一、基于單片機(jī)的多功能防醉駕系統(tǒng)裝置設(shè)計(jì)

　　基于ATmega16超低功耗單片機(jī)的2J2001A型數(shù)碼酒精探測(cè)控制儀，探測(cè)傳感器安裝在汽車(chē)內(nèi)，分別在主駕駛車(chē)位上的頭頂上、方向盤(pán)上、每一個(gè)車(chē)門(mén)的邊上安裝，當(dāng)駕駛?cè)藛T進(jìn)入駕駛座位后，可以自動(dòng)對(duì)酒精濃度進(jìn)行探測(cè)，當(dāng)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)5個(gè)酒精測(cè)試儀的數(shù)據(jù)分析后，會(huì)判定出駕駛員是否是飲酒駕車(chē)和醉酒駕車(chē)，并分別采取對(duì)應(yīng)的措施，以確保行車(chē)和駕駛員的安全。系統(tǒng)可以根據(jù)檢測(cè)到的酒精含量是否超標(biāo)控制汽車(chē)點(diǎn)火器打開(kāi)或者關(guān)閉，如果超標(biāo)，則駕駛?cè)藛T無(wú)法啟動(dòng)汽車(chē)同時(shí)安全帶會(huì)自動(dòng)收緊，而且系統(tǒng)會(huì)呼叫相應(yīng)的人員過(guò)來(lái)幫助駕駛員，因此從根本上杜絕了酒后駕車(chē)的出現(xiàn)。該系統(tǒng)具有性價(jià)比高，智能化程度高，工作穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)。

　　1 系統(tǒng)工作原理

　　系統(tǒng)采用超高靈敏度酒精傳感器用旁熱型半導(dǎo)體式酒精氣敏元件MQ3，超低功耗ATmega16單片機(jī)系統(tǒng)，自動(dòng)探測(cè)酒精濃度的方法，可以防止駕駛?cè)藛T逃避檢測(cè)，以判斷駕駛員是否是酒后開(kāi)車(chē)，系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖1所示。主機(jī)電路包括8個(gè)模塊，分別是酒精傳感電路模塊、電源模塊、GPS定位模塊、鍵盤(pán)控制模塊、液晶顯示模塊、聲光報(bào)警模塊、語(yǔ)音呼叫模塊、繼電器控制模塊。該系統(tǒng)放置在汽車(chē)儀表盤(pán)位置，當(dāng)司機(jī)打開(kāi)車(chē)門(mén)時(shí)，酒精探測(cè)控制儀啟動(dòng)，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)處于被鎖狀態(tài)，汽車(chē)無(wú)法啟動(dòng)。酒精傳感器加熱后，探測(cè)控制儀對(duì)酒精傳感器探測(cè)的氣體信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。由于酒精含量與酒精傳感器檢測(cè)后產(chǎn)生的電壓信號(hào)成特定的比例關(guān)系，因而可根據(jù)電壓信號(hào)進(jìn)行酒精含量的判斷。檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)過(guò)放大和濾波之后，通過(guò)單片機(jī)內(nèi)置的12位ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，由單片機(jī)對(duì)此信號(hào)進(jìn)行處理判斷，假設(shè)酒精含量沒(méi)有超標(biāo)，LCD顯示屏幕顯示當(dāng)前酒精濃度，同時(shí)綠色指示燈（正常）亮起，控制繼電器不起作用，汽車(chē)隨之啟動(dòng);反之紅色指示燈（不正常）亮起并進(jìn)行聲光報(bào)警，控制繼電器切斷點(diǎn)火裝置電源，同時(shí)安全帶收緊，系統(tǒng)啟動(dòng)呼叫緊急聯(lián)系人裝置，通過(guò)GPRS導(dǎo)航儀測(cè)定當(dāng)前位置并以語(yǔ)音或短信“我現(xiàn)在在XX方位，我喝醉了，請(qǐng)速來(lái)”告訴給緊急聯(lián)系人，此時(shí)駕駛?cè)藛T無(wú)法啟動(dòng)汽車(chē)，從根本上實(shí)現(xiàn)控制酒后駕車(chē)。汽車(chē)啟動(dòng)后，控制儀隨即進(jìn)入低功耗狀態(tài)，只有酒精濃度探測(cè)電路一直工作，一旦駕駛?cè)藛T駕駛過(guò)程中飲酒，控制儀立即恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。

