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1. 硬件電路設計思路

2.1MQ-3酒精度測量電路

MQ-3 氣體傳感器需要一個加熱元件來正確識別酒精。考慮到安全問題因而在傳感器構建有一個由兩層薄薄的不銹鋼網組成的防爆網絡，這種不銹鋼網包含一個加熱元件和其他懸浮顆粒，只允許環境中的氣態成分通過。MQ-3 氣體檢測傳感器模塊包括四個可用于從傳感器提取數據的引腳：VCC、GND、Aout 和 Dout。MQ-3酒精檢測傳感器的引腳排列如下圖1所示，MQ-3酒精檢測傳感器設計圖如圖2所示。

圖1 MQ-3引腳排列圖 圖2 MQ-3設計圖

2.2MLX90614紅外測溫電路

MLX90614 是一款紅外非接觸溫度計。TO-39 金屬封裝里同時集成了紅外感應熱電堆探測器芯片和信號處理專用集成芯片。由于集成了低噪聲放大器、17 位模數轉換器和強大的數字信號處理單元，使得高精度和高分辨度的溫度計得以實現。溫度計具備出廠校準化，有數字 PWM 和 SMBus（系統管理總線）輸出模式。作為標準，配置為 10 位的 PWM 輸出格式用于連續傳送溫度范圍為-20-120 ?C 的物體溫度，其分辨率為 0.14 ?C。MLX90614的引腳分布如圖3所示。

圖3 MLX90614引腳圖

2.3 ATK1218定位電路

本課程設計使用的是ATK1218定位模塊，該模塊支持GPS與北斗雙模定位，用戶可以通過該定位模塊獲取當前的經度、緯度、海拔高度、UTC國際時間等數據信息。需要注意的是模塊返回的時間為UTC時間，若轉化為北京時間則需要加8個小時。ATK1218模塊如圖4所示。

圖4 ATK1218模塊圖

2.4SYN6658語音播報電路

SYN6658是中文語音合成芯片，通過UART 接口或SPI 接口通訊方式，接收待合成的文本數據，實現文本到語音的轉換。可以采用GB2312、GBK、BIG5 和Unicode 四種編碼方式。我們一般直接采用語音合成模塊來實現語音的播放。本模塊發音是實時的，本模塊只要有文本數據發給模塊就開始播放聲音，如播放過程中有新文本數據，將停止當前播放，播放新的文本數據。SYN6658模塊如圖5所示。

圖5 SYN6658模塊圖

2.5SIM900AGSM模塊電路

SIM900A 模塊采用串口（UART）通信，每個SIM900A 開發板都含有TTL 接口，其中主要用到的是5VR（RXD）和5VT（TXD）,3VR和3VT一般用很少用。使用SIM900A需要使用支持GSM的手機卡，模塊連接上手機卡后通過通信基站即可進行發送信息、打電話操作等。SIM900A模塊圖如圖6所示。

圖6 SIM900A模塊圖

1. 軟件程序設計思路

3.1總體設計概述

本課程設計使用的MQ-3酒精測量裝置為IO口直接采集數據，MLX90614紅外測溫模塊、OLED信息顯示模塊為I2C通信，SIM900AGSM模塊、SYN6658語音播報模塊、ATK1218定位模塊使用的是USART串口協議與單片機建立數據交互。總體設計框圖如圖7所示。

圖7 系統總體設計框圖

3.2MQ-3酒精測量軟件設計

MQ-3有兩種輸出方式，一種為數字量方式輸出，另一種方式為模擬量輸出。數字量輸出方式輸出高低電平，高電平表示含有酒精，低電平表示未含有酒精。模擬量輸出可以準確地輸出酒精度含量，但是將信息傳遞給單片機時需要進行模數轉換將模擬信號轉化為數字信號使單片機讀取數據。本設計為酒精度測量裝置，只需要鑒別用戶是否喝酒因此使用的MQ-3數字量輸出的方式。

本課程設計中將MQ-3酒精測量傳感器上電后將數據輸出引腳連接到單片機的IO口上，來使單片機采集該引腳上的電壓值從而判斷用戶是否喝酒。

3.3MLX90614紅外測溫軟件設計

MLX90614使用的是紅外進行溫度測量，用戶可以在1m外的距離進行測溫。MLX90614內置ADC轉換器，可以將測得的溫度進行模數轉換為數字信號，將轉換得到的數字信號進行存儲之后通過I2C協議來對單片機進行信息傳輸。單片機收集到溫度信號的數字量后進行轉化，將單片機中存儲的信息通過一定的比例關系轉化為傳感器測得的溫度。

3.4 ATK1218定位與SYN6658語音播報軟件設計

ATK1218模塊與SYN6658語音播報模塊均通過USART串口通信來與單片機建立連接。ATK1218模塊可以測量用戶的經度、緯度、海拔高度、UTC時間等，將測得的數據通過打包，并將打包好后的數據通過串口來對單片機進行信息發送。SYN6658語音播報模塊與ATK1218定位模塊類似，均通過串口通信來發送數據，但是ATK1218將信息上傳到單片機，但是語音播報模塊則是單片機將信息下發至SYN6658。STM32C8T6有3個串口通信，滿足使用要求。ATK1218模塊與SYN6658模塊與單片機連接圖如圖8所示。

圖8 串口通信連接圖

3.5SIM900AGSM軟件設計

與ATK1218模塊與SYN6658模塊一樣，SIM900A同樣使用USART串口來與單片機進行信息交互。同前兩個模塊不同，SIM900AGSM模塊不但可以通過編寫函數來對模塊進行控制，同時也可以直接使用AT指令來對模塊進行控制，用戶可以通過AT指令來控制GSM模塊如何發送信息以及發送什么樣的信息。用戶在操作界面直接sprintf AT指令即可。

1. 系統調試結果及分析

4.1MQ-3模塊性能測試

用戶如果輸出氣體含有酒精，MQ-3綠燈常亮，且OLED屏幕提示“禁止開車”，如果輸出氣體無酒精，MQ-3綠燈不亮，OLED屏幕顯示“一路順風”。

圖9 MQ-3性能測量（未含酒精）

圖10 MQ-3性能測量（含酒精）

4.2紅外測溫、GPS測量性能測試

圖11 紅外測溫、GPS性能測試圖

4.3SIM900AGSM性能測試

本裝置通過SIM900AGSM模塊來執行發信息操作，提示用戶是否喝酒。若用戶沒喝酒，state顯示OK，若用戶喝酒state顯示intoxication。

圖12 SIM900A性能測試圖

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