結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的酒后駕駛監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 酒后駕駛監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)概述

結(jié)合硬件設(shè)計(jì)，當(dāng)駕駛室內(nèi)檢測到酒精濃度時(shí)，蜂鳴裝置開始警告，下一步需要定位裝置完成定位，其次利用GSM模塊進(jìn)行信息發(fā)送。系統(tǒng)設(shè)計(jì)以功能的實(shí)現(xiàn)為目的，先進(jìn)行了模式劃分，然后編寫各模塊任務(wù)內(nèi)容。軟件主要?jiǎng)澐譃橐韵履K任務(wù)：

(1)酒精檢測模塊流程設(shè)計(jì)；

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)自主學(xué)習(xí)，因此讓學(xué)生知道學(xué)習(xí)目標(biāo)，明確重點(diǎn)、難點(diǎn)非常必要.科學(xué)的學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計(jì)突出落實(shí)學(xué)生的主體地位，培養(yǎng)“學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)”的素養(yǎng).

(2)報(bào)警程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；

(3)GSM短信程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；

利用單片機(jī)PIC16F877A-E/PT來進(jìn)行 LED 屏的驅(qū)動(dòng)，用于當(dāng)前駕駛室內(nèi)酒精濃度值的顯示。單片機(jī)模塊與顯示器 5110液晶屏模塊通過SPI通訊協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。以初始化數(shù)據(jù)設(shè)置寄存器模塊，同時(shí)，由單片機(jī)發(fā)送控制指令來顯示信息，同步完成工作狀態(tài)的判斷。

(5)液晶顯示模塊設(shè)計(jì)。

語音子程序在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須遵循SPI串行接口協(xié)議。以SS管腳一直保持低電平為基礎(chǔ)，完成一個(gè)完整的SPI指令傳輸周期。當(dāng)SCLK值上浮，數(shù)據(jù)輸入語音解碼芯片，當(dāng)SCLK值下降，數(shù)據(jù)通過語音芯片輸出。操作碼包含命令字節(jié)和數(shù)據(jù)字節(jié)，通過SPI指令進(jìn)行操作。具體流程如圖2所示。

本次設(shè)計(jì)應(yīng)用C語言，借助keil C51系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)容編輯。

1.2 設(shè)計(jì)模式

系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì)首先確定總體方案，輔以流程圖表示。流程圖能夠反映整個(gè)設(shè)計(jì)的框架和思路，之后確定程序結(jié)構(gòu)，包括邏輯設(shè)計(jì)及存儲(chǔ)安排等。為了方便后期程序的進(jìn)一步維護(hù)和管理，采用層次化設(shè)計(jì)方案，將程序分解為三層，表述為應(yīng)用層、界面層和底層驅(qū)動(dòng)層。

應(yīng)用層借由各變量和標(biāo)志來實(shí)現(xiàn)功能，進(jìn)而完成驅(qū)動(dòng)。界面層涵蓋多種寄存器和緩沖區(qū)域，來完成數(shù)據(jù)的互通。以底層模塊已存的模塊和變量為基礎(chǔ)，完成各層的數(shù)據(jù)對(duì)接，并且要求界面層的設(shè)計(jì)較為流程，來方便數(shù)據(jù)流通。

國務(wù)院常務(wù)會(huì)議于日前決定全面清理各類證明事項(xiàng)，更多地消除群眾和企業(yè)辦事煩惱。一是對(duì)國務(wù)院部門規(guī)章和規(guī)范性文件等設(shè)定的證明事項(xiàng)，可直接取消的要立即停止執(zhí)行，并抓緊修改或廢止規(guī)章、文件；二是對(duì)法律法規(guī)有規(guī)定，但可通過法定證照、書面告知承諾、政府部門間核查等涵蓋或替代的證明事項(xiàng)，要提請修法，依托信息共享和信用體系予以取消；三是對(duì)各地自行設(shè)定的證明事項(xiàng)，除地方性法規(guī)規(guī)定外，最晚應(yīng)于年底前取消；四是各地區(qū)各部門要及時(shí)公布取消和保留的證明事項(xiàng)清單，對(duì)確需保留的要逐項(xiàng)列明設(shè)定依據(jù)、辦理指南等。清單之外，政府部門、公用事業(yè)單位和服務(wù)機(jī)構(gòu)不得索要證明。

