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基于STM32設(shè)計(jì)的酒后駕車監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)(華為云IOT)

DS小龍哥-嵌入式技術(shù) ? 來(lái)源:DS小龍哥-嵌入式技術(shù) ? 作者:DS小龍哥-嵌入式技 ? 2023-07-14 13:37 ? 次閱讀

1. 前言

酒后駕車是一種嚴(yán)重的交通違法行為,不僅危及駕駛?cè)藛T自身的生命安全,還可能對(duì)其他道路使用者造成傷害甚至生命危險(xiǎn)。為了提高道路交通安全水平,減少酒后駕車事故的發(fā)生,開(kāi)發(fā)一種可靠的酒后駕車監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)變得尤為重要。

傳統(tǒng)的酒后駕車檢測(cè)方法主要依賴于交警的抽血或呼氣測(cè)試,這種方法存在著操作復(fù)雜、時(shí)間延遲、成本高昂等問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題,基于物聯(lián)網(wǎng)嵌入式技術(shù)的酒后駕車監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

當(dāng)前設(shè)計(jì)一種酒后駕車監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng),通過(guò)安裝在駕駛室內(nèi)的設(shè)備,能夠準(zhǔn)確檢測(cè)酒精濃度,并在識(shí)別到酒駕行為時(shí)觸發(fā)報(bào)警和通知功能。系統(tǒng)能將GPS數(shù)據(jù)上傳到華為云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),并通過(guò)地圖模塊顯示具體位置信息。主控芯片采用STM32單片機(jī),GSM模塊采用IM800C,系統(tǒng)還配備了LCD顯示屏、供電模塊、蜂鳴器模塊和GPS模塊。

功能特點(diǎn):

  1. 酒精檢測(cè):系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確測(cè)量駕駛?cè)藛T血液中的酒精含量,并根據(jù)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)判斷是否酒駕或醉酒駕駛。
  2. 報(bào)警功能:當(dāng)檢測(cè)到酒駕行為時(shí),系統(tǒng)會(huì)觸發(fā)警報(bào),通過(guò)本地蜂鳴器發(fā)出聲音,提醒駕駛員。
  3. 短信通知:系統(tǒng)會(huì)發(fā)送短信給指定的緊急聯(lián)系人,通知家人發(fā)生酒駕行為,以便他們能夠及時(shí)采取行動(dòng)。
  4. GPS定位:系統(tǒng)將獲取到的GPS數(shù)據(jù)上傳到華為云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),并調(diào)用地圖模塊顯示具體位置信息,方便監(jiān)督行車安全。
  5. LCD顯示:系統(tǒng)配備了LCD顯示屏,可以實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)到的酒精含量,提供直觀的信息展示。

硬件配置:

  1. STM32系統(tǒng)板:作為主控芯片,負(fù)責(zé)系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)處理。
  2. 酒精檢測(cè)傳感器:用于測(cè)量駕駛?cè)藛T血液中的酒精含量。
  3. LCD顯示屏:提供實(shí)時(shí)的酒精含量顯示和其他信息展示。
  4. 供電模塊:為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源供應(yīng)。
  5. SIM800C模塊:用于發(fā)送短信通知給指定聯(lián)系人。
  6. 蜂鳴器模塊:當(dāng)檢測(cè)到酒駕行為時(shí),通過(guò)發(fā)出聲音進(jìn)行警示。
  7. GPS模塊:采用SIM800C內(nèi)部的GPS功能獲取GPS數(shù)據(jù),用于定位和上傳位置信息。

項(xiàng)目目標(biāo):
通過(guò)該酒后駕車監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng),提高駕駛?cè)藛T的安全意識(shí),減少酒后駕駛行為的發(fā)生,保障交通安全。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、報(bào)警和通知功能,有效地防止和遏制酒駕行為的發(fā)生,并提供準(zhǔn)確的位置信息,以便相關(guān)人員能夠及時(shí)采取措施。

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為了測(cè)試,搞了幾口二鍋頭。

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上位機(jī)采用QT開(kāi)發(fā),調(diào)用華為云的應(yīng)用側(cè)接口獲取設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)。再調(diào)用百度接口,獲取GPS定位的位置。

image-20220418111126481

2. 登錄華為云創(chuàng)建云端設(shè)備

2.1 創(chuàng)建產(chǎn)品

華為運(yùn)官網(wǎng): https://www.huaweicloud.com/

在這里可以查看接入的協(xié)議的端口號(hào)和地址。

MQTT (1883) a161a58a78.iot-mqtts.cn-north-4.myhuaweicloud.com

我們?cè)O(shè)備接入的協(xié)議選擇MQTT,端口對(duì)應(yīng)是1883

接下來(lái)繼續(xù)創(chuàng)建產(chǎn)品,點(diǎn)擊產(chǎn)品頁(yè)面,點(diǎn)擊右上角創(chuàng)建產(chǎn)品:

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2.2 創(chuàng)建設(shè)備

image-20220418105431921

image-20220418105452823

這是我的設(shè)備信息:

設(shè)備ID
 625cd29cecf9c41c38215ba5_1126626497
 ?
 設(shè)備密鑰
 1126626497
     
 {
     "device_id": "625cd29cecf9c41c38215ba5_1126626497",
     "secret": "1126626497"
 }

2.3 產(chǎn)品模型定義

這一步就是設(shè)置上報(bào)設(shè)備的屬性,也就是設(shè)備的數(shù)據(jù)類型定義。

image-20220418105604435

image-20220418105637800

image-20220418105649052

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2.4 生成MQTT登錄密匙

創(chuàng)建完產(chǎn)品、設(shè)備之后,接下來(lái)就需要知道如何通過(guò)MQTT協(xié)議登陸華為云服務(wù)器。

官方的詳細(xì)介紹在這里: https://support.huaweicloud.com/devg-iothub/iot_01_2127.html#ZH-CN_TOPIC_0240834853__zh-cn_topic_0251997880_li365284516112

MQTT設(shè)備登陸密匙生成地址: https://iot-tool.obs-website.cn-north-4.myhuaweicloud.com/

下面就得到了MQTT協(xié)議設(shè)備登錄的參數(shù)

2.5 使用MQTT客戶端軟件登錄

所有的參數(shù)已經(jīng)得到,接下來(lái)采用MQTT客戶端登錄華為云進(jìn)行測(cè)試。

華為云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的域名是: a161a58a78.iot-mqtts.cn-north-4.myhuaweicloud.com

華為云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的IP地址是: 121.36.42.100

在軟件里參數(shù)填充正確之后,就看到設(shè)備已經(jīng)連接成功了。

接下來(lái)打開(kāi)設(shè)備頁(yè)面,可以看到設(shè)備已經(jīng)在線了。

2.6 上報(bào)數(shù)據(jù)

官方文檔: https://support.huaweicloud.com/devg-iothub/iot_01_2127.html#ZH-CN_TOPIC_0240834853__zh-cn_topic_0251997880_li365284516112

在這個(gè)文檔里介紹了MQTT上報(bào)數(shù)據(jù)的格式。

總結(jié)的格式:

//訂閱主題: 平臺(tái)下發(fā)消息給設(shè)備
 $oc/devices/625cd29cecf9c41c38215ba5_1126626497/sys/messages/down
 ?
 //設(shè)備上報(bào)數(shù)據(jù)
 $oc/devices/625cd29cecf9c41c38215ba5_1126626497/sys/properties/report
 ?
 //上報(bào)的屬性消息 (一次可以上報(bào)多個(gè)屬性,在json里增加就行了)
 {"services": [{"service_id": "MQ3","properties":{"MQ3":50}}]}

到此,設(shè)備數(shù)據(jù)已經(jīng)上報(bào)成功,如果需要增加更多的屬性,按照流程繼續(xù)增加即可。

3. STM32代碼實(shí)現(xiàn)

酒精濃度傳感器的預(yù)熱時(shí)間要20秒~1分鐘左右,這段時(shí)間之后采集的數(shù)據(jù)才會(huì)穩(wěn)定。預(yù)熱模塊會(huì)發(fā)熱,燙手,這個(gè)是正常現(xiàn)象。

STM32連接華為云IOT的工程代碼Get: https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/81993720

3.1 系統(tǒng)原理圖

image-20220412152110776

image-20220412155048985

3.2 程序下載

通過(guò)USB進(jìn)行程序下載: 下載軟件在軟件包目錄下。

點(diǎn)擊開(kāi)始編程之后,點(diǎn)擊板子上的復(fù)位鍵即可下載程序,如果失敗,重試幾次即可。正常的效果如下。

image-20220416125527488

正常程序運(yùn)行之后,打開(kāi)串口調(diào)試助手看到的初始化信息如下:

image-20220416131945457

3.3 字體取模

image-20220416134432091

3.4 main.c代碼

MQTT協(xié)議連接華為云IOT源碼工程參考: https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/81993720

