基于IAP15F2K61S2单片机的智能酒精报警系统设计（温度时钟模块）
基于IAP15F2K61S2单片机的智能酒精报警系统设计（温度时钟模块）[20200406141546]
摘要
酒精报警器是检测到酒精浓度超过一定标准，会自动报警，且无法启动汽车的装置。本次设计是以IAP15F2K61S2单片机为控制核心，采取了双重检测方式进行酒精侦测，根据驾驶员呼出气体中所含酒精浓度的高低情况来约束车辆启动。系统主要分为以下四个模块：GSM模块、语音报警模块、酒精检测模块、温度时钟模块。本文主要侧重于温度时钟模块，通过DS1302芯片采集时间，DS18b20温度传感器采集温度，系统工作后会将当天日期和车内温度显示在液晶显示屏上。当今社会酒驾行为过于严重，因此在车辆上安装此酒精报警系统能有效防止交通事故的频发，极具社会意义。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:IAP15F2K61S2单片机智能酒精报警系统
目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景与现实意义 1
1.2 课题发展现状 1
1.3 本文研究内容 2
2 设计要求及方案论证 3
2.1 车载酒精智能报警系统原理 3
2.1.1 系统设计原理 3
2.2 设计要求 4
2.3 方案设计 5
2.4 其它模块及相关器件介绍 5
2.4.1 IAP15F2K61S2单片机简介 5
2.4.2 语音模块 6
2.4.3 酒精模块 7
2.4.4 GSM 模块 9
2.4.5 电源供电模块 11
2.4.6 模拟小车 12
3 硬件电路设计 13
3.1 时钟与温度传感器模块性能介绍 13
3.1.1 时钟部分 13
3.1.2 温度传感器部分 14
3.2 时钟、温度电路及显示 14
3.2.1 时钟芯片显示效果 14
3.2.2 温度传感器显示效果 15
4 软件设计 16
4.1 软件主要流程 16
4.2 时钟模块 16
4.3温度传感器模块 18
5 功能调试 21
结 语 23
参考文献 24
附 录 25
附1 系统原理图 25
附2 总程序代码 27
致 谢 30
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。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的另一种形式的保护，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声佩戴酒精测试仪，司机对着酒精检测仪呼气，检测其中的酒精含量。在中国在大型节假日，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含量多少、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，也是每个人的责任所以这个课题是非常有意义的。
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，它是一个集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。单片机可以连接各个器件，达到预期的效果。不同的功能模块中运用到不同的单片机。本次研究也是以单片机芯片为基础的一次设计.
1.2 课题发展现状
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气式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。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：这种方法是依靠IR光谱对酒精进行检测；
在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。它主要是由汽车里面的一传感器检测司机的呼吸，从而检查驾驶员身体里面的酒精含量，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。所以这些对驾驶人员来说是更加严厉的，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。
在我国的有些小型公司发明了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。经过了大约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把汽车发动了，汽车的发动机也会立刻熄火。
1.3 本文研究内容
本论文是检测到酒精浓度超过一定标准，会自动报警，且无法启动汽车。并具备GSM短信提示、太阳能供电、语音报警、温度显示及时间显示等功能。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，本文主要是负责温度与时钟模块的研究。
2 设计要求及方案论证
上一章已经介绍了本设计的背景与设计的意义，本章具体介绍整个设计的工作原理以及整个设计流程。
2.1 车载酒精智能报警系统原理
2.1.1 系统设计原理
图2.1.1.1 体系图
2.1.2 基本流程
单片机通过控制这些模块达到智能控制的效果，从理论上可以防止酒后驾车和强制控制酒后驾车。功能模拟实验还安排了模拟小车控制过程，小车由简单四轮驱动，结合一个L298N电机驱动模块构成，控制电机的是单片机的CCP两个端口输出的PWM脉冲信号，由单片机自身配置的特殊寄存器产生，与之相似的还有采集模拟信号的8路ADC端口，采集酒精模块输出的模拟值，经过数值的处理转换，显示到液晶屏上的是酒精浓度。
装置通电后，单片机根据指令进行动作，经过多步动作后，将时间和温度在液晶屏上显示出来。同时在后台执行的还有酒精检测模块，但在液晶屏上暂时不显示，大致流程如图所示。当酒精传感器检测到酒精后输出模拟电压值会瞬间变大，数据主要是通过AD转换循环检测的，数据发送给单片机处理之后与预先设定的标准值进行比较。本系统的处理是如果检测到酒精浓度（空气中的）超标，语音模块会发出相应的提示，指示要求驾驶员进入下一轮的检测，这时液晶会跳转显示酒精二号传感器检测到的数值，酒精二号传感器主要是检测驾驶员口中的酒精含量。这里采用了双重酒精检测是为了减少不必要的麻烦（比如乘客喝酒并不会使系统报警），酒精一号传感器实时检测空气中的酒精含量，不超过阀值就不会启动第二个酒精检测，液晶屏也仍显示时间和当前车内的温度，保证酒精检测的准确性。当进入到第二轮检测时，界面会一直显示当前酒精含量，直到驾驶员呼出气体，单片机检测到呼出气体后进行酒精浓度检测，如果驾驶员口中的酒精含量超过预定值，说明驾驶员酒后驾车，系统会发出报警声音，并且界面也会出现WORNING警告信息。同时，芯片还会利用串口向GSM模块发送AT指令让模块发送短信，接收方可以是亲人，这样能有效防止交通事故。如果驾驶员口中的酒精没有超标，则返回开始界面，显示时间和温度并且关闭酒精一号检测。
