STM32單片機(jī)在酒精探測(cè)儀的應(yīng)用

酒精濃度探測(cè)儀由單片機(jī)、酒精傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、語(yǔ)音報(bào)警模塊、TFTLCD顯示模塊、通信模塊、功放模塊等部分組成，結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。由于語(yǔ)音報(bào)警模塊和TFTLCD顯示模塊對(duì)于單片機(jī)的處理速度和處理數(shù)據(jù)量要求高，再加上酒精檢測(cè)反應(yīng)速度較快，實(shí)時(shí)性較高，因此采用了ST公司的STM32系列的單片機(jī)作為主控端。ME3-C2H5OH電化學(xué)式氣敏元件具有功耗低、精度高、靈敏度高、線(xiàn)性范圍寬、抗干擾能力強(qiáng)、重復(fù)性?xún)?yōu)異和穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。

單片機(jī)采用低功耗高速工業(yè)級(jí)芯片STM32F103VET6。STM32系列基于專(zhuān)為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的ARM Cortex—M3內(nèi)核，STM32F103為“增強(qiáng)型”系列，時(shí)鐘頻率達(dá)到72MHz，具有512 KB ROM、64 KB RAM，普通I／O口為80個(gè)，具有8個(gè)定時(shí)／計(jì)數(shù)器，3個(gè)SPI、2個(gè)I2C總線(xiàn)、3個(gè)UART、1個(gè)USB、1個(gè)CAN總線(xiàn)等通信端口。具有2個(gè)I2S音頻口、1μs的雙12位ADC、4 Mbps的UART、18Mbps的SPI、18 MHz的I／O翻轉(zhuǎn)速度，內(nèi)部集成優(yōu)異的安全時(shí)鐘模式、帶喚醒功能的低功耗模式、內(nèi)部RC振蕩器、內(nèi)嵌復(fù)位電路等，完全滿(mǎn)足本酒精濃度探測(cè)儀的設(shè)計(jì)需求。

電源電路采用LM2596作為初級(jí)電壓轉(zhuǎn)換芯片，用來(lái)提供5 V電壓給外圍模塊供電，采用AMS-3．3作為末級(jí)電壓轉(zhuǎn)換芯片，用來(lái)提供3．3 V電壓給STM32供電。此芯片的輸出電流可以達(dá)到1 A，輸入電壓調(diào)節(jié)率小于0．2％，負(fù)載調(diào)節(jié)率小于0．4％，輸出電壓穩(wěn)定。

看門(mén)狗電路采用美國(guó)IMP公司生產(chǎn)的系統(tǒng)μP監(jiān)控芯片IMP706，IMP706能在上電、掉電期間或手動(dòng)情況下產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，該器件內(nèi)含有1個(gè)1．6 s的看門(mén)狗定時(shí)器和4．4 V的電源電壓監(jiān)視器。另外，IMP706還有1個(gè)1．25 V門(mén)限的電源故障報(bào)警電路，可用于檢測(cè)電池電壓和非5 V的電源。

ME3-C2H5OH型酒精傳感器根據(jù)電化學(xué)原理工作，利用待測(cè)氣體在電解池中工作電極電位上的電化學(xué)氧化過(guò)程，待測(cè)氣體電化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的電流與其濃度成正比并遵循法拉第定律，通過(guò)檢測(cè)電流的大小就可以確定待測(cè)氣體的濃度。對(duì)被測(cè)者呼出氣體中酒精濃度的反應(yīng)以采樣電阻R1來(lái)獲取采樣電壓，通過(guò)運(yùn)放負(fù)反饋放大電路，對(duì)采樣電壓進(jìn)行放大。電路中的RT是熱電阻，用來(lái)抵消溫度漂移，保證恒定的放大系數(shù)。放大后的電壓信號(hào)送入STM32的ADC中，對(duì)經(jīng)過(guò)A／D轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，最后計(jì)算出酒精濃度的大小，從而判斷被測(cè)者是否飲酒。判斷結(jié)果通過(guò)語(yǔ)音芯片進(jìn)行語(yǔ)音提示，再通過(guò)LCD顯示濃度值。

ME3-C2H5OH型電化學(xué)元件靈敏度高、響應(yīng)速度快、零點(diǎn)漂移較小，而且此元件是線(xiàn)性的。因此，采用這類(lèi)電化學(xué)元件來(lái)檢測(cè)酒精濃度值精度較高，反應(yīng)較快。

XF-S4040-CN中文語(yǔ)音合成芯片，是安徽中科大訊飛信息科技有限公司推出的基于InterSound4．6中文語(yǔ)音合成系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的一款全新的中文語(yǔ)音合成芯片。該芯片可以通過(guò)異步串口(UART)及I2C總線(xiàn)接口方式接收命令和待合成的文本，直接合成為語(yǔ)音輸出，主要面向中高端應(yīng)用領(lǐng)域，提供一套語(yǔ)音合成效果出色、體積極小的語(yǔ)音解決方案。

XF-S4040-CN中文語(yǔ)音合成芯片針對(duì)嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域設(shè)計(jì)，具有合成任意中文文本及英文字母的能力。該芯片的主要特點(diǎn)是合成語(yǔ)音自然度高，控制接口簡(jiǎn)單方便，可調(diào)節(jié)功能強(qiáng)大。