#include "stm32f10x.h"
 #include "led.h"
 #include "delay.h"
 #include "key.h"
 #include "usart.h"
 #include < string.h >
 #include "timer.h"
 #include "oled.h"
 #include "adc.h"
 #include < string.h >
 #include < stdlib.h >
 #include "font.h"
 #include "sim800c.h"
 #include "mqtt.h"
 ?
 /*
 硬件連接方式:
 1. TFT 1.44 寸彩屏接線
 GND   電源地
 VCC   接5V或3.3v電源
 SCL   接PC8(SCL)
 SDA   接PC9(SDA)
 RST   接PC10
 DC    接PB7
 CS    接PB8
 BL    接PB11
 ?
 2. 蜂鳴器
 VCC--- >3.3V
 DAT--- >PA6
 GND--- >GND
 ?
 3. 酒精檢測(cè)傳感器MQ3
 VCC--- >3.3V
 GND--- >GND
 DAT--- >PA1
 ?
 4. 板載LED燈接線
 LED1---PA8
 LED2---PD2
 ?
 5. 板載按鍵接線
 K0---PA0 
 K1---PC5 
 K2---PA15
 ?
 6. SIM800C--GSM模塊
 GND----GND
 VCC--- >3.3V
 PA2----SIM800C_RXD
 PA3----SIM800C_TXD
 */
 ?
 //華為物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器的設(shè)備信息
 #define MQTT_ClientID "62381267575fb713ee164ad2_xl_1_0_0_2022032106"
 #define MQTT_UserName "62381267575fb713ee164ad2_xl_1"
 #define MQTT_PassWord "124344feff3e3d96ff6af13cf36af36766619ff1eeee40e99cbae9b7b9739fe4"
 ?
 //訂閱與發(fā)布的主題
 #define SET_TOPIC  "$oc/devices/62381267575fb713ee164ad2_xl_1/sys/messages/down"  //訂閱
 #define POST_TOPIC "$oc/devices/62381267575fb713ee164ad2_xl_1/sys/properties/report"  //發(fā)布
 //設(shè)置連接的路由器信息
 #define CONNECT_WIFI  "Xiaomi_meizi6"   //將要連接的路由器名稱 --不要出現(xiàn)中文、空格等特殊字符
 #define CONNECT_PASS "12170307yu"       //將要連接的路由器密碼
 ?
 #define CONNECT_SERVER_IP "a161a58a78.iot-mqtts.cn-north-4.myhuaweicloud.com"   //服務(wù)器IP地址
 #define CONNECT_SERVER_PORT 1883            //服務(wù)器端口
 ?
 //JTAG模式設(shè)置,用于設(shè)置JTAG的模式
 //mode:jtag,swd模式設(shè)置;00,全使能;01,使能SWD;10,全關(guān)閉;    
 #define JTAG_SWD_DISABLE   0X02
 #define SWD_ENABLE         0X01
 #define JTAG_SWD_ENABLE    0X00       
 void JTAG_Set(u8 mode)
 {
     u32 temp;
     temp=mode;
     temp< <=25;
     RCC- >APB2ENR|=1< 0;     //開(kāi)啟輔助時(shí)鐘       
     AFIO- >MAPR&=0XF8FFFFFF; //清除MAPR的[26:24]
     AFIO- >MAPR|=temp;       //設(shè)置jtag模式
 }
 ?
 ?
 u16 MQ3_data=0; //酒精濃度
 float MQ3_data_float=0; //mg/l
 ?
 char data_buff[100];
 //酒精超標(biāo)提示
 u8 sim800c_buff[100]="Drunk driving reminder";
 ?
 int main()
 {
     u8 state=0;
     u8 key=0;
     u32 time_cnt=0;
     JTAG_Set(JTAG_SWD_DISABLE); //釋放PA15
     LED_Init();  //LED燈初始化
     BEEP_Init(); //蜂鳴器初始化
     KEY_Init();  //按鍵初始化
     USART1_Init(115200); //串口1初始化-打印調(diào)試信息
     Lcd_Init();    //LCD初始化
     Lcd_Clear(0);  //清屏為黑色
     LCD_LED_SET;   //通過(guò)IO控制背光亮      
     AdcInit();     //ADC初始化--檢測(cè)酒精傳感器的值
     TIMER2_Init(72,20000);//輔助串口2接收,超時(shí)時(shí)間為20ms
     USART2_Init(115200); //可能的波特率(測(cè)試):  57600 、9600、115200
     USART3_Init(115200);//串口-WIFI
     TIMER3_Init(72,20000); //超時(shí)時(shí)間20ms
     
