【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 這東西貼近了我們的生活。而酒后駕車也頻頻發(fā)生，給人們的生活和生命安全帶來了巨大的傷害。據(jù)德國(guó)一家調(diào)研機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，全球汽車（包括個(gè)人用車和商用車）保有量最遲到 2010 年將突破 10 億量[1]。隨著汽車保有量的增加，交通事故也在不斷的增加，全世界每年約有 120 萬人死于道路交通事故，受傷者多達(dá) 5000 萬人，同時(shí)全球道路交通事故每年造成的直接經(jīng)濟(jì)損失為 5180 億美元，可見道路交通安全問題已成為全球性的主題[23]。隨著汽車使用量的增加和道路交通事業(yè)的發(fā)展，也給社會(huì)帶來了負(fù)面影響，其中道路交通事故就是其中之一[4]。目前我國(guó)汽車保有量約占世界的 2%，但交通事故死亡人數(shù)卻占 15%左右 ，同發(fā)達(dá)國(guó)家相比（參見表1），我國(guó)的道路交通安全形式嚴(yán)峻[56]。截至到 2008 年，雖然我國(guó)加強(qiáng)了預(yù)防交通事故的措施，但是交通事故數(shù)量還是相當(dāng)驚人（如表 2所示）[7]。國(guó)家比例對(duì)比汽車保有量事故死亡率中國(guó)/世界%17%中國(guó)/美國(guó)1:1636:1中國(guó)/日本1:922:1 表1 交通安全數(shù)據(jù)比較表2 20042008 期間全國(guó)交通事故起數(shù)和死亡人數(shù)年份交通事故起數(shù)（起）死亡人數(shù)（人）2004517899107077200545025498738200637878189455200732720981649200826556573990據(jù)世界衛(wèi)生組織的事故調(diào)查顯示，大約50%60%的交通事故與酒后駕駛有關(guān)。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。在我國(guó)，母國(guó)勇分析了我國(guó)2000 年交通事故原因，明顯指出駕駛員是造成交通事故的主要原因（如表 3）[8]。牟建霖指出我國(guó)機(jī)動(dòng)車駕駛員酒后駕車約占 20%，每年因酒后駕車發(fā)生交通事故死亡人數(shù)超過 5000 人[9]。趙衛(wèi)興，高巖等人分析了 1994～2004 年酒后駕駛死亡人數(shù)占交通事故總死亡人數(shù)的比例，指出該比例從1994年的2%%，%的速度增長(zhǎng)，可見酒后駕車的危害觸目驚心，已經(jīng)成為引發(fā)交通事故的罪魁禍?zhǔn)譡10]。表 3 2000 年道路交通事故原因分析 項(xiàng)目機(jī)動(dòng)車原因機(jī)動(dòng)車駕駛員非機(jī)動(dòng)車駕駛員行人、乘車人道路其它事故（%）死亡（%）為了能夠有效的防止酒后駕駛造成的此類危害，研究一種酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)是非常必要的，從而能夠強(qiáng)制性防止酒后駕車，降低交通事故的發(fā)生率。對(duì)于酒后駕車這種現(xiàn)象，張瑋指出雖然各個(gè)國(guó)家都對(duì)酒后駕車執(zhí)行了嚴(yán)格的規(guī)定[1113]，但是還有很多人不能嚴(yán)格遵守這個(gè)規(guī)定，酒后駕車事件還是很頻繁，因此研究這種能夠自動(dòng)防止酒后駕車的裝置更為必要。本研究設(shè)計(jì)的智能閉鎖系統(tǒng)，能夠通過高敏度的呼氣式酒精傳感器，通過檢測(cè)司機(jī)呼出氣體的酒精含量當(dāng)檢測(cè)到司機(jī)呼出氣體內(nèi)酒精含量超標(biāo)時(shí)，能夠阻止駕駛員開啟汽車引擎，使汽車無法啟動(dòng)，同時(shí)語音報(bào)警，提醒駕駛員“注意安全，不要酒后駕車”，從而有效減少交通事故的發(fā)生，提高我國(guó)道路安全水平，更好地保障我們的交通秩序，保護(hù)人們的出行安全，構(gòu)建和諧的交通環(huán)境。 課題研究的意義 據(jù)來自某國(guó)際組織的一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：每33分鐘就會(huì)有一人死于與飲酒有關(guān)的交通事故。