酒精浓度检测模块设计
酒精浓度检测模块主要由3个部分组成：酒精传感器，小信号放大电路和A/D转换器。酒精传感器是整个模块的核心，常用的酒精传感器主要有电化学酒精传感器，半导体酒精传感器等等。考虑到这套系统为车载系统，因此需要传感器具有体积小，精度高，响应快，抗干扰能力强的特点，我们选择了MQ-3酒精传感器。MQ-3传感器对乙醇蒸汽有很高的灵敏度和良好的选择性，它的测量范围是 10~1 000 ppm的酒精浓度，在测量范围内，该传感器的体电阻与空气中的酒精含量成线性关系，我们通过将体电阻的变化转化为一种电压的变化，就可测得空气中酒精的酒精含量。
该系统设计电路如图2所示。U1是酒精传感器，两个F引脚为加热引脚，用来给传感器预热，A，B引脚为信号输出，A接电源，B 与地之间串一个200 kΩ的采样电阻（实际电路中用一个电位器来替代），其作用是将体电阻Rs转化为电压输出，运放U2A组成一个同向放大电路，其放大倍数为1+R3/R2，这里R3=R2，所以放大倍数为2倍，然后运放输出端接A/D输入端，我们采用ATmega16L的片上A/D，其分辨率为10位，足以满足我们的采集需求。由此，得到输出电压与体电阻Rs的关系为。
图2 酒精浓度检测模块电路设计
报警显示模块设计
报警显示模块用于酒精浓度的超限报警和日常信息的显示，由蜂鸣器和LCD5110组成，LCD5110是一款常用的液晶屏，供电2.7~5.5 V，通过不同的字库取模，可以显示数字，英文字母，汉字和图片，该款液晶还具有一个背光接口，在外部光线不足的时候可以用一个跳线帽点亮背光，提供照明。 LCD5110与主控MCU的通信采用SPI接口，但是为了硬件IO的通用性和软件的可移植性，本系统中用通用IO来模拟SPI时序，形成一个软件 SPI，因此我们将LCD5110的接口放在了5个通用IO而非专用SPI接口上，增加了布线的方便性。报警装置采用一个有源蜂鸣器，用一个NPN三极管做电流放大，如图3所示，三极管的基极通过一个电阻连接到主控的一个IO上，控制蜂鸣器发声与否。
图3 报警显示模拟电路设计
主控模块设计
主控模块由单片机ATmega16L及其外围电路组成的最小系统构成。ATmega16L是一块8位单片机，其片上集成了一个10位的AD转换器，分辨率达到5/1024，足以满足酒精浓度检测模块中的采样要求；片上还有一个全双工串口，用于GPS模块和GSM模块的数据通信。ATmega16L普通模式下功耗仅为3.3 mW，非常适合本系统应用。其电路设计如图4所示。
图4 主控模块电路设计
汽车行驶记录仪的数据传输接口电路设计
USB数据传输接口电路设计
USB接口有数据传输速度快、连接简单、兼容性好等特点。汽车行驶记录仪国家标准考虑到RS232接口使用的普及性和USB接口的先进性，规定了同时使用这两种接口实现数据通信。在USB数据传输的设计方案中采用PDIUSBD12芯片作为USB控制器。PDIUSBD12完全符合USB1.1版规范；同时它还符合大多数器件的分类规格；还适用于许多外设，如打印机、扫描仪、外部的存储设备和数码相机等，它使得当前使用SCSI的系统可以立即降低成本。
单片机直接读写闪存盘，可以实现便携设备或者嵌入式系统的外挂式海量存储。这一技术的核心是USB-HOST技术，FAT文件系统规范的实现，海量存储协议的实现以及USB批量传输方式的实现，涉及到的协议众多，技术难度非常高。在如图3所示的设计方案中，USB接口芯片采用的是Cypress公司的USB-HOST接口芯片 SL811，该芯片支持USB1.1协议、价格低、性能突出且可靠性高。文件系统采用FAT格式，可以兼容Windows 98和Windows 2000/XP。对于大多数厂家生产的闪存盘都可以成功存取。
为了提高电路的可靠性和EMI特性，在电路板设计和布线的过程中应注意以下一些规则：在电源、地线之间加上去耦电容；尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽；信号线布在电（地）层上；在大面积的接地（电）中，常用元器件的引脚与其连接，对引脚的处理需要进行综合的考虑；布线设计完成后，需检查布线设计是否符合设计者所制定的规则，同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求。