汽车防酒驾控制装置设计研究

铁争鸣

摘 要：在现有防酒驾系统研究成果的基础上完成了一种基于单片机的防酒驾系统的优化设计。采用MQ-3传感器和单片机，并使用模糊控制算法对酒驾数据进行综合判断分析，能够有效地实现驾驶员酒精浓度的检测及报警功能。通过结合运用继电器实现对酒精浓度超标的驾驶员的车辆启动过程的自动控制（通过控制点火装置），在有效避免传统酒驾因素带来影响的同时提高了酒驾检测精度。

关键词：汽车防酒駕系统;控制装置;酒精浓度检测;单片机;实现路径

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

汽车已经成为日常生产生活中不可或缺的交通工具。随着汽车保有量的不断增加及行驶环境的日益复杂，交通事故随之不断增多，对人们的生命财产安全带来极大的威胁，超速和酒驾是引起事故的主要原因，尤其是酒驾。酒精会影响驾驶员的开车视野及反应能力，因做出一些错误操作而导致交通事故的发生，“醉酒驾驶”在我国已正式列入刑法，但仍有部分人因安全意识不足而造成酒驾交通事故的频发。为使由酒驾引发的交通事故得以有效避免，多类防酒驾系统已经投入使用。

1 酒驾检测系统研究现状

近年来饮酒已成为引发交通事故的重要因素，国家交通部的统计表明超过三分之一的交通事故均由酒驾导致，快速发展的包括网络信息及传感器等在内的科学技术为日常生产生活的数字化、智能化水平的提高提供了强大的技术支撑。如何借助传感器等现代技术实现酒驾更好的预防成为研究热点之一。目前的酒驾检测系统研究已经取得了一定的进展，主要包括：（1） 呼气式检测装置，目前该种检测技术在国内外酒驾控制装置中应用较为普遍，如酒精检测仪、酒精钥匙技术、酒精卫士等，对呼入气体的酒精浓度主要通过气体传感器的使用完成检测过程，传感器调理电路将产生的电信号（同酒精浓度相对应）向汽车中央控制单元传送，中央控制单元据此完成对驾驶员血液中酒精含量的判断，在此基础上采取相应的防酒驾措施（包括限速、切断汽车发动机工作等）。（2） 基于单片机的酒精检测装置，例如，一种基于STM32秦永益的车载酒精检测系统（秦永益），具有自动检测、实时上传等优势在预先设置预警值的基础上通过使用数据融合技术完成车内酒精含量同预警值间的比较，能够及时对超值情况进行信息反馈处理。本文在现有研究基础上完成了一种防酒驾系统的设计，通过MQ-3型气敏传感器检测酒精气体浓度，通过使用数据融合方法（基于模糊理论）完成对采集到的信息的融合与传输过程，并使用语咅单片机发出报警提示，通过继电器控制电路同车内制动装置的链接实现对车辆运行的控制过程，提供一种有效的控制酒驾问题的方式[1]。

2 汽车防酒驾系统设计

2.1 总体方案设计

目前基于传感器和单片机的酒驾检测系统研究已经取得了一定的成果，例如一种非接触式酒驾检测系统（黄晖），通过搭建的气体酒精浓度检测平台（主要由微处理器、气敏酒精及O2/CO2传感器等构成）可对驾驶员饮酒状况进行实时监测，并通过对比实验验证了该系统的测试结果同接触式装置线性相关;通过使用D-S证据理论作为信息融合算法完成了酒精检测系统的设计（刘艳红），针对驾驶人状态通过多指标融合技术的使用完成了较为准确的判别过程，并在LED液晶显示检测结果的同时，通过语音单片机输出判别结果及报警提示，采用继电器控制点火装置;基于物联网的酒驾自动检测系统（芦芝萍等）通过结合运用传感器、STC12CSA单片机和物联网技术实现了对驾驶员酒驾情况的检测，并对酒精浓度超标的情况作出报警提示及车辆制动控制。本文主要对汽车防酒驾系统进行了优化设计，完成了基于AT89C52型单片机的控制装置的设计，在降低使用成本的同时，实现了对驾驶员呼气中酒精浓度的有效检测过程，先使用MQ-3型气敏传感器收集酒精浓度信息，通过使用A/D转换器完成到数字信号的转换，控制系统根据单片机系统接收到的数字信号对应的酒精浓度检测值同预先设定的浓度值进行比较，在低于设定值的情况下车辆可正常启动，在超过设定值的情况下会及时发出声光报警，并通过继电器对启动电机进行控制，使车辆无法被启动[1]。

