我国新道路交通安全法明确强调加强力度查处"酒后驾驶".虽然,在我国大城市交通警察都配备有"酒精测试仪",但是大部分"酒后驾驶"的司机都抱有不会被交警发现的侥幸心理,使得"酒后驾驶"不能从根本上杜绝.

　　本文介绍的酒后驾驶智能控制车钥匙,可以从根本上杜绝"酒后驾驶".驾驶员在启动汽车之前,必须对着"酒后驾驶智能控制车钥匙"呼出气体达3s以上,通过测量驾驶呼出气体酒精浓度,从而推算出血液酒精浓度,将它与国家公安部制定的"酒后驾驶"指标相比,若司机呼出的气体中酒精含量超标,则红灯亮,隐含钥匙的护套不能缩进车匙,使汽车钥匙只能露出一部分,钥匙不能插人锁孔,使其不能发动汽车,示意图如左图所示.如果司机呼出的气体中酒精含量不超标,则绿灯亮,隐含钥匙的护套能缩进车匙,那么钥匙能露出它的全部,司机才能将钥匙的全部插入锁孔,然后打火发动汽车,示意图如右图所示.这样就从可以从根本上杜绝"酒后驾驶".

　　燃料电池酒精传感器的原理和特点燃料电池利用化学反应,直接把进入其内部的可燃气体转变成电能输出,在其两个电极上产生电压输出.燃料电池酒精传感器采用贵金属白金作为电极,在燃料电池酒精传感器的燃烧室内充满着特种催化剂,这种催化剂仅能使进入燃烧室内的酒精气体充分燃烧转变为电能输出,对其它非酒精气体不产生任何反应,因而,它们对输出没有任何影响.所以,燃料电池酒精传感器输出电压的高低与吸入燃烧室内酒精气体的浓度成正比.

　　燃料电池酒精传感器具有测量精度高、可测范围广等特点,由于它只对酒精气体反应,任何其它非酒精气体给测量结果带来的干扰都很少,另外,由于它只对酒精气体敏感,只要把它的环境温度控制在规定的范围内,即使是酒精浓度很低的气体也能在其两极产生微弱的电压输出.设计时一定要考虑燃料电池酒精传感器的测温和加热电路,每次测量前,都要先把燃料电池的环境温度控制在理想条件下.而对于半导体酒精传感器,其阻值变化与温度以及非酒精气体的浓度都有关系,测量时只能限制但无法排除别的气体对测试结果的干扰.而且当酒精浓度过高或过低时,测试结果误差会更大.

　　图3为硬件结构图.

　　系统硬件系统的硬件设计主要分为控制模块、模拟信号放大与采集模块、显示模块、电磁肖模块和报警模块、自动关机模块.

　　控制模块首先要控制燃料电池的环境温度,因燃料电池的环境温度影响酒精气体的转换率,可以用一个高精度的热敏电阻和一个加热电阻放在燃料电池的底下,它们之间不能靠得太近,以免热敏电阻所测的温度不能真实反应燃料电池的环境温度.要控制每次吸入燃料电池内的气体总量的一致,由于燃料电池燃烧室的容量是固定的,所以,只需要控制吸入气体的压强,为了不增加系统的复杂性,在吸气口安装一个压力传感器,当人体呼出的气流从这里流过时,检测气流的压力;达到预先规定的数值时,表明被测者呼出的气体是来自肺部深处的气体.每次测量之前都要使燃料电池的正极接地以清除残余电压,在此用一个MOS管,把它的漏极和源极直接和燃料电池的正极与地相连,栅极接到微处理器的一个引脚上.通过控制栅极电平的高低,来控制燃料电池的输出与地是否导通.系统中还有很多其它控制,如控制加热电阻的开与关,控制电磁线圈的开与关,蜂鸣器的发声和运算放大器等都是通过控制微控制器某个引脚上的输出电压高低来控制.

　　模拟信号放大与采集模块主要是模拟信号的放大电路设计,包括燃料电池的输出电压、压力传感器的输出和温度传感器的输出放大与处理.PICl8F452内部带有8路A/D转换模块,处理精度可达到10位,这些引脚可以直接接收模拟信号,不需要额外的A/D转换芯片.

　　显示模块、电磁肖模块和报警模块采用2个普通发光二极管,其中一个用于显示电源工作状态显示灯;另一个发光二极管做多种功能,闪烁时代表目前电池容量不多了,处于低电压状态,蜂鸣器发声报警;当它处于亮的状态代表目前加热完成,或者已清楚残余的酒精气体,可以准备再次测量.1个双色发光二极管(红,绿)用作测量结果的显示,绿色代表测量酒精浓度没有超标,酒精含量正常,电磁线圈通电,电磁肖打开,汽车钥匙可以正常使用,可以启动汽车;红色代表测量酒精浓度超标,蜂鸣器发声报警,电磁线圈没有通电,电磁肖无法打开,汽车钥匙无法使用,汽车将不能启动。

　　自动关机模块由于酒后驾驶智能控制车匙采用电池供电,在一段时间内(5分钟)如没有使用应该自动关机来节约电池的电量.采用TI公司的TPS60110电源芯片,通过外围一个Rs触发器可以控制TPS60110芯片的Enable脚,通过微处理器的输出电压来控制,在一段时间内(5分钟)没有操作就自动关机.

　　系统软件按照系统所要实现的功能,将整个系统划分为以下几个子程序:

　　(1)自检系统.(2)显示:检测3位发光二极管是否正常显示,系统所处的工作状态和最终测试结果显示.(3)测试:首先设置采样参数进行采样,涉及到许多参数检测和控制电路,采样完毕后,要对采样结果进行分析处理,计算出测试结果.(4)参数校准:由于燃料电池的电极容易老化,每个月要用标准酒精气体进行参数校准,参数值保存在EEPROM中.(5)低电压检测.(6)自动关机.其软件流程图如图4所示.