底層驅(qū)動(dòng)層以硬件程序?yàn)橹?，針?duì)酒駕檢測的監(jiān)控系統(tǒng)而言，包括了Nokia 5110液晶顯示驅(qū)動(dòng)程序、北斗定位模塊、單片機(jī)開發(fā)模塊、串口程序、SIM800C驅(qū)動(dòng)程序、酒精檢測驅(qū)動(dòng)程序等，主要服務(wù)于硬件。通常而言底層程序的邏輯設(shè)計(jì)及編寫會(huì)影響到整體系統(tǒng)的運(yùn)行性能，這就需要每個(gè)底層程序保持相互之間的獨(dú)立性，要求數(shù)據(jù)交換不發(fā)生再各底層程序之間。此外，底層與應(yīng)用層之間也沒有訪問關(guān)系。若需要完成對(duì)外的連接，必須通過應(yīng)用層 調(diào)度來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)接。

本次設(shè)計(jì)需要利用硬件模塊進(jìn)行司機(jī)是否酒駕的甄別，相關(guān)硬件設(shè)計(jì)也已完成，本文不再贅述。當(dāng)檢測到酒駕行為時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警，并且完成發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火模塊的關(guān)閉。結(jié)合汽車駕駛時(shí)的實(shí)際情況，當(dāng)駕駛員進(jìn)入駕駛室后，相關(guān)酒精檢測模塊開始進(jìn)行駕駛室內(nèi)酒精濃度的檢測，該硬件模塊安置于駕駛室內(nèi)方向盤后方，距離駕駛員較勁，可以直接探測到駕駛室內(nèi)的酒駕濃度，若沒有檢測到酒精濃度，允許發(fā)動(dòng)機(jī)正常點(diǎn)火。如果檢測到駕駛室內(nèi)含有酒精濃度，則系統(tǒng)會(huì)截止發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)，此時(shí)無法完成車輛啟動(dòng)；進(jìn)一步的，系統(tǒng)結(jié)合了北斗定位技術(shù)，完成定位后驅(qū)動(dòng)報(bào)警模塊，蜂鳴器通過提示音來完成報(bào)警，之后系統(tǒng)進(jìn)一步通過GSM短信傳輸報(bào)警信息，完成實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2 酒精檢測程序流程設(shè)計(jì)

2.1 酒駕檢測流程設(shè)計(jì)

酒駕探測主要借助酒駕傳感器和濕度傳感器，來探測駕駛室內(nèi)酒駕濃度，并將信號(hào)發(fā)送到處理器。啟動(dòng)點(diǎn)火開關(guān)時(shí)，駕駛員需要先進(jìn)行呼氣采樣進(jìn)行判斷。通過呼氣的動(dòng)作來啟動(dòng)檢測程序。判別形式通過濕度傳感器和麥克風(fēng)輸出信號(hào)共同完成。

判斷流程：首先預(yù)熱MQ-3模塊20秒，濕度傳感器HIH 3610采集駕駛室內(nèi)的濕度電壓值，呼氣后繼續(xù)采集濕度,并且共同完成麥克風(fēng)電壓值采集。經(jīng)過電壓變化率自動(dòng)計(jì)算電壓斜率的變化,若濕度電壓變化值大于0.6V,且濕度傳感器采集呼氣中濕度記為2.6V，呼氣判斷成功。當(dāng)模擬量輸出電壓(0.1-0.3V)相對(duì)沒有波動(dòng)，將電壓值設(shè)置在4V來對(duì)應(yīng)酒駕含量高濃度。因此，檢測值為4V電壓則說明酒精濃度超標(biāo)。由于酒精傳感器MQ-3需要提前預(yù)熱，所以在實(shí)際采集電壓時(shí)，需要設(shè)定等待20s。具體流程如圖1所示。

2.2 報(bào)警流程設(shè)計(jì)

應(yīng)用蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。一旦探測出酒精濃度超標(biāo)，則由蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。當(dāng)駕駛員接通系統(tǒng)電源后，開始自檢，語音模板會(huì)發(fā)出呼氣提示音，完成檢測后，根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行判斷，進(jìn)而進(jìn)行報(bào)警。

