【導(dǎo)讀】測試儀對(duì)駕駛?cè)藛T進(jìn)行現(xiàn)場檢測，以確定駕駛?cè)藛T是否飲酒。目前，市場上警用酒精測。員來實(shí)施，因此并不能從根本上杜絕酒后駕車，酒后駕車事件仍時(shí)有發(fā)生。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)。駛已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織列為車禍致死的首要原因。胡斌以交通肇事罪一審判決有期徒刑3年。此案的一審結(jié)果遭到了眾多的社會(huì)輿論壓力，認(rèn)為量刑太輕，使公眾缺乏安全感。后狂飆1400多米，致5死4傷，其中一名孕婦及腹中胎兒死狀慘烈。內(nèi)酒精含量高達(dá)381毫克，遠(yuǎn)超過構(gòu)成醉酒駕駛的80毫克。成都市中級(jí)人民法院在2021年7月23日對(duì)一起特大交通事故作出一審判決。全罪，且情節(jié)特別惡劣、后果特別嚴(yán)重，被依法判處死刑、并剝奪政治權(quán)利終生。這一罪名對(duì)醉駕者判處死刑屬于全國首例。其是處理緊急情況的能力下降。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。這種酒精測試儀會(huì)與車的發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)裝置相連

　　

【正文】 顯示電路 液晶顯示電路用來顯示測定得到的酒精的濃度。液晶顯示電路采用 LCD1602，這是一款低功耗的點(diǎn)陣圖形式 LCD，可以工作在 5V供電的情況下，具有多功能指令，內(nèi)部帶有中文字庫，既可以工作于串行方式又可以工作于并行方式，很容易與 16 位的單片機(jī)相連。液晶顯示電路與單片機(jī)的連接采用并行工作模式。在本設(shè)計(jì)中， MSP430F149單片機(jī)的 ～ 端口分別接 LCD1602 的 RS、 R/W以及 E 端， ～ 端口分別接 LCD1602 的 DB0～ DB7 端。 LCD1602 引腳圖如圖 所示，引腳功能表如表 所示。 圖 LCD1602 引腳圖 表 LCD1602 引腳功能表 管腳號(hào) 符號(hào) 功能 1 GND 電源地 2 Vcc 電源電壓（ +5V） 3 V0 LCD 驅(qū)動(dòng)電壓（可調(diào)） 4 RS 寄存器選擇輸入端，輸入 MPU選擇模塊內(nèi)部寄存器類型信號(hào)； RS=0,當(dāng) MPU 進(jìn)行寫模塊操作，指向指令寄存器；當(dāng) MPU 進(jìn)行讀模塊操作，指向指地址計(jì)數(shù)器； RS=1，無論 MPU 讀操作還是寫操作，均指向數(shù)據(jù)寄存器 車載酒精探測控制儀的設(shè)計(jì) 29 5 R/W 讀寫控制號(hào)輸入端，輸入 MPU 選擇讀 /寫模塊操作信號(hào) ； R/W=0 讀操作； R/W=1 寫操作 6 E 使能信號(hào)輸入端，輸入 MPU選擇讀 /寫模塊使能信號(hào)；讀操作時(shí)，高電平有效；寫操作時(shí)，下降沿有效 7 DB0 數(shù)據(jù)輸入 /輸出口， MPU 與模塊間的數(shù)據(jù)傳輸通道 8 DB1 數(shù)據(jù)輸入 /輸出口， MPU 與模塊間的數(shù)據(jù)傳輸通道 9 DB2 數(shù)據(jù)輸入 /輸出口， MPU 與模塊間的數(shù)據(jù)傳輸通道 10 DB3 數(shù)據(jù)輸入 /輸出口， MPU 與模塊間的數(shù)據(jù)傳輸通道 11 DB4 數(shù)據(jù)輸入 /輸出口， MPU 與模塊間的數(shù)據(jù)傳輸通道 12 DB5 數(shù)據(jù)輸入 /輸出口， MPU 與模塊間的數(shù) 據(jù)傳輸通道 13 DB6 數(shù)據(jù)輸入 /輸出口， MPU 與模塊間的數(shù)據(jù)傳輸通道 14 DB7 數(shù)據(jù)輸入 /輸出口， MPU 與模塊間的數(shù)據(jù)傳輸通道 15 LCDA 背光的正端 +5V 16 LCDK 背光的負(fù)端 0V 繼電器控制和報(bào)警電路 當(dāng)酒精濃度超標(biāo)時(shí)，報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警，同時(shí)繼電器切斷汽車點(diǎn)火裝置。電路圖如圖 所示。 KR E L A Y S P S TE11 μ FR 1 81KG A I N1I N 2I N +3G N D4O U T5V c c6G A I N8B Y P A S S7U7L M 3 8 6R 1 91 0 0R I N GC 1 00 .1 μ FE21 μ FS P 13 . 