　　2 系統(tǒng)主要電路設(shè)計(jì)

　?。?）主控電路

　　本控制儀采用了由Atmel公司研發(fā)出的新一代高性能、低功耗、高集成化的8位微處理器，具有先進(jìn)的RISC結(jié)構(gòu)，大多數(shù)指令的執(zhí)行時(shí)間為單個(gè)時(shí)鐘周期增強(qiáng)型ATmega16單片機(jī)，它的工作電壓為4.5～5.5 V，工作頻率為0～16 MHz，支持JTAG端口仿真和編程，仿真效果比傳統(tǒng)仿真更真實(shí)有效。它的高度集成不但大大降低了故障率，而且在成本、體積、穩(wěn)定性方面都有明顯優(yōu)勢(shì)。系統(tǒng)主控電路如圖2所示，包含晶振電路、復(fù)位電路等。

　?。?）酒精檢測(cè)電路

　　酒精傳感器采用旁熱型半導(dǎo)體式酒精氣敏元件MQ3，探測(cè)范圍為10～1000ppm。酒精檢測(cè)電路由高精度酒精傳感器、信號(hào)調(diào)理放大電路、濾波電路和單片機(jī)內(nèi)置12位ADC等組成，主要功能是檢測(cè)酒精含量，判斷其是否超標(biāo)，如圖3所示。

　?。?）指示燈電路

　　指示燈電路有紅綠黃三個(gè)指示燈，紅燈是電源指示燈，工作時(shí)亮;綠燈是檢測(cè)提示燈，因?yàn)榫凭筋^需要一定時(shí)間加熱，才能達(dá)到理想的靈敏度，加熱時(shí)間到，綠燈亮，表示可以進(jìn)行濃度探測(cè);黃燈為報(bào)警指示燈，黃燈不亮，表示可以行車(chē);當(dāng)黃燈亮?xí)r，表示酒精濃度超標(biāo)，不可以駕駛，同時(shí)黃燈閃爍的頻率越高，酒精濃度越高。如圖4所示。

　　（4）液晶顯示電路

　　此系統(tǒng)選用的是廣州瑞通科技有限公司的SED1335圖形點(diǎn)陣LCD模塊。這是一款低功耗的點(diǎn)陣圖形式LCD，可以工作在3.3 V供電的情況下，顯示格式為128（列）×64（行），具有多功能指令，內(nèi)部帶有中文字庫(kù)，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。本系統(tǒng)中與單片機(jī)的連接采用并行工作模式，以液晶顯示控制芯片ATmega16的異步串行通信端USART為外部數(shù)據(jù)或控制指令的輸入斷口，如圖5所示。

（5）GPS導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)置電路

　　本設(shè)計(jì)在系統(tǒng)終端采用了GPS導(dǎo)航系統(tǒng)模塊作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，當(dāng)酒精檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)出醉酒超標(biāo)信號(hào)時(shí)，該模塊就會(huì)將所在地點(diǎn)的信息發(fā)到語(yǔ)音呼叫模塊上。在平時(shí)無(wú)醉酒（飲酒）情況下，該模塊就充當(dāng)GPS實(shí)時(shí)導(dǎo)航系統(tǒng)，為駕駛員提供必要的信息。

