车载酒精检测系统毕业设计说明书(编辑修改稿)

车载酒精检测系统毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

IP 协议和 协议，实现了与 Inter/Intra 的兼容，增大了覆盖范围。 由于本系统的数据量不大，但需要比较快的响应速度，需要将信息及时的发 本科毕业设计说明书（论文） 第 9 页 共 30 页 送到控制中心，所以本系统选择 GPRS 网络将酒驾数据上传至交警部门的控制中心。 通过 GPRS 网络将各个设备终端共同连接到控制中心，可以实现任意地点的远程数据传输，控制中心可以实时获取到系统的相关信息，相对于 GSM 系统，具有响应快，成本低的特点，本系统采用的 GPRS 模块为 SIM900A。 本部分的基本实现过程如下 : 控制中心系统建立一个网络服务器，监听来自监测系统的网络连接，当监测系统需要将监测到的数据传递到控制中心时，会通过 GPRS 网络建立一个 TCP 或者 UDP 连接，当连接成功建立后就可以将数据可靠的传输到控制中心，在控制中心进行分析，通过解析数据做出回应。 通信结束后，系统断开连接，完成整个通信过程。 本科毕业设计说明书（论文） 第 10 页 共 30页 3 系统的单元硬件设计 车载酒精检测系统是指利用传感器技术、数据融合技术以及 GPRS 技术自动读取车内空气中酒精含量，并进行综合处理，最终作为司机酒驾的依据。 车载酒精检测系统不但能够实现自行检测、实时上传功能，还能为交警部门节省大量的人力物力。 目前对于酒精检测的种类很多，按照检测方式的不同可分为人为检测和自行检测。 人为检测即公安交管部门通过交警人员采用便携式酒精测试仪强制性的来检测司机是否酒后驾车，且只能针对部分车辆抽样检测，具有局限性。 自行检测即利用酒精传感器来检测车内的酒精含量，但以前设计的系统基本上是一个单个酒精传感器，对车内气体的流通情况欠缺考虑，干扰大从而使得数据的可靠性不高，因 此难以很好推广。 本系统中选择数据融合技术和 GPRS 技术相结合的方式进行数据的处理以及传输，解决了上述两种酒精检测存在的问题。 综上所述，我们设计了用 MQ3和 ME3 ACZH50H 来检测车内的酒精含量、用模糊控制算法对数据进行融合处理，用 STM32 单片机作为控制中心。 结合 GPRS远程无线数据传输将酒驾车辆的相关信息发送至交警大队的控制中心。 该系统具有功耗低，实时性好，数据远程传输等优点。 车载酒精检测系统的设计原则 为了有效的防止酒驾的发生，本系统是基于以下设计原则研究开发的 : 系统采用 MQ3 和 ME3ACZH50H 来检测车内的酒精含量，无需人为检测，具有实时性强，安全可靠等优点。 ，相比与单个酒精传感器测得的数据更加精确。 ，车辆设备应用场合特殊，所以要保证设备有效工作能力尽可能强。 ，尽可能将该设施配备于每一 本科毕业设计说明书（论文） 第 11 页 共 30页 辆即将出厂的汽车，得到广泛应用。 MQ3 和 ME3ACZH50H 的使用温度均为 10~50，能够稳定运行在车内的空间中。 车载酒精检测系统的组成 基于 STM32 的车载酒精检测系统主要分为两个部分 :一是车载终端部分，也是车载酒精检测系统的重点内容。 主控制器安装在汽车内部，为了直观，将主控制器框图画在汽车外部。 二是无线数据传输部分，将酒驾车辆的相关信息通过GPRS 模块发送至交警部门控制中心的 IP 上，或者发送至具体的手机号上。 其整体结构如图 31所示。 图 31 车载酒精检测系统的总体架构 本课题设计了一套针对酒驾人群的实时的，自动 化的车载酒精检测系统。 主要功能设计思想是通过车载部分的酒精传感器采集车内气体中的酒精含量，送至调理电路中，并将调理后的信号送至主控制器 STM32 进行数据融合处理，一旦酒精含量超过预设值，则将数据通过 GPRS 网络发送至交警部门的控制中心，从而实现自动化、实时监测的目的。 本设计希望提供的是面向大众化的产品，在开发初期，对其功能设计、技术选择及系统成本进行了市场定位，确定了功能需求。 根据人们的需要正确地定位系统，科学地、理性地选择功能是关键。 考虑到我国目前对于酒驾的监察力度以及检测手段，本系统设计定位于对酒驾人群 的酒精检测，系统突出的优点是低功耗、安装方便、使用灵活、自动化检测。 同时考虑到 本科毕业设计说明书（论文） 第 12 页 共 30页 我国仍是一个发展中国家并且贫富悬殊较大，因此本系统的设计定位在低成本，主要有酒精含量检测、液晶显示、发送数据等功能，所选取的器件既要保证经济实用又要具备稳定的工作性能。 