盡管有大多數(shù)人認(rèn)為酒后駕車釀成的交通事故永遠(yuǎn)不可能發(fā)生在自己的身上，但專家的統(tǒng)計(jì)結(jié)果證明：在每個(gè)人的一生中卷入與喝酒有關(guān)的交通事故的可能性為30%。顯而易見，飲酒與開車是多么可怕的致命結(jié)合，正是由于酒后開車這個(gè)“罪魁禍?zhǔn)住笔沟靡荒荒槐静辉摪l(fā)生的慘劇接連上演，造成一個(gè)個(gè)幸福美滿的家庭支離破碎。雖然我國(guó)現(xiàn)行法律規(guī)定對(duì)酒后駕車造成重大傷亡事故的肇事者，追究其刑事責(zé)任，但是對(duì)沒有造成重大傷亡事故的酒后駕車者的懲罰比較低，最多也只是拘留15天處罰 [9,14]。由于這種輕微的處罰根本不足以引起駕駛員的重視，因此酒后駕車者還是比較多。酒精在人體血液內(nèi)達(dá)到一定濃度時(shí)，人對(duì)外界的反應(yīng)能力及控制能力就會(huì)下降，尤其是處理緊急情況的能力下降。駕駛員血液中酒精含量越高，發(fā)生撞車意外的機(jī)會(huì)越高。根據(jù)來自4538位新浪網(wǎng)友的調(diào)查顯示，%的被調(diào)查者同意酒后駕駛屬于違法行為，但在被問及是否有過酒后駕駛行為時(shí)，%的被調(diào)查者從未有過酒后駕車的行為。在被問及酒后駕駛?cè)藛T存在何種心理時(shí)，%的被調(diào)查者認(rèn)為酒后駕駛?cè)藛T過高的相信自己的駕駛技術(shù)，%的被調(diào)查者認(rèn)為酒后駕駛?cè)藛T的安全意識(shí)不強(qiáng)。另外，%的被調(diào)查者認(rèn)為酒后駕駛?cè)藛T存在僥幸心理。針對(duì)這種現(xiàn)象，很有必要研究一種專門協(xié)助司機(jī)安全駕駛的輔助工具，即防酒后駕駛的智能閉鎖裝置，能夠適時(shí)提醒司機(jī)安全駕駛，更避免了因盲目自信而導(dǎo)致的交通事故，創(chuàng)造人類的美好生活和社會(huì)的和諧。 預(yù)防酒駕國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國(guó)外研究現(xiàn)狀 （1）現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)酒金含量的方法針對(duì)司機(jī)酒后駕車事故頻繁的現(xiàn)象，國(guó)外最早開始研發(fā)針對(duì)酒后駕駛的酒精測(cè)試儀。1957 年1月23日，世界上第一臺(tái)醉酒呼吸分析儀在瑞典首次投入使用，它可以當(dāng)場(chǎng)直接測(cè)試。它能檢測(cè)出司機(jī)呼出氣體中的酒精含量，并將這一結(jié)果顯示于儀器的顯示屏上。交警據(jù)此判斷該司機(jī)是否酒后駕駛。目前，英國(guó)、澳大利亞、比利時(shí)、法國(guó)、荷蘭、新西蘭、西班牙、瑞典等歐洲國(guó)家，普遍采用的辦法是在交通事故現(xiàn)場(chǎng)，交警隨身攜帶呼氣式酒精測(cè)試儀，對(duì)司機(jī)呼出氣體中的酒精含量進(jìn)行快速檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行事故處理并給予駕駛員一定的懲罰。 為了能夠協(xié)助駕駛員主動(dòng)測(cè)試是否酒后駕駛，國(guó)外許多國(guó)家先后研究了用于汽車上的不同酒后測(cè)試辦法。 （2）車載檢測(cè)駕駛員是否飲酒技術(shù)英國(guó)布里斯托爾大學(xué)生理學(xué)家霍爾瓦特設(shè)計(jì)了一種高智能座駕，其上裝有一套名為“個(gè)人警察”的監(jiān)察系統(tǒng)，由紅外線攝像機(jī)、感應(yīng)器和帶有電腦分析功能的“小黑箱”組成。通過“小黑箱”攝像機(jī)錄制的司機(jī)眼球活動(dòng)情況以及感應(yīng)器偵察到的方向盤扭轉(zhuǎn)動(dòng)作集中起來進(jìn)行分析，從分析方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)情況儀器中獲得的信息與從掃描司機(jī)瞳孔移動(dòng)裝置獲得的信息發(fā)生聯(lián)系并進(jìn)行比較，通過這一對(duì)照完全可以確定司機(jī)是否頭腦清醒。根據(jù)司機(jī)審視行車方向長(zhǎng)短，判定司機(jī)的醉酒程度。 