【正文】 最準確的方法應(yīng)該是檢查駕駛?cè)藛T血液中的酒精含量。主要功能是檢測駕駛員呼出的酒精含量，將化學(xué)信號轉(zhuǎn)化為模擬信號，并通過信號調(diào)理放大電路對模擬信號進行放大處理以及通過濾波電路濾波，再將進行處理后的信號送到 MSP430F149 單片機的內(nèi)置 12 位 ADC，將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，從而使 MSP430F149 單片機判斷檢測到的酒精濃度是否超標。 圖 硬件系統(tǒng)框圖 在 車載酒精探測控制儀的 設(shè)計中主控電路采用高性能 MSP430 單片機系列中的MSP430F149， MSP430F149 單片機可判斷氣體中酒精的含量，控制整個控制儀的工作；酒精檢測電路由高精度酒精傳感器、信號調(diào)理放大電路、濾波電路和單片機內(nèi)置 12 位ADC 等組成，主要用于檢測酒精含量；指示燈電路由紅綠黃三個指示燈組成，液晶顯示電路用來顯示測定得到的酒精的濃度； 聲光報警 電路中由蜂鳴器做報警器， 當(dāng)酒精含量沒有超標，汽車隨之啟動；反之，則進行聲光報警，發(fā)出警報，同時控制繼電器切斷點火裝置電源，駕駛?cè)藛T無法啟動汽車， JTAG 接口電路用于調(diào)試程序，以及系統(tǒng)軟件 MSP430F149 點火控制設(shè)備 按鍵復(fù)位 LCD液晶顯示 聲光報警 單片機內(nèi)置 ADC 濾波電路 調(diào)理放大 超高精度 酒精傳感器 監(jiān)控復(fù)位 JTAG 接口 車載酒精探測控制儀的設(shè)計 10 的升級；當(dāng)一次測試完之后進行手動復(fù)位以便下次測量。本章詳細介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計，并對硬件每一個部分進行了分析。 2. 采用了無污染能源，保護環(huán)境。但由于方案二采用的是低功耗的單片機，相對于方案一更節(jié)能。雖然 LCD 顯示器相對昂貴一些，但它可以多行顯示，系統(tǒng)中不只要求實時顯示酒精濃度即可，所以要選擇 LCD 液晶顯示器。 2) 工作原理： 在系統(tǒng)中，當(dāng)人體呼出氣體從這里流出，檢測氣流壓力，達到預(yù)先規(guī)定的數(shù)值時，打開氣泵裝置抽氣，酒精氣體在燃燒室內(nèi)反應(yīng)后在電池兩級產(chǎn)生微弱的電壓輸出，電壓模擬信號被送入 A/D 轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)化后的數(shù)字信號輸入到指定函數(shù)，計算結(jié)果最終顯示到 LCD 液晶顯示屏上。由于酒精含量與酒精傳感器檢測后產(chǎn)生的電壓信號成特定的比例關(guān)系，因而可根據(jù)電壓信號進行酒精含量的判斷。 3) 系統(tǒng)原理框圖： 圖 方案一系統(tǒng)原理框圖 P1 P0 89C51 ～ 74LS373 AD574A 酒精 傳感器 74LC164 繼電器 LED顯示 語音報警 車載酒精探測控制儀的設(shè)計 6 方案二 1) 硬件組成： 由 MSP430 單片機、 LCD 液晶顯示器、發(fā)光二極管、蜂鳴器、酒精傳感器，信號放大器以及濾波器等 器件組成。 2) 工作原理： 在系統(tǒng)中，由酒精傳感器做成測量工具，對酒精含量這一化學(xué)變量進行檢測，并輸送到 A/D 轉(zhuǎn)換器。 車載酒精探測控制儀的設(shè)計 5 第 2 章 設(shè)計思想與方案論證 實現(xiàn)酒精測試的方法有多種，可以用 MSP430 系列單片機做主控系統(tǒng)，采用高精度酒精傳感器感應(yīng)酒精濃度；也可以用 ARM 做主控系統(tǒng)，采用燃料電池酒精傳感器感應(yīng)駕駛員呼出氣體中酒精含量。 ? LCD 顯示模塊 對所測酒精濃度進行顯示。綜合考慮，采用 16 位單片機 MSP430F149。然后根據(jù)課題任務(wù)的要求設(shè)計出實現(xiàn)控制任務(wù)的硬件原理圖和軟件編程。 目前我國自主研發(fā)的車載酒精測試儀 FiT228，是具體有世界領(lǐng)先技術(shù)的防醉駕酒車載酒精探測控制儀的設(shè)計 3 精鎖，采用高性能的電化學(xué)傳感 器，使用獨特的整機線路設(shè)計，使得本系統(tǒng)完全滿足車載設(shè)備要求，并通過歐洲 eMark 認證（認證編號： e13 03 6101） ,榮獲 2021 年度 “香港電子業(yè)商會創(chuàng)新科技產(chǎn)品獎 ”，是電子業(yè)商會推薦使用的呼吸式防醉駕鎖車系統(tǒng)，本產(chǎn)品可完全兼容歐洲、美國、日本等國家國際標準。這種酒精測試儀會與車的發(fā)動機啟動裝置相連接，裝有這種設(shè)備 的車子，司機在開車之前，必須朝自動酒精測試儀上吹一口氣，接受酒精測試儀的電腦自動測試，等待電腦 “宣判 ”你是否能開車。 目前，市場上警用酒精測試儀種類繁多、功能強大、靈敏度高，但是由于它沒有安裝在汽車內(nèi)部，只能由交警人員來實施，因此并不能從根本上杜絕酒后駕車，酒后駕車事件 仍時有發(fā)生 ，因此 車載酒精探測控制儀就顯得尤為重要，它能準確的檢測出駕駛員呼出氣體中的酒精含量，判斷出駕駛員的酒精含量是否超標，再根據(jù)酒精含量來控制汽車的啟動，當(dāng)酒精含量超標時，則汽車不能啟動，從而能夠有效的控制酒后駕車而引發(fā)的交通事故。酒駕者固然悔恨終生，受害者生 命已無可挽回。 某國際組織一項統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：每 33 分鐘就會有一人死于與飲酒有關(guān)的交通事故。 以危險方法危害公共安全罪名判處惡性交通事故當(dāng)事人刑罰，不乏判例，不過，用這一罪名對醉駕者判處死刑屬于全國首例。經(jīng)檢測，他血液內(nèi)酒精含量高達 381 毫克，遠超過構(gòu)成醉酒駕駛的 80 毫克。酒后駕駛已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織列為車禍致死的首要原因。車載酒精探測控制儀的設(shè)計 1 第 1 章 緒 論 酒后駕車容易發(fā)生交通事故，為了減少或杜絕這種現(xiàn)象，通常是采用呼氣式酒精測試儀對駕駛?cè)藛T進行現(xiàn)場檢測，以確定駕駛?cè)藛T是否飲酒。 2021 年我國因酒駕造成的交通事故不斷攀升，備受關(guān)注的 杭州飆車案中，被告胡斌以交通肇事罪一審判決有期徒刑 3年。 為何醉酒駕駛屢禁不止？不到一個月的時間里又發(fā)生了一起備受關(guān)注的酒駕事件。這一判例極具里程碑意義，一方面，這一判例本身給醉酒駕車者一個極大的警醒，防范潛在的醉酒駕車行為；另一方面，它也可以提醒立法者和民眾來共同思索，如何將關(guān)口前移，制止那些嚴重違規(guī)駕車行為。車載酒精探測控制儀的設(shè)計 2 盡管有大多數(shù)人認為酒后駕車釀成的交通事故永遠不可能發(fā)生在自己身上，但專家的統(tǒng)計結(jié)果證明：在每個人的一生中卷入與喝酒有關(guān)的交通事故的可能性為 30%。近年來中國酒后駕駛?cè)藬?shù)增多，且發(fā)生的慘劇接二連三，引起了社會的高度關(guān)注，而針對酒后駕車處理的相關(guān)法律又不很完善，社會輿論帶來了很大的壓力，經(jīng)過一段時間的整治，酒駕事故的人數(shù)大大的減少，但是不能徹底的遏制酒后駕駛事件。 