基于IAP15F2K61S2单片机的智能酒精报警系统设计（GSM模块）
基于IAP15F2K61S2单片机的智能酒精报警系统设计（GSM模块）[20200406141528]
摘要
智能酒精报警系统以IAP15F2K61S2单片机为控制核心，采用双重检测方式实现对驾驶员呼出气体酒精浓度的测量，当检测到车内酒精浓度超过一定标准后，会自动报警并无法启动汽车。整个设计分为语音报警、酒精检测、温度时钟和GSM四个模块。本文主要对GSM模块的软硬件进行分析设计，硬件部分采用华为GTM900芯片，用GTM900串口调试工具对电话号码进行录入。软件部分用C语言进行编程，实现单片机对GTM900的控制。若驾驶员酒后驾驶，会自动向车主家属发送报警短信，该设计具有极其广泛的实际应用价值。
*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GSM模块华为GTM900
目录
1 绪论 1
1.1 课题背景与现实意义 1
1.2 课题的的发展现状 2
1.3 本文研究内容 2
2 设计要求及方案论证 4
2.1 本设计系统原理 4
2.1.1 系统设计原理 4
2.1.2 基本流程 4
2.2 设计要求 5
2.3 方案设计 5
2.4 其它模块及相关器件介绍 6
2.4.1 IAP15F2K61S2单片机简介 6
2.4.2 语音报警模块（ISD1700芯片） 6
2.4.3 温度（18b20芯片）、时钟（DS1302芯片）模块 8
2.4.4 酒精模块（MQ-3酒精传感器、LM393比较器） 10
2.4.5 电源供电模块 12
2.4.6 模拟小车 12
3 GSM模块设计 13
3.1 无线通信 13
3.1.1 无线模块简介 13
3.1.2 无线模块的特点 13
3.2 器件介绍及硬件设计 14
3.2.1 器件介绍 14
3.2.2 硬件设计 15
3.3 软件设计 15
4 功能调试 18
总结 20
文献参考 21
附录 22
附录一 程序代码 22
附录二 系统原理图 25
致谢 28
1 绪论
1.1 课题背景与现实意义
现如今，无数的科技产品应用到生活中，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，所以在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，交通部门处罚酒驾者不是目的，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。在中国有大型节假日时，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。
我们在硬件过程中主要芯片是单片机。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，它也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，达到预期的效果论文设计中采用单片机控制各个器件。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：这种方法是依靠IR光谱对酒精进行检测。
那么在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。
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，来判断司机又没有喝酒。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是更加严厉，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，那么显示屏上会出现“GO”。若显示酒驾，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。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。最后是把软硬件结合进行实物的调试。
本课题的各章内容安排如：
第一章基于IAP15F2K61S2单片机的智能酒精报警系统设计的概述
第二章阐述设计要求、方案论证及其它模块的主要元器件功能介绍
第三章GSM模块的硬件设计和软件设计
第四章实物展示
2 设计要求及方案论证
2.1 本设计系统原理
2.1.1 系统设计原理
图2.1.1 系统结构图
2.1.2 基本流程
整个系统的核心网络，包括时钟显示电路、温度检测电路、酒精探测电路，还有人性化的语音模块，以及绿色环保、可循环的的供电电路，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。
摘要
智能酒精报警系统以IAP15F2K61S2单片机为控制核心，采用双重检测方式实现对驾驶员呼出气体酒精浓度的测量，当检测到车内酒精浓度超过一定标准后，会自动报警并无法启动汽车。整个设计分为语音报警、酒精检测、温度时钟和GSM四个模块。本文主要对GSM模块的软硬件进行分析设计，硬件部分采用华为GTM900芯片，用GTM900串口调试工具对电话号码进行录入。软件部分用C语言进行编程，实现单片机对GTM900的控制。若驾驶员酒后驾驶，会自动向车主家属发送报警短信，该设计具有极其广泛的实际应用价值。
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关键字:单片机酒精GSM模块华为GTM900
目录
1 绪论 1
1.1 课题背景与现实意义 1
1.2 课题的的发展现状 2
1.3 本文研究内容 2
2 设计要求及方案论证 4
2.1 本设计系统原理 4
2.1.1 系统设计原理 4
2.1.2 基本流程 4
2.2 设计要求 5
2.3 方案设计 5
2.4 其它模块及相关器件介绍 6
2.4.1 IAP15F2K61S2单片机简介 6
2.4.2 语音报警模块（ISD1700芯片） 6
2.4.3 温度（18b20芯片）、时钟（DS1302芯片）模块 8
2.4.4 酒精模块（MQ-3酒精传感器、LM393比较器） 10
2.4.5 电源供电模块 12
2.4.6 模拟小车 12
3 GSM模块设计 13
3.1 无线通信 13
3.1.1 无线模块简介 13
3.1.2 无线模块的特点 13
3.2 器件介绍及硬件设计 14
3.2.1 器件介绍 14
3.2.2 硬件设计 15
3.3 软件设计 15
4 功能调试 18
总结 20
文献参考 21
附录 22
附录一 程序代码 22
附录二 系统原理图 25
致谢 28
1 绪论
1.1 课题背景与现实意义
现如今，无数的科技产品应用到生活中，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，所以在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，交通部门处罚酒驾者不是目的，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。在中国有大型节假日时，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。
我们在硬件过程中主要芯片是单片机。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，它也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，达到预期的效果论文设计中采用单片机控制各个器件。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：这种方法是依靠IR光谱对酒精进行检测。
那么在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。
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，来判断司机又没有喝酒。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是更加严厉，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，那么显示屏上会出现“GO”。若显示酒驾，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。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。最后是把软硬件结合进行实物的调试。
本课题的各章内容安排如：
第一章基于IAP15F2K61S2单片机的智能酒精报警系统设计的概述
第二章阐述设计要求、方案论证及其它模块的主要元器件功能介绍
第三章GSM模块的硬件设计和软件设计
第四章实物展示
2 设计要求及方案论证
2.1 本设计系统原理
2.1.1 系统设计原理
图2.1.1 系统结构图
2.1.2 基本流程
整个系统的核心网络，包括时钟显示电路、温度检测电路、酒精探测电路，还有人性化的语音模块，以及绿色环保、可循环的的供电电路，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。
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