酒后驾驶智能闭锁系统设计与实现

武学敏 李飞

摘 要：文章设计的酒后驾驶智能闭锁系统由检测部分和断锁部分组成。酒精浓度检测部分采用高精度MQ-3酒精气体传感器对空气中的酒精浓度进行检测，可根据用户需求或相关法律法规设定醉酒临界值，利用高性能低成本单片机STC89C52对检测信号进行A/D转换和处理，最后通过液晶屏显示输出;断锁部分功能由检测部分提供数据作为依据，一旦检测值超出规定阈值，便触发继电器使电机断开，达到模拟汽车断锁的功能。

关键词：酒精浓度;酒后驾驶;气体传感器

中图分类号：TP368.1;TP274

文章编号：2095-624X（2019）06-0150-02

一、总体方案设计

本系统由检测部分和断锁部分组成，系统方案框图如图1所示。检测部分主要使用MQ-3酒精传感器采集模拟量，过程如下：酒精传感器对司机酒精含量进行检测，输出信号经信号调理电路处理，输出随酒精浓度变化的电压信号，该电压信号送入单片机系统，经A/D转换，与设定的醉酒阈值进行比较并通过LCD屏显示结果。断锁部分使用继电器作为断锁“开关”：當检测浓度超标，蜂鸣器发出声响，LED报警灯发光，继电器当即将电源切断，汽车无法发动。如果浓度没有超标，继电器不会切断电源，汽车可正常运行。

二、硬件电路设计

该系统的组成部分如图1所示。

主控部分：本系统的核心芯片采用STC89C52单片机，控制各个模块的运行。检测部分：使用MQ-3酒精传感器进行检测，检测结果与标准酒驾浓度20mg/100mL进行对比是否超标。显示部分：结果的显示需要显示屏来进行，即选择了LCD液晶显示屏来对结果进行显示。声光报警部分：采用蜂鸣器进行报警以及LCD灯进行警示。断锁部分：采用继电器作为控制开关。

1.酒精信号检测

MQ-3酒精气体传感器可以应用于机动车驾驶人员及其他严禁酒后作业人员的现场检测，也用于其他场所酒精蒸汽的检测。MQ-3酒精气体传感器管脚与测试电路如图2所示。

2.显示部分

显示部分采用LCD1602液晶屏进行数据显示。它是一种工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。LCD1602液晶屏是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，即可显示出图形。

3.智能断锁部分

酒后驾驶智能闭锁系统的断锁控制电路是采用继电器控制12V电机，单片机驱动PNP型S8550三极。当检测酒精浓度符合阈值时，单片机的K1口输出低电平时，三极管饱和导通，继电器线圈得电吸合，继电器常开触点闭合，电机启动工作。当检测酒精浓度超出阈值时，单片机K1口输出高电平时，三极管截止，继电器线圈断电，电机停止工作，继电器的常开触点断开，停止工作，也就预防了酒驾。

电路原理图如图3所示。

三、软件编程设计

系统语言为C语言，通过Keil5对STC89C52进行编程。采用模块化的设计思路主要解决工作量大的缺陷，便于操作。系统整体构思：主程序有传感器输入、数据采集、数据处理、声光报警、继电器驱动等子程序。STC89C52单片机作为核心CPU进行运作;数据采集程序将数据采集后输入到转换器，然后输入到单片机中;接下来部分数值与设定阈值进行比对，若超标，报警器随之响起，继电器开始工作，电源被切断。

四、系统仿真调试及结果

本系统使用Proteus进行仿真，仿真图左侧两个按键可设定阈值，将阈值事先设定为80mg/L，用电位器模拟酒精传感器，可通过改变电位器改变酒精浓度值，将浓度值调为92mg/L，此时检测到的酒精浓度超过设定阈值。报警随之响起，继电器开始工作，电源被切断。仿真结果如图4所示。

参考文献：

[1]冯博琴.微型计算机原理与接口技术[M].北京：清华大学出版社，2002.

[2]吴金戍，沈庆阳，郭廷吉.8051单片机实践与应用[M].北京：清华大学出版社，2002.

基金项目：本文为山东省高等学校国家级大学生创新创业训练计划项目“酒后驾驶智能闭锁系统”（201813006001）的研究成果。

作者简介：武学敏（1997—），男，山西大同人，山东英才学院电子信息工程专业本科在读。