例1中第8至15小節(jié)為第一主題，生動(dòng)活潑，具有強(qiáng)烈的節(jié)奏感。鋼琴Ⅰ的右手演奏主題旋律，模仿民族樂器中揚(yáng)琴、琵琶、竹笛、板胡等高音樂器。學(xué)習(xí)時(shí)首先需解決鋼琴八度的演奏技巧：1. 肩膀、手臂不能過于緊張。2.固定好1至5指的手形，虎口不要塌陷，其余手指放松，5指指尖牢固，使高音更加明亮。 3. 手腕靈活、向下主動(dòng)發(fā)力，下鍵速度快、幅度小，發(fā)力后立即放松，聲音具有彈性及穿透力。左手的重復(fù)音模仿笙的演奏，節(jié)奏要均勻，抓住每小節(jié)的重音，與右手的配合要默契。演奏時(shí)還需注意右手四分音符的時(shí)值應(yīng)飽滿，同時(shí)與左手的兩個(gè)八分音符對(duì)齊（不要過短或過長）。

2.3 GSM短信程序設(shè)計(jì)

手機(jī)的信號(hào)頻率約在900MH左右，主要通過電離層的反射來完成傳播。在進(jìn)行信息傳遞時(shí)，信號(hào)會(huì)借由最近基站完成傳輸，基站會(huì)將高頻信號(hào)頻率降為低頻，再傳向其他一基站，再次傳遞到終端設(shè)備時(shí)，又會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l信號(hào)。短信相關(guān)程序的設(shè)計(jì)如圖3所示。

TEXT模式列舉：設(shè)置消息中心，AT+CSCA=“+8613010XXX500”；設(shè)置發(fā)送格式，AT+CMGF=1(1-TEXT,0-PDU)；發(fā)送信息：AT+CMGF=“13XXXXXXXXX”；等SIM300模塊返回后輸入內(nèi)容，以結(jié)束后，開始發(fā)送。

本設(shè)計(jì)中，由UART接口輸出定位數(shù)據(jù)，為NMEA協(xié)議格式，串口波特率為115200bps，數(shù)據(jù)位為8位，通過1bit完成起始，不設(shè)置單獨(dú)的校驗(yàn)位。用REB-3571LP初始化串口參數(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和傳輸。北斗定位程序流程如圖4所示。

第二，中層干部與下級(jí)的溝通是穩(wěn)步開展本部門管理工作的基礎(chǔ)。一個(gè)部門的各項(xiàng)工作，光靠中層干部孤掌難鳴，需要全體員工共同努力完成。這就要求，中層干部踏踏實(shí)實(shí)深入基層，用心與員工去溝通，了解他們的思想狀態(tài)，了解他們實(shí)際生活和工作中存在的困難，盡全力幫助解決，解決不了也要積極反應(yīng)給上級(jí)組織，爭取最大支持。中層干部與員工建立良好的溝通可以為穩(wěn)定職工隊(duì)伍打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，可以激起員工自覺努力工作的熱情，從而創(chuàng)新出更好的工作團(tuán)隊(duì)。

祝驛楠 男，1997年出生于浙江杭州，現(xiàn)為浙江工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院本科生，研究方向包括可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)、無線自組織網(wǎng)絡(luò)等.

PDU模式列舉：設(shè)置發(fā)送格式，AT+CMGF=0(1-TEXT,0-PDU)；設(shè)置發(fā)送長度，AT+CMGF=<20>；發(fā)送信息，AT+CMGF=。

2.4 北斗定位程序設(shè)計(jì)

通過串口的GSM模塊控制，以單片機(jī)向無線通信模塊發(fā)出指令，以短消息完成信息傳遞。通過系統(tǒng)軟件完成常用指令及短消息編碼的設(shè)置。短消息通常以PDU碼和TEXT碼這兩種模式存在。TEXT模式較為復(fù)雜，PDU可支持中英文兩種系統(tǒng)。TEXT模式用來進(jìn)行ASCⅡ碼的短信發(fā)送，其中ASCⅡ碼是8位字D符碼，單字節(jié)信息傳遞編碼快捷。PUD模式有多種編碼情況，可以使用ASCⅡ或者UNICODE方式完成。

