一种车载防酒驾智能控制系统

张子扬，李洪璠

（三亚学院理工学院，海南三亚，572000）

0 引言

目前我国检测酒驾的方式有两种：吹气调试和血液调试。前者较快，但存在伪阳性反应，例如使用漱口水后立刻调试，结果显示酒精含量可以是醉驾标准的3倍多；后者则较准确，但由于要套取血液样本，不适合即场做。因此，一套可以预防酒驾的系统对降低交通事故发生率和提高交通安全有着非常重大的意义。

1 系统设计方案及单元模块选择

1.1 系统总体设计方案

本设计拟实现基于单片机的防止驾驶员酒后驾车的智能装置。该系统的控制核心为C51单片机，采用MQ-3传感器来检测驾驶员呼出气体中的酒精浓度，当检测到该酒精浓度超过所设定的标准时，系统能够通过GSM模块发送该驾驶员所在的具体位置同时蜂鸣器根据检测值发出警报声。

本设计由下面若干个部分组成：采集模块、酒精检测模块、GPS模块、C51单片机、GPS模块、声光报警模块、GSM模块。如图1系统结构框图。

图1 系统结构框图

1.2 酒精浓度传感器模块选型

酒精浓度传感器模块，本系统选择的是国内主流的MQ-3，MQ-3的主要用途是车用酒精气体报警器和便携式酒精气体检测器，它们的工作原理是使用气体敏感材料作为MQ-3气体传感器，即在洁净空气中具有低电导率的二氧化锡（SnO2）。当传感器所在的环境中存在乙醇蒸汽时，传感器的导电性随着空气中乙醇蒸汽的浓度而增加。

1.3 GPS模块选择

本次设计采用GPS（UBLOX NEO 6M）模块。其是一个完整的成品接收模块，具有高性能、低功耗的优点，能满足定位的要求。

1.4 GSM模块选择

由于本设计将应用于车载，所以稳定和小巧是必不可少的，所以本次设计采用了GSM-SIM800L模块。SIM800L模块是一款可支持4频GSM/GPRS模块。尺寸较小，非常适和本设计所需的紧凑小巧。

2 系统硬件设计

本研究设计的系统硬件MQ-3酒精传感器来测量喝酒后驾驶舱内的驾驶位酒精浓度，输出相应的电压信号，通过处理，用A/D转换器转换成数字信号发送到单片机，最终单片机来对数字信号进行处理把酒精浓度显示在显示模块。并且同时通过单片机的判断和处理，对于检测到的车内酒精浓度值和设定值进行比较，如果超过了设定值就会进行报警。

2.1 主控电路设计

单片机的最小系统，就是课本上经常提起的单片机最小应用系统，它指的仅仅使用极少的元器件就可以组成单片机，并且可以正常工作的系统。对51系列单片机来说，一般情况下单片机、晶振电路、复位电路就可以组成最小系统。

2.2 酒精浓度测试电路设计

MQ-3气体传感器检测空气中的酒精浓度，为了便于后续电路可以顺利进行模数转换处理，可以经过调理使检测信号由电阻值变换为电压值。转化为电信号后发送给STC89C52单片机，单片机进行数据处理，如果酒精浓度超标，启动蜂鸣报警器，进行声光报警，否则结束检测。

2.3 GPS模块

本设计采用UBLOX NEO 6M作为GPS模块的核心器件，具有高灵敏度、低功耗、小型化、其极高追踪灵敏度等特点，大大扩大了其定位的覆盖面，凭借着出色的体积尺寸，非常适用于车载、手持设备。

2.4 GSM模块

本设计中，GSM通讯模块选择使用SIM800L，是一款四频GSM/GPRS模块，性能稳定，外观小巧，性价比高，能满足客户需求。在本系统中，利用GSM实现了当出现酒后驾驶现象时及时向驾驶员家属发送短信，提醒酒后驾驶行为。

2.5 声光报警模块

当采集到的酒精浓度超出设定的报警阈值时，单片机驱动LED灯闪烁，同时蜂鸣器鸣叫，实现声光报警功能。采用有源蜂鸣器，其控制方式更简单，外围电路设计也简化。

2.6 系统总电路图

在系统运行过程中只需打开开关，系统启动运行GPS模块定位，系统自动检测空气中的酒精含量，通过模数转换把检测到的信息反馈给单片机，系统检测到酒精含量超出设定值，蜂鸣器和警报灯收到单片机所发出的指令报警，GSM模块将GPS定位发送至程序手机。系统总电路图如图2所示。

图2 系统总电路图

3 软件程序设计

设计系统主程序要对整体流程框架进行构建，各部分模块初始化完成之后，进行循环，首先启动的是GPS模块，进行GPS定位，紧接着MQ-3气体传感器检测空气中的酒精浓度，转化为电信号后发送给STC89C52单片机，单片机进行数据处理，如果酒精浓度超标，则启动声光报警模块，进行声光报警同时GSM模块将定位短信发送至程序设定手机号，阻止醉酒驾驶员以避免发生安全事故。主程序流程图如图3所示。

图3 主程序流程图

4 结束语

本设计以51单片机为核心，包含采集模块、酒精检测模块、GPS模块、GPS模块、声光报警模块、GSM模块。GPS模块，MQ-3模块将接受信号传送给单片机，单片机处理后送到GSM模块进行短信发送，达到远程报警的目的。然而，为了应用到生活中，设计还需要改进，确保系统接收到的数据实际上为真实的驾驶员数据。

该车载防酒驾智能控制系统如果今后改进研究并能应用到生活中，形成量产安装在车上，将有效解决酒后驾驶等驾驶问题。

综上所述，本系统达到了实验设计的基本要求，符合其预期效果，但也存在一些需要改进的地方，如功能单一、数据类型较少等。在今后的研究方向上，我们将在本设计的基础上进一步完善，增加数据类型，使其更具实用价值，并随时适应当前的社会发展趋势。