【正文】 精簡(jiǎn)指令集微處理器 ( RISC)，在通常 8為到 16 位系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間上獲得了 ARM核心的高性能。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 13 頁(yè) 共 30頁(yè) 控制器的選擇 車載酒精檢測(cè)系統(tǒng)要求實(shí)時(shí)性好，穩(wěn)定性好，性價(jià)比高，考慮到系統(tǒng)完成的功能較多，選用意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的微控制器 STM32F103ZET6。 ，要適當(dāng)?shù)亓粲杏嗟?，以便日后進(jìn)行系統(tǒng)其它方面的功能的拓展。 系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖 32 所示。 ，傳送給微處理器處理。車載酒精檢測(cè)系統(tǒng)是在自動(dòng)化、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，不用人為的去檢測(cè)，同時(shí)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(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的目的?？紤]到我國(guó)目前對(duì)于酒駕的監(jiān)察力度以及檢測(cè)手段，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)定位于對(duì)酒駕人群 的酒精檢測(cè)，系統(tǒng)突出的優(yōu)點(diǎn)是低功耗、安裝方便、使用靈活、自動(dòng)化檢測(cè)。本設(shè)計(jì)希望提供的是面向大眾化的產(chǎn)品，在開(kāi)發(fā)初期，對(duì)其功能設(shè)計(jì)、技術(shù)選擇及系統(tǒng)成本進(jìn)行了市場(chǎng)定位，確定了功能需求。 圖 31 車載酒精檢測(cè)系統(tǒng)的總體架構(gòu) 本課題設(shè)計(jì)了一套針對(duì)酒駕人群的實(shí)時(shí)的，自動(dòng) 化的車載酒精檢測(cè)系統(tǒng)。二是無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸部分，將酒駕車輛的相關(guān)信息通過(guò)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(jī)號(hào)上。 車載酒精檢測(cè)系統(tǒng)的組成 基于 STM32 的車載酒精檢測(cè)系統(tǒng)主要分為兩個(gè)部分 :一是車載終端部分，也是車載酒精檢測(cè)系統(tǒng)的重點(diǎn)內(nèi)容。 ，盡可能將該設(shè)施配備于每一 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 11 頁(yè) 共 30頁(yè) 輛即將出廠的汽車，得到廣泛應(yīng)用。 ，相比與單個(gè)酒精傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)更加精確。該系統(tǒng)具有功耗低，實(shí)時(shí)性好，數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。 綜上所述，我們?cè)O(shè)計(jì)了用 MQ3和 ME3 ACZH50H 來(lái)檢測(cè)車內(nèi)的酒精含量、用模糊控制算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，用 STM32 單片機(jī)作為控制中心。自行檢測(cè)即利用酒精傳感器來(lái)檢測(cè)車內(nèi)的酒精含量，但以前設(shè)計(jì)的系統(tǒng)基本上是一個(gè)單個(gè)酒精傳感器，對(duì)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。 目前對(duì)于酒精檢測(cè)的種類很多，按照檢測(cè)方式的不同可分為人為檢測(cè)和自行檢測(cè)。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 10 頁(yè) 共 30頁(yè) 3 系統(tǒng)的單元硬件設(shè)計(jì) 車載酒精檢測(cè)系統(tǒng)是指利用傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)以及 GPRS 技術(shù)自動(dòng)讀取車內(nèi)空氣中酒精含量，并進(jìn)行綜合處理，最終作為司機(jī)酒駕的依據(jù)。 本部分的基本實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下 : 控制中心系統(tǒng)建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，監(jiān)聽(tīng)來(lái)自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接，當(dāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)傳遞到控制中心時(shí)，會(huì)通過(guò) GPRS 網(wǎng)絡(luò)建立一個(gè) TCP 或者 UDP 連接，當(dāng)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?