳感器對酒精測試儀啟車控制器的電壓電流進(jìn)行采集，使用高精度的ADC0832A/D轉(zhuǎn)換器將采集結(jié)果交給數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行處理，采用AT89C51對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并發(fā)送到LED1602顯示屏和數(shù)據(jù)存儲模塊。酒精檢測時(shí)只需要按照酒精濃度檢測儀上指示燈的指令執(zhí)行即可。選擇測量酒精的濃度，輸入酒精檢測儀的基本參數(shù)（正常電壓電流的輸出范圍、允許測量誤差）儀器會自動判斷車輛是否啟動。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)判定酒后駕車的酒精濃度為20mg/100ml。因此酒精檢測儀啟車控制器的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

硬件系統(tǒng)是基于MQ-3酒精氣體傳感器和高精度ADC0832的采集設(shè)備、基于AT89C51單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集處理模塊和LED1602顯示屏的顯示設(shè)備等組成。AT89C51單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集處理模塊指令簡單、易學(xué)易懂、外圍電路簡單、io口操作簡單、無方向寄存器、資源豐富、一般設(shè)計(jì)足夠用了，價(jià)格便宜、容易購買，資料豐富容易查到，程序燒寫簡單。

軟件開發(fā)環(huán)境選擇Keil在AT89C51基礎(chǔ)上編寫了數(shù)據(jù)采集及處理、LED1602液晶顯示等幾部分。首先進(jìn)行數(shù)據(jù)采集通過ADC0832傳輸給ATC89C51單片機(jī)，然后單片機(jī)同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、液晶顯示。若顯示的酒精濃度小于規(guī)定值，汽車發(fā)動機(jī)就進(jìn)入工作狀態(tài)。

圖1

圖2

圖3

圖4：傳感器在不同濃度的乙醇的氣氛中對應(yīng)的Vrl值

酒精濃度檢測儀內(nèi)置距離傳感器和流量傳感器，在面板上配置三個(gè)LED指示燈：濃度檢測時(shí)，要求受檢者按著開關(guān)按鈕，對應(yīng)指示燈點(diǎn)亮，此時(shí)可以進(jìn)行吹氣操作；同時(shí)啟動攝像頭拍照，受檢者貼近檢測儀，距離小于設(shè)定值，距離指示燈點(diǎn)亮，此時(shí)吹氣距離符合要求；受檢者大力吹氣，經(jīng)流量傳感器檢測吹氣是否符合要求，相應(yīng)指示燈點(diǎn)亮；如若上述指示燈有未點(diǎn)亮的情況，受檢者可以依據(jù)指示燈提示進(jìn)行調(diào)整。

酒精檢測儀啟車控制器中數(shù)據(jù)采集模塊的酒精氣體傳感器MQ-3在啟動時(shí)需要預(yù)熱，所以我們在啟動設(shè)備后需要稍等幾分鐘才能進(jìn)行酒精檢測，否則將影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2 酒精氣體傳感器的特性曲線

為了判斷MQ-3傳感器是否符合酒精啟車控制器的要求我們進(jìn)行了以下幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)關(guān)系圖畫在下方。

（1）測定傳感器溫度、濕度特性曲線實(shí)驗(yàn)，目的是測定該傳感器在不同溫度、不同的相對濕度下的電阻比，以判斷輸出結(jié)果是否正確。

圖2中縱坐標(biāo)是傳感器的電阻比，Rs表示在含125ppm乙醇、不同溫/濕度下傳感器的電阻值；R55表示在125ppm乙醇、20攝氏度/55%RH環(huán)境條件下傳感器的電阻值；

橫坐標(biāo)是傳感器所處的環(huán)境溫度。

（2）測定傳感器長期穩(wěn)定性曲線的實(shí)驗(yàn)，目的是證明該酒精啟車控制器在使用時(shí)的穩(wěn)定性，以減少因啟車控制器的誤判帶來的不便。

圖3中所有測試都是在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下完成，橫坐標(biāo)為觀察時(shí)間，縱坐標(biāo)為Vrl值。

3 酒精濃度與電壓Vrl的關(guān)系曲線

如圖4，該曲線的得出與我們小組成員計(jì)算的結(jié)果相差不大，為該產(chǎn)品以后運(yùn)用到實(shí)際生活中奠定了基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

本文以AT89C51單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)了基于共享汽車的酒精檢測儀啟車控制器，解決了之前設(shè)計(jì)的車載酒精檢測系統(tǒng)過于單一、測量結(jié)果不太準(zhǔn)確的問題，提高了檢測精度，實(shí)驗(yàn)證明本文設(shè)計(jì)的基于AT89C51的酒精檢測儀啟車控制器數(shù)據(jù)符合要求，數(shù)據(jù)處理方便，使用效果較好。