【正文】 圖 43 液晶顯示模塊程序設(shè)計流程圖 報警模塊程序設(shè)計 傳感器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，與閥值進(jìn)行比較，超過閥值進(jìn)行聲光報警。 OLED_P6x8Str(0, 2,Oncentration :)。 include include include include include include 開始 初始化 觸發(fā) A/D 轉(zhuǎn)換 換算酒精濃度 酒精濃度顯示 是否大于閥值 報警燈亮 Y N 圖 41 主程序流程圖 結(jié)束 第 18 頁 共 31 頁 include include include include int main(void) { Warning_init()。從圖中可以看出，整個系統(tǒng)體積比較小，顯示屏小巧，外觀看起來比較舒適，而且采用鋰電池供電，可以隨時充電，這些都滿足了設(shè)計要求的便攜式功能。當(dāng)傳感器所在的環(huán)境中有酒精氣體時，它的電導(dǎo)率會根據(jù)空氣中酒精氣體濃度的不同而不同，酒精氣體的濃度越大，電導(dǎo)率也就越大。而且它的顯示方案與同類型液晶顯示模塊相比，在硬件電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及程序的編寫方面都要簡單很多。只需要將 RPROG 與地相連，就可以讓充電器恢復(fù)正常操作狀態(tài)。也可以將 TP4054 設(shè) 置為停機模式，在此模式下供電電流為 45uA。 在本設(shè)計 中 選擇了 TP4054 這塊 充電芯片，它是一款采用恒定電壓 /電流的單節(jié)鋰電池線性充電器，它能夠提供 800mA 的 充電電流 ， 它采用的是 SOT25 封裝，并且外部元件數(shù)目較少，因此 TP4054 是 便攜式應(yīng)用的最佳選擇，它可以通過USB 電源和適配器電源對鋰電池進(jìn)行充電，并且它的內(nèi)部有防倒充電路，所以沒有必要在外部單獨設(shè)計檢測電路和隔離二極管。 (3) 停機模式：在停機模式下，內(nèi)部由 供電的部分將不能工作， 并且RC 振蕩器也都會被關(guān)閉，可以把調(diào)壓器設(shè)置成低功耗和普通模式這兩種模式。 STM32 F103xxx 系列單片機的功能以及外部設(shè)備配置如表 31 所示。如圖 33 所示，其中 : Rs 是 MQ3 酒精氣體傳感器的輸出阻值，它在不同氣體以及不同濃度下 是 不同的； R0 是 MQ3 酒精氣體傳感器在潔凈空氣中的電阻值。 第 4 頁 共 31 頁 3 硬件電路設(shè)計 元器件選擇 酒精氣體傳感器 1)MQ3 傳感器工作原理 MQ3 酒精氣體傳感器中使用了氣敏材料二氧化錫，該傳感器是半導(dǎo)體氣敏元件。在程序編寫的過程中設(shè)置了一個閥值，當(dāng)被檢測空氣中的酒精濃度值大于閥值時，單片機會控制LED 燈亮和蜂鳴器響來實現(xiàn)報警的功能。 燃料電池型酒精濃度檢測儀與半導(dǎo)體型的相比，它具有 以 下幾個優(yōu)點 1) 穩(wěn)定性好 2) 精度高 3) 抗干擾能力強的優(yōu)點 但是燃料電池型酒精傳感器也存在一些致命缺點，比如說在制造過程中對傳感器的結(jié)構(gòu)要求非常精密，制造難度非常大等。因此酒精濃度檢測儀應(yīng)該向著高精度，高可靠性，高穩(wěn)定性與微型化的方向發(fā)展。而這兩年出現(xiàn)了一種新型的半導(dǎo)體酒精檢測儀，它就是一種擁有高可靠性、高精度、呼吸式等特點的酒精濃度檢測儀 ca2020。并且會使駕駛員視力暫時受損，分辨顏色的能力下降，視像不穩(wěn)等，這些癥狀會使駕駛者不能發(fā)現(xiàn) 或 正確領(lǐng)會標(biāo)志、標(biāo)線、交通信號燈所要表達(dá)的意思，在這種情況下，駕駛員幾乎失去了駕駛能力，發(fā)生交通事故的概率極限增加。 alcohol content。目前 ， 許多國家采用 呼氣酒精檢測儀來 檢測駕駛員 體內(nèi)的酒精含量。