，在控制中心進(jìn)行分析，通過(guò)解析數(shù)據(jù)做出回應(yīng)。 由于本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量不大，但需要比較快的響應(yīng)速度，需要將信息及時(shí)的發(fā) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 9 頁(yè) 共 30 頁(yè) 送到控制中心，所以本系統(tǒng)選擇 GPRS 網(wǎng)絡(luò)將酒駕數(shù)據(jù)上傳至交警部門的控制中心。 ，改變了以往按時(shí)間收費(fèi)的不足。 QOS（ Quality Of Service )。 。 ，接入速度快。另外， GPRS 的數(shù)據(jù)率為 ，高于 GSM的 ，并且實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)分組傳輸，對(duì)于數(shù)據(jù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的電路交換浪費(fèi)資源，因此分組交換在數(shù)據(jù)應(yīng)用方面效率要高得多，從而節(jié)省了帶寬，減少了傳輸費(fèi)用。 GPRS 技術(shù)簡(jiǎn)介 GPRS 是通用無(wú)線分組業(yè)務(wù) (General Packet Radio Service)的英文簡(jiǎn)稱，是第二代移動(dòng)通信 GSM 向第三代移動(dòng)通信 3G 過(guò)渡的技術(shù)，因此屬于國(guó)際流行的，是一種遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸通信技術(shù)。 。 。 輸 出 量精 確 化模 糊 推 理 知 識(shí) 庫(kù) 被 控 對(duì) 象輸 入 量模 糊 化 圖 22 模糊控制的基本結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)融合技術(shù)的主要特點(diǎn) 數(shù)據(jù)融合技術(shù)相對(duì)于單一的數(shù)據(jù)處理技術(shù)而言，主要的特點(diǎn)包括如下方面 : 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 8 頁(yè) 共 30 頁(yè) 。去模糊化常用的方法有 :重心法，加權(quán)平均法，最大程度的隸屬函數(shù)，隸屬度限幅元件平均法和中值法等。 5)解模糊化 (反模糊化 ) 將模糊推論所獲得的模糊值根據(jù)一定的去模糊化方法轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)中明確的控制訊號(hào)做出整個(gè)模糊控制系統(tǒng)的控制操作。 最基本的模糊推理形式為 : 前提 1 IF A THEN B 前提 2 IF 結(jié)論 THEN 其中， A、為模糊集合論域上的模糊子集， B、為另一論域上的模糊子集。模糊控制規(guī)則庫(kù)的來(lái)源主要有 4條途徑，分別是 基于專家的經(jīng)驗(yàn)和控制工程知識(shí)、基于過(guò)程的模糊模型、基于操作人員的實(shí)際控制過(guò)程與基于模糊控制的自學(xué)習(xí)。 2)模糊化 :根據(jù)模糊集理論，以適當(dāng)?shù)谋壤龑⑤斎胱兞恐缔D(zhuǎn)換到模糊語(yǔ)言變量的語(yǔ)言值，這里的轉(zhuǎn)換主要是基于模糊集合的隸屬度函數(shù)。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的模糊邏輯控制系統(tǒng)的架構(gòu)主要包含五個(gè)主要部分，即 :變量定義、模糊化、知識(shí)庫(kù)、模糊推理及解模糊化。下面主要描述一下模糊控制理論方法的相關(guān)知識(shí)。常用的數(shù)據(jù)融合技術(shù)有一下幾種，如圖 21 所示，其中主要分了經(jīng)典數(shù)據(jù)融合技 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 6 頁(yè) 共 30 頁(yè) 術(shù)和現(xiàn)代融合技術(shù)兩大類。 數(shù)據(jù)融合的相關(guān)技術(shù) 數(shù)據(jù)融合技術(shù)是一種從多個(gè)信息源的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成和處理技術(shù)，是許多傳統(tǒng)學(xué)科和新技術(shù)的集成與應(yīng)用，如模式識(shí)別、智能控制、決策論、通信、信號(hào)處理、最優(yōu)化技術(shù)、估計(jì)理論、不確定性理論、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)據(jù)挖掘等。特征層融合，屬于中間級(jí)的融合，它首先對(duì)來(lái)自傳感器的原始信息或?qū)?lái)自多個(gè)傳感器信息和人機(jī)界面的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行特征處理，然后再對(duì)特征信息進(jìn)行綜合分析和處理，做出決策判斷。按照信息抽象的層次來(lái)分，數(shù)據(jù)融合的級(jí)別可分為數(shù)據(jù)層融合、特征層融合和決策層融合。 