基于STC89C52RC單片機的酒駕報警器設計

喜琍 郭雷

摘要：全國經濟迅速發展，汽車擁有者迅速攀升，道路交通安全造成危害比較大的當屬酒駕。文章采用STC89C52RC作為主要芯片，選擇MQ-3氣體傳感器作為酒精含量檢測的傳感器，將結果傳輸到單片機，當結果大于第一個設定值的5%時，車輛還可以正常行駛，但會亮紅燈提示；當結果大于第二個設定值的10%時，車輛將無法啟動，繼電器會斷開汽車的打火電路，從而減少酒駕事故的發生。本設計可分為硬件電路設計和軟件程序設計，Proteus仿真軟件與Keil軟件相配合可進行設計與仿真運行，通過不斷的仿真運行測試完成了本設計所設想的所有功能。

關鍵詞：酒駕報警器；STC89C52RC；酒精傳感器

中圖分類號：TP311

文獻標志碼：A

0 引言

隨著社會經濟的穩步發展，私家車已經逐步走進普通人家，根據2021年數據顯示，全國擁有機動車的數量達到了3.84億輛。隨著私家車數量的不斷增長，交通事故也隨之增加，2021年全國共發生交通事故378 781起，死亡達9萬多。在處理這些交通事故案件中，“醉駕”事故數穩居第一，高達74 713人，而這僅僅是發生事故的人數，2021年交警部門查到并且處罰酒駕就高達56萬人。酒駕嚴重威脅著人民群眾的生命財產安全，盡管近幾年對于酒駕的檢查與處罰愈加嚴格起來，但仍然有不少人抱有僥幸心理，在夜間查處酒駕的人數占比到60%左右。目前，我國對于查處酒駕的方式基本依靠交警部門的人員進行路口設卡現場依次查處，這不僅消耗了大量的人力與時間，更重要的是，僅能作用于小部分的車輛，具有隨機性、分散性等諸多缺點。本文設計的酒駕報警器正好從根源上解決了這一問題，采用單片機為核心，設計一個酒駕報警器，依靠單片機的結構簡單以及處理性能和可靠度，來實現對酒駕根本上的治理以及解決，達到保障人們的生命財產安全的目的^［1-2］。

1 酒駕報警系統的整體架構

酒駕報警器系統由輸入端、A/D轉換、單片機、輸出端等部分組成，如圖1所示，輸入端主要由酒精傳感器采集車內酒精，壓力傳感器進行“有人”判斷，通過設置按鈕來設置報警的數值。A/D轉換主要是將輸入端收集來的數值進行轉換，再傳輸給單片機。輸出端主要對喝酒后的司機進行提醒和攔截，包括蜂鳴器、顯示屏、繼電器以及LED燈等。

在司機打開車內電源后，LED綠燈開始亮，表示車內電源接通；壓力傳感器進行檢測，當壓力值超過51 Pa，即可確定駕駛座位上有人；此時酒精傳感器開始工作，收集駕駛人呼出空氣中的酒精含量。當收集到的酒精含量數值大于設定的第一個警戒值（空氣中的酒精含量5%）時，車外的紅燈開始亮，蜂鳴器開始進行報警提示；當收集到的酒精含量大于設定的第二個警戒值（空氣中的酒精含量10%）時，車外紅燈亮，車內綠燈熄滅，繼電器斷開（車輛無法啟動），蜂鳴器報警提示^［3-4］。

2 酒駕報警系統硬件設計

2.1 酒精傳感器電路

從國內外的相關技術發展現狀可以看出，酒精檢測分為很多種，而本設計采用了目前技術比較成熟的呼氣式檢測方法，它檢測迅速，造價低，小巧方便，正適合于本文設計所選。根據我國公共安全行業標準的規定，飲酒駕車是當酒精含量≥20 mg/100 mL且＜80 mg/100 mL，醉酒駕車是≥80 mg/100 mL。為了避免誤判并增加實用性，本設計采用兩個設定值的方法進行比對判斷。

在仿真軟件元件庫中沒有酒精傳感器元件，因此使用可調電阻（滑動變阻器）來模擬MQ-3酒精傳感器，與酒精傳感器原理一樣，都是通過改變電阻的大小來檢測酒精數值，通過兩個上線箭頭來模擬車內酒精含量的大小。

2.2 A/D轉換模塊

本設計采用ACD0832模數轉換器，它是一種雙通道A/D轉換系統，具有8位分辨率，工作頻率為250 kHz，輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容，輸入電壓為0～5 V，5 V供電。雙通道A/D轉換器體積小、兼容性高，重點是其高性價比深受喜愛。

2.3 單片機控制模塊

系統采用的是STC89C52RC單片機，是由宏晶科技公司增強了之前推出的8051系列，具有價格低廉、高速、功耗低、超強抗干擾力等特點。用戶應用的程序空間字節更是高達8 k字節，具有比51單片機更強的精確度和工控能力，是單片機中性價比較高的選擇，能輕松駕馭本設計的復雜性以及所要求的準確性。其指令編寫流程與AT89S51系列單片機一樣，可以兼容51單片機的指令代碼，應用C語言可以進行編程，簡單且容易上手^［3-4］。

2.4 液晶顯示模塊

系統選用的是LM016L液晶顯示屏，該屏采用的HD44780控制器具有簡便又強大的指令集，字符移動以及閃爍的功能較強。排阻作為上拉電阻使用，因為LM061L液晶顯示屏內部是具有上拉電阻的，但仿真中卻沒有，因此加一個上拉電阻，將信號拉高，處在高電平^［5］。

