MSP430的車載酒精探測控制儀設(shè)計方案

信號調(diào)理放大電路前級采用美信公司生產(chǎn)的高精密運(yùn)放MAX4238來實現(xiàn)，它具有1pA的偏置電流，2μV的偏置電壓，超低溫漂，良好的性能。后級放大采用常用的OP07C運(yùn)算放大來實現(xiàn)，濾波芯片采用美信公司生產(chǎn)的開關(guān)電容型引腳可編程集成濾波器MAX266來實現(xiàn)，具有比普通RC濾波電路更優(yōu)異的性能。

A/D轉(zhuǎn)換采用MSP430FG4619IPZ自帶的12位、最大速率為200KSPS的ADC，它的電壓基準(zhǔn)可以選擇為內(nèi)部基準(zhǔn)或者外部基準(zhǔn)，節(jié)省了外部ADC芯片，大大簡化了硬件的設(shè)計，同時可以滿足精度的要求，因此非常適合于本系統(tǒng)的設(shè)計。

3 指示燈和液晶顯示電路

指示燈電路有紅綠黃三個指示燈，紅燈是電源指示燈，工作時亮;綠燈是檢測提示燈，因為酒精探頭需要一定時間加熱，才能達(dá)到理想的靈敏度，加熱時間到，綠燈亮，表示可以進(jìn)行濃度探測;黃燈為報警指示燈,黃燈不亮，表示可以行車;當(dāng)黃燈亮?xí)r，表示酒精濃度超標(biāo)，不可以駕駛，同時黃燈閃爍的頻率越高，酒精濃度越高。

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LCM128645ZK，這是一款低功耗的點陣圖形式LCD，可以工作在3.3V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，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，如圖4所示。

圖4 鍵盤顯示和指示燈電路圖

4 繼電器控制電路

本電路受單片機(jī)P2.4控制，相當(dāng)于開關(guān)，控制點火裝置的打開和關(guān)閉、車燈的亮滅和喇叭的響與不響。是系統(tǒng)中非常重要的執(zhí)行單元。電路簡單，由于篇幅原因，這里不給出。

5 報警和鍵盤電路

利用蜂鳴器作為報警器，當(dāng)酒精含量超標(biāo)時，發(fā)出禁止行車警告音;不超標(biāo)時，發(fā)出允許行車提示音。由P1.7驅(qū)動蜂鳴器來實現(xiàn)。

因為單片機(jī)有足夠多的I/O引腳，因此系統(tǒng)的鍵盤電路采用獨立式鍵盤，如圖4所示。采用中斷的方式工作，可以設(shè)定酒精探測控制儀的系統(tǒng)參數(shù)，比如設(shè)定的報警的酒精濃度等。

6 其他電路

JTAG接口電路用于調(diào)試程序，以及系統(tǒng)軟件的升級。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。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。

通過以上設(shè)計，系統(tǒng)前端就可以把酒精傳感器檢測到的酒精含量信號經(jīng)單片機(jī)判斷后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號以控制汽車點火電路，從而實現(xiàn)對酒后駕車的有效控制。

軟件設(shè)計

軟件部分根據(jù)系統(tǒng)功能進(jìn)行模塊化編程。控制儀主程序流程圖如圖5所示，

圖5 控制儀主程序流程圖

實現(xiàn)酒精含量檢測、酒精含量是否超標(biāo)判別、酒精含量顯示、聲光報警等功能。系統(tǒng)初始化后，對酒精傳感器進(jìn)行加熱，自動進(jìn)入測量狀態(tài)，然后采集酒精含量電壓信號，與設(shè)定的精度濃度進(jìn)行比較，如果高于這個濃度，則顯示該濃度，并進(jìn)行聲光報警，同時切斷點火電路，駕駛?cè)藛T不能發(fā)動汽車;如果低于這個濃度，則顯示所測的濃度，同時啟動發(fā)動機(jī)。

結(jié)語

車載酒精探測儀是為預(yù)防交通事故發(fā)生情況而設(shè)計的。本文通過對各個電路功能及軟件工作流程的闡述，對整個設(shè)計進(jìn)行了介紹。由于本系統(tǒng)安裝在汽車上，自動測量、智能化程度高、功耗低，對預(yù)防酒后駕車具有很好的效果，在實際應(yīng)用中具有很好的推廣價值。