汽車防酒駕控制裝置設計研究

鐵爭鳴

摘 要：在現有防酒駕系統研究成果的基礎上完成了一種基于單片機的防酒駕系統的優化設計。采用MQ-3傳感器和單片機，并使用模糊控制算法對酒駕數據進行綜合判斷分析，能夠有效地實現駕駛員酒精濃度的檢測及報警功能。通過結合運用繼電器實現對酒精濃度超標的駕駛員的車輛啟動過程的自動控制（通過控制點火裝置），在有效避免傳統酒駕因素帶來影響的同時提高了酒駕檢測精度。

關鍵詞：汽車防酒駕系統;控制裝置;酒精濃度檢測;單片機;實現路徑

Abstract：Based on the research results of the current drunk driving system， this article has completed an optimization design of a drunk driving system based on a single-chip microcomputer. The system uses MQ-3 sensors and a single-chip microcomputer， and uses fuzzy control algorithms to comprehensively judge the drunk driving data. The analysis device can effectively realize the driver's alcohol concentration detection and has alarm function. By combining the use of relays to achieve automatic control of the driver's vehicle startup process （by controlling the ignition）， the alcohol concentration can effectively avoid the traditional drunk driving factors. It improves the accuracy of drunk driving detection.

Key words：car drunk driving system;control device;alcohol concentration detection;microcontroller;implementation path

0 引言

汽車已經成為日常生產生活中不可或缺的交通工具。隨著汽車保有量的不斷增加及行駛環境的日益復雜，交通事故隨之不斷增多，對人們的生命財產安全帶來極大的威脅，超速和酒駕是引起事故的主要原因，尤其是酒駕。酒精會影響駕駛員的開車視野及反應能力，因做出一些錯誤操作而導致交通事故的發生，“醉酒駕駛”在我國已正式列入刑法，但仍有部分人因安全意識不足而造成酒駕交通事故的頻發。為使由酒駕引發的交通事故得以有效避免，多類防酒駕系統已經投入使用。

1 酒駕檢測系統研究現狀

近年來飲酒已成為引發交通事故的重要因素，國家交通部的統計表明超過三分之一的交通事故均由酒駕導致，快速發展的包括網絡信息及傳感器等在內的科學技術為日常生產生活的數字化、智能化水平的提高提供了強大的技術支撐。如何借助傳感器等現代技術實現酒駕更好的預防成為研究熱點之一。目前的酒駕檢測系統研究已經取得了一定的進展，主要包括：（1） 呼氣式檢測裝置，目前該種檢測技術在國內外酒駕控制裝置中應用較為普遍，如酒精檢測儀、酒精鑰匙技術、酒精衛士等，對呼入氣體的酒精濃度主要通過氣體傳感器的使用完成檢測過程，傳感器調理電路將產生的電信號（同酒精濃度相對應）向汽車中央控制單元傳送，中央控制單元據此完成對駕駛員血液中酒精含量的判斷，在此基礎上采取相應的防酒駕措施（包括限速、切斷汽車發動機工作等）。（2） 基于單片機的酒精檢測裝置，例如，一種基于STM32秦永益的車載酒精檢測系統（秦永益），具有自動檢測、實時上傳等優勢在預先設置預警值的基礎上通過使用數據融合技術完成車內酒精含量同預警值間的比較，能夠及時對超值情況進行信息反饋處理。本文在現有研究基礎上完成了一種防酒駕系統的設計，通過MQ-3型氣敏傳感器檢測酒精氣體濃度，通過使用數據融合方法（基于模糊理論）完成對采集到的信息的融合與傳輸過程，并使用語咅單片機發出報警提示，通過繼電器控制電路同車內制動裝置的鏈接實現對車輛運行的控制過程，提供一種有效的控制酒駕問題的方式[1]。

2 汽車防酒駕系統設計

2.1 總體方案設計

目前基于傳感器和單片機的酒駕檢測系統研究已經取得了一定的成果，例如一種非接觸式酒駕檢測系統（黃暉），通過搭建的氣體酒精濃度檢測平臺（主要由微處理器、氣敏酒精及O2/CO2傳感器等構成）可對駕駛員飲酒狀況進行實時監測，并通過對比實驗驗證了該系統的測試結果同接觸式裝置線性相關;通過使用D-S證據理論作為信息融合算法完成了酒精檢測系統的設計（劉艷紅），針對駕駛人狀態通過多指標融合技術的使用完成了較為準確的判別過程，并在LED液晶顯示檢測結果的同時，通過語音單片機輸出判別結果及報警提示，采用繼電器控制點火裝置;基于物聯網的酒駕自動檢測系統（蘆芝萍等）通過結合運用傳感器、STC12CSA單片機和物聯網技術實現了對駕駛員酒駕情況的檢測，并對酒精濃度超標的情況作出報警提示及車輛制動控制。本文主要對汽車防酒駕系統進行了優化設計，完成了基于AT89C52型單片機的控制裝置的設計，在降低使用成本的同時，實現了對駕駛員呼氣中酒精濃度的有效檢測過程，先使用MQ-3型氣敏傳感器收集酒精濃度信息，通過使用A/D轉換器完成到數字信號的轉換，控制系統根據單片機系統接收到的數字信號對應的酒精濃度檢測值同預先設定的濃度值進行比較，在低于設定值的情況下車輛可正常啟動，在超過設定值的情況下會及時發出聲光報警，并通過繼電器對啟動電機進行控制，使車輛無法被啟動[1]。

（2） 系統初始化

系統的主要初始化對象為定時器和中斷系統，主要初始化程序如下[7]。

（3） A/D轉換

酒精傳感器需先將酒精濃度轉換為電壓信號才能夠向單片機傳遞，A/D轉換器通過使用逐次逼近方完成電壓值到數字信號的轉變，并在相應存儲單元中存儲數據信息等待單片機傳遞指令，A/D轉換程序流程，如圖4所示。

4.3 系統測試

為了測試本文所設計系統的檢測數據的有效性，通過使用普通萬用板完成了防酒駕系統實物的制作，然后對車內駕駛員的酒精濃度進行測試，在測試人員喝下一瓶啤酒30 min后進行測量，并對比KY-8300型酒精測試儀的檢測結果，兩種系統的吹氣測試結果，如表3所示。

測試結果表明本文控制系統裝置能夠完成預定功能，系統檢測結果同實際酒精測試儀測試結果基本吻合，實現了對駕駛員呼氣中酒精濃度的有效檢測過程，并且能夠在酒精濃度超標的情況下實現對車輛啟動過程的有效控制過程，通過檢測駕駛人員的酒精含量，并禁止飲酒的駕駛人員啟動汽車，進而從源頭上杜絕酒駕，可使酒后駕駛機動車的行為得

以有效避免，有效降低酒駕事故的發生率[9]。

5 總結

由酒駕引發的交通事故給人們的生命財產安全帶來極大的威脅，本文通過使用單片機完成了一種防酒駕報警系統的設計，可較好反映駕駛員的酒精濃度，詳細介紹了防酒駕系統的硬件構成及軟件實現路徑，通過結合運用傳感器和數模轉換裝置實現了對酒精濃度信號的監測及系統能夠處理的數字信號的轉換過程，單片機根據接收到的數字信號及外圍電路對酒精濃度進行判斷，并據此控制點火防止酒后駕駛，通過使用C語言軟件部分的模塊化設計和編程。最后通過測試驗證。

參考文獻

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（收稿日期：2019.09.10）