3 VR 2 61KD1D I O D EV C C5V汽車點(diǎn)火裝置 圖 報(bào)警 、繼電器 電路 圖 車載酒精探測控制儀的設(shè)計(jì) 30 報(bào)警電路 報(bào)警電路是利用蜂鳴器作為報(bào)警器，當(dāng)酒精含量超標(biāo)時(shí)，發(fā)出禁止行車警告音；不超標(biāo)時(shí)，發(fā)出允許行車提示音，由 （ Ring）驅(qū) 動(dòng)蜂鳴器來實(shí)現(xiàn)。由于蜂鳴器是由MSP430F149 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)，則要在電路中加一個(gè)放大電路。為了減少電源輸出紋波對(duì)放大電路的影響，在電源的管腳增加一個(gè) ，以減小輸入端受到的干擾。 繼電器控制電路 繼電器控制電路是本設(shè)計(jì)中的執(zhí)行單元，相當(dāng)于開關(guān)，控制點(diǎn)火裝置的打開和關(guān)閉、車燈的亮滅和喇叭的響與不響。當(dāng)酒精濃度超標(biāo)時(shí)，繼電器自動(dòng)切斷電源，駕駛員不能點(diǎn)火發(fā)動(dòng)汽車。 本設(shè)計(jì)中的繼電器采用 電磁繼電器 ，電磁式繼電器一般由鐵芯、 線圈 、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（ 常開觸點(diǎn) ）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（ 常閉觸點(diǎn) ）吸合。這樣吸合、 釋放 ，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。 圖 電磁繼電器 的原理圖 繼電器就是電子機(jī)械開關(guān)，它是用漆包銅線在一個(gè)圓鐵芯上繞幾百圈至幾千圈，當(dāng)線圈中流過電流時(shí)，圓鐵芯產(chǎn)生了磁場，把圓鐵芯上邊的帶有接觸片的鐵板吸住，使之?dāng)嚅_第一個(gè)觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）而接通第二個(gè)開關(guān)觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)），這一過程稱為電磁車載酒精探測控制儀的設(shè)計(jì) 31 繼電器的啟動(dòng)，繼電器啟動(dòng)的結(jié)果是把常閉觸點(diǎn)所接的外電路斷開和把常開觸點(diǎn)所接的外電路接通。當(dāng)線圈斷電時(shí)，鐵芯失去磁性，由于接觸銅片的彈性作用，使鐵板離開鐵芯，恢復(fù)與第一個(gè)觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）的接通，這一過程稱為電磁繼電器的復(fù)位。因此，可以用很小的電流去控制其他電路的開關(guān)。整個(gè)繼電器由塑料或有機(jī)玻璃防塵罩保護(hù)著，有的還是全密封的，以防觸電氧化。 圖 所示，當(dāng)控制電路中的開關(guān)閉合時(shí)，電磁鐵便具有磁性，將銜鐵吸下，使繼電器觸點(diǎn)接觸，與觸點(diǎn)相連接的電源電路便接通；當(dāng)控制開關(guān)斷開時(shí)，電磁鐵的磁性被撤消，繼電器觸點(diǎn)彈開，電源電路亦隨之?dāng)嚅_。 特點(diǎn)：簡單，維修容易，成本低，多型式和多規(guī)格，也可以做成直流、交流或交直流供電。 電磁式繼電器的主要參數(shù)： 吸合功率（ W） 103～ 102 被控制功率（Ｗ） 101～ 104 控制系數(shù) 102～ 103 返回系數(shù) ～ 吸合時(shí)間（ s） 2103～ 2101 JTAG 接口電路 JTAG接口電路用于調(diào)試程序，以及系統(tǒng)軟件的升級(jí)。 本系統(tǒng)軟件編寫的程序可直接通過 PC機(jī)的串行口，再經(jīng)過 MAX232電平轉(zhuǎn)換下載到單片機(jī)中，從而去執(zhí)行相應(yīng)的功能。如圖 ： 162738495U9V C CC 1 21μ FC 1 11μ FC 1 51μ FC 1 31μ F C 1 41μ FC 1 +1V s +2C 1 3C 2 +4C 2 5V 8 6T 2 out7R 2 i n8R 2 out9T 2 i n10T 1 i n11R 1 out12R 1 i n13T 1 out14G N D15V c c16J?M A X 2 32P 3 .7P 3 .6 圖 串行口下載電路 車載酒精探測控制儀的設(shè)計(jì) 32 接口電路 計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)與終端之間的數(shù)據(jù) 傳送可以采用串行通訊和并行通訊二種方式。由于串行通訊方式具有使用線路少、成本低，特別是在遠(yuǎn)程傳輸時(shí)，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。 