分類號： TP932 U C D： D10621408(2020)14100 密 級：公開 編 號： 2020071024 成都信息工程大學(xué) 學(xué)位論文 基于 STM32 的便攜式酒精濃度檢測儀設(shè)計與實現(xiàn) 論文作者姓名： 申請學(xué)位專業(yè)： 測控技術(shù)與儀器 申請學(xué)位類別： 工學(xué)學(xué)士 指導(dǎo)教師姓名（職稱）： 論文提交日期： 2020 年 06 月 10 日 基于 STM32 的便攜式酒精氣體濃度檢測儀設(shè)計與實現(xiàn) 摘 要 近年來， 隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展 ， 給人們也帶來了很多利益。因 此， 我們 需要設(shè)計一 個能夠檢 測駕駛員體內(nèi)酒精含量 的 智能儀器。 STM32 MCU。 當(dāng)酒精在人體血液里達(dá)到一定 濃度的時候，會導(dǎo)致駕駛者神經(jīng)麻痹、觸覺能力降低、判斷能力和操作能力也會降低。另一種酒精 測試儀是數(shù)碼管顯式，它是以數(shù)字的形式來顯示檢測的結(jié)果。 受 20 世紀(jì)信息技術(shù)快速發(fā)展的影響，傳感器技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到 了一個非常高的地步了，在各個領(lǐng)域都得到了廣泛的使用，扮演著非常重要的角色。并且轉(zhuǎn)變成電能，也就是在兩個電極上產(chǎn)生了電壓，由此轉(zhuǎn)換來的電壓與在燃燒室內(nèi)燃燒的氣體的酒精濃度是成正比的，在外部通過接入負(fù)載來消耗電能[4,5]。 在本課題設(shè)計中使用 MQ3 酒精傳感器采集 數(shù)據(jù) ，它將采集到的信號轉(zhuǎn)換為電信號，電信號經(jīng)過處理后傳給 STM32 單片機， STM32 單片機內(nèi)嵌有 A/D 轉(zhuǎn)換器，它將電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后 STM32 單片機 再對數(shù)字信號進(jìn)行分析處理，轉(zhuǎn)換為酒精濃度值，最后通過顯示屏將濃度值顯示出來。同時將酒精濃度值與閥值進(jìn)行比較，對于超過閥值的進(jìn)行聲光報警。 酒精氣體傳感器 單片機 聲光報警模塊 液晶顯示模塊 圖 21 總體設(shè)計方案 框架圖 信號調(diào)理模塊 第 5 頁 共 31 頁 圖 31 MQ3 的 引腳 圖 32 MQ3 傳感器實物圖 3)MQ3 氣體傳感器的特點 (1) 靈敏度高 (2) 快速響應(yīng)恢復(fù)特性 (3) 使用壽命長 (4) 穩(wěn)定性可靠 (5) 驅(qū)動回路簡單 (6) 可以抵抗 其他氣體 的干擾 (7) 具有信號輸出指示 (8) 雙路信號輸出，并具有信號輸出指示 (9) TTL 輸出有效信號為低電平 (10) 輸出電壓范圍為 05V 4)MQ3 氣體傳感器對酒精 氣體 濃度的標(biāo)定 第 6 頁 共 31 頁 傳感器 內(nèi)部 的 氣敏電阻的輸出阻值與酒精氣體濃度有關(guān)，它隨著酒精濃度 的變化而變化。C 相對濕度： 65% 圖 33 MQ3 的 靈敏度特性曲線 單片機介紹 在本課題中選用的單片機型號是 STM32F103VCT6，它的管腳分布如圖 34所示。只需要滿足 NRST 上的外部復(fù)位信號或者是 WKUP管腳上的一個上升邊沿這兩個中的任意一個條件，就可以從待機模式中退出。 6)ADC STM32F103VCT6 單片機內(nèi)部嵌有 2 個 12 位的模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換器，這兩個轉(zhuǎn)換器有以下幾個特點： (1) 每一個 ADC 都擁 用 16 個外部通道 (2) 可以實現(xiàn)單次或掃描轉(zhuǎn)換 (3) 在掃描模式下，可以自動切換為選定的模擬輸入中的任何一個 ADC 接口上其它的邏輯功能還包括 (1) 交叉采樣和保持 (2) 同步采樣和保持 (3) 單次采樣 充電芯片 1)工作原理 整個設(shè)計 使用 鋰電池來供電，當(dāng)鋰電池電能用完時，就要對它進(jìn)行充電。 