摘要
酒精报警器是检测到酒精浓度超过一定标准，会自动报警，且无法启动汽车的装置。本次设计是以IAP15F2K61S2单片机为控制核心，采取了双重检测方式进行酒精侦测，根据驾驶员呼出气体中所含酒精浓度的高低情况来约束车辆启动。系统主要分为以下四个模块：GSM模块、语音报警模块、酒精检测模块、温度时钟模块。本文主要侧重于温度时钟模块，通过DS1302芯片采集时间，DS18b20温度传感器采集温度，系统工作后会将当天日期和车内温度显示在液晶显示屏上。当今社会酒驾行为过于严重，因此在车辆上安装此酒精报警系统能有效防止交通事故的频发，极具社会意义。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:IAP15F2K61S2单片机智能酒精报警系统
目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景与现实意义 1
1.2 课题发展现状 1
1.3 本文研究内容 2
2 设计要求及方案论证 3
2.1 车载酒精智能报警系统原理 3
2.1.1 系统设计原理 3
2.2 设计要求 4
2.3 方案设计 5
2.4 其它模块及相关器件介绍 5
2.4.1 IAP15F2K61S2单片机简介 5
2.4.2 语音模块 6
2.4.3 酒精模块 7
2.4.4 GSM 模块 9
2.4.5 电源供电模块 11
2.4.6 模拟小车 12
3 硬件电路设计 13
3.1 时钟与温度传感器模块性能介绍 13
3.1.1 时钟部分 13
3.1.2 温度传感器部分 14
3.2 时钟、温度电路及显示 14
3.2.1 时钟芯片显示效果 14
3.2.2 温度传感器显示效果 15
4 软件设计 16
4.1 软件主要流程 16
4.2 时钟模块 16
4.3温度传感器模块 18
5 功能调试 21
结 语 23
参考文献 24
附 录 25
附1 系统原理图 25
附2 总程序代码 27
致 谢 30
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。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的另一种形式的保护，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声佩戴酒精测试仪，司机对着酒精检测仪呼气，检测其中的酒精含量。在中国在大型节假日，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含量多少、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，也是每个人的责任所以这个课题是非常有意义的。
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，它是一个集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。单片机可以连接各个器件，达到预期的效果。不同的功能模块中运用到不同的单片机。本次研究也是以单片机芯片为基础的一次设计.
1.2 课题发展现状
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气式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。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：这种方法是依靠IR光谱对酒精进行检测；
在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。它主要是由汽车里面的一传感器检测司机的呼吸，从而检查驾驶员身体里面的酒精含量，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。所以这些对驾驶人员来说是更加严厉的，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。
在我国的有些小型公司发明了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。经过了大约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把汽车发动了，汽车的发动机也会立刻熄火。
1.3 本文研究内容
本论文是检测到酒精浓度超过一定标准，会自动报警，且无法启动汽车。并具备GSM短信提示、太阳能供电、语音报警、温度显示及时间显示等功能。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，本文主要是负责温度与时钟模块的研究。
2 设计要求及方案论证
上一章已经介绍了本设计的背景与设计的意义，本章具体介绍整个设计的工作原理以及整个设计流程。
2.1 车载酒精智能报警系统原理
2.1.1 系统设计原理
图2.1.1.1 体系图
2.1.2 基本流程
单片机通过控制这些模块达到智能控制的效果，从理论上可以防止酒后驾车和强制控制酒后驾车。功能模拟实验还安排了模拟小车控制过程，小车由简单四轮驱动，结合一个L298N电机驱动模块构成，控制电机的是单片机的CCP两个端口输出的PWM脉冲信号，由单片机自身配置的特殊寄存器产生，与之相似的还有采集模拟信号的8路ADC端口，采集酒精模块输出的模拟值，经过数值的处理转换，显示到液晶屏上的是酒精浓度。
装置通电后，单片机根据指令进行动作，经过多步动作后，将时间和温度在液晶屏上显示出来。同时在后台执行的还有酒精检测模块，但在液晶屏上暂时不显示，大致流程如图所示。当酒精传感器检测到酒精后输出模拟电压值会瞬间变大，数据主要是通过AD转换循环检测的，数据发送给单片机处理之后与预先设定的标准值进行比较。本系统的处理是如果检测到酒精浓度（空气中的）超标，语音模块会发出相应的提示，指示要求驾驶员进入下一轮的检测，这时液晶会跳转显示酒精二号传感器检测到的数值，酒精二号传感器主要是检测驾驶员口中的酒精含量。这里采用了双重酒精检测是为了减少不必要的麻烦（比如乘客喝酒并不会使系统报警），酒精一号传感器实时检测空气中的酒精含量，不超过阀值就不会启动第二个酒精检测，液晶屏也仍显示时间和当前车内的温度，保证酒精检测的准确性。当进入到第二轮检测时，界面会一直显示当前酒精含量，直到驾驶员呼出气体，单片机检测到呼出气体后进行酒精浓度检测，如果驾驶员口中的酒精含量超过预定值，说明驾驶员酒后驾车，系统会发出报警声音，并且界面也会出现WORNING警告信息。同时，芯片还会利用串口向GSM模块发送AT指令让模块发送短信，接收方可以是亲人，这样能有效防止交通事故。如果驾驶员口中的酒精没有超标，则返回开始界面，显示时间和温度并且关闭酒精一号检测。
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