单片机典型案例开发（三）

　　一、基于单片机的多功能防醉驾系统装置设计

　　基于ATmega16超低功耗单片机的2J2001A型数码酒精探测控制仪，探测传感器安装在汽车内，分别在主驾驶车位上的头顶上、方向盘上、每一个车门的边上安装，当驾驶人员进入驾驶座位后，可以自动对酒精浓度进行探测，当系统通过对5个酒精测试仪的数据分析后，会判定出驾驶员是否是饮酒驾车和醉酒驾车，并分别采取对应的措施，以确保行车和驾驶员的安全。系统可以根据检测到的酒精含量是否超标控制汽车点火器打开或者关闭，如果超标，则驾驶人员无法启动汽车同时安全带会自动收紧，而且系统会呼叫相应的人员过来帮助驾驶员，因此从根本上杜绝了酒后驾车的出现。该系统具有性价比高，智能化程度高，工作稳定可靠的优点。

　　1 系统工作原理

　　系统采用超高灵敏度酒精传感器用旁热型半导体式酒精气敏元件MQ3，超低功耗ATmega16单片机系统，自动探测酒精浓度的方法，可以防止驾驶人员逃避检测，以判断驾驶员是否是酒后开车，系统总体设计如图1所示。主机电路包括8个模块，分别是酒精传感电路模块、电源模块、GPS定位模块、键盘控制模块、液晶显示模块、声光报警模块、语音呼叫模块、继电器控制模块。该系统放置在汽车仪表盘位置，当司机打开车门时，酒精探测控制仪启动，此时发动机处于被锁状态，汽车无法启动。酒精传感器加热后，探测控制仪对酒精传感器探测的气体信号进行检测。由于酒精含量与酒精传感器检测后产生的电压信号成特定的比例关系，因而可根据电压信号进行酒精含量的判断。检测到的信号经过放大和滤波之后，通过单片机内置的12位ADC转换为数字信号，由单片机对此信号进行处理判断，假设酒精含量没有超标，LCD显示屏幕显示当前酒精浓度，同时绿色指示灯（正常）亮起，控制继电器不起作用，汽车随之启动;反之红色指示灯（不正常）亮起并进行声光报警，控制继电器切断点火装置电源，同时安全带收紧，系统启动呼叫紧急联系人装置，通过GPRS导航仪测定当前位置并以语音或短信"我现在在XX方位，我喝醉了，请速来"告诉给紧急联系人，此时驾驶人员无法启动汽车，从根本上实现控制酒后驾车。汽车启动后，控制仪随即进入低功耗状态，只有酒精浓度探测电路一直工作，一旦驾驶人员驾驶过程中饮酒，控制仪立即恢复到正常工作状态。

　　2 系统主要电路设计

　　（1）主控电路

　　本控制仪采用了由Atmel公司研发出的新一代高性能、低功耗、高集成化的8位微处理器，具有先进的RISC结构，大多数指令的执行时间为单个时钟周期增强型ATmega16单片机，它的工作电压为4.5～5.5 V，工作频率为0～16 MHz，支持JTAG端口仿真和编程，仿真效果比传统仿真更真实有效。它的高度集成不但大大降低了故障率，而且在成本、体积、稳定性方面都有明显优势。系统主控电路如图2所示，包含晶振电路、复位电路等。

　　（2）酒精检测电路

　　酒精传感器采用旁热型半导体式酒精气敏元件MQ3，探测范围为10～1000ppm。酒精检测电路由高精度酒精传感器、信号调理放大电路、滤波电路和单片机内置12位ADC等组成，主要功能是检测酒精含量，判断其是否超标，如图3所示。

　　（3）指示灯电路

　　指示灯电路有红绿黄三个指示灯，红灯是电源指示灯，工作时亮;绿灯是检测提示灯，因为酒精探头需要一定时间加热，才能达到理想的灵敏度，加热时间到，绿灯亮，表示可以进行浓度探测;黄灯为报警指示灯，黄灯不亮，表示可以行车;当黄灯亮时，表示酒精浓度超标，不可以驾驶，同时黄灯闪烁的频率越高，酒精浓度越高。如图4所示。

　　（4）液晶显示电路

　　此系统选用的是广州瑞通科技有限公司的SED1335图形点阵LCD模块。这是一款低功耗的点阵图形式LCD，可以工作在3.3 V供电的情况下，显示格式为128（列）×64（行），具有多功能指令，内部带有中文字库，既可以工作于串行方式又可以工作于并行方式，很容易与16位的单片机相连。本系统中与单片机的连接采用并行工作模式，以液晶显示控制芯片ATmega16的异步串行通信端USART为外部数据或控制指令的输入断口，如图5所示。

　　（5）GPS导航系统设置电路

　　本设计在系统终端采用了GPS导航系统模块作为开发平台，当酒精检测系统发出醉酒超标信号时，该模块就会将所在地点的信息发到语音呼叫模块上。在平时无醉酒（饮酒）情况下，该模块就充当GPS实时导航系统，为驾驶员提供必要的信息。

　　（6）继电器控制电路

　　控制继电器有两个主要部分，一个是控制系统，另一个是被控制系统。其起动机的工作原理如图6所示。

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