當(dāng)輸入電壓被斷開的時候， TP4054 自行變成低電流的狀態(tài)，將電流下降至2uA 以下。斷開設(shè)定電阻器與地的連接， PROG 引腳通過內(nèi)部一個 的電流件將電壓升至高電平，充電器啟動停機模式，此時停止充電，并且將輸入電流降至 45uA。 12864 液晶顯示屏擁有多種接口方式，比如 4/8 位并 第 13 頁 共 31 頁 行以及 2/3 線串行等，它的內(nèi)部還包含有國標(biāo)一級和二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其低電壓低功耗的顯著特點，再加上分辨率高的特點，讓它在電子產(chǎn)品的設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用。由 2 腳和 5 腳提供加熱電流。圖 310 中有兩個 LED 指示 燈，當(dāng)酒精濃度超過閥值時，蜂鳴器響并且紅色指示燈亮，否則黃色指示燈亮。下面的程序展示如何調(diào)用這些子程序。調(diào)用 LED顯示子程序 OLED_P8x16Str(20, 0,Aleter)。液晶顯示模塊程序流程圖如圖 43 設(shè)計如圖所示。最后對轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，找出其最大值和最小值，除去最大值和最小值后計算出平均值。 系統(tǒng)整體調(diào)試 在對系統(tǒng)整體進(jìn)行調(diào)試時，系統(tǒng)上電后，要先等待大約 1 分鐘左右，目的是要給傳感器預(yù)熱，這樣測試的準(zhǔn)確度才會更高。 從市面上買了一個精確度為 177。 3) 酒精檢測儀 在運行過程中，單片機會受到 軟件的控制，從而產(chǎn)生軟件延時誤差。 3) 蜂鳴器不報警 調(diào)試聲光報警模塊的時候，當(dāng)整個系統(tǒng)正常運行時，發(fā)現(xiàn)酒精濃度值超過閥值時只有指示燈亮，蜂鳴器不響，就去檢查電路，覺得電路沒問題，就以為是程序報警模塊寫錯了，又去檢查程序，檢查過后還是沒有發(fā)現(xiàn)問題所在。 6) 酒精濃度換算誤差較大 根據(jù)圖 24氣敏元件靈敏度特性曲線來查找酒精傳感器的輸出電壓與酒精濃度的關(guān)系，最初為了計算方便，就把酒精傳感器在純凈空氣中的電壓與在酒精氣體中輸出電壓的比值與酒精濃度看成是成正比的關(guān)系，根據(jù)這種關(guān)系來換算酒精濃度值，后來發(fā)現(xiàn)誤差太大。 第 26 頁 共 31 頁 參考文獻(xiàn) [1] 李建榮，薛亞平，錢松 . 基于單片機的酒精濃度檢測儀的設(shè)計 [A]. 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報 , 2020, 13(4):14 [2] 王彩紅，王學(xué)梅 . 酒精檢測儀的研制 [J]. 科技信息 , 2020, 29:13 [3] 田哥 . 國外酒后駕車檢測儀科技新動向 [J]. 道路交通與安全 , 2020,5 [4] 潘祖軍 ， 朱文勝 ， 岳睿 . 汽車用酒精傳感器的分析 [A]. 學(xué)術(shù)論壇 , 2020:3940 [5] 楊金瑞 . 基于法布里 —珀羅干涉效應(yīng)的多孔硅乙醇傳感器 [J]. 重慶大學(xué)出版 , 2020:1920 [6] 韓瑞芳 . 酒后駕車涉及問題的綜合探討 [M]. 西安文理學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)報） , 2020, 4(10):126130 [7] 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