3 酒駕系統的軟件設計及仿真

3.1 酒駕報警系統流程

根據上述介紹的酒駕報警器的功能可知，酒駕報警器是由傳感器與顯示屏子程序、報警器子程序等各模塊子程序組成，以實現應有的功能，具體流程如圖2所示。

3.2 軟件介紹

本次使用的編譯軟件是Keil公司發布的Keil UVision5，它是與51系列單片機兼容的C語言開發系統。在功能、結構、可讀性等方面，C語言具有很大的優勢，新手也很容易上手。Keil公司提供了一個強大的仿真調試器以及功能完善的完整的集成開發環境。

整個設計的編寫、編譯、連接、調試、仿真等都可以與Proteus軟件相配合進行開發與應用，可用編輯器編輯或匯編源文件，并由C51編輯器編譯生成目標文件，再由LlB51創建生成絕對目標文件，最后由OH51轉換為標準的HEX文件，這個文件可以給單片機仿真使用。

3.3 仿真效果及分析

目前，應用最廣泛的是Proteus軟件，該軟件使用方便、功能完整且對于用戶而言比較熟悉，所以本設計用其進行仿真電路設計。EDA工具軟件是由英國Lab Center Electronics公司設計開發的。Proteus仿真軟件實現了從圖紙到產品的仿真設計，從原理圖布置、代碼到單片機、仿真外圍電路、PCB設計，是真正的三合一設計平臺，本設計除編譯程序外都在Proteus軟件中設計并實現^［5］。

Proteus軟件可以仿真51系列、AVR、ARM等常用單片機，擁有超過2萬種元器件，可以很方便地創建元件，還可以配合顯示輸出在原理圖的基礎上進行編程，可以看到輸入與輸出的結果顯示。把已經編譯好的代碼HEX文件錄入繪制好的原理圖后，可以看到仿真實物的運行情況，這為許多課程設計的學生提供了不可估量的方便。傳統的電子實驗室無法提供大量的元器件，也無法隨意地更改已經制成的電路儀器，仿真軟件提供了非常大的方便性，可使設計用時間、資金以及可能存在的危險都相對地減少。

本次仿真設計中，MQ-3傳感器與壓力傳感器檢測到的數值經過轉換為電壓信號，在通過A/D轉換和單片機處理后顯示出來，輸入值由滑動變阻器改變，對比之前設定的值，當超過設定值的5%時，紅LED燈亮，蜂鳴器報警，如圖3所示；超過設定值10%時，汽車則無法打火，如圖4所示。

在測試仿真效果時，通過仿真圖的M1壓力傳感器上的紅色上下箭頭來改變模擬重量，當超過設定值時，說明有人，可進行下一步操作。再通過調節RV1滑動變阻器來模擬檢測到的司機喝酒的濃度，通過對比設定值的判斷進行系統設定的下一步指令。

4 結語

道路交通安全面對汽車數量的增加而迎來巨大的挑戰，其中造成危害比較大的當屬酒駕。面對這些挑戰，我國一方面加大交通道路的巡查以及處罰力度，另一方面通過網絡媒體的宣傳讓人們意識到酒駕的危害性。但這些都只是通過客觀層次去管理駕駛人員，不能使駕駛人員形成主觀自覺的思想行為，不能從根本上杜絕飲酒駕駛的行為，因此需要依靠先進的技術來約束司機，杜絕酒駕。本系統采用STC89C52RC單片機作為核心部件，選擇MQ-3氣體傳感器作為酒精濃度檢測的傳感器，將測量值與設定值進行對比，作為判斷駕駛者是否酒駕的依據。該酒駕報警系統具有較高的可靠性、針對性，可有效防止駕駛員酒后駕車，在某種程度上緩解了交通部門的壓力，具有很強的使用價值。

參考文獻

［1］曾欣玥，馬浴瓊，陳松.車內酒駕監測的發展研究現狀［J］.裝備制造技術，2021（6）：118-123.

［2］封杰文.單片機的發展與應用［J］.電子制作，2016（6X）：91.

［3］林小芳.基于單片機的防酒駕檢測系統設計研究［J］.物聯網技術，2021（9）：9-10.

［4］任建鵬，李勤.基于單片機的智能防酒駕控制系統［J］.科技創新與應用，2017（20）：16-17.

［5］李居尚.基于單片機的防酒駕系統設計［D］.長春：吉林大學，2013.

（編輯 沈 強）

Design of drunk driving alarm based on STC89C52RC microcontroller

Xi Li¹， Guo Lei²

（1.Jiangsu Shipping Vocational and Technical College， Nantong 226010， China;

2.Zhejiang Zeyue Information Technology Co.， Ltd.， Jiaxing 314211， China）

Abstract： With the rapid development of the national economy and the rapid rise of car owners， road traffic safety is more harmful when drunk driving. This design uses STC89C52RC as the main chip， the selection of MQ3 gas sensor as the alcohol content detection sensor， the results are transmitted to the single chip microcomputer， when the result is greater than the first set value of 5%， the vehicle can still run normally， but the red light will indicate;When the result is greater than 10% of the second set value， the vehicle will not start， and the relay will disconnect the ignition circuit of the car，thus reducing the occurrence of drunk driving accidents. This design can be divided into hardware circuit design and software programming. Proteus simulation software and Keil software can cooperate to design and simulation operation. Through continuous simulation operation test， all the functions envisaged in this design have been completed.

Key words： drunk driving alarm; STC89C52RC; alcohol sensor