《基于单片机的智能模拟酒驾控制系统设计》-工学论文，计算机论文-论文范文参考-科学狗论文网

标题

基于单片机的智能模拟酒驾控制系统设计

范文

李星纬　马春宇

摘要：本设计是以单片机为基础进行开发，由酒精传感器、液晶显示屏、报警器、汽车制动系统等硬件设备共同组成的一种智能酒驾控制系统。本设计的原理是通过检测车内空气中酒精浓度并将其转化为数字信号，再交由单片机来处理数据并判断是否酒驾。液晶显示屏上实时显示酒精浓度，并在超过设定标准时由报警器发出警报，从而达到预防和提醒酒驾行为的目的。该系统已经在现实生活中得到一定的应用并取得良好效果。

关键词：单片机；酒驾控制；报警

随着经济增长人们买车变得越来越容易，在人类享受到便捷和舒适的交通的同时，酒驾这一道路安全问题也变得越来越严重。正常人饮酒后在酒精的刺激下，人的视觉和反应处于异常状态，所以在驾驶过程中存在着极大的安全隐患。本设计不仅能够准确判断驾驶室的酒精浓度并发出报警，还能够与汽车引擎系统进行连接，在检测到酒驾行为之后禁止驾驶者启动汽车。该系统的推广可以有效地减少酒后驾驶行为的发生。

1酒精检测原理

本系统由液晶显示屏、传感器、单片机控制器、语音报警器、人体红外感应器、转换器以及继电器等组成；传感器可以对空气中酒精的浓度进行采集和检测，并经由转换器对不同区间的酒精浓度和电压之间的转换进行一系列的线性化的处理，把传感器采集到的模拟信号经过A/D的转换，传送给控制单元单片机，交由单片机进行处理并计算输出控制信号到显示屏以及报警器，最终显示出酒精浓度或者发出警报来提醒驾驶员现在是否酒驾。此外，本设计也可以通过调节SM-3传感器的滑动变阻器，设定不同的酒精含量值。信号采集模块检测到的酒精浓度值大于所设定的标准值，蜂鸣器就会启动，发出警报。与此同时，制动设备会控制汽车，禁止汽车点火启动。我们认为本系统的应用对于酒驾行为的预防和制止具有非常显著的效果，可以有效地保障驾驶人员和行人的生命安全。

2系统硬件设计

本产品采用高度模块化的设计，其主体分为信号采集模块、信号转换模块、汽车控制模块、人体感应模块以及报警模块。我们采用了模块化的新颖设计提高了系统各部分硬件的可维护性以及未来的扩展性。

1）人體感应模块：该模块利用了红外感应器从而可以判断是否有人员处在驾驶员位置，MQ-3酒精传感器通过检测空气中的酒精浓度可以判断驾驶位置所坐的人员是否喝酒。通过和核心部件单片机的相互连接，在人体感应模块感应到有人员坐在驾驶员位置时，单片机会立刻处理来自人体感应模块传出的信号。人体感应模块运行的工作原理大体就是“自动感应”，当模块传出的高电平“1”时，表示有人在感应的范围内，当传出低电平“0”时，则表明人已经离开了感应的范围。

2）信号采集模块：我们在MQ-3加热电阻两端接上5V的直流稳压电源，通电之后让电阻丝加热敏感体电阻。MQ-3的阻值和输出电压的变化通过A/D0832转换器转换为数字信号，最终将转化的信号交由单片机进行处理。模拟信号输出端能输出的信号范围为0至+5V。因此，采集模块检测到空气中的酒精浓度越大，输出端输出的电压越高。通过将该输出端口接入AD0832转换器中的第2号引脚上我们，就可以实现AD转换。

3）信号转换模块：酒精传感器通过CHO输入电压至A/D0832转换器，将输入模拟信号转换为相对的数字信号，最后由D0与DI口传递给单片机。ADC0832是最高分辨达256级的8位分辨率A/D转换芯片，其足以满足一般的模拟量转换任务的需求。芯片的模拟电压输人通过内部电源输入和参考电压的复用可以控制在0-5V之间。该模块的酒精传感器检测到空气中含有酒精并检测出酒精的浓度之后，酒精的浓度会被单片机处理转换为电压值，而A/D转换器的职责是在将接收到的信号采集模块所测的空气中的酒精含量值进行处理并编码。我们将电压比较器和酒精检测器之间相互连接，再将电位器和比较器连接，最终利用电位器的特性来实现用电压值来改变负相输出端。而我们最初设定的酒精合理的含量值便是次电压值。

