CN203228706U - 基于单片机的防酒驾红外智能监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于单片机的防酒驾红外智能监控系统，它包括单片机、酒精传感器、红外传感器、压力传感器、发动机制动电路和液晶显示屏，酒精传感器、压力传感器分别通过各自的A/D转换器与单片机连接，红外传感器、发动机制动电路和液晶显示屏均与单片机连接，压力传感器设置在正驾驶座的座位上。本实用新型能够有效解决他人代替司机进行酒精检测的问题，避免乘客饮酒对司机检测造成的影响。

Description

基于单片机的防酒驾红外智能监控系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于单片机的防酒驾红外智能监控系统，属于防酒驾监控技术领域。 

背景技术

目前，几乎所有国家都采用吹气式酒精测试仪对驾驶人员进行现场检测，以确定被检测司机驾驶时血液中酒精含量是否超标。市场上警用酒精测试仪的种类繁多，并且随着传感器、单片机等技术的发展，酒精检测仪的功能越来越强，灵敏度也越来越高。虽然酒精检测仪能有效协助交警定点抽查司机是否饮酒，但是由于抽查实施面狭窄，因此无法很好的对酒后驾车进行控制，也无法避免那些未被测到的驾驶人员因为酒驾造成交通事故。 

目前市场上的防酒驾系统主要有以下三种： 

方案一：将裸露在空气中的酒精传感器安装在汽车上，只要采集到酒精信号便锁定汽车的点火装置。该方案虽然能解决大部分的酒驾问题，但是无法避免乘客喝酒对检测造成的影响，很容易造成误停现象，更是无法避免他人代替司机检测的问题。 

方案二：将封闭式的酒精测试仪安装在汽车内，驾驶人员必须通过系统的酒精测试装置才能预开启汽车，系统将根据检测到的酒精含量是否超标来控制汽车点火器打开或者关闭。该系统虽然考虑到乘客喝酒对检测结果的影响问题，但是仍然无法杜绝司机找人代替吹气启动发动机后继续驾驶的问题。 

方案三：将酒精检测系统和人脸识别系统结合在一起，以达到发动机启动、车辆起步和运行过程中的全程检测。在加入人脸识别后，该系统可以在一定程度上缓解司机找其他人代测的问题，但其无法保证人脸识别者与吹气者为同一人，因此无法从根本上杜绝代测问题，并且人脸识别系统准确性欠佳，很容易造成误停现象。 

上述防酒驾系统都不能很好的解决他人代测的问题，这是防酒驾系统的一个急需解决的难题。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种基于单片机的防酒驾红外智能监控系统，能够有效解决他人代替司机进行酒精检测的问题，避免乘客饮酒对司机检测造成的影响。 

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：一种基于单片机的防酒驾红外智能监控系统，其特征在于：包括单片机、酒精传感器、红外传感器、压力传感器、发动 机制动电路和液晶显示屏，酒精传感器、压力传感器分别通过各自的A/D转换器与单片机连接，红外传感器、发动机制动电路和液晶显示屏均与单片机连接，压力传感器设置在正驾驶座的座位上。 

前述的基于单片机的防酒驾红外智能监控系统中，红外传感器设置在正驾驶座和副驾驶座的座位之间，正驾驶座与后排座位之间，以及靠近正驾驶座车门附近的前挡风玻璃与后排座位之间。 

前述的基于单片机的防酒驾红外智能监控系统中，红外传感器采用红外避障传感器。虽然红外对管安装较简便，但是它的使用周期短、易误报，并且必须要求严格对准；而红外避障传感器具有探测距离可调、探测距离远、受可见光干扰小、价格低廉、易于装配、使用方便等优点，因此选用红外避障传感器。 

前述的基于单片机的防酒驾红外智能监控系统中，酒精传感器采用半导体型酒精传感器。与燃料电池型呼气酒精测试仪相比，半导体型传感器的灵敏度、精度、可靠性也能满足酒精浓度检测和安全控制系统的要求，且半导体型酒精传感器技术已经相当成熟，具有应用范围广泛、安装简便、价格低廉等特点，因此选用半导体型酒精传感器。 

前述的基于单片机的防酒驾红外智能监控系统中，酒精传感器与单片机之间的A/D转换器采用逐次逼近式A/D转换芯片ADC0832。ADC0832转换器采样速度快、功耗低、价格较低廉，降低了成本，而且此芯片引脚多，功能全面，转换精度和分辨率也符合本系统的要求。 