意大利主要方法是在車上配備酒精檢測(cè) MEMS 傳感器，將 MEMS 傳感器置于方向盤的中間位置，酒精檢測(cè) MEMS 傳感器將元件植入在直徑 8mm 的密封外殼內(nèi)、連同信號(hào)處理電路等一起嵌入方向盤內(nèi)，通過該傳感器檢測(cè)駕駛員呼出氣體的酒精含量。 瑞典紳寶用附帶酒精檢測(cè)功能的鑰匙組件“Alcokey”，在汽車遙控器內(nèi)部嵌入小型酒精測(cè)試器，當(dāng)司機(jī)按下遙控車鑰匙的時(shí)候，該探測(cè)器就會(huì)同時(shí)開始工作。檢測(cè)司機(jī)飲酒度的方法是：司機(jī)必須向測(cè)酒鑰匙的底部呼氣檢測(cè)呼氣酒精含量。 最近瑞典豪華品牌沃爾沃汽車公司推出車載酒精檢測(cè)系統(tǒng)，它通過一個(gè)無線手持設(shè)備檢測(cè)駕駛者呼出空氣中的酒精含量，從而判斷駕駛者血液中的酒精濃度。而日產(chǎn)的反酒后駕駛控制系統(tǒng)命名為 Carwings 的車載藍(lán)牙綜合安全系統(tǒng)，該套系統(tǒng)主要是把酒精測(cè)試聲納安置在變檔器上，可以通過對(duì)眨眼情況探測(cè)分析出司機(jī)清醒狀態(tài)的面部識(shí)別系統(tǒng)，以及對(duì)駕駛情形進(jìn)行探測(cè)分析，系統(tǒng)可以做出感應(yīng)。日本汽車業(yè)巨頭豐田將研制一種裝在機(jī)動(dòng)車輛上的防酒后駕駛系統(tǒng)。（3)車載防止酒后駕駛技術(shù)英國(guó)通過車載“個(gè)人警察”的監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)司機(jī)審視行車方向的長(zhǎng)短，從而來判斷司機(jī)的醉酒程度，來判斷是否發(fā)出報(bào)警信號(hào)或使汽車無法啟動(dòng)。意大利通過置于方向盤內(nèi)的 MEMS 酒精傳感器檢測(cè)駕駛員呼出氣體酒精濃度，當(dāng)檢測(cè)其超過安全駕駛標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，使汽車無法啟動(dòng)。瑞典紳寶主要方法是利用帶有酒精檢測(cè)功能的鑰匙組件“Alcokey”，當(dāng)司機(jī)按下遙控車鑰匙時(shí)，該探測(cè)器就開始工作，司機(jī)必須向測(cè)酒鑰匙底部呼氣，當(dāng)檢測(cè)到呼氣酒精含量超標(biāo)時(shí)，無法向車輛控制組件發(fā)出解除警報(bào)信號(hào)，從而使汽車無法啟動(dòng)。沃爾沃的車載酒精檢測(cè)系統(tǒng)，是把該檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)果通過無線傳感技術(shù)傳給汽車的電子控制系統(tǒng)單元，當(dāng)酒精含量超過系統(tǒng)中的設(shè)定值的上線，該系統(tǒng)將阻止啟動(dòng)動(dòng)機(jī)。而日產(chǎn)的防酒后駕駛控制系統(tǒng)通過變檔器上的探測(cè)聲納探測(cè)司機(jī)手上的汗液中含有酒精，便會(huì)自動(dòng)上鎖，并通過車內(nèi)的聲音報(bào)警發(fā)出“酒后駕車”的聲音提示，該系統(tǒng)還可以通過對(duì)司機(jī)的臉部活動(dòng)和行車狀況探測(cè)出司機(jī)是否酒后駕車，并會(huì)發(fā)出報(bào)警聲，并自動(dòng)收緊安全帶，同時(shí)導(dǎo)航系統(tǒng)中顯示“不要酒后駕車”信息。 酒后駕車嚴(yán)重危害交通安全，為檢查醉駕，警察常常使用一種便攜式的酒精呼吸檢測(cè)儀，我國(guó)警方目前使用的酒精呼吸檢測(cè)儀只能初步顯示駕駛員是否飲酒，有醉駕嫌疑的駕駛員還需要接受血檢，以確定其體內(nèi)酒精含量是否超標(biāo)。如何做到防范于未然？近年來，我國(guó)也開始逐步采用科技手段防止酒后駕駛。青島盛源達(dá)電子科技有限公司最新研究開發(fā)、投入生產(chǎn)的“汽車酒后控駕防盜器”是國(guó)內(nèi)新型高新技術(shù)。具有酒后報(bào)警控制駕駛和高級(jí)防盜雙重功能，該技術(shù)已申請(qǐng)國(guó)家專利。酒后控駕防盜器是一款汽車專用酒后安全駕駛的檢測(cè)和預(yù)防設(shè)備，同時(shí)具有高級(jí)防盜功能。