【文章內(nèi)容簡介】 IP 協(xié)議和 協(xié)議，實現(xiàn)了與 Inter/Intra 的兼容，增大了覆蓋范圍。 由于本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量不大，但需要比較快的響應速度，需要將信息及時的發(fā) 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 9 頁 共 30 頁 送到控制中心，所以本系統(tǒng)選擇 GPRS 網(wǎng)絡將酒駕數(shù)據(jù)上傳至交警部門的控制中心。通過 GPRS 網(wǎng)絡將各個設備終端共同連接到控制中心，可以實現(xiàn)任意地點的遠程數(shù)據(jù)傳輸，控制中心可以實時獲取到系統(tǒng)的相關信息，相對于 GSM 系統(tǒng)，具有響應快，成本低的特點，本系統(tǒng)采用的 GPRS 模塊為 SIM900A。 本部分的基本實現(xiàn)過程如下 : 控制中心系統(tǒng)建立一個網(wǎng)絡服務器，監(jiān)聽來自監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡連接，當監(jiān)測系統(tǒng)需要將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)傳遞到控制中心時，會通過 GPRS 網(wǎng)絡建立一個 TCP 或者 UDP 連接，當連接成功建立后就可以將數(shù)據(jù)可靠的傳輸?shù)娇刂浦行模诳刂浦行倪M行分析，通過解析數(shù)據(jù)做出回應。通信結束后，系統(tǒng)斷開連接，完成整個通信過程。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 10 頁 共 30頁 3 系統(tǒng)的單元硬件設計 車載酒精檢測系統(tǒng)是指利用傳感器技術、數(shù)據(jù)融合技術以及 GPRS 技術自動讀取車內(nèi)空氣中酒精含量，并進行綜合處理，最終作為司機酒駕的依據(jù)。車載酒精檢測系統(tǒng)不但能夠?qū)崿F(xiàn)自行檢測、實時上傳功能，還能為交警部門節(jié)省大量的人力物力。 目前對于酒精檢測的種類很多，按照檢測方式的不同可分為人為檢測和自行檢測。人為檢測即公安交管部門通過交警人員采用便攜式酒精測試儀強制性的來檢測司機是否酒后駕車，且只能針對部分車輛抽樣檢測，具有局限性。自行檢測即利用酒精傳感器來檢測車內(nèi)的酒精含量，但以前設計的系統(tǒng)基本上是一個單個酒精傳感器，對車內(nèi)氣體的流通情況欠缺考慮，干擾大從而使得數(shù)據(jù)的可靠性不高，因 此難以很好推廣。本系統(tǒng)中選擇數(shù)據(jù)融合技術和 GPRS 技術相結合的方式進行數(shù)據(jù)的處理以及傳輸，解決了上述兩種酒精檢測存在的問題。 綜上所述，我們設計了用 MQ3和 ME3 ACZH50H 來檢測車內(nèi)的酒精含量、用模糊控制算法對數(shù)據(jù)進行融合處理，用 STM32 單片機作為控制中心。結合 GPRS遠程無線數(shù)據(jù)傳輸將酒駕車輛的相關信息發(fā)送至交警大隊的控制中心。該系統(tǒng)具有功耗低，實時性好，數(shù)據(jù)遠程傳輸?shù)葍?yōu)點。 車載酒精檢測系統(tǒng)的設計原則 為了有效的防止酒駕的發(fā)生，本系統(tǒng)是基于以下設計原則研究開發(fā)的 : 系統(tǒng)采用 MQ3 和 ME3ACZH50H 來檢測車內(nèi)的酒精含量，無需人為檢測，具有實時性強，安全可靠等優(yōu)點。 ，相比與單個酒精傳感器測得的數(shù)據(jù)更加精確。 ，車輛設備應用場合特殊，所以要保證設備有效工作能力盡可能強。 ，盡可能將該設施配備于每一 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 11 頁 共 30頁 輛即將出廠的汽車，得到廣泛應用。 MQ3 和 ME3ACZH50H 的使用溫度均為 10~50，能夠穩(wěn)定運行在車內(nèi)的空間中。 車載酒精檢測系統(tǒng)的組成 基于 STM32 的車載酒精檢測系統(tǒng)主要分為兩個部分 :一是車載終端部分，也是車載酒精檢測系統(tǒng)的重點內(nèi)容。主控制器安裝在汽車內(nèi)部，為了直觀，將主控制器框圖畫在汽車外部。二是無線數(shù)據(jù)傳輸部分，將酒駕車輛的相關信息通過GPRS 模塊發(fā)送至交警部門控制中心的 IP 上，或者發(fā)送至具體的手機號上。其整體結構如圖 31所示 。 圖 31 車載酒精檢測系統(tǒng)的總體架構 本課題設計了一套針對酒駕人群的實時的，自動 化的車載酒精檢測系統(tǒng)。主要功能設計思想是通過車載部分的酒精傳感器采集車內(nèi)氣體中的酒精含量，送至調(diào)理電路中，并將調(diào)理后的信號送至主控制器 STM32 進行數(shù)據(jù)融合處理，一旦酒精含量超過預設值，則將數(shù)據(jù)通過 GPRS 網(wǎng)絡發(fā)送至交警部門的控制中心，從而實現(xiàn)自動化、實時監(jiān)測的目的。本設計希望提供的是面向大眾化的產(chǎn)品，在開發(fā)初期，對其功能設計、技術選擇及系統(tǒng)成本進行了市場定位，確定了功能需求。根據(jù)人們的需要正確地定位系統(tǒng)，科學地、理性地選擇功能是關鍵?？紤]到我國目前對于酒駕的監(jiān)察力度以及檢測手段，本系統(tǒng)設計定位于對酒駕人群 的酒精檢測，系統(tǒng)突出的優(yōu)點是低功耗、安裝方便、使用靈活、自動化檢測。