一種車載防酒駕智能控制系統

張子揚，李洪璠

（三亞學院理工學院，海南三亞，572000）

0 引言

目前我國檢測酒駕的方式有兩種：吹氣調試和血液調試。前者較快，但存在偽陽性反應，例如使用漱口水后立刻調試，結果顯示酒精含量可以是醉駕標準的3倍多；后者則較準確，但由于要套取血液樣本，不適合即場做。因此，一套可以預防酒駕的系統對降低交通事故發生率和提高交通安全有著非常重大的意義。

1 系統設計方案及單元模塊選擇

1.1 系統總體設計方案

本設計擬實現基于單片機的防止駕駛員酒后駕車的智能裝置。該系統的控制核心為C51單片機，采用MQ-3傳感器來檢測駕駛員呼出氣體中的酒精濃度，當檢測到該酒精濃度超過所設定的標準時，系統能夠通過GSM模塊發送該駕駛員所在的具體位置同時蜂鳴器根據檢測值發出警報聲。

本設計由下面若干個部分組成：采集模塊、酒精檢測模塊、GPS模塊、C51單片機、GPS模塊、聲光報警模塊、GSM模塊。如圖1系統結構框圖。

圖1 系統結構框圖

1.2 酒精濃度傳感器模塊選型

酒精濃度傳感器模塊，本系統選擇的是國內主流的MQ-3，MQ-3的主要用途是車用酒精氣體報警器和便攜式酒精氣體檢測器，它們的工作原理是使用氣體敏感材料作為MQ-3氣體傳感器，即在潔凈空氣中具有低電導率的二氧化錫（SnO2）。當傳感器所在的環境中存在乙醇蒸汽時，傳感器的導電性隨著空氣中乙醇蒸汽的濃度而增加。

1.3 GPS模塊選擇

本次設計采用GPS（UBLOX NEO 6M）模塊。其是一個完整的成品接收模塊，具有高性能、低功耗的優點，能滿足定位的要求。

1.4 GSM模塊選擇

由于本設計將應用于車載，所以穩定和小巧是必不可少的，所以本次設計采用了GSM-SIM800L模塊。SIM800L模塊是一款可支持4頻GSM/GPRS模塊。尺寸較小，非常適和本設計所需的緊湊小巧。

2 系統硬件設計

本研究設計的系統硬件MQ-3酒精傳感器來測量喝酒后駕駛艙內的駕駛位酒精濃度，輸出相應的電壓信號，通過處理，用A/D轉換器轉換成數字信號發送到單片機，最終單片機來對數字信號進行處理把酒精濃度顯示在顯示模塊。并且同時通過單片機的判斷和處理，對于檢測到的車內酒精濃度值和設定值進行比較，如果超過了設定值就會進行報警。

2.1 主控電路設計

單片機的最小系統，就是課本上經常提起的單片機最小應用系統，它指的僅僅使用極少的元器件就可以組成單片機，并且可以正常工作的系統。對51系列單片機來說，一般情況下單片機、晶振電路、復位電路就可以組成最小系統。

2.2 酒精濃度測試電路設計

MQ-3氣體傳感器檢測空氣中的酒精濃度，為了便于后續電路可以順利進行模數轉換處理，可以經過調理使檢測信號由電阻值變換為電壓值。轉化為電信號后發送給STC89C52單片機，單片機進行數據處理，如果酒精濃度超標，啟動蜂鳴報警器，進行聲光報警，否則結束檢測。

2.3 GPS模塊

本設計采用UBLOX NEO 6M作為GPS模塊的核心器件，具有高靈敏度、低功耗、小型化、其極高追蹤靈敏度等特點，大大擴大了其定位的覆蓋面，憑借著出色的體積尺寸，非常適用于車載、手持設備。

2.4 GSM模塊

本設計中，GSM通訊模塊選擇使用SIM800L，是一款四頻GSM/GPRS模塊，性能穩定，外觀小巧，性價比高，能滿足客戶需求。在本系統中，利用GSM實現了當出現酒后駕駛現象時及時向駕駛員家屬發送短信，提醒酒后駕駛行為。

2.5 聲光報警模塊

當采集到的酒精濃度超出設定的報警閾值時，單片機驅動LED燈閃爍，同時蜂鳴器鳴叫，實現聲光報警功能。采用有源蜂鳴器，其控制方式更簡單，外圍電路設計也簡化。

2.6 系統總電路圖

在系統運行過程中只需打開開關，系統啟動運行GPS模塊定位，系統自動檢測空氣中的酒精含量，通過模數轉換把檢測到的信息反饋給單片機，系統檢測到酒精含量超出設定值，蜂鳴器和警報燈收到單片機所發出的指令報警，GSM模塊將GPS定位發送至程序手機。系統總電路圖如圖2所示。

圖2 系統總電路圖

3 軟件程序設計

設計系統主程序要對整體流程框架進行構建，各部分模塊初始化完成之后，進行循環，首先啟動的是GPS模塊，進行GPS定位，緊接著MQ-3氣體傳感器檢測空氣中的酒精濃度，轉化為電信號后發送給STC89C52單片機，單片機進行數據處理，如果酒精濃度超標，則啟動聲光報警模塊，進行聲光報警同時GSM模塊將定位短信發送至程序設定手機號，阻止醉酒駕駛員以避免發生安全事故。主程序流程圖如圖3所示。

圖3 主程序流程圖

4 結束語

本設計以51單片機為核心，包含采集模塊、酒精檢測模塊、GPS模塊、GPS模塊、聲光報警模塊、GSM模塊。GPS模塊，MQ-3模塊將接受信號傳送給單片機，單片機處理后送到GSM模塊進行短信發送，達到遠程報警的目的。然而，為了應用到生活中，設計還需要改進，確保系統接收到的數據實際上為真實的駕駛員數據。

該車載防酒駕智能控制系統如果今后改進研究并能應用到生活中，形成量產安裝在車上，將有效解決酒后駕駛等駕駛問題。

綜上所述，本系統達到了實驗設計的基本要求，符合其預期效果，但也存在一些需要改進的地方，如功能單一、數據類型較少等。在今后的研究方向上，我們將在本設計的基礎上進一步完善，增加數據類型，使其更具實用價值，并隨時適應當前的社會發展趨勢。