在車輛上安裝酒后控駕防盜器之后，駕駛?cè)藛T在車輛啟動(dòng)前需要進(jìn)行吹氣檢測(cè)，當(dāng)呼出的氣體中酒精濃度高于國(guó)家交通部門制定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，能及時(shí)斷開點(diǎn)火電路和發(fā)出報(bào)警聲，并用延時(shí)裝置使駕駛?cè)藛T能有機(jī)會(huì)休息以便醒酒，能有效地防止酒后駕車，該設(shè)備不受同車飲酒人員的影響。若從機(jī)動(dòng)車上取下設(shè)備，即使有鑰匙汽車也無法發(fā)動(dòng)，為汽車增加了一層安全保險(xiǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了防盜功能。本產(chǎn)品采用呼出氣體酒精含量測(cè)試儀是專用于測(cè)試人體呼出氣體中酒精含量的儀器。本機(jī)敏感元件采用兆度電子先進(jìn)的納米半導(dǎo)體熱線型酒精傳感器，具有極好的靈敏度和出色的重復(fù)性；測(cè)試程序由人工智能設(shè)計(jì)的微電腦控制。我國(guó)對(duì)于這方面的研究還是相對(duì)比較少，香港一家公司發(fā)明了一種名為 i—KEY 的車鑰匙，能夠有效而方便地防止醉酒駕駛。這種鑰匙將感應(yīng)器、遠(yuǎn)程信息處理等技術(shù)整合在車鑰匙上，從外觀看，它比正常的車鑰匙多了一條鎖棒。使用時(shí)，司機(jī)要先按 i—KEY 上的開始按鈕，綠色準(zhǔn)備燈亮了之后，對(duì)著氣孔吹氣約兩秒鐘。當(dāng)呼出氣體的酒精含量低于規(guī)定值時(shí)，它會(huì)立即開鎖，把鎖棒收起來，車鑰匙便能順利插入鑰匙孔，啟動(dòng)引擎。否則，鑰匙將亮起紅燈，鎖棒便不能收起來，汽車將無法啟動(dòng)。 目前，國(guó)家交通技術(shù)領(lǐng)域正在開發(fā)研究駕駛行為監(jiān)控預(yù)警技術(shù)和裝備，研究?jī)?nèi)容：駕駛狀態(tài)及車輛運(yùn)行狀態(tài)與環(huán)境實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)，異常駕駛狀態(tài)實(shí)時(shí)識(shí)別技術(shù)，駕駛意圖、行為預(yù)測(cè)及違規(guī)操作判別技術(shù)，危險(xiǎn)駕駛行為的預(yù)警方法與技術(shù)，駕駛行為監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)集成技術(shù)。研究目的：通過研發(fā)異常駕駛狀態(tài)、違規(guī)操作、不良駕駛習(xí)慣等檢測(cè)預(yù)警系統(tǒng)與裝置，形成駕駛?cè)诵袨榈膶?shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)，為有效減少道路交通事故提供技術(shù)支撐，從而開發(fā)適用于駕駛行為監(jiān)控系統(tǒng)原型樣機(jī)，并將通過實(shí)車實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本課題主要研究一種能自動(dòng)防止司機(jī)酒后駕駛的智能閉鎖系統(tǒng)，本研究主要采用中檔芯片作為該智能閉鎖系統(tǒng)的核心，通過呼氣式酒精傳感器測(cè)試司機(jī)呼出氣體的酒精含量，并且能夠通過液晶顯示器顯示該酒精含量值，當(dāng)司機(jī)體內(nèi)血液酒精含量超過安全駕駛標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，能夠報(bào)警，并通過繼電器切斷汽車引擎的電源，使汽車無法啟動(dòng)。 本研究主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容： （1）設(shè)計(jì)智能閉鎖系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)組成以及控制系統(tǒng)中的功能模塊； （2）認(rèn)真學(xué)習(xí) AT89C52芯片的特性和功能，設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件電路。以AT89C52為核心，功能模塊劃分為酒精傳感器酒精濃度信號(hào)采集放大電路、AT89C52 微控制器接口電路、報(bào)警電路、酒精濃度顯示電路、繼電器接口電路等 ；（3）軟件編程。