作者：我国石油大学（华东） 崔海朋 日期：2009-3-13
酒后驾车容易产生交通事故，为了削减或根绝这种现象，通常是选用呼气酒精测试仪对驾驭人员进行现场检测，以确认驾驭人员是否喝酒。现在，市场上警用酒精测试仪品种繁复、功用强大、灵敏度高，可是因为它没有安装在轿车内部，只能由交警人员来施行，因而并不能从根本上根绝酒后驾车，酒后驾车事情仍时有产生。
本文提出了一种依据MSP430单片机的超低功耗酒精勘探操控仪，该仪器安装在轿车内，当驾驭人员进入驾驭室后，能够主动对酒精浓度进行勘探，以确保行车的安全。体系能够依据检测到的酒精含量是否超支操控轿车焚烧器翻开或许封闭，假如超支，则驾驭人员无法发起轿车，因而从根本上根绝了酒后驾车的呈现。该体系具有性价比高，智能化程度高，作业安稳牢靠的长处。
体系作业原理
体系选用超高灵敏度酒精传感器，超低功耗单片机体系，主动勘探酒精浓度的办法，能够避免驾驭人员躲避检测，以判别驾驭员是否是酒后开车，体系整体规划如图1所示。该体系可放置在轿车仪表盘方位，当司机发起轿车时，勘探操控仪发起，此刻发起机处于被锁状况，轿车无法发起。酒精传感器加热后，勘探操控仪对酒精传感器勘探的气体信号进行检测。因为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，因而可依据电压信号进行酒精含量的判别。检测到的信号经过扩大和滤波之后，经过单片机内置的12位ADC转化为数字信号，由单片机对此信号进行处理判别，假定酒精含量没有超支，LCD显现屏幕显现当时酒精浓度，一起正常指示灯亮起，操控继电器不起作用，轿车随之发起；反之，则进行声光报警，操控继电器堵截焚烧装置电源，驾驭人员无法发起轿车，从根本上完成操控酒后驾车。轿车发起后，操控仪随即进入低功耗状况，只要酒精浓度勘探电路一向作业，一旦驾驭人员驾驭过程中喝酒，操控仪当即康复到正常作业状况。 
图1 体系整体结构
体系硬件规划
1 主控电路规划
本操控仪选用了美国德州仪器公司推出的16位超低功耗、高功用MSP430单片机系列中的MSP430FG4619。它在活动方法时仅350μA，口线输入漏电流最大50nA；它的高度集成不光大大降低了故障率，并且在本钱、体积、安稳性方面都有显着优势。
酒精勘探操控仪体系中MSP430FG4619用来判别气体中的酒精含量，操控整个操控仪的作业。体系主控电路如图2所示，包括晶振电路、复位电路和JTAG接口电路等。
2 酒精检测电路
酒精检测电路由高精度酒精传感器、信号调度扩大电路、滤波电路和单片机内置12位ADC等组成，如图3所示。主要功用是检测酒精含量，判别其是否超支。 
图2 体系主控电路示意图
酒精传感器选用旁热型半导体式酒精气敏元件MQ3，它对乙醇蒸汽具有很高的灵敏度和杰出的挑选性，快速的呼应康复，长时刻的寿数和牢靠的安稳性，勘探规模为10～1000ppm，特别适用于酒后驾驭人员的检测。
信号调度扩大电路前级选用美信公司出产的高精密运放MAX4238来完成，它具有1pA的偏置电流，2μV的偏置电压，超低温漂，杰出的功用。后级扩大选用常用的OP07C运算扩大来完成，滤波芯片选用美信公司出产的开关%&&&&&%型引脚可编程集成滤波器MAX266来完成，具有比一般RC滤波电路更优异的功用。
A/D转化选用MSP430FG4619IPZ自带的12位、最大速率为200KSPS的ADC，它的电压基准能够挑选为内部基准或许外部基准，节省了外部ADC芯片，大大简化了硬件的规划，一起能够满意精度的要求，因而十分适合于本体系的规划。 
图3 酒精检测电路图
3 指示灯和液晶显现电路
指示灯电路有红绿黄三个指示灯，红灯是电源指示灯，作业时亮；绿灯是检测提示灯，因为酒精探头需求必定时刻加热，才干到达抱负的灵敏度，加热时刻到，绿灯亮，表明能够进行浓度勘探；黄灯为报警指示灯,黄灯不亮，表明能够行车；当黄灯亮时，表明酒精浓度超支，不能够驾驭，一起黄灯闪耀的频率越高，酒精浓度越高。
液晶显现电路用来显现测定得到的酒精的浓度。液晶显现电路选用LCM128645ZK，这是一款低功耗的点阵图方法LCD，能够作业在3.3V供电的状况下，显现格局为128（列）×64（行），具有多功用指令，内部带有中文字库，既能够作业于串行方法又能够作业于并行方法，很容易与16位的单片机相连。本体系中与单片机的衔接选用并行作业方法，如图4所示。
图4 键盘显现和指示灯电路图
4 继电器操控电路
本电路受单片机P2.4操控，相当于开关，操控焚烧装置的翻开和封闭、车灯的亮灭和喇叭的响与不响。是体系中十分重要的履行单元。电路简略，因为篇幅原因，这儿不给出。
5 报警和键盘电路
使用蜂鸣器作为报警器，当酒精含量超支时，宣布制止行车正告音；不超支时，宣布答应行车提示音。由P1.7驱动蜂鸣器来完成。
因为单片机有足够多的I/O引脚，因而体系的键盘电路选用独立式键盘，如图4所示。选用中止的方法作业，能够设定酒精勘探操控仪的体系参数，比方设定的报警的酒精浓度等。
6 其他电路
JTAG接口电路用于调试程序，以及体系软件的晋级。电源转化电路用于将车上的供电体系转化为单片机以及体系所用的到的芯片所需的电压。监控复位电路用于确保单片机处于杰出的运转状况，避免遭到搅扰导致程序跑飞，比内部看门狗电路更牢靠。
经过以上规划，体系前端就能够把酒精传感器检测到的酒精含量信号经单片机判别后产生相应的操控信号以操控轿车焚烧电路，然后完成对酒后驾车的有用操控。 
图5 操控仪主程序流程图
软件规划
软件部分依据体系功用进行模块化编程。操控仪主程序流程图如图5所示，完成酒精含量检测、酒精含量是否超支判别、酒精含量显现、声光报警等功用。体系初始化后，对酒精传感器进行加热，主动进入丈量状况，然后收集酒精含量电压信号，与设定的精度浓度进行比较，假如高于这个浓度，则显现该浓度，并进行声光报警，一起堵截焚烧电路，驾驭人员不能发起轿车；假如低于这个浓度，则显现所测的浓度，一起发起发起机。
结语
车载酒精勘探仪是为防备交通事故产生状况而规划的。本文经过对各个电路功用及软件作业流程的论述，对整个规划进行了介绍。因为本体系安装在轿车上，主动丈量、智能化程度高、功耗低，对防备酒后驾车具有很好的作用，在实践使用中具有很好的推行价值。
