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1.3本课题的设计内容
参考酒精含量检测仪的国家规范标准，设计出半导体酒精传感器便携型酒精检测系统，该系统能够检测司机口腔内酒精浓度，并通过显示器显示和语音输出检测数值、同时显示当前时间；能够通过键盘输入设定酒精浓度报警数值，当检测的酒精浓度数据超过正常范围时发出报警信号，并伴有语音提示信息；当检测到酒精浓度数值超过报警数值时，能够向该系统持有人（交警）发送提示短信；能够统计在一定时间范围内被测者的数量、检测超出正常值的数量、超标者占全体检测者的百分比。
3 硬件设计
3.1
系统的整体设计
本酒精检测系统采用MQ-3酒精传感器采集饮酒者呼气中的酒精浓度值，传感器输出的压信号经过电阻分压电路输入到
STM32 微控制器，微控制器对传感器采集到的信号进行处理。如果检测到呼气中含有酒精，则会在液晶屏上显示相应的酒精浓度。当酒精浓度超标则发出报警声并播报酒精浓度值和短信报警。
在设计系统时，考虑到检测系统以后能够添加扩展功能的需求和模块化的设计理念，本设计中将系统分为STM32 最小系统模块，MQ-3酒精传感器模块及其分压电路，A6-GSM短信模块，TTS语音合成模块以及LCD显示模块。首先将测得的数据存储在STM32的RAM 中，方便在需要时可以直接处理数据；其次通过判断读出的数据来设计报警系统，如果判断驾驶员为饮酒驾车(酒精浓度超标)就会发出报警信号。在系统设计过程中，考虑到检测系统在以后能够满足很多扩展功能的需求，即根据仪器功能要求将整体分为若干个相对独立的模块分别进行设计。本设计中将系统划分为酒精检测模块，显示模块，报警模块，语音合成模块。所以本文主要从以下几个方面进行设计：
（1）STM32 最小系统模块。即STM32 的运行需要基本的晶振电路、复位电路、电源电路等必要的模块，最小系统模块负责指挥整个酒精检测系统的运作，负责即使响应并处理使用者的请求。STM32最小系统板为系统的启动和运行提供了稳定可靠的支持。
（2）MQ-3酒精传感器模块及其分压电路。该模块的功能为酒精浓度信号的采集。该模块是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。由于MQ-3的AD信号范围是0~5V，超过了微控制器内置AD转换的参考电压，所以对其信号简单的进行电阻分压；使用STM32F103C8T6芯片内置AD转化，然后根据气体中酒精含量与所得信号的相应关系编写相关代码，进行运算处理；最后将计算出的气体中酒精含量，和转化得到的血液酒精含量通过LCD12864液晶屏来进行显示。
（3）A6-GSM短信模块。通过上述的
MQ-3酒精传感器模块和STM32 最小系统模块对测得的酒精数据进行处理，当结果超出报警值的时候，使用STM32 最小系统模块串口通信对A6-GSM短信模块进行短信报警处理。
（4）TTS语音合成模块。当所测得的酒精浓度超过规定值时会进行相应的报警，假如所测得酒精浓度超过报警值，则液晶屏上显示酒精浓度同时发出报警声音和播报酒精浓度值。当酒精含量没有超标，则该模块不会发出报警声音但是仍然播报酒精浓度值，液晶屏显示所测酒精浓度。
3.2
系统各个模块的硬件电路设计
3.2.1
STM32 最小系统电路
3.2.1.1电源电路
此便携型酒精检测系统采用外部直流 5V 为系统供电。STM32F103C8T6 微控制器供电电压为 3.3V，另外传感器供电电源为+5V ,所以电源接口输入电压后，需要将电源稳压至 3.3V。为了让系统稳定运行，本系统采用了输出电压精度高，输出电流稳定、噪声低、纹波抑制比高、超快响应低压差线性稳压芯片ME6211-3.3。PCB 板采用腐蚀法印制，降低干扰，提高系统的精度和稳定性。
如图 3.2，酒精检测仪由外部直流
5V 供电，经过芯片 ME6211-3.3 稳压到 3.3V。
3.2.1.2
外部晶振电路
STM32F103xx 微控制器的系统时钟经常采用外部晶振，而内部锁相环则能够调整时钟用来增加系统运行的速度。STM32F103xx 系列微控制器的外部晶振频率范围0MHz-25MHz ,此系统使用典型值8MHz高速外部用户时钟和32.768KHz的低速外部用户时钟，为系统提供可靠的工作时序基准。
如图3.2.1.2所示，系统的外部晶振电路：
3.2.2
ADC 采样电路和传感器电路
MQ-3酒精传感器的输出信号是一个随酒精浓度逐渐变大而变大的电压信号。实质上是一种将乙醇气体体积分数转化成对应电信号的转换器；浓度越高输出电压越大，最大可以达到5V 。因此，酒精传感器的输出信号通过分压电路将信号减半送到 STM32F103C8T6
的内置 A/D 转化中通过转化得到酒精浓度值。
3.2.3
液晶显示电路
12864B 中文汉字图形点阵液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192
个中文汉字（16X16
点阵）、128个字符（8X16点阵）及64X256点阵显示RAM（GDRAM）。
图3.2.3.1 12864液晶显示屏外形尺寸
由于STM32F103C8T6的运行速度高达72MHz，所以本系统采用串行数据传输，节约IO资源的同时做到正常稳定的显示。
图 3.2.3.2 串行连接时序图
系统实际连接方式如图
3.2.3.3 所示，
3.2.4
A6-GSM短信报警电路
当酒精浓度高于报警值时，A6-GSM短信报警模块就会向系统持有人（交警）发送报警信息，方便系统持有人（交警）记录信息。A6-GSM模块采用5V电源供电，与STM32F103C8T6使用串口通信方式通讯，只需将A6模块的串口同STM32F103C8T6的串口反接且共地即可。