前述的基于单片机的防酒驾红外智能监控系统中，压力传感器采用压阻式压力传感器。电容应变式压力传感器存在输出有非线性、寄生电容和分布电容，影响灵敏度和测量精度以及联接电路较复杂等缺点；而压阻式压力传感器具有精度高、工作可靠、频率响应高、迟滞小、尺寸小、重量轻、结构简单等优点，便于实现显示数字化，因此选用压阻式压力传感器。 

前述的基于单片机的防酒驾红外智能监控系统中，压力传感器与单片机之间的A/D转换器采用电子秤A/D转换芯片HX711。HX711是一款专为高精度电子秤而设计的24位A/D转换器芯片。与同类型其它芯片相比，该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点，降低了电子秤的整机成本，提高了整机的性能和可靠性。该芯片与后端MCU芯片的接口和编程非常简单，所有控制信号由管脚驱动，无需对芯片内部的寄存器编程。芯片内提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片内的A/D转换器提供电源，系统板上无需另外的模拟电 源；芯片内的时钟振荡器不需要任何外接器件，其上电自动复位功能简化了开机的初始化过程。 

前述的基于单片机的防酒驾红外智能监控系统中，发动机制动电路包括以下结构：在点火开关和初级点火线圈之间的电路上串接一个电磁继电器，并由单片机I/O口外接三极管控制继电器回路的通断，并通过继电器触点的开闭控制点火电路。 

前述的基于单片机的防酒驾红外智能监控系统中，还包括与单片机连接的GPS模块和GSM模块。当系统发出醉酒超标信号时，可由GPS模块进行准确定位，GSM模块发送短信通知司机家人其已喝酒和准确位置，来安顿醉酒司机，保障其自身安全；在无醉酒（饮酒）情况下，GSM模块为司机提供必要的路况信息，进行实时导航。 

前述的基于单片机的防酒驾红外智能监控系统中，还包括语音提醒电路，语音提醒电路包括语音芯片和扬声器，扬声器通过语音芯片与单片机连接。 

前述的基于单片机的防酒驾红外智能监控系统中，语音芯片采用ISD1420芯片。采用该芯片，其具有语音质量优胜，断电语音保护、超低功耗以及超长时间的信息储存等优点，使系统性能更加完善。 

与现有技术相比，本实用新型所述系统基于单片机，安装于汽车上，不需要交警和其他人员就能判断司机呼出气体的酒精浓度是否超标，从而决定是否让其继续驾驶汽车，操作简便、体积小、反应灵敏。从根本上解决了司机找他人代测的问题，避免了乘客饮酒对司机检测造成的影响，并且在检测到司机饮酒后将其合理安置。本系统检测准确、灵敏度高、体积小、操作方便。 

司机在进入车内后，先进行吹气式酒精测试，如果测出的酒精浓度低于标准值，则司机可以正常驾驶，红外传感系统关闭，以防在驾驶过程中给司机带来不必要的麻烦；如果浓度偏高，则系统会进行语音提醒“请勿醉酒驾驶”，汽车无法启动。为了避免司机找人代测，加入了红外传感和压力传感模块，红外传感安装在正驾驶和副驾驶座，后排与正驾驶座及正驾驶座与车门之间，形成一个密集的“封闭式”空间。当驾驶人员准备进行检测的时候，可以防止副驾驶或车窗外人员凑过身体来帮助司机进行检测，一旦红外传感被遮挡，则系统会进行语音提醒并重新发出指令让司机再次检测。而压力传感器则安装在正驾驶座位下面，一旦检测酒精的人员离开座位，则系统会进行语音提醒并重新发出指令让司机再次检测。通过这个“双保险”，我们可以从根本上解决代测问题。 

此外，GPS模块与GSM模块的作用是：当系统确定驾驶人员喝酒后，可由GPS进行准确定位，GSM模块发送短信通知司机家人其已喝酒和准确位置，保障了司机自身的安全。此时 语音提醒模块用来提醒司机酒驾危险，请勿酒驾。 

