基于安芯一号的智能保驾系统

　　一、项目设计背景及概述

　　2008年世界卫生组织的事故调查显示，大约50%—60%的交通事故与酒后驾驶有关，酒后驾驶已经被列为车祸致死的主要原因。在中国，每年由于酒后驾车引发的交通事故达数万起；而造成死亡的事故中50%以上都与酒后驾车有关，酒后驾车的危害触目惊心，已经成为交通事故的第一大"杀手"。2010年8月，十一届全国人大常委会第十六次会议将首次审议刑法修正案（八）草案，醉酒驾驶或被判刑。在逢年过节醉酒驾驶更是频频发生，所引起的事故不仅给肇事者带来了身体和经济上的损失而且给家人带来了无限的悲痛。由于上述原因，我设计出一套汽车保驾系统装置，不仅可以给驾驶员检测是否醉酒并报警提醒驾驶员，而且可以把这一数据发送给驾驶员的亲人，让亲人阻止驾驶员行驶。由于考虑到我国驾驶员平均年龄在35岁以上，所有该系统界面尽量做到简单、直接，便于驾驶员快速熟练的使用。

　　二、项目设计原理

　　1、 原理概述

　　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I安芯一号单片机系统，自动探测酒精浓度的方法，以判断驾驶员是否是酒后开车。主机电路包括8个模块，分别是酒精传感电路模块、温度传感模块、GSM通信定位模块、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8路高速10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GSM通信定位模块测定当前位置并发送"酒精浓度过高，请劝阻驾驶员行驶！"短信告诉给驾驶员的亲人，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。 图1系统设计原理框图

图1

　　2、 硬件设计原理

　　完整的系统有下面8个模块够成，其整体效果，如图2所示。

　　图2系统效果图

　　（1）主控电路

　　安芯一号是一种高速、高可靠、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，比普通的8051速度快8—12倍，内部集成高精度R/C时钟，而且内部集成高可靠复位电路，8级可选复位门槛电压，还集成了晶振电路，为开发板节省了空间。所以主控电路的结构比较简单，只是串联了两个电容，还加上了两排排针方便接入外部电路。

　　（2）酒精检测电路（酒精传感器信号采样及处理）酒精传感器电路：

　　根据 GB19522-2010《车辆驾驶人员血液、呼气酒精含量阈值与检验》，交警判定酒后驾驶的标准见表1.

　　表1 车辆驾驶人员血液酒精含量临界值

　　测量血液中的酒精含量需要到医院进行，由于人体呼出气体中的酒精含量与人体血液中的酒精浓度是有一定的对应关系，所以呼气酒精测试仪的测量结果也可作为酒后驾驶的判断依据，且更便于执法人员现场操作和快速作出判断。因此一般先检测车辆驾驶人员的吹气中酒精含量，再换算出其血液中酒精含量，其换算公式为

　　BAC（mg/L）=2200×BrAC（mg/L），或BAC（mg/100mL）=220×BrAc（mg/L）

　　该系统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10位高速ADC等组成，主要功能是检测酒精含量，判断其是否超标。采用安芯一号单片机内部8路10位高速AD，将采样了32次的电压值求平均值，然后将平均的电压值带入到下面表2中的对应式子，求出酒精的浓度，并将计算出来的结果显示到LCD12864液晶上，如图4。

　　表2酒精传感器电压值与酒精浓度对应关系

　　图3 酒精模块图

　　图4酒精浓度显示

　　（3）温度测试电路：

　　采用DS18B20，可组网数字温度传感器芯片封装而成，具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域，如图5。

图5温度