基于IAP15F2K61S2单片机的智能酒精报警系统设计（酒精检测模块）
基于IAP15F2K61S2单片机的智能酒精报警系统设计（酒精检测模块）[20200406141557]
摘 要
酒精报警系统的功能是检测到酒精浓度超过一定标准后自动报警，无法启动汽车。本设计以IAP15F2K61S2单片机为控制核心采用双重检测的方法实现酒精浓度的检测，主要分为语音报警，GSM，温度时钟和酒精检测四个模块。本文主要对酒精检测模块的软硬件进行了分析和设计，硬件设计部分由MQ-3酒精传感器、LM393比较器和压力传感器实现酒精检测，软件部分采用C语言编程来实现。该设计具有广阔的应用前景，在这个酒驾频发的社会，具有现实意义。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机酒精传感器电压比较器压力传感器
目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景与现实意义 1
1.2 课题的发展现状 2
1.3 本文研究内容 3
2 设计要求及方案论证 4
2.1 系统设计原理 4
2.2 系统设计要求 5
2.3 系统方案设计 6
2.4 其它模块及相关器件介绍 7
2.4.1 IAP15F2K61S2单片机简介 7
2.4.2 温度时钟电路模块 7
2.4.3 语音报警模块 9
2.4.4 GSM模块 10
2.4.5 电源供电模块 11
2.4.6 模拟小车 12
3 酒精检测模块硬件设计 13
3.1酒精传感器 13
3.1.1 MQ-3气敏传感器的结构和外形 13
3.1.2 MQ-3灵敏度特性曲线 14
3.1.3 MQ-3的标准工作条件和环境条件 14
3.1.4 酒精浓度信号的采集 15
3.2电压比较器 15
3.2.1 LM393比较器概述及电路特点 16
3.2.2 LM393比较器功能框图和管脚排列介绍 17
3.2.3 LM393比较器原理 17
3.3压力传感器 18
3.3.1 MD-PS002压力传感器芯体简介和特点 18
3.3.2 MD-PS002压力传感器芯体的技术参数 19
4 酒精检测模块软件设计 21
4.1 酒精检测模块流程图 21
4.2 酒精检测模块基本程序 22
4.2.1 主程序控制代码 22
4.2.2 主函数程序代码 23
4.2.3 ADC程序代码 24
5 功能调试 27
总结 28
参考文献 29
附录 30
致谢 33
1 绪论
1.1 课题背景与现实意义
现下这个时代中，无数的科技产品应用于生活中，使人们的生活越来越现代化，许多智能仪器解决了一个个社会问题，使社会愈加的规范文明。在我国GDP稳增的情况下，现在已经是大街小巷遍布汽车的情景，再者中国人传统酒桌情结，很多的生意、人情都是在酒桌上得到巩固的，所以中国酒驾行为尤为严重。因酒后驾驶而导致事故发生的新闻不断被报道。酒后驾车也成为社会热点话题，最近几年，酒后驾驶问题已经被国家各个有关部门重视，并且通过各种手段与途径严惩酒驾者。但惩治酒驾者不是目的，目的是减少酒驾对社会、对家庭、对个人的危害。让每个人安全出行，降低酒后驾驶车辆发生事故的频率，同时也是对生命财产另一种形式的保护，这就是大家说的从根源处降低危险出现的可能性。
在这种社会问题的暴露下，很多的科学方法也应运而生，比如抽血检验酒精浓度、吹气检测酒精浓度。目前很多国家的交通警察都已随身佩戴酒精测试仪，司机对着酒精检测仪呼气，检测其中的酒精含量。在中国大型节假日时，人们聚会变多，难免会有人喝酒过多而且驾驶车辆，所以各个地方都会加大警力，加强酒驾的检测。以此减少交通事故的发生。这些方法皆是从后期当人们饮酒开车上路运用在警察检测酒精海量多少、判定一个人是否达到酒驾的级别，有些国家也是通过在车上装载酒精检测仪器，并设有报警仪器等。让人们在醉酒状态下，无法启动车辆。