附图说明

图1是本实用新型实施例的系统模拟示意图； 

图2是本实用新型实施例的系统结构示意图； 

图3是本实用新型实施例中STC12C5A60S2单片机电路图； 

图4是本实用新型实施例中酒精传感器与A/D转换器电路图； 

图5是本实用新型实施例中压力传感器电路图； 

图6是本实用新型实施例电子秤A/D转换的最小系统电路图； 

图7是本实用新型实施例中发动机制动电路图； 

图8是本实用新型实施例中液晶显示电路图； 

图9是本实用新型实施例中语音提醒电路图； 

图10是本实用新型实施例的系统流程图。 

附图标记：1-压阻式压力传感器，2-红外避障传感器，3-正驾驶座，4-吹气式酒精测试仪，5-单片机，6-电源开关。 

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。 

具体实施方式

本实用新型的实施例1：一种基于单片机的防酒驾红外智能监控系统，如图1、图2所示，包括STC12C5A60S2单片机5、半导体型MQ-3酒精传感器、红外避障传感器2、压阻式压力传感器1、发动机制动电路和液晶显示屏LCD1602；半导体型MQ-3酒精传感器通过ADC0832转换器与单片机5连接，压阻式压力传感器1通过电子秤A/D转换芯片HX711与单片机5连接，红外避障传感器2、发动机制动电路和液晶显示屏均与单片机5连接；红外避障传感器1设置在正驾驶座3和副驾驶座的座位之间，正驾驶座3与后排座位之间，以及靠近正驾驶座3车门附近的前挡风玻璃与后排座位之间；压阻式压力传感器1设置在正驾驶座3的座位上；半导体型酒精传感器被密封在吹气式酒精测试仪4中，并设置在汽车方向盘上的；所述系统还包括与单片机5连接的GPS模块、GSM模块和语音提醒电路，语音提醒电路包括语音芯片ISD1420和扬声器，扬声器通过语音芯片与单片机5连接；所述系统还包括与单片机5连接的电源开关6。 

一、单片机电路 

本实用新型选用的STC12C5A60S2系列单片机是宏晶科技推出的新一代超高速、低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，价格低廉，且其指令丰富，编译工具 多，仿真环境好。因此被广泛地应用于各种控制领域。单片机电路结构图如图3所示。 

二、酒精传感器与A/D转换器电路 

如图4所示，当酒精传感器检测到被测气体时，传感器输出为模拟电压信号，模拟量信号由B口输出，此信号经CH0口进入ADC0832转换器进行转换，转换关系为：电压每升高0.1V，实际被测气体的浓度增加20ppm。根据这个参数就可以将测得的浓度值转换为模拟量电压值，并在液晶显示屏上显示出来。单片机将接收到的模拟电压数值与系统输入的国家标准值进行比较，来评定司机的血液酒精浓度是否合格。 

三、压力传感器与电子秤A/D转换电路 

如图5、图6所示，压力传感器安装在司机驾驶座上，它通过电子秤A/D转换芯片HX711与单片机控制板的P1.6、P1.7口相连，HX711芯片内的稳压电路可同时向A/D转换器和外部压力传感器提供模拟电源，系统启动时，芯片自动复位完成初始化的过程；压力信号由HX711芯片转换为电压信号，输入单片机，并在液晶屏上进行显示。 

四、红外避障传感器电路 

红外传感器主动发射红外线，根据反射光探测，如果探测到障碍，电路板上的红色LED灯发光，OUT持续输出低电平，信号输入单片机，单片机做出反应，禁止司机进行吹气检测；如果没有探测到障碍，则OUT口持续输入高电平。 

五、发动机制动电路 

如图7所示，在点火开关和初级点火线圈之间的电路上串接一个电磁继电器，并由单片机I/O口外接三极管控制继电器回路的通断，并通过继电器触点的开闭控制点火电路。 

当系统检测到酒精浓度超过标准值时，单片机P3.4口输出高电平，三极管介质Q1、继电器线圈两端没有电位差，继电器衔铁处于释放状态，同时状态指示的发光二级管处于熄灭状态，继电器的常开触点释放，使汽车引擎电源无法启动，从而使汽车无法启动，有效的防止驾驶员酒后驾车。 

当系统检测到酒精浓度在正常范围内时，单片机的P3.4口输出低电平，三极管饱和导通，+5V电源加到继电器线圈两端，继电器吸合，同时状态指示的发光二极管也点亮，继电器的常开触点闭合，汽车引擎电源正常启动，从而使汽车正常启动。 

六、液晶显示电路 

如图8所示，液晶显示屏LCD1602与单片机的P0口相连，用来显示汽车开启状态、酒精浓度读数与电子秤载物重量读数。 

七、GSM与GPS导航系统设置电路 

若系统检测到司机血液中酒精浓度高于标准值，单片机通过串行口与GPS通信，接收GPS模块输出的时间和经纬度定位信息，并将GPS模块输出的时间信息进行时差调整，再将获取的位置和时间信息反馈给GSM模块，GSM底面电话卡卡槽中事先装有正常工作的SIM卡，GSM模块左上方有红色LED信号灯闪烁指示其工作正常。在其接收到GPS模块所定位的准确经纬度信息后，将通过内部烧录好的程序编辑信息发送至程序设定好的司机亲属号码，通知其司机已经喝酒以及所在地的经纬度信息。 