國內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢 在美國旨吉尼亞州出現(xiàn)了這樣的一幕：是自己的車，鑰匙也插上了，可就是無論如何也發(fā)動不了引擎。如果測試儀顯示你酒精試超標，你就無法發(fā)動引擎，把車開上路。 呼吸式防醉駕鎖車系統(tǒng) FiT228 產(chǎn)品特點： 1. 傳感器：燃料電池電化學(xué)技術(shù)傳感器； 2. 顯示屏： 4 色 96X64 點陣 OLED 顯示器，多用戶語言可選； 3. 輸入： 5 維操作鍵； 4. 電源：手機內(nèi)置可充電電池（可選），控制盒 DC1236V輸入自動切換； 5. 操作溫度 ： 20 度 70 度； 6. 儲存溫度： 40 度 85 度； 7. 事件記錄：超過 7000 條事件記錄，包括汽車狀態(tài) /測試結(jié)果 /時間日期等信息； 8. 數(shù)據(jù)庫管理軟件（可選）：所有事件記錄可上載到電腦，可分機號 /日期 /使用者管理； 9. 萬年歷時鐘功能，時鐘電池使用壽命超過 3 年； 10. 分級權(quán)限管理：高級用戶可配置所有參數(shù)（包括鎖車酒精濃度水平及臨時鎖車時限等）； 11. 簡單實用的防欺騙功能； 12. 免測試功能：滿足您緊急用車需求； 13. 手持機可獨立使用，吹嘴可更換； 14. 自主知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品，可個性化定制； 15. 通過中國國家標準： GB212542021； 而在本設(shè) 計中也包含了呼吸式防醉駕鎖車系統(tǒng) FiT228 的部分特點。 本文基于單片機 MSP430F149，應(yīng)用酒精傳感器，進行對駕駛員呼出氣體中酒精濃度測量的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計。 ? 電源模塊 采用 LM7805 和 DPS70633 集成芯片設(shè)計成直流穩(wěn)壓電源分別為酒精探測控制儀系統(tǒng)的各子模塊供電。 ? 接口模塊 采用 MAX232 集成芯片設(shè)計接口電路，用于調(diào)試程序，以及系統(tǒng)軟件的升級。當(dāng)然每一種方案都有其各自的優(yōu)點。 A/D 轉(zhuǎn)換器將數(shù)據(jù)進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出到 89C51 系列單片機。 2) 工作原理： 系統(tǒng)采用超高靈敏度酒精傳感器，超低功耗單片機系統(tǒng)，自動探測酒精濃度的方法，可以防止駕駛?cè)藛T逃避檢測，以判斷駕駛員是否是酒后開車。檢測到的信號經(jīng)過放大和濾波之后，通過單片機內(nèi)置的 12 位 ADC 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，由單片機對此信號進 行處理判斷，假設(shè)酒精含量沒有超標， LCD 顯示屏幕顯示當(dāng)前酒精濃度，同時正常指示燈亮起，控制繼電器不起作用，汽車隨之啟動；反之，則進行聲光報警，控制繼電器切斷點火裝置電源，駕駛?cè)藛T無法啟動汽車，從根本上實現(xiàn)控制酒后駕車。 3) 系統(tǒng)原理框圖： 圖 方案三系統(tǒng)原理框圖 論證分析 1. 每個方案都采用了不同的處理器，方案一用 89C51 單片機作為控制器，在進行A/D 轉(zhuǎn)換和 LED 顯示時出現(xiàn)許多難題，如引腳不夠用，數(shù)據(jù)并行輸出困 難、及內(nèi)部編程復(fù)雜等諸多不便。 