基于PROTEUS的防酒驾系统虚拟仿真研究

2017-09-03杨中雨刘春艳崔艳群

电子设计工程 2017年15期

关键词：声光报警酒精启动

杨中雨，张晶，尹晶，蒲鑫，刘春艳，崔艳群

（长春理工大学光电信息学院，吉林长春 130012）

基于PROTEUS的防酒驾系统虚拟仿真研究

杨中雨，张晶，尹晶，蒲鑫，刘春艳，崔艳群

（长春理工大学光电信息学院，吉林长春 130012）

为了检测驾驶员呼出气体的酒精浓度，避免酒驾造成交通事故，设计一种以气敏传感器和ATmega16单片机为主的防酒驾系统。通过酒精传感器MQ-3检测车内空气中的酒精含量，把检测的信息送单片机进行处理。若单片机判断酒精没有超标，可以启动汽车；否则会自动切断启动电路，并发出声光报警。完成理论设计后，利用PROTEUS软件对该系统进行虚拟仿真。实验结果表明，安装该系统可以达到预防酒驾的目的。

虚拟仿真；防止酒驾；PROTEUS软件；酒精检测

近年来，我国越来越多的人有了自己的私家车，而酒后驾车造成的交通事故也频繁发生。为此，我国将酒驾列入刑法范围内，所以需要设计一款智能仪器能够检测驾驶员体内酒精含量[1]。在车内安装基于ATMEGA16单片机的酒精浓度探测仪，一是给司机朋友一个很好的提醒，二是当其酒精浓度超标时系统会自动切断启动电路，使汽车无法上路，这样就能很大程度上避免酒后驾车问题[2]。

1 系统总体结构

基于单片机的防酒驾系统设计主要是通过酒精传感器MQ-3检测车内空气中的酒精含量，然后把检测的数据传给AVR单片机内部的A/D转换模块，再经单片机进行处理；如果单片机判断酒精没有超标，这时按下按键S0，绿灯会亮，相当于启动汽车；若酒精超标，如果汽车已经启动，则蜂鸣器会鸣叫，且LCD会有相应的提示：请不要开车；若汽车没有启动，红外感应模块检测到有司机的情况下会报警且切断启动电路，使汽车不能发动。系统结构框图如图1所示。

图1 系统结构框图

2 系统的工作原理

图2为系统工作原理图。ATmega16单片机是整个系统的核心处理器，主要功能是处理传感器的信息，然后根据相应的信息去控制显示、声光报警及启动等电路。MQ-3酒精传感器主要是搜集汽车内的酒精浓度信息，然后把检测到的酒精浓度信息传给单片机进行处理。HC-SR501人体红外感应模块，其主要检测车内是否有驾驶员，然后把相应的信息传给单片机进行处理。E18-D80NK红外避障传感器，主要用于检测汽车是否已经启动，然后把检测到的信息传给单片机进行处理。LCD12864主要用于显示相应的电压、酒精浓度及提示语。声光报警电路根据相应的信息进行声光报警。启动电路主要用于控制汽车引擎的启动。综上，ATmega16单片机接收MQ-3酒精传感器、HC-SR501人体红外感应模块、E18-D80NK红外避障传感器传过来的相应信息，进行处理；然后把处理之后的相应信息输出给LCD12864显示、声光报警电路报警、控制启动引擎等[3]。

图2 系统工作原理图

3 系统的工作流程

首先判断车内是否有驾驶员，若没有，LCD显示酒精浓度及提示语。若有驾驶员，则检测酒精浓度是否超标。若此时汽车已经启动了，则不会突然切断汽车引擎电路（因为此操作很危险），而是发出声光报警（红灯闪烁，蜂鸣器鸣叫）及提示语（LCD显示）；若汽车没有运动，系统会自动切断引擎电路，并有声光报警（红灯闪烁，蜂鸣器鸣叫）及提示语（LCD显示）。具体设计流程图如图3所示。

部分程序代码如下[3-14]：

#include＜iom16v.h＞

#include＜AVRdef.h＞

#include＜math.h＞

图3 程序流程图

4 Protues仿真效果

Proteus 7.5是硬件仿真软件，在Proteus 7.5中进行仿真，减少了调试电路板过程中不必要的元件浪费[14]。本系统中，通过酒精传感器MQ3在浓度范围10～1 000ppm可把检测到的酒精浓度值转换为电压信号，经过单片机ATMEGA16处理恢复为浓度信号在LCD12864上显示出来，同时还可以通过滑动变阻器电路改变输入值与设定阈值对比，当检测值大于设定值时候，报警电路发出报警。图4给出了检测值大于设定阈值时候的仿真结果，这是PB.1被置为低电平，蜂鸣器报警同时红色LED灯被点亮。

5 结论

在Proteus中成功的仿真表明，通过酒精浓度传感器，把空气中酒精浓度转化为电信号，通过A/D转换送入单片机ATMEGA16中进行数据处理，可以实现声光报警、控制汽车引擎电路及LCD12864液晶屏对空气中酒精浓度10～1000ppm范围的显示。通过虚拟仿真实验大大减少了实验成本，避免不必要的浪费。

目前国内外汽车市场上，关于酒精检测的仪器较多，但防酒驾系统寥寥无几。究其原因，是人们考虑怎样才能避免被查到酒驾，而不是考虑驾驶员的安全。本系统成本较低，且目前市场上还少见类似产品出现，所以展望防酒驾系统发展前景，会有人性化的推广价值和广阔的发展空间[15]。

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Research of preventing drunk driving system based on PROTEUS

YANG Zhong-yu，ZHANG Jing，YIN Jing，PU Xin，LIU Chun-yan，CUI Yan-qun
（College of Optical And Electronical Information，Changchun University of Science and Technology，Changchun 130012，China）

In order to detect the alcohol concentration of breathing gas，aviod accidents caused by drunk driving.We design preventing drunk driving system based on ATmega16 and MQ-3.We detect the alcohol concentration inside the car by MQ-3，then sent the information to ATmega16.If the MCU judge alcohol concentrationre is not exceeded.We can start the car；otherwise， we can not.at the same time there is sound and light alarm.After finishing the theoretical design，we simulate it based on PROTEUS。 The experiment results show that installing the system can achieve the purpose of the prevention of drunk driving.

virtual simulation； prevention of drunk driving； PROTEUS； alcohol detection