每年由于酒驾而发生的车祸事故都非常的多，很多人因此而造成了不可磨灭的心理阴影，更有甚者因此而失去了生命，所以对酒驾的控制已经迫在眉睫，是这个社会，也是每个人的责任明所以这个课题是非常有意义的。
在本次所研究课题中是以单片机作为核心。单片机已经是很多科学设计领域举足轻重的一个部件。在各种智能仪器中起到极大的作用。单片机（MCU）是一种集成度很高的器件，我们都知道MCU还会被称之为单片微型计算机，看此称呼我们就会对单片机有些许的了解，它并不单单是某种逻辑芯片，它更是一个集成而成的小型计算机系统。几乎所有的电子器件都能看到单片机的应用，它也是不同领域的宠儿，如航天、医疗、家电、仪器仪表等。单片机可以连接各个器件，达到预期的效果。所以说我们的论文设计中同样是采用单片机（IAP15F2K61S2），用以连接来实现控制每个部分，还在不同的模块中运用不同的单片机。本次研究也是以单片机芯片为基础的一次设计，总之单片机就像人体的大脑一样。
1.2 课题的发展现状
20世纪40年代，在欧洲随着汽车行业的发展越来越多的人开上了汽车，随着汽车的普及，酒驾问题也越来越突出，在当时如何评定司机是否属于酒驾难以有一个好的标准，在这种情况下给交警用的呼吸酒精测试设备应运而生，该设备是Indiana--IN警局一位叫博肯斯坦博士发明的，它是一种呼吸分析仪器。这种设备非常实用以至于至今依旧在使用过程中。史上首台醉酒呼吸分析仪在1957年被瑞典应用到真正的交警执勤过程中的。从此警察和这种仪器的关系逐渐变得更加密切，在执法过程中遇到了各种实际的问题这也对这种器材有了越来愈高的要求。所以各国都开始对仪器进行更深的探究。现如今呼吸酒精测试设备主要可根据工作原理进行分类：1、呼吸分析仪：依据有些化学物质与酒精反应会有颜色的变化；2、毒物分析仪：依靠IR光谱对酒精进行检测；3、酒精感应器：通过化学反应来检测酒精的浓度。
在2002年的时候霍尔瓦特（英国University of Bristol的生理学家）设计了一款装有监控系统，这款系统被命名为“Man police”。它与其他的功能不同，是经过判断司机在驾车过程之前审视行车方向时间的长短去决定其处于醉酒的深浅，以此决定汽车要不要发出报警的声音以及可不可以被发动。
2011年国外有媒体报道，研究人员研究出一款酒精测试仪器，这款仪器是汽车内置的。它主要是由里面的一传感器检测司机的呼吸，从而检查里面的酒精含量，来判断司机有没有喝酒。还有当驾驶人员用手去碰方向盘或车门，指定的传感器就通过分析检测，就可判断血液里有没有酒精。这种检测方法并非驾驶人员主动的，而是出于一种被动的状态。所以对驾驶人员来说时更加严厉的，它有望在未来10年装入汽车。
在意大利、瑞典、日本等地都有相应的车载酒精测量仪器和报警仪器。
在我国的一些小型公司发明一种车内酒精检测仪器，安装该系统之后，如果驾驶员不主动进行酒精检测，汽车就无法发动。检测人员在实验过程中对着酒精检测仪吹气。经过大约15秒后，如果被测试人员是没有饮酒的，那么一起的显示屏上会出现“GO”，此时车子可以正常启动的。如果饮酒之后吹气，酒精检测仪就会显示被测试人员口中所含的酒精浓度，并认为驾驶人员酒后驾驶。即使驾驶人员强制的吧汽车发动了，汽车的发动机也会立刻熄火。
1.3 本文研究内容
本设计主要以IAP15F2K61S2单片机作为控制核心，对驾驶员呼出气体中的酒精浓度进行测量，以达到控制驾驶员所驾驶的汽车的启动的作用，在这里我们采用了双重检测的方法。同时还可以显示时间及车内温度，还可以进行语音报警，太阳能给电池供电以及GSM短信提醒的功能。在酒后驾车事故频发的今天，该系统能够及时有效的制止酒后驾车行为，本文主要是负责酒精检测深入模块的研究。
这次课题的主要先熟悉各种单片机的运用，把整个大设计的各个板块进行熟悉，软件程序的设计理论。首先我们是查阅各种相关的资料以此为依据进行方案设计，然后在开始硬件电路的设计，再设计硬件的同时配合着进行软件程序的编写。最终通过硬件软件的结合来编译和调试实物。