數(shù)據(jù)融合技術(shù)的基本原理 充分利用多源信息資源和傳感器信息數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)多源信息或各種傳感器及人工觀測(cè)信息的合理分配與使用，將各種信息數(shù)據(jù)在時(shí)間上和空間的冗余信息與互補(bǔ)，根據(jù)某種優(yōu)化準(zhǔn)則或融合算法組合來(lái)，產(chǎn)生對(duì)觀測(cè)對(duì)象的一致性描述和解釋，并推出更為合理的處理方案。盡管我們起步較晚，但可以借鑒國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)和己有成果，力爭(zhēng)在模糊控制、融 合算法等基礎(chǔ)理論上有所突破。并且依靠其高速、低成本及高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，在不少領(lǐng)域中都展現(xiàn)了其及其廣闊的應(yīng)用前景。在多傳感器系統(tǒng)中，信息關(guān)系的復(fù)雜性、己極大超越了傳統(tǒng)信息處理方法的能力范圍，因此多傳感器信息融合技術(shù) (MSDF， MultiSensor Data Fusion)應(yīng)運(yùn)而生。隨后，傳感器技術(shù)得到了飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)融合技術(shù)的理論及應(yīng)用研究得到了較快進(jìn)展。其嚴(yán)格的定義是 :利用計(jì)算機(jī)技術(shù)在一定的準(zhǔn)則下對(duì)按時(shí)序獲取的若干傳感器的觀測(cè)信息加以自動(dòng)分析、綜合以完成估計(jì)任務(wù)和需要的決策而進(jìn)行的信息處理技術(shù)。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 4 頁(yè) 共 30 頁(yè) 2 車載酒精檢測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 這個(gè)系統(tǒng)用到了數(shù)據(jù)融合技術(shù)，對(duì)三個(gè)酒精傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，得到最終的一個(gè) 數(shù)值與預(yù)設(shè)值做比較；達(dá)到預(yù)設(shè)的報(bào)警值則通過(guò) GPRS 技術(shù)將當(dāng)前酒駕的濃度值以及車主的身份證發(fā)送到交警部門控制中心的服務(wù)器上或者相關(guān)負(fù)責(zé)人的手機(jī)上。采用數(shù)據(jù)融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)多個(gè)酒精傳感器的數(shù)據(jù)融合、利用 GPRS技術(shù)向外發(fā)送酒駕數(shù)據(jù)、有效防患因駕駛員酒后駕車引起的交通事故。根據(jù)本人的調(diào)研，了解到車載酒精檢測(cè)系統(tǒng)具有巨大的開(kāi)發(fā)潛力，但是由于之前所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的局限性，車載酒精系統(tǒng)沒(méi)有像人們 期待的那樣迅速發(fā)展。 在人均汽車擁有量不斷增加的時(shí)代，加上我國(guó)深入人心的酒文化，酒后駕車時(shí)有發(fā)生。 第五章是系統(tǒng)的調(diào)試與測(cè)試部分。介紹了 MDK等編譯環(huán)境，同時(shí)為節(jié)約開(kāi)發(fā)周期，本系統(tǒng)選擇模塊化的設(shè)計(jì)思想。通過(guò)查找資料，選擇出系統(tǒng)中的最佳器件型號(hào)，著重設(shè)計(jì)了酒精數(shù)據(jù)采集單元的硬件選型和電路設(shè)計(jì)；并對(duì)中心控制單元和數(shù)據(jù)收集顯示單元進(jìn)行了簡(jiǎn) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 3 頁(yè) 共 30 頁(yè) 單的電路設(shè)計(jì)。 第三章是系統(tǒng)的單元硬件設(shè)計(jì)部分。 第二章是相關(guān)技術(shù)的簡(jiǎn)介。 第一章是論文的緒論部分。 ，相比相同空間內(nèi)的單一的傳感器，數(shù)據(jù)更加可靠精確。研究目的 :通過(guò)研發(fā)監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，形成司機(jī)行為的實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)，提供減少交通事故的技術(shù)支持，研發(fā)出最新設(shè)備，采用實(shí)車來(lái)證明設(shè)備的先進(jìn)性和 可行性。同時(shí)，我們國(guó)家正在積極開(kāi)發(fā)車輛預(yù)警方面的相關(guān)設(shè)備。該儀器的酒精偵測(cè)元件采用先進(jìn)的電化學(xué)傳感器，同時(shí)采用先進(jìn)的大規(guī)模集成電路作為數(shù)據(jù)處理單元。日本采用變檔器上的探測(cè)聲納生來(lái)探測(cè)駕駛員手上汗液中的酒精含 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 2 頁(yè) 共 30 頁(yè) 量，如果超出預(yù)設(shè)值時(shí)，汽車會(huì)自動(dòng)上鎖，并且通過(guò)車內(nèi)的語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)提醒司機(jī)嚴(yán)禁酒后駕車。 1957 年，世界上第一臺(tái)醉酒呼吸分 析儀在瑞典首次投入使用，標(biāo)志著酒后駕