     //預(yù)熱視頻
     LCD_ShowChineseFont(0,16*3,16,HZ_FONT_16[20],RED,0);
     LCD_ShowChineseFont(16,16*3,16,HZ_FONT_16[21],RED,0);
     LCD_ShowChineseFont(16*2,16*3,16,HZ_FONT_16[22],RED,0);
     LCD_ShowChineseFont(16*3,16*3,16,HZ_FONT_16[23],RED,0);
     LCD_ShowChineseFont(16*4,16*3,16,HZ_FONT_16[24],RED,0);
     LCD_ShowChineseFont(16*5,16*3,16,HZ_FONT_16[25],RED,0);
     LCD_ShowChineseFont(16*6,16*3,16,HZ_FONT_16[26],RED,0);
     LCD_ShowChineseFont(16*7,16*3,16,HZ_FONT_16[27],RED,0);
     //delay_ms(30000); //初始化時(shí)間30秒
     delay_ms(5000); //初始化時(shí)間5秒
     Lcd_Clear(0);  //清屏為黑色
     
    //采集數(shù)據(jù)的真實(shí)數(shù)據(jù)
    LCD_ShowChineseFont(0,16*2,16,HZ_FONT_16[0],RED,0);
    LCD_ShowChineseFont(16,16*2,16,HZ_FONT_16[1],RED,0);
    LCD_ShowChineseFont(16*2,16*2,16,HZ_FONT_16[2],RED,0);
    LCD_ShowChineseFont(16*3,16*2,16,HZ_FONT_16[3],RED,0);
    
    //酒精含量計(jì)算結(jié)果
    LCD_ShowChineseFont(0,16*3,16,HZ_FONT_16[4],RED,0);
    LCD_ShowChineseFont(16,16*3,16,HZ_FONT_16[5],RED,0);
    LCD_ShowChineseFont(16*2,16*3,16,HZ_FONT_16[6],RED,0);
    LCD_ShowChineseFont(16*3,16*3,16,HZ_FONT_16[7],RED,0);
 ?
     //酒精超標(biāo)顯示
     Gui_DrawFont_GBK16(0,16*4,RED,0,(u8*)"        ");
     LCD_ShowChineseFont(0,16*4,16,HZ_FONT_16[16],RED,0);
     LCD_ShowChineseFont(16,16*4,16,HZ_FONT_16[17],RED,0);
     LCD_ShowChineseFont(16*2,16*4,16,HZ_FONT_16[18],RED,0);
     LCD_ShowChineseFont(16*3,16*4,16,HZ_FONT_16[19],RED,0);
 ?
     //初始化SIM800C
     state=SIM800C_InitCheck();
     printf("SIM800C初始化狀態(tài):%drn",state);
     DelayMs(1000);
     
     //設(shè)置文本模式
     state=SIM800C_SetNoteTextMode();
     printf("設(shè)置文本模式狀態(tài):%drn",state);
     DelayMs(1000);
     
     //
     
       printf("正在初始化WIFI請(qǐng)稍等.rn");
     
     for(i=0;i< 5;i++)
     {
         if(ESP8266_Init()==0)
         {
             esp8266_state=1;
             break;
         }
         else
         {
             esp8266_state=0;
             printf("ESP8266硬件檢測(cè)錯(cuò)誤.n");  
         }
     }
   
    if(esp8266_state)
    {
        printf("準(zhǔn)備連接服務(wù)器....rn");
         //非加密端口
         printf("WIFI:%dn",ESP8266_STA_TCP_Client_Mode(CONNECT_WIFI,CONNECT_PASS,CONNECT_SERVER_IP,CONNECT_SERVER_PORT,1));
          
         //2. MQTT協(xié)議初始化  
         MQTT_Init(); 
 ?
         //3. 連接服務(wù)器  
         for(i=0;i< 5;i++)
         {
             if(MQTT_Connect(MQTT_ClientID,MQTT_UserName,MQTT_PassWord)==0)
             {
                 esp8266_state=1;
                 break;
             }
             esp8266_state=0;
             printf("服務(wù)器連接失敗,正在重試...n");
             delay_ms(500);
         }
         printf("服務(wù)器連接成功.n");
 ?
         //3. 訂閱主題
         if(MQTT_SubscribeTopic(SET_TOPIC,0,1))
         {
            printf("主題訂閱失敗.n");
         }
         else
         {
            printf("主題訂閱成功.n");
         } 
    }
     
    while(1)
    {
         key=KEY_Scan();
         if(key)
         {
             printf("key=%drn",key);
         }
        