GSM模块采用SIM300，其防盗拷能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低。 

八、语音提醒电路 

如图9所示，语音芯片ISD1420与单片机P2.5、P2.6口相连接，当系统检测到酒精浓度超过标准值时，扬声器语音提醒“请勿醉酒驾驶”；当红外传感器被遮挡或压力传感器感应不到驾驶座上有人时，扬声器语音提醒“检测异常”。 

九、系统的工作流程如图10所示。 

本实用新型的实施例2：一种基于单片机的防酒驾红外智能监控系统，包括单片机5、半导体型MQ-3酒精传感器、红外避障传感器2、压阻式压力传感器1、发动机制动电路和液晶显示屏LCD1602；半导体型MQ-3酒精传感器通过A/D转换器与单片机5连接，压阻式压力传感器1通过电子秤A/D转换芯片HX711与单片机5连接，红外避障传感器2、发动机制动电路和液晶显示屏均与单片机5连接；红外避障传感器2设置在正驾驶座3和副驾驶座的座位之间，正驾驶座3与后排座位之间，以及靠近正驾驶座3车门附近的前挡风玻璃与后排座位之间；酒精传感器被密封在吹气式酒精测试仪4中，并设置在汽车方向盘上的；压阻式压力传感器1设于正驾驶座位3上；发动机制动电路包括以下结构：在点火开关和初级点火线圈之间的电路上串接一个电磁继电器，并在单片机5I/O口外接三极管控制继电器回路的通断；所述系统还包括与单片机5连接的GPS模块和GSM模块；所述系统还包括与单片机5连接的电源开关6。 

本实用新型的实施例3：一种基于单片机的防酒驾红外智能监控系统，包括单片机5、半导体型酒精传感器、红外避障传感器2、压阻式压力传感器1、发动机制动电路和液晶显示屏；半导体型酒精传感器通过ADC0832转换器与单片机5连接，压阻式压力传感器1通过电子秤A/D转换芯片HX711与单片机5连接，红外避障传感器2设置在正驾驶座3和副驾驶座的座位之间，正驾驶座3与后排座位之间，以及靠近正驾驶座3车门附近的前挡风玻璃与后排座位之间；酒精传感器被密封在吹气式酒精测试仪4中，并设置在汽车方向盘上 的；压阻式压力传感器1设于正驾驶座位3上；发动机制动电路包括以下结构：在点火开关和初级点火线圈之间的电路上串接一个电磁继电器，并在单片机5I/O口外接三极管控制继电器回路的通断；所述系统还包括与单片机5连接的语音提醒电路，语音提醒电路包括语音芯片和扬声器，扬声器通过语音芯片与单片机5连接；所述系统还包括与单片机5连接的电源开关6。 

Claims (10)

1.一种基于单片机的防酒驾红外智能监控系统，其特征在于：包括单片机、酒精传感器、红外传感器、压力传感器、发动机制动电路和液晶显示屏，酒精传感器、压力传感器分别通过各自的A/D转换器与单片机连接，红外传感器、发动机制动电路和液晶显示屏均与单片机连接，压力传感器设置在正驾驶座的座位上。

2.根据权利要求1所述的基于单片机的防酒驾红外智能监控系统，其特征在于：红外传感器设置在正驾驶座和副驾驶座的座位之间，正驾驶座与后排座位之间，以及靠近正驾驶座车门附近的前挡风玻璃与后排座位之间。

3.根据权利要求1或2所述的基于单片机的防酒驾红外智能监控系统，其特征在于：红外传感器采用红外避障传感器。

4.根据权利要求1或2所述的基于单片机的防酒驾红外智能监控系统，其特征在于：酒精传感器采用半导体型酒精传感器。

5.根据权利要求1或2所述的基于单片机的防酒驾红外智能监控系统，其特征在于：压力传感器采用压阻式压力传感器。

6.根据权利要求5所述的基于单片机的防酒驾红外智能监控系统，其特征在于：压力传感器与单片机之间的A/D转换器采用电子秤A/D转换芯片HX711。

7.根据权利要求1所述的基于单片机的防酒驾红外智能监控系统，其特征在于，发动机制动电路包括以下结构：在点火开关和初级点火线圈之间的电路上串接一个电磁继电器，并在单片机I/O口外接三极管控制继电器回路的通断。

8.根据权利要求1或7所述的基于单片机的防酒驾红外智能监控系统，其特征在于：还包括与单片机连接的GPS模块和GSM模块。

9.根据权利要求1或7所述的基于单片机的防酒驾红外智能监控系统，其特征在于：还包括语音提醒电路，语音提醒电路包括语音芯片和扬声器，扬声器通过语音芯片与单片机连接。

10.根据权利要求9所述的基于单片机的防酒驾红外智能监控系统，其特征在于：语音芯片采用ISD1420芯片。

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