在串行通訊時(shí)，要求通訊雙方都采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同 的設(shè)備可以方便地連接起來進(jìn)行通訊。 RS232C 接口（又稱 EIA RS232C）是目前最常用的一種串行通訊接口。它是在 1970 年由美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)（ EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、 調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo) 準(zhǔn)。它的全名是 “數(shù)據(jù)終端設(shè)備（ DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（ DCE）之間 串行 二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) ”該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個(gè) 25 個(gè)腳的 DB25 連接器，對(duì)連接器的每個(gè)引腳的信號(hào)內(nèi)容加以規(guī)定，還對(duì)各種信 號(hào)的電平加以規(guī)定 。 ① 接口的信號(hào)內(nèi)容 實(shí)際上 RS232C 的 25 條引線中有許多是很少使用的，在計(jì)算機(jī)通訊中一般只使用 39 條引線。 RS232C 最常用的 9 條引線的信號(hào)。 ② 接口的電氣特性 在 RS232C 中任何一條信號(hào)線的電壓均為負(fù)邏輯關(guān)系。即：邏輯。 “1”， 5～ 15V；邏輯 “0” +5～ +15V 。噪聲容限為 2V。即 要求接收器能識(shí)別低至 +3V的信號(hào)作為邏輯 “0”，高到 3V的信號(hào) 作為邏輯 “1” 。 ③ 接口的物理結(jié)構(gòu) RS232C接口連接器一般使用型號(hào)為 DB25的 25芯插頭座 ,通常插頭在 DCE端 ,插座在 DTE端 . 一些設(shè)備與 PC機(jī)連接的 RS232C接口 ,因?yàn)椴皇褂脤?duì)方的傳送控制信號(hào) ,只需三條接口線 ,即 “發(fā)送數(shù)據(jù) ”、 “接收數(shù)據(jù) ”和 “信號(hào)地 ”。所以采用 DB9的 9 芯插頭座，傳輸線采用屏蔽雙絞線。 ④ 傳輸電纜長度 由 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在碼元畸變小于 4%的情況下，傳輸電纜長度應(yīng)為 50 英尺，其實(shí)這個(gè) 4%的碼元畸變是很保守的，在實(shí)際應(yīng)用中，約有 99%的用戶是按碼元畸變 10~20%的范圍工作的，所以實(shí)際使用中最大距離會(huì)遠(yuǎn)超過 50 英尺。 芯片的原理及主要參數(shù) 1） MAX中文說明 MAX232產(chǎn)品是由德州儀器公司（ TI）推出的一款兼容 RS232標(biāo)準(zhǔn)的芯片。該器件包含 2驅(qū)動(dòng)器、 2接收器和一個(gè)電壓發(fā)生器電路提供 TIA/EIA232F電平。該器件符合TIA/EIA232F標(biāo)準(zhǔn)，每一個(gè)接收器將 TIA/EIA232F電平轉(zhuǎn)換成 5V TTL/CMOS電平。每車載酒精探測控制儀的設(shè)計(jì) 33 一個(gè)發(fā)送器將 TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成 TIA/EIA232F電平。滿足或超過 TIA/EIA232F 規(guī)范要求，符合 電池供電系統(tǒng) 單 5V電源供電和 4個(gè) 計(jì)算機(jī)外設(shè)包含 2個(gè)驅(qū)動(dòng)器和 2個(gè)接收器 Modems低工作電流 —典型值為 8mA手持設(shè)備 2021V ESD保護(hù)計(jì)算機(jī)有工業(yè)級(jí)和商業(yè)級(jí)的型號(hào)選擇。 2） MAX232 引腳圖 圖 MAX232 引腳圖 3) MAX232 應(yīng)用電路 圖 MAX232 應(yīng)用電路 電源及復(fù)位電路 電源轉(zhuǎn)換電路用于將車上的供電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為單片機(jī)以及系統(tǒng)所用的到的芯片所需的電壓，整個(gè)系統(tǒng)采用 5V供電，電路圖 如圖 所示。 