　?。?）繼電器控制電路

　　控制繼電器有兩個(gè)主要部分，一個(gè)是控制系統(tǒng)，另一個(gè)是被控制系統(tǒng)。其起動(dòng)機(jī)的工作原理如圖6所示。

　?。?）語(yǔ)音呼叫系統(tǒng)控制電路

　　語(yǔ)音呼叫系統(tǒng)是繼酒精檢測(cè)電路發(fā)出超標(biāo)信號(hào)后，該系統(tǒng)讀取GPS模塊傳送過(guò)來(lái)的信息并通過(guò)語(yǔ)音呼叫系統(tǒng)把飲酒者所在地點(diǎn)信息傳給其最近聯(lián)系人，讓他過(guò)來(lái)幫忙，如：“我現(xiàn)在在XX方位，我喝醉了，請(qǐng)速來(lái)”。其電路如圖7所示。

　?。?）報(bào)警和鍵盤(pán)電路

　　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(chē)警告音;不超標(biāo)時(shí)發(fā)出允許行車(chē)提示音。由單片機(jī)的I/O口驅(qū)動(dòng)蜂鳴器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　3 系統(tǒng)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?？刂苾x主程序流程圖如圖8所示，實(shí)現(xiàn)酒精含量檢測(cè)、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(cè)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(chē);如果低于這個(gè)濃度，則顯示所測(cè)的濃度，同時(shí)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。

　　通過(guò)電路中預(yù)留的JTAG接口調(diào)試程序，依據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)不同功能的需要，采用模塊化的設(shè)計(jì)，將程序分成幾個(gè)主要的功能模塊：氣體檢測(cè)、工作電壓設(shè)置、采樣數(shù)據(jù)上傳。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　酒精監(jiān)控系統(tǒng)是為預(yù)防或杜絕醉酒駕車(chē)引發(fā)交通事故發(fā)生而設(shè)計(jì)的。通過(guò)對(duì)各個(gè)電路功能及軟件工作流程的研究與制作，基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求。系統(tǒng)具有自動(dòng)測(cè)量、智能化程度高、功耗低等特點(diǎn)，對(duì)預(yù)防酒后駕車(chē)具有很好的效果，在實(shí)際應(yīng)用中具有很好的推廣價(jià)值。

　　二、智能電飯煲中單片機(jī)的應(yīng)用

　　1 引言

　　微電腦或電腦控制的智能電飯煲符合現(xiàn)代人的要求，人性化的界面設(shè)計(jì)，使得人們一眼看出當(dāng)前工作狀態(tài)，讓您更安心，各種烹調(diào)過(guò)程全部由電腦自動(dòng)控制，并且大多的智能電飯煲采用太空“黑晶”內(nèi)膽，超硬耐磨，恒久美觀，所有的這些特點(diǎn)符合現(xiàn)代人的省時(shí)、省力、耐用的觀念。

　　本文主要介紹利用SPMC65P2404A芯片來(lái)對(duì)電飯煲的過(guò)程進(jìn)行控制，SPMC65P2404A是凌陽(yáng)公司的8位元單片機(jī)，最高工作頻率為8MHz，工作電壓2.5V~5V，有192字節(jié)的RAM和4K字節(jié)的OTP ROM，有23個(gè)可編程IO口，8通道10位A/D轉(zhuǎn)換器，2通道8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，2通道16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，1個(gè)12位PWM輸出口，有低電壓、上電、看門(mén)狗、外部信號(hào)、錯(cuò)誤地址復(fù)位，并且有一個(gè)蜂鳴器輸出口。

　　2 總體方案介紹

　　利用凌陽(yáng)8位MCU設(shè)計(jì)的智能電飯煲控制系統(tǒng)原理框圖如圖2-1所示，通過(guò)按鍵來(lái)選擇功能模式、顯示電路完成顯示當(dāng)前狀態(tài)和定時(shí)時(shí)間;通過(guò)溫度傳感器來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行采樣;通過(guò)MCU的控制最終實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器的控制，從而來(lái)控制對(duì)加熱盤(pán)的加熱與否，電源部分完成對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)和外圍電路提供5V電源，并且對(duì)加熱盤(pán)進(jìn)行加熱。