摘 要
酒精报警系统的功能是检测到酒精浓度超过一定标准后自动报警，无法启动汽车。本设计以IAP15F2K61S2单片机为控制核心采用双重检测的方法实现酒精浓度的检测，主要分为语音报警，GSM，温度时钟和酒精检测四个模块。本文主要对酒精检测模块的软硬件进行了分析和设计，硬件设计部分由MQ-3酒精传感器、LM393比较器和压力传感器实现酒精检测，软件部分采用C语言编程来实现。该设计具有广阔的应用前景，在这个酒驾频发的社会，具有现实意义。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机酒精传感器电压比较器压力传感器
目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景与现实意义 1
1.2 课题的发展现状 2
1.3 本文研究内容 3
2 设计要求及方案论证 4
2.1 系统设计原理 4
2.2 系统设计要求 5
2.3 系统方案设计 6
2.4 其它模块及相关器件介绍 7
2.4.1 IAP15F2K61S2单片机简介 7
2.4.2 温度时钟电路模块 7
2.4.3 语音报警模块 9
2.4.4 GSM模块 10
2.4.5 电源供电模块 11
2.4.6 模拟小车 12
3 酒精检测模块硬件设计 13
3.1酒精传感器 13
3.1.1 MQ-3气敏传感器的结构和外形 13
3.1.2 MQ-3灵敏度特性曲线 14
3.1.3 MQ-3的标准工作条件和环境条件 14
3.1.4 酒精浓度信号的采集 15
3.2电压比较器 15
3.2.1 LM393比较器概述及电路特点 16
3.2.2 LM393比较器功能框图和管脚排列介绍 17
3.2.3 LM393比较器原理 17
3.3压力传感器 18
3.3.1 MD-PS002压力传感器芯体简介和特点 18
3.3.2 MD-PS002压力传感器芯体的技术参数 19
4 酒精检测模块软件设计 21
4.1 酒精检测模块流程图 21
4.2 酒精检测模块基本程序 22
4.2.1 主程序控制代码 22
4.2.2 主函数程序代码 23
4.2.3 ADC程序代码 24
5 功能调试 27
总结 28
参考文献 29
附录 30
致谢 33
1 绪论
1.1 课题背景与现实意义
现下这个时代中，无数的科技产品应用于生活中，使人们的生活越来越现代化，许多智能仪器解决了一个个社会问题，使社会愈加的规范文明。在我国GDP稳增的情况下，现在已经是大街小巷遍布汽车的情景，再者中国人传统酒桌情结，很多的生意、人情都是在酒桌上得到巩固的，所以中国酒驾行为尤为严重。因酒后驾驶而导致事故发生的新闻不断被报道。酒后驾车也成为社会热点话题，最近几年，酒后驾驶问题已经被国家各个有关部门重视，并且通过各种手段与途径严惩酒驾者。但惩治酒驾者不是目的，目的是减少酒驾对社会、对家庭、对个人的危害。让每个人安全出行，降低酒后驾驶车辆发生事故的频率，同时也是对生命财产另一种形式的保护，这就是大家说的从根源处降低危险出现的可能性。
在这种社会问题的暴露下，很多的科学方法也应运而生，比如抽血检验酒精浓度、吹气检测酒精浓度。目前很多国家的交通警察都已随身佩戴酒精测试仪，司机对着酒精检测仪呼气，检测其中的酒精含量。在中国大型节假日时，人们聚会变多，难免会有人喝酒过多而且驾驶车辆，所以各个地方都会加大警力，加强酒驾的检测。以此减少交通事故的发生。这些方法皆是从后期当人们饮酒开车上路运用在警察检测酒精海量多少、判定一个人是否达到酒驾的级别，有些国家也是通过在车上装载酒精检测仪器，并设有报警仪器等。让人们在醉酒状态下，无法启动车辆。
每年由于酒驾而发生的车祸事故都非常的多，很多人因此而造成了不可磨灭的心理阴影，更有甚者因此而失去了生命，所以对酒驾的控制已经迫在眉睫，是这个社会，也是每个人的责任明所以这个课题是非常有意义的。