4）显示模块：本设计采用的是共阴极四位一体数码管，该模块在传感器检测到车内空气酒精含量大于设定的合理范围之后，通过核心处理单元单片机的一系列运算最终计算出空气中的酒精含量值以后，将计算出来的浓度值发送给LED显示器，从而在视觉上起到提醒作用。

5）报警模块：MQ-3传感器所检测到的酒精含量值将被传感器交由核心单片机处理，当大于合理的设定值，报警模块将启动实现报警的作用，LED灯会点亮同时蜂鸣器会发出语音，提醒驾驶员已经酒驾。

6）控制模块：正常环境下单片机输出高电平的信号，汽车可以正常点火启动。信号采集模块检测到空气中酒精浓度异常时，A/D转换器会将传感器输送的信号转换为电压信号给单片机进行处理，并检测出酒精的含量值，如果酒精的含量值大于设定的标准值，汽车启动电路将会被切断，无法启动，并且发出报警。

7）复位电路：单片机中有一个程序指针，它在工作过程中会指向即将执行的程序。单片机上执行复位操作后程序指针将会指向程序的0000H地址处，也就是单片机即将要执行的第一条语句。在之后每执行完一条语句指针都会依次增加，以确保每次执行的程序都处在正确状态。没有它单片机就不知道该从何执行，也不知道工作时该执行的正确语句是哪条。指针的上电自动复位会让各端口的输入输出电平不会处在不确定的状态，更不会使外部设备产生错误的操作。进一步防止单片机里的一些控制寄存器功能紊乱。

上电复位功能的具体实现原理为，RST引脚在接通电源的一瞬间获得高电平，由于电容电压不能跟着瞬间变化，RST引脚所获得的高电平随着下图中的C1充电，而逐渐下降。但是需要保持两个机器时间的这段时间内单片机可以复位。

我们在复位电路的设计中应选用参数最为合适的元器件，电阻的阻值要合适，不要过小或过大。阻值过大RST不会获得高电平，阻值过小也不会发挥限流作用。电容的容值也要大小合适以确保RST因脚上的高电平可以在放电过程中保持两个机器周期。

8）晶振电路：单片机想在工作时各指令在操作上要依照严格的时间次序来工作，就必须接受时钟信号的控制，否则会造成系统错乱。而时钟信号的提供方式主要分为两种，内部时钟方式和外部时钟方式。外部时钟方式如下，在XTAL1段引入已有的外部时钟信号的同时使XTAL2端处于悬空状态，因此外部时钟信号多为12MHz以内的方波。外部时钟方式多应用于单片机的通信这种多单片机一起协同工作的任务，其优点是会让单片机的工作节奏统一。但是出于对电路结构精简程度和功率消耗的考虑，本设计采用了内部时钟方式。

我们选择内部时钟方式是基于尽量减少系统功耗的原则而考虑的。晶体振荡器的作用为产生原始的时钟频率。石英晶体与XTAL1与XTAL2连接与单片机片内的震荡电路共同形成震荡回路，而电容的容值都为22pF从而加快起振和稳定频率。

3系统软件设计

首先信息采集模块中的酒精检测装置会采集空气中的酒精浓度信息，信息被A/D转化器转化成电压信号再交由核心单片机处理，判断是否酒驾。如若酒驾，单片机将输出控制信号，LED显示器模块和蜂鸣器警报模块。发出警报，并使汽车不能启动。

4总结

因为酒驾行为会造成巨大危害，所以在交警部门进行严打之外，在汽车内部进行一定程度的自我检测与自我提醒也是必要的。通过传感器进行检测并由报警器进行提醒，可以一定程度上从根源上制止酒驾这种行为的发生。因此我认为我们的产品在这种社会环境的需求下具有很大的前景。

随便看

科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。