（2） 系统初始化

系统的主要初始化对象为定时器和中断系统，主要初始化程序如下[7]。

（3） A/D转换

酒精传感器需先将酒精浓度转换为电压信号才能够向单片机传递，A/D转换器通过使用逐次逼近方完成电压值到数字信号的转变，并在相应存储单元中存储数据信息等待单片机传递指令，A/D转换程序流程，如图4所示。

4.3 系统测试

为了测试本文所设计系统的检测数据的有效性，通过使用普通万用板完成了防酒驾系统实物的制作，然后对车内驾驶员的酒精浓度进行测试，在测试人员喝下一瓶啤酒30 min后进行测量，并对比KY-8300型酒精测试仪的检测结果，两种系统的吹气测试结果，如表3所示。

测试结果表明本文控制系统装置能够完成预定功能，系统检测结果同实际酒精测试仪测试结果基本吻合，实現了对驾驶员呼气中酒精浓度的有效检测过程，并且能够在酒精浓度超标的情况下实现对车辆启动过程的有效控制过程，通过检测驾驶人员的酒精含量，并禁止饮酒的驾驶人员启动汽车，进而从源头上杜绝酒驾，可使酒后驾驶机动车的行为得

以有效避免，有效降低酒驾事故的发生率[9]。

5 总结

由酒驾引发的交通事故给人们的生命财产安全带来极大的威胁，本文通过使用单片机完成了一种防酒驾报警系统的设计，可较好反映驾驶员的酒精浓度，详细介绍了防酒驾系统的硬件构成及软件实现路径，通过结合运用传感器和数模转换装置实现了对酒精浓度信号的监测及系统能够处理的数字信号的转换过程，单片机根据接收到的数字信号及外围电路对酒精浓度进行判断，并据此控制点火防止酒后驾驶，通过使用C语言软件部分的模块化设计和编程。最后通过测试验证。

参考文献

[1] 李居尚，战荫泽，张立东.“互联网+”防酒驾系统升级研究[J].黑龙江科学，2018（20）：158-159.

[2] 牛强.以单片机为核心的车内车载的智能防酒驾装置设计研究[J].科技与创新，2019（3）：114-115.

[3] 刘彤，崔悦，李书臣，等.汽车语音——酒检防酒驾自动闭锁控制系统设计[J].电子世界，2018（20）：161-162.

[4] 杨中雨，张晶，尹晶，等.基于PROTEUS的防酒驾系统虚拟仿真研究[J].电子设计工程，2017（15）：130-133.

[5] 胡晓敏，阎欢，孟繁超，等.一种基于MSP430F149的便携式酒精检测仪[J].自动化与仪器仪表，2018（5）：81-85.

[6] 赵霞，柏逢明.基于模糊控制的车内酒精检测系统[J].长春理工大学学报（自然科学版），2017（1）：99-103.

[7] 董亚男.基于AT89S52的多路数据采集系统的设计与实现[J].赤峰学院学报（自然科学版），2017（5）：48-50.

[8] 李星纬，马春宇.基于单片机的智能模拟酒驾控制系统设计[J].电脑知识与技术，2018（5）：253-254.

[9] 丁亚东，熊刚.基于单片机的智能防酒驾装置设计[J]. 机械制造与自动化， 2018（5）：130-133.

（收稿日期：2019.09.10）