基于STM32設計的酒后駕車監(jiān)測報警系統(tǒng)（華為云IOT）

1. 前言

酒后駕車是一種嚴重的交通違法行為，不僅危及駕駛人員自身的生命安全，還可能對其他道路使用者造成傷害甚至生命危險。為了提高道路交通安全水平，減少酒后駕車事故的發(fā)生，開發(fā)一種可靠的酒后駕車監(jiān)測報警系統(tǒng)變得尤為重要。

傳統(tǒng)的酒后駕車檢測方法主要依賴于交警的抽血或呼氣測試，這種方法存在著操作復雜、時間延遲、成本高昂等問題。為了解決這些問題，基于物聯網和嵌入式技術的酒后駕車監(jiān)測報警系統(tǒng)應運而生。

當前設計一種酒后駕車監(jiān)測報警系統(tǒng)，通過安裝在駕駛室內的設備，能夠準確檢測酒精濃度，并在識別到酒駕行為時觸發(fā)報警和通知功能。系統(tǒng)能將GPS數據上傳到華為云物聯網平臺，并通過地圖模塊顯示具體位置信息。主控芯片采用STM32單片機，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：

1. 酒精檢測：系統(tǒng)能夠準確測量駕駛人員血液中的酒精含量，并根據設定的標準判斷是否酒駕或醉酒駕駛。
2. 報警功能：當檢測到酒駕行為時，系統(tǒng)會觸發(fā)警報，通過本地蜂鳴器發(fā)出聲音，提醒駕駛員。
3. 短信通知：系統(tǒng)會發(fā)送短信給指定的緊急聯系人，通知家人發(fā)生酒駕行為，以便他們能夠及時采取行動。
4. GPS定位：系統(tǒng)將獲取到的GPS數據上傳到華為云物聯網平臺，并調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，可以實時顯示檢測到的酒精含量，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，負責系統(tǒng)的控制和數據處理。
2. 酒精檢測傳感器：用于測量駕駛人員血液中的酒精含量。
3. LCD顯示屏：提供實時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。
5. SIM800C模塊：用于發(fā)送短信通知給指定聯系人。
6. 蜂鳴器模塊：當檢測到酒駕行為時，通過發(fā)出聲音進行警示。
7. GPS模塊：采用SIM800C內部的GPS功能獲取GPS數據，用于定位和上傳位置信息。

項目目標：
通過該酒后駕車監(jiān)測報警系統(tǒng)，提高駕駛人員的安全意識，減少酒后駕駛行為的發(fā)生，保障交通安全。通過實時監(jiān)測、報警和通知功能，有效地防止和遏制酒駕行為的發(fā)生，并提供準確的位置信息，以便相關人員能夠及時采取措施。

為了測試，搞了幾口二鍋頭。

上位機采用QT開發(fā)，調用華為云的應用側接口獲取設備上傳的數據。再調用百度接口，獲取GPS定位的位置。

2. 登錄華為云創(chuàng)建云端設備

2.1 創(chuàng)建產品

華為運官網: https://www.huaweicloud.com/

在這里可以查看接入的協(xié)議的端口號和地址。

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

我們設備接入的協(xié)議選擇MQTT，端口對應是1883

接下來繼續(xù)創(chuàng)建產品，點擊產品頁面，點擊右上角創(chuàng)建產品：

2.2 創(chuàng)建設備

這是我的設備信息:

設備ID
 625cd29cecf9c41c38215ba5_1126626497
 ?
 設備密鑰
 1126626497
     
 {
     "device_id": "625cd29cecf9c41c38215ba5_1126626497",
     "secret": "1126626497"
 }

2.3 產品模型定義

這一步就是設置上報設備的屬性，也就是設備的數據類型定義。

2.4 生成MQTT登錄密匙

創(chuàng)建完產品、設備之后，接下來就需要知道如何通過MQTT協(xié)議登陸華為云服務器。

官方的詳細介紹在這里: 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)議設備登錄的參數。

2.5 使用MQTT客戶端軟件登錄

所有的參數已經得到，接下來采用MQTT客戶端登錄華為云進行測試。

華為云物聯網平臺的域名是: a161a58a78.iot-mqtts.cn-north-4.myhuaweicloud.com

華為云物聯網平臺的IP地址是: 121.36.42.100

在軟件里參數填充正確之后，就看到設備已經連接成功了。

接下來打開設備頁面，可以看到設備已經在線了。

2.6 上報數據

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

在這個文檔里介紹了MQTT上報數據的格式。

總結的格式:

//訂閱主題: 平臺下發(fā)消息給設備
 $oc/devices/625cd29cecf9c41c38215ba5_1126626497/sys/messages/down
 ?
 //設備上報數據
 $oc/devices/625cd29cecf9c41c38215ba5_1126626497/sys/properties/report
 ?
 //上報的屬性消息 (一次可以上報多個屬性,在json里增加就行了)
 {"services": [{"service_id": "MQ3","properties":{"MQ3":50}}]}

到此，設備數據已經上報成功，如果需要增加更多的屬性，按照流程繼續(xù)增加即可。

3. STM32代碼實現

酒精濃度傳感器的預熱時間要20秒~1分鐘左右，這段時間之后采集的數據才會穩(wěn)定。預熱模塊會發(fā)熱，燙手，這個是正常現象。

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

3.2 程序下載

通過USB進行程序下載： 下載軟件在軟件包目錄下。

點擊開始編程之后，點擊板子上的復位鍵即可下載程序，如果失敗，重試幾次即可。正常的效果如下。

正常程序運行之后，打開串口調試助手看到的初始化信息如下：

3.3 字體取模

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
 */
 ?
 //華為物聯網服務器的設備信息
 #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"   //服務器IP地址
 #define CONNECT_SERVER_PORT 1883            //服務器端口
 ?
 //JTAG模式設置,用于設置JTAG的模式
 //mode:jtag,swd模式設置;00,全使能;01,使能SWD;10,全關閉;    
 #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;     //開啟輔助時鐘       
     AFIO- >MAPR&=0XF8FFFFFF; //清除MAPR的[26:24]
     AFIO- >MAPR|=temp;       //設置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-打印調試信息
     Lcd_Init();    //LCD初始化
     Lcd_Clear(0);  //清屏為黑色
     LCD_LED_SET;   //通過IO控制背光亮      
     AdcInit();     //ADC初始化--檢測酒精傳感器的值
     TIMER2_Init(72,20000);//輔助串口2接收，超時時間為20ms
     USART2_Init(115200); //可能的波特率(測試):  57600 、9600、115200
     USART3_Init(115200);//串口-WIFI
     TIMER3_Init(72,20000); //超時時間20ms
     
     //預熱視頻
     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); //初始化時間30秒
     delay_ms(5000); //初始化時間5秒
     Lcd_Clear(0);  //清屏為黑色
     
    //采集數據的真實數據
    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);
    
    //酒精含量計算結果
    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);
     
     //設置文本模式
     state=SIM800C_SetNoteTextMode();
     printf("設置文本模式狀態(tài):%drn",state);
     DelayMs(1000);
     
     //
     
       printf("正在初始化WIFI請稍等.rn");
     
     for(i=0;i< 5;i++)
     {
         if(ESP8266_Init()==0)
         {
             esp8266_state=1;
             break;
         }
         else
         {
             esp8266_state=0;
             printf("ESP8266硬件檢測錯誤.n");  
         }
     }
   
    if(esp8266_state)
    {
        printf("準備連接服務器....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("服務器連接失敗,正在重試...n");
             delay_ms(500);
         }
         printf("服務器連接成功.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;
         }    
         
         //手動控制蜂鳴器測試
         //手動發(fā)送短信測試
         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");
         }
         
         //輪詢時間到達
         if(time_cnt >300)
         {
             time_cnt=0;
             LED1=!LED1;
             //獲取空氣質量
             MQ3_data=GetAdcCHxDATA(1);
             printf("采集MQ3數據:%drn",MQ3_data);
           
              //上報數據
             sprintf(data_buff,"{"services": [{"service_id":"STM32","properties":{"MQ3":%d}]}",
             MQ3_data);
             
             MQTT_PublishData(POST_TOPIC,data_buff,0);
             
                //上報數據
             sprintf(data_buff,"{"services": [{"service_id":"STM32","properties":{"MQ3":%d}]}",
             MQ3_data);
             
             MQTT_PublishData(POST_TOPIC,data_buff,0);
             
             //LCD屏實時顯示酒精濃度     
             //采集數據
             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，設置閥值
             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);
             }
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審核編輯：湯梓紅