ADC LPC2210 微控制器 液晶顯示 鍵盤單元 聲光報警聲音報警 信號 調(diào)理 燃料電池酒 精傳感器 加熱回路 氣泵裝置 溫度、壓力傳感器 車載酒精探測控制儀的設(shè)計 8 3. 方案二采用了 MSP430 單片機，它內(nèi)部有自帶 12 位 ADC，較方案一可以減少一個 A/D 轉(zhuǎn)換器，節(jié)約了成本。 5. 方案三中還采用了氣泵裝置，加大了元器件的成本，同時也增大了控制儀的體積。同時也省去了為建造燃料供應(yīng)子系統(tǒng)的費用，節(jié)約了成本。硬件的每一個壞節(jié)都是深思熟慮而成，各自完成相應(yīng)的功能并組成一個統(tǒng)一的整體。 車載酒精測試儀測試汽車內(nèi)的酒精濃度，駕駛員所允許的酒精濃度最大值為80mg/100ml，車載酒精測試儀用超精度酒精傳感器將酒精濃度轉(zhuǎn)化成電壓或電流信號，經(jīng)調(diào)理放大后傳給單片機內(nèi)置的 ADC，單片機判斷酒精濃度大于 80mg/100ml，汽車的點火裝置將被切斷，并進行聲光報警；小 于 80mg/100ml，汽車可以正常啟動。 Ａ ＡＨ ＨＢ ＢU1M Q 323674158U2M A X 4 23823674158U3O P 07C5VR112 kR218 KR318 K5VR518 kR618 kC2 μ FC3 μ FR775 .6KR875 .6KR920 .2KC4 μ FC L KR 1 075 .6KR 1 120 .2KR 1 275 .6K+ 5 VAD5VC1 μ F 5V5V+ 5 V + 5 V 5VR410 k1M H zL P A1B P A2O P O U T A 3N / H P / A P A4O P I N A5I N A6S 1 A7S A / B8C L K O U T9V+10F511F412C L K A13C L K B14O P I N B15O P O U T B16F217F018V19G N D20O s c O U T21S 1 B22F323F124N / H P / A P B25B P B26L P B27I N B62U4M A X 2 66 圖 系統(tǒng)酒精檢測電路圖 MQ3 酒精傳感器感應(yīng)駕駛員呼出氣體中的酒精含量，并將酒精這一化學(xué)量轉(zhuǎn)化為車載酒精探測控制儀的設(shè)計 11 電信號，送給由 MAX4238 組成的放大調(diào)理電路，將模擬的電信號放大整形后輸送給濾波電路，使輸出的電壓趨于平滑，再將這一信號送至 MSP430F149 的 ACD12，將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。血液中的酒精含量可以通過檢查血液、呼氣、唾液和小便得到。大量的統(tǒng)計研究結(jié)果表明，如果被測者深吸氣后以中等力度呼達三秒鐘以上，這時呼出的氣就是從肺部深處出來的氣體。 為了規(guī)范警用呼氣酒精測試儀的性能， 2021 年我國公安部制定了國家公共安全行業(yè)標準 “呼出氣體酒精含量探測器 GA307—2021”。L)177。國際電工委員會 (IEC:International Electrotechnical Committee)的定義為： “傳感器是測量系統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測量的信號 ”。在本設(shè)計中采用 旁熱型半導(dǎo)體式酒精氣敏元件 MQ3，它對乙醇蒸汽具有很高的靈敏度和良好的選擇性，快速的響應(yīng)恢復(fù)，長期的壽命和可靠的穩(wěn)定性，探測范圍為 10～ 1000ppm，尤其適用于酒后駕駛?cè)藛T的檢測。其一為加熱回路，其二為信號輸出回路，它可以準確反映傳感器表面電阻值的變