在本次所研究课题中是以单片机作为核心。单片机已经是很多科学设计领域举足轻重的一个部件。在各种智能仪器中起到极大的作用。单片机（MCU）是一种集成度很高的器件，我们都知道MCU还会被称之为单片微型计算机，看此称呼我们就会对单片机有些许的了解，它并不单单是某种逻辑芯片，它更是一个集成而成的小型计算机系统。几乎所有的电子器件都能看到单片机的应用，它也是不同领域的宠儿，如航天、医疗、家电、仪器仪表等。单片机可以连接各个器件，达到预期的效果。所以说我们的论文设计中同样是采用单片机（IAP15F2K61S2），用以连接来实现控制每个部分，还在不同的模块中运用不同的单片机。本次研究也是以单片机芯片为基础的一次设计，总之单片机就像人体的大脑一样。
1.2 课题的发展现状
20世纪40年代，在欧洲随着汽车行业的发展越来越多的人开上了汽车，随着汽车的普及，酒驾问题也越来越突出，在当时如何评定司机是否属于酒驾难以有一个好的标准，在这种情况下给交警用的呼吸酒精测试设备应运而生，该设备是Indiana--IN警局一位叫博肯斯坦博士发明的，它是一种呼吸分析仪器。这种设备非常实用以至于至今依旧在使用过程中。史上首台醉酒呼吸分析仪在1957年被瑞典应用到真正的交警执勤过程中的。从此警察和这种仪器的关系逐渐变得更加密切，在执法过程中遇到了各种实际的问题这也对这种器材有了越来愈高的要求。所以各国都开始对仪器进行更深的探究。现如今呼吸酒精测试设备主要可根据工作原理进行分类：1、呼吸分析仪：依据有些化学物质与酒精反应会有颜色的变化；2、毒物分析仪：依靠IR光谱对酒精进行检测；3、酒精感应器：通过化学反应来检测酒精的浓度。
在2002年的时候霍尔瓦特（英国University of Bristol的生理学家）设计了一款装有监控系统，这款系统被命名为“Man police”。它与其他的功能不同，是经过判断司机在驾车过程之前审视行车方向时间的长短去决定其处于醉酒的深浅，以此决定汽车要不要发出报警的声音以及可不可以被发动。
2011年国外有媒体报道，研究人员研究出一款酒精测试仪器，这款仪器是汽车内置的。它主要是由里面的一传感器检测司机的呼吸，从而检查里面的酒精含量，来判断司机有没有喝酒。还有当驾驶人员用手去碰方向盘或车门，指定的传感器就通过分析检测，就可判断血液里有没有酒精。这种检测方法并非驾驶人员主动的，而是出于一种被动的状态。所以对驾驶人员来说时更加严厉的，它有望在未来10年装入汽车。
在意大利、瑞典、日本等地都有相应的车载酒精测量仪器和报警仪器。
在我国的一些小型公司发明一种车内酒精检测仪器，安装该系统之后，如果驾驶员不主动进行酒精检测，汽车就无法发动。检测人员在实验过程中对着酒精检测仪吹气。经过大约15秒后，如果被测试人员是没有饮酒的，那么一起的显示屏上会出现“GO”，此时车子可以正常启动的。如果饮酒之后吹气，酒精检测仪就会显示被测试人员口中所含的酒精浓度，并认为驾驶人员酒后驾驶。即使驾驶人员强制的吧汽车发动了，汽车的发动机也会立刻熄火。
1.3 本文研究内容
本设计主要以IAP15F2K61S2单片机作为控制核心，对驾驶员呼出气体中的酒精浓度进行测量，以达到控制驾驶员所驾驶的汽车的启动的作用，在这里我们采用了双重检测的方法。同时还可以显示时间及车内温度，还可以进行语音报警，太阳能给电池供电以及GSM短信提醒的功能。在酒后驾车事故频发的今天，该系统能够及时有效的制止酒后驾车行为，本文主要是负责酒精检测深入模块的研究。
这次课题的主要先熟悉各种单片机的运用，把整个大设计的各个板块进行熟悉，软件程序的设计理论。首先我们是查阅各种相关的资料以此为依据进行方案设计，然后在开始硬件电路的设计，再设计硬件的同时配合着进行软件程序的编写。最终通过硬件软件的结合来编译和调试实物。
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