按照軟件實(shí)現(xiàn)的功能，分為酒精傳感器模擬輸出電壓線性化處理、氣體濃度顯示、報(bào)警、繼電器驅(qū)動(dòng)子程序等； （4）硬軟件結(jié)合調(diào)試。 第二章 總體方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思路本研究設(shè)計(jì)的酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)，采用燃料電池型酒精傳感器，通過該酒精傳感器檢測(cè)駕駛員呼出氣體的酒精含量，判斷是否超過安全駕駛標(biāo)準(zhǔn)，而且要求通過硬件系統(tǒng)處理，能夠顯示該酒精濃度，使駕駛員能夠清楚的看到已經(jīng)飲酒過度，所以需要選擇一種顯示儀器來顯示駕駛員呼出氣體酒精濃度值，基于這種要求，本次設(shè)計(jì)選用LED顯示模塊。為了能夠警示駕駛員不要酒后駕駛，本系統(tǒng)中需要設(shè)計(jì)一種報(bào)警系統(tǒng)，能夠在駕駛員欲酒后駕駛時(shí)，發(fā)出警告提示。該智能閉鎖系統(tǒng)的最主要功能是為了當(dāng)檢測(cè)到司機(jī)呼出氣體內(nèi)酒精濃度超標(biāo)時(shí)，能夠自動(dòng)切斷汽車引擎電源，所以需要一種執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠自動(dòng)的切斷汽車引擎電源，本次設(shè)計(jì)選用繼電器來達(dá)到這個(gè)目的，通過繼電器的動(dòng)作來控制汽車引擎電源是否開啟。通過選用本方案中的元件，該智能閉鎖系統(tǒng)能夠通過快速檢測(cè)駕駛員呼出氣體的酒精濃度是否超標(biāo)，通過單片機(jī)的放大、采集處理檢測(cè)駕駛員呼出氣體酒精含量是否超標(biāo)，當(dāng)檢測(cè)到駕駛員飲酒過度時(shí)，能夠顯示酒精濃度值和報(bào)警提示不要酒后駕車，并快速切斷汽車引擎電源，停止啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)基于以上的構(gòu)思，設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的酒后駕駛智能閉鎖系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖，如下圖所示：AT89C52單片機(jī)LED顯示酒精傳感器ADC0809放大器警告提示 數(shù)字量 控制轉(zhuǎn)換電源供電汽車引擎電源驅(qū)動(dòng)繼電器 系統(tǒng)硬件原理框圖下面對(duì)該系統(tǒng)做下簡(jiǎn)單的介紹：本系統(tǒng)主要由電源模塊、酒精傳感器、AT89系列單片機(jī)[15,16]、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、LED顯示模塊、報(bào)警模塊、繼電器驅(qū)動(dòng)模塊等組成，其主要任務(wù)是采集酒精傳感器的輸出電壓信號(hào)，放大后經(jīng)過ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換和AT89C52單片機(jī)處理，當(dāng)檢測(cè)到酒精濃度超過標(biāo)定值時(shí)，能夠通過LED顯示傳感器的輸出電壓值，并通過報(bào)警模塊和驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作，切斷汽車引擎電源。 本系統(tǒng)軟件整體設(shè)計(jì)思路采用模塊化設(shè)計(jì)，軟件有主模塊、聲光報(bào)警模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、顯示模塊、算法模塊、存儲(chǔ)模塊等組成。數(shù)據(jù)采集程序主要將接收到的數(shù)據(jù)送到A/D轉(zhuǎn)換器中處理，進(jìn)而將數(shù)字信號(hào)輸入到單片機(jī)中；然后，一部分送到LED顯示，另一部分與設(shè)定值進(jìn)行比較，當(dāng)其超過標(biāo)定值時(shí)，語音報(bào)警器提示駕駛員開車危險(xiǎn)，使其提高警惕性，同時(shí)控制繼電器的動(dòng)作，使汽車引擎不能啟動(dòng)。其模塊框圖如下圖所示：