車載酒精探測控制儀的設(shè)計(jì) 34 IN1G N D2EN3O U T5NC4U 1 1T P S 70 63 3C 1 8 μ FC 1 9 μ FC 2 0 μ F V12J1C O N 2+ C 1 710 00 μ FC 1 610 41234D1B R I D G E 1T1T R A N S 1Vin1G N D2Vout3U 1 0L M 78 0 5V c cV c c10 V 22 0V5V 圖 電源電路 電源電路由兩部分組成，前一部分將 220V電壓轉(zhuǎn)換成 5V，后一部分再將 5V轉(zhuǎn)換為 ，為整個(gè)系統(tǒng)供電。為了使輸出電源的紋波小，在輸出部分用了一個(gè) 和 的電容，另外在芯片的輸入端也放置一個(gè) 的濾波電容，減小輸入端受到的干擾。 在單片機(jī)系統(tǒng)里，單片機(jī)需要復(fù)位監(jiān)控電路，監(jiān)控復(fù)位電路用于保證單片機(jī)處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，防止受到干擾導(dǎo)致程序跑飛，比內(nèi)部看門狗電路更可靠，復(fù)位電路可以采用 RC 復(fù)位電路，也可以采用復(fù)位芯片來實(shí)現(xiàn)復(fù)位， RC 復(fù)位電路具有 經(jīng)濟(jì)價(jià)值，但可靠性不高，用復(fù)位電路具有很高的可靠性，因此為了保證復(fù)位電路的 可靠性該系統(tǒng)采用復(fù)位芯片來實(shí)現(xiàn)的復(fù)位電路，其電路圖如圖 所示。 S1S W P BG N D1R E S E T2V c c3U 1 2M A X 8 0 9 S T RR E S E T 03 . 3 VC 2 10 .1 μ FC 2 01 μ F 圖 復(fù)位電路 復(fù)位電路不僅可以自動(dòng)復(fù)位，同時(shí)也可通過按鍵來手動(dòng)復(fù)位。為了減小電源的干擾，車載酒精探測控制儀的設(shè)計(jì) 35 還需在復(fù)位芯片的電源輸入端加入一個(gè) ，減小輸入端受到的干擾。 通過以上設(shè)計(jì)，系統(tǒng)前端就可以把酒精傳感器檢測到的酒精含量信號(hào)經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換再由單片機(jī)判斷后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)以控制汽車點(diǎn)火電路，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)酒后駕車的有效控制。 車載酒精探測控制儀的設(shè)計(jì) 36 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 軟 件部分根據(jù)系統(tǒng)功能進(jìn)行模塊化編程。系統(tǒng)軟件主要包括采集模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊和主處理模塊，實(shí)現(xiàn)酒精含量檢測、酒精含量是否超標(biāo)判別、酒精含量顯示、聲光報(bào)警等功能。系統(tǒng)初始化后，對(duì)酒精傳感器進(jìn)行加熱，自動(dòng)進(jìn)入測量狀態(tài)，然后采集酒精含量電壓信號(hào)，與設(shè)定的精度濃度進(jìn)行比較，如果高于這個(gè)濃度，則顯示該濃度，并進(jìn)行聲光報(bào)警，同時(shí)切斷點(diǎn)火電路，駕駛?cè)藛T不能發(fā)動(dòng)汽車；如果低于這個(gè)濃度，則顯示所測的濃度，同時(shí)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。 采集模塊 采集模塊主要是獲得酒精傳感器采用旁熱型半導(dǎo)體式酒精氣敏元件 MQ3 以及通過信號(hào)調(diào)理放大電 路、濾波電路處理過的數(shù)據(jù)，該部分主要通過 MSP430F149 片內(nèi)的 A/D轉(zhuǎn)換來完成數(shù)據(jù)的采集任務(wù)，采集的模擬參考電壓采用片內(nèi)的參考電壓，數(shù)據(jù)采集的間隔時(shí)間通過定時(shí)器 A 來完成，就是在每次定時(shí)器 A 中斷到來是讀取 A/D 轉(zhuǎn)換采集得到的數(shù)據(jù)，在讀數(shù)據(jù)之前先停止 A/D 轉(zhuǎn)換，在讀取數(shù)據(jù)完畢后啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換，如果得到數(shù)據(jù)，則設(shè)置一個(gè)標(biāo)志位通知主程序，告訴主程序已經(jīng)得到新的數(shù)據(jù)。整個(gè)模塊采用的中斷服務(wù)程序的結(jié)構(gòu)完成，圖 為該模塊