同時考慮到 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 12 頁 共 30頁 我國仍是一個發(fā)展中國家并且貧富懸殊較大，因此本系統(tǒng)的設計定位在低成本，主要有酒精含量檢測、液晶顯示、發(fā)送數(shù)據(jù)等功能，所選取的器件既要保證經(jīng)濟實用又要具備穩(wěn)定的工作性能。車載酒精檢測系統(tǒng)是在自動化、實時監(jiān)測的基礎上設計的，不用人為的去檢測，同時不受距離的約束，能夠把酒駕信息直接發(fā)送至交警部門的控制中心，達到實時監(jiān)測的目的。系統(tǒng)的各部分功能如下 : MQ3 和 ME3ACZH50H，用來采集汽車內(nèi)氣體 中的酒精含量。 ，傳送給微處理器處理。 ，得出最終酒精數(shù)值并與預設值做比較，若超出則汽車通過液晶屏周期性閃動來警示司機己經(jīng)處于酒駕狀態(tài)，并將酒駕數(shù)據(jù)通過 GPRS 網(wǎng)絡發(fā)送至交警部門的控制中心或者具體的手機號上。 系統(tǒng)的功能結構如圖 32 所示。 圖 32車載部分總體框圖 在硬件設計的過程中，為了使硬件電路的設計更加合理，在別人成功經(jīng)驗的基礎上還重點考慮了一下幾方面的內(nèi)容 : ，盡可能地采用 一些標準化的經(jīng)典電路，電路中盡可能使用的功能強大的芯片，并且集成度要高。 ，要適當?shù)亓粲杏嗟兀员闳蘸筮M行系統(tǒng)其它方面的功能的拓展。 ，因此在設計時盡可能地使用一些較新的技術。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 13 頁 共 30頁 控制器的選擇 車載酒精檢測系統(tǒng)要求實時性好，穩(wěn)定性好，性價比高，考慮到系統(tǒng)完成的功能較多，選用意法半導體公司生產(chǎn)的微控制器 STM32F103ZET6。 STM32 增強型單片機使用高性能的 ARM CortexM3 32 位處理器， M3 的 M 指代的是 ARM 中的 M，與 ARM 相比，它同樣可以提供 MCU 這一平臺，成本低、功耗低、性能介與 ARM7與 ARMS 之間。 CortexM3 是能提供額外的代碼效率的 32位的精簡指令集微處理器 ( RISC)，在通常 8為到 16 位系統(tǒng)的存儲空間上獲得了 ARM核心的高性能。 ，片內(nèi) FLASH 容量高達 512K 字節(jié)，用于存放程序和數(shù)據(jù)。 字節(jié)的 SRAM, CPU 能以 0字節(jié)讀寫。因此，我們無需增加外部的數(shù)據(jù)存儲器，這樣可以節(jié)約系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。 個通用 I/O 口 (GPIO)的輸入輸出功能可有軟件配置，根據(jù)需要，可以配置成開路輸出或推拉、帶或不帶上拉或下拉的輸入等功能。 STM32 的 I/O 有兩種管腳 :CMOS 和 TTL，所有管腳都兼容 CMOS 和 TTL 電平。 +2 個通用同步 /異步接收發(fā)送器 (USART)，高達 兆位 /秒的接口速率。3個 SPI 接口，在從或主模式下，全、半雙工的通信速率可以達到 18 兆位 /秒，方便與時鐘芯片、存儲器等外圍器件通信。 103ZET6 支持睡眠、停機和待機模式三種低功耗模式。 電壓范圍為 至 ，接口耐壓值為 5V。 總之， STM32F 103ZET6 芯片的引用，降低了功耗和生產(chǎn)成本，提高了整個系統(tǒng)的運營效率，與同類系統(tǒng)的芯片相比，性能有了顯著地提升。 STM32F103 電路設計 要保證系統(tǒng)的正常運行，必須要配置 STM32F 103ZET6 的最小系統(tǒng)。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 14 頁 共 30頁 STM32F 103ZET6 單片機采用兩個外部晶振，分別為 和 8MHz。一般選用 8M 晶振提供實時時鐘。 為了提高系統(tǒng)的可操作性，設計了上電或按鍵復位電路，一旦 RST 上電壓低于復位電壓，系統(tǒng)進入復位狀 態(tài)。電源接通瞬間，由于電容 C25的充電作用，RST 上是低電平，單片機自動復位。在單片機運行期間，按下按鍵 B1 后松開，也可以使 RST保持一段時間低電平，實現(xiàn)單片機的復位。 3. JTAG/SWD 接口 JTAG (Joint Test Action Group)聯(lián)合測試行動小組是一種國際標準測試協(xié)議（ IEEE 兼容 )，標準的 JTAG 接口包括 :TMS, TCK, TDI, TDO，分別為模式選擇、時鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出線。通過 JTAG 接口，我們可以燒錄和調(diào)試程序，可以與目前主流 JUNK V8 仿真器配 合使用。另外 STM32 還有 SWD 接口，SWD 只需要最少兩根線 (SWCLK 和 SWDIO)就可以下載并調(diào)試代碼了， SWD 模式比JTAG 在高速模式下面更加可靠。 另外，芯片上的 BOOTO 和 BOOT1 用來設置 STM32F 103 的啟動方式，具體跳帽設置和啟動模式如下表 33 所示。 表 33跳帽設置和啟動模式 MQ3 模塊介紹 MQ3 使用的二氧化錫 (Sn02)作為氣敏材料，當傳感器處在存在酒精蒸汽環(huán) 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 15 頁 共 30頁 境中時，傳感器的電導率會隨著空