车载酒精检测系统是在自动化、实时监测的基础上设计的，不用人为的去检测，同时不受距离的约束，能够把酒驾信息直接发送至交警部门的控制中心，达到实时监测的目的。 系统的各部分功能如下 : MQ3 和 ME3ACZH50H，用来采集汽车内气体 中的酒精含量。 ，传送给微处理器处理。 ，得出最终酒精数值并与预设值做比较，若超出则汽车通过液晶屏周期性闪动来警示司机己经处于酒驾状态，并将酒驾数据通过 GPRS 网络发送至交警部门的控制中心或者具体的手机号上。 系统的功能结构如图 32 所示。 图 32车载部分总体框图 在硬件设计的过程中，为了使硬件电路的设计更加合理，在别人成功经验的基础上还重点考虑了一下几方面的内容 : ，尽可能地采用 一些标准化的经典电路，电路中尽可能使用的功能强大的芯片，并且集成度要高。 ，要适当地留有余地，以便日后进行系统其它方面的功能的拓展。 ，因此在设计时尽可能地使用一些较新的技术。 本科毕业设计说明书（论文） 第 13 页 共 30页 控制器的选择 车载酒精检测系统要求实时性好，稳定性好，性价比高，考虑到系统完成的功能较多，选用意法半导体公司生产的微控制器 STM32F103ZET6。 STM32 增强型单片机使用高性能的 ARM CortexM3 32 位处理器， M3 的 M 指代的是 ARM 中的 M，与 ARM 相比，它同样可以提供 MCU 这一平台，成本低、功耗低、性能介与 ARM7与 ARMS 之间。 CortexM3 是能提供额外的代码效率的 32位的精简指令集微处理器 ( RISC)，在通常 8为到 16 位系统的存储空间上获得了 ARM核心的高性能。 ，片内 FLASH 容量高达 512K 字节，用于存放程序和数据。 字节的 SRAM, CPU 能以 0字节读写。 因此，我们无需增加外部的数据存储器，这样可以节约系统成本，提高系统的稳定性和可靠性。 个通用 I/O 口 (GPIO)的输入输出功能可有软件配置，根据需要，可以配置成开路输出或推拉、带或不带上拉或下拉的输入等功能。 STM32 的 I/O 有两种管脚 :CMOS 和 TTL，所有管脚都兼容 CMOS 和 TTL 电平。 +2 个通用同步 /异步接收发送器 (USART)，高达 兆位 /秒的接口速率。 3个 SPI 接口，在从或主模式下，全、半双工的通信速率可以达到 18 兆位 /秒，方便与时钟芯片、存储器等外围器件通信。 103ZET6 支持睡眠、停机和待机模式三种低功耗模式。 电压范围为 至 ，接口耐压值为 5V。 总之， STM32F 103ZET6 芯片的引用，降低了功耗和生产成本，提高了整个系统的运营效率，与同类系统的芯片相比，性能有了显著地提升。 STM32F103 电路设计 要保证系统的正常运行，必须要配置 STM32F 103ZET6 的最小系统。 本科毕业设计说明书（论文） 第 14 页 共 30页 STM32F 103ZET6 单片机采用两个外部晶振，分别为 和 8MHz。 一般选用 8M 晶振提供实时时钟。 为了提高系统的可操作性，设计了上电或按键复位电路，一旦 RST 上电压低于复位电压，系统进入复位状 态。 电源接通瞬间，由于电容 C25的充电作用，RST 上是低电平，单片机自动复位。 在单片机运行期间，按下按键 B1 后松开，也可以使 RST保持一段时间低电平，实现单片机的复位。 3. JTAG/SWD 接口 JTAG (Joint Test Action Group)联合测试行动小组是一种国际标准测试协议（ IEEE 兼容 )，标准的 JTAG 接口包括 :TMS, TCK, TDI, TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。 通过 JTAG 接口，我们可以烧录和调试程序，可以与目前主流 JUNK V8 仿真器配 合使用。 另外 STM32 还有 SWD 接口，SWD 只需要最少两根线 (SWCLK 和 SWDIO)就可以下载并调试代码了， 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 用来设置 STM32F 103 的启动方式，具体跳帽设置和启动模式如下表 33 所示。 表 33跳帽设置和启动模式 MQ3 模块介绍 MQ3 使用的二氧化锡 (Sn02)作为气敏材料，当传感器处在存在酒精蒸汽环 本科毕业设计说明书（论文） 第 15 页 共 30页 境中时，传感器的电导率会随着空。