         //控制LED燈
         if(key==2)
         {
             LED2=!LED2;
         }    
         
         //手動(dòng)控制蜂鳴器測(cè)試
         //手動(dòng)發(fā)送短信測(cè)試
         if(key==1)
         {
             BEEP=1;
             delay_ms(100);
             BEEP=0;
 ?
             sprintf((char*)sim800c_buff,"Drunk driving reminder:%d",MQ3_data);
             //發(fā)送短信
             if(SIM800C_SendNote((u8*)"13800138000",sim800c_buff,strlen((char*)sim800c_buff))==0)
             printf("短信發(fā)送成功rn");
             else
             printf("短信發(fā)送失敗rn");
         }
         
         //輪詢時(shí)間到達(dá)
         if(time_cnt >300)
         {
             time_cnt=0;
             LED1=!LED1;
             //獲取空氣質(zhì)量
             MQ3_data=GetAdcCHxDATA(1);
             printf("采集MQ3數(shù)據(jù):%drn",MQ3_data);
           
              //上報(bào)數(shù)據(jù)
             sprintf(data_buff,"{"services": [{"service_id":"STM32","properties":{"MQ3":%d}]}",
             MQ3_data);
             
             MQTT_PublishData(POST_TOPIC,data_buff,0);
             
                //上報(bào)數(shù)據(jù)
             sprintf(data_buff,"{"services": [{"service_id":"STM32","properties":{"MQ3":%d}]}",
             MQ3_data);
             
             MQTT_PublishData(POST_TOPIC,data_buff,0);
             
             //LCD屏實(shí)時(shí)顯示酒精濃度     
             //采集數(shù)據(jù)
             sprintf(data_buff,"%d",MQ3_data);
             Gui_DrawFont_GBK16(72,16*2,RED,0,(u8*)"       ");
             Gui_DrawFont_GBK16(72,16*2,RED,0,(u8*)data_buff);
             
             //酒精含量
             //MQ3_data_float=((float)MQ3_data*(5.0/4096))*0.36-1.08;
             MQ3_data_float=((float)MQ3_data*(5.0/4096))*0.36;
             sprintf(data_buff,"%0.2f mg/L",MQ3_data_float);
             printf("計(jì)算酒精濃度:%srn",data_buff);
             Gui_DrawFont_GBK16(72,16*3,RED,0,(u8*)"        ");
             Gui_DrawFont_GBK16(72,16*3,RED,0,(u8*)data_buff);  
             
              //判斷酒精濃度是否超標(biāo),設(shè)置閥值
             if(MQ3_data >2000)
             {
                 sprintf((char*)sim800c_buff," :%d",MQ3_data);
                 //發(fā)送短信
                 if(SIM800C_SendNote((u8*)"18171571217",sim800c_buff,strlen((char*)sim800c_buff))==0)
                 printf("短信發(fā)送成功rn");
                 else
                 printf("短信發(fā)送失敗rn");
             }
             
             //采集的值越小,表明酒精濃度越高。反之越大。
             //根據(jù)閥值顯示不同的文字提示
             if(MQ3_data >2000)
             {
                  //你已酒駕
                 Gui_DrawFont_GBK16(0,16*4,RED,0,(u8*)"        ");
                 LCD_ShowChineseFont(0,16*4,16,HZ_FONT_16[8],RED,0);
                 LCD_ShowChineseFont(16,16*4,16,HZ_FONT_16[9],RED,0);
                 LCD_ShowChineseFont(16*2,16*4,16,HZ_FONT_16[10],RED,0);
                 LCD_ShowChineseFont(16*3,16*4,16,HZ_FONT_16[11],RED,0);
             }
             //正常穩(wěn)定范圍采集的值是500左右
             else
             {
                 //安全范圍
                 Gui_DrawFont_GBK16(0,16*4,RED,0,(u8*)"        ");
                 LCD_ShowChineseFont(0,16*4,16,HZ_FONT_16[16],RED,0);
                 LCD_ShowChineseFont(16,16*4,16,HZ_FONT_16[17],RED,0);
                 LCD_ShowChineseFont(16*2,16*4,16,HZ_FONT_16[18],RED,0);
                 LCD_ShowChineseFont(16*3,16*4,16,HZ_FONT_16[19],RED,0);
             }
         }
         
         DelayMs(10);
         time_cnt++;
      }
 }

審核編輯:湯梓紅

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