2.5 液晶顯示程序設(shè)計(jì)

(4)北斗定位裝置設(shè)計(jì)；

根據(jù)三維模型分析結(jié)果，在變壓器本體抽真空期間，等效于在箱壁內(nèi)側(cè)時(shí)間-101Kpa的載荷，在假定箱壁邊沿不發(fā)生位移的情況下，套管底座箱蓋所受應(yīng)力最大值為116.77Mpa，其最大變形量可達(dá)到1.6403mm；即在變壓器抽真空期間，油箱頂部的鋼板會(huì)向變壓器油箱內(nèi)側(cè)方向最大產(chǎn)生1.6403mm的形變量(在套管安裝固定的圓周范圍內(nèi)，由于現(xiàn)場條件可能產(chǎn)生不同的形變量，最大形變量計(jì)算為1.6403mm)。

3 GPS子程序軟件設(shè)計(jì)

3.1 NMEA-0183協(xié)議

該協(xié)議是通信協(xié)議用于定位的，可以實(shí)現(xiàn)不同GPS設(shè)備位置信息的發(fā)送，格式規(guī)范，連接PC機(jī)較為方便。目前共有六中語句可供該協(xié)議完成定義，用戶可根據(jù)實(shí)際需求選擇語句。語句格式以ASCⅡ碼“$”開始，以“CR”和“LF”結(jié)束?！癈R”為回車控制符，“LF”為換行控制符。語句作為數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)，分別指幀頭、幀尾以及幀內(nèi)數(shù)據(jù)。如接受$GPGGA提供位置和$GPRMC提供最小精度。接收機(jī)可以持續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)幀，并且按照要求對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行判斷，之后完成處理。

GPRMC格式：$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,,，其中$為數(shù)據(jù)幀的起始位置，與為結(jié)束位置。各字符及含義如表1所示。

3.2 GPS信息發(fā)送

GPS模塊用來實(shí)現(xiàn)字符串的解析，并將數(shù)據(jù)錄入對(duì)應(yīng)字符串中。設(shè)計(jì)中，通過串口1 連接GPS模塊與單片機(jī)通信，并做初始化設(shè)置，以8位數(shù)據(jù)位和4800bps波特率進(jìn)行，不設(shè)置校驗(yàn)位。完成初始化后開始接收數(shù)據(jù)，首先接收字符“$”，并在過程中判斷接收到的字符是否為“/n”，若接收到則表示為完整的數(shù)據(jù)。之后以數(shù)組的形式存于rev_buf[num]中。

還有積薪師父！他的棋室也是星雨喜歡待的地方。星雨他們剛來萬花谷的時(shí)候，春雨綿綿，乍暖還寒，王積薪聽子虛道人烏有先生兩個(gè)老家伙回來講，說有四個(gè)孩子誤打誤撞，破了媼婦譜，忙親自跑到弘道部來，見到袁安、李離、上官星雨三人，又是作揖又是打拱，一定要東方宇軒作證，由他來拜三個(gè)少年做老師：“破解媼婦譜是我一生的志業(yè)，現(xiàn)在大功告成，你們?nèi)齻€(gè)就是我的恩人，小師父在上受我一拜！”

針對(duì)不同的數(shù)據(jù)形式，在完成采集的過程中，先進(jìn)行信息篩選，通過查詢來決定語句接收情況。例如只接收$GPRMC語句，通過第五位字符的判別來確定是否接收。如果正常接收，則函數(shù)GPS_RMC_Parse()返回1。根據(jù)語句的格式內(nèi)容，解析對(duì)應(yīng)的信息參數(shù)，同時(shí)轉(zhuǎn)換為北京時(shí)間模式，由ASCⅡ碼轉(zhuǎn)換經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，最終轉(zhuǎn)換成字符串形式。

4 總結(jié)

文章介紹了車載酒后駕駛監(jiān)控系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)內(nèi)容，包含呼氣判斷、酒精濃度采集、語音報(bào)警、液晶顯示、短信收發(fā)、顯示模塊設(shè)計(jì)等具體內(nèi)容。模塊中對(duì)常用指令作了介紹，進(jìn)行了系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)。

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