III第3章系統(tǒng)的硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)3.1嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)防酒駕嵌入式系統(tǒng)外圍輸入模塊、處理模塊和輸出模塊三個(gè)主要環(huán)節(jié)組成，根據(jù)第2章確定的系統(tǒng)架構(gòu)，以根據(jù)單片機(jī)為核心，結(jié)合外圍電路組成嵌入式防酒駕系統(tǒng)。單片機(jī)在系統(tǒng)中相當(dāng)于大腦，是連接輸入與輸出的橋梁，使得看似沒(méi)有直接關(guān)系的輸入/出模塊內(nèi)部形成一定的信息傳輸路徑。系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，缺少任何環(huán)節(jié)系統(tǒng)都無(wú)法正常工作，若沒(méi)有輸入信號(hào)，則系統(tǒng)無(wú)法輸出結(jié)果，若系統(tǒng)只有輸入沒(méi)有輸出，則該系統(tǒng)無(wú)法滿足產(chǎn)品需求，下圖是本嵌入式防酒駕系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖：嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3.2控制中樞模塊與外電源轉(zhuǎn)換電路3.2.1控制中樞模塊介紹在防酒駕系統(tǒng)控制中樞核心是ST公司型號(hào)STM32單片機(jī)芯片，本次選用的是STM32芯片，STM32芯片是STM30的芯片升級(jí)版，保持I/O兼容性，但是運(yùn)行速度更快、內(nèi)存較豐富，價(jià)格便宜等優(yōu)勢(shì)。ST公司型號(hào)STM32單片機(jī)芯片由定時(shí)計(jì)數(shù)器、中斷處理器、數(shù)據(jù)寄存器、數(shù)據(jù)處理器等四個(gè)部分組成。定時(shí)計(jì)數(shù)器是硬件上由觸發(fā)芯片和定時(shí)晶元組成，在系統(tǒng)主要作為定時(shí)器與計(jì)數(shù)器使用，STM32芯片有2個(gè)定時(shí)器與1個(gè)計(jì)數(shù)器，運(yùn)用一定軟件配置，定時(shí)器與計(jì)數(shù)器可以相互轉(zhuǎn)換；中斷處理器在硬件上由SIC片和晶元組成，STM32芯片一共有5個(gè)中斷處理器，其中中斷0優(yōu)先級(jí)最高，中斷4優(yōu)先級(jí)最低，中斷0一般用在復(fù)位信號(hào)中，可以無(wú)條件響應(yīng)；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在硬件由磁頭、磁芯和磁盤組成，由內(nèi)到外像渦流狀，上面有上億個(gè)存儲(chǔ)小單元空間，每個(gè)小空間都有獨(dú)立的地址，每個(gè)小空間可以存儲(chǔ)8個(gè)字節(jié)；數(shù)據(jù)處理器一般有軟件配置而且，當(dāng)數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器調(diào)用出來(lái)后會(huì)進(jìn)入處理器進(jìn)行處理，處理的后結(jié)果再次存入存儲(chǔ)器，然后由輸出模塊調(diào)用處理后的數(shù)據(jù)送入顯示模塊[7]。ST公司的STM32系列單片機(jī)芯片與STM32系列芯片供電范圍一樣，為3.3V±0.2V，芯片內(nèi)部的通流能力固定，當(dāng)供電電壓低于3.1V時(shí)，電源的供電功率達(dá)不到單片機(jī)芯片最小啟動(dòng)功率，會(huì)造成單片機(jī)芯片無(wú)法正常工作，很多字模塊無(wú)法運(yùn)行；當(dāng)供電電壓超過(guò)3.5V時(shí)，電源的供電功率超過(guò)單片機(jī)芯片最大的啟動(dòng)功率會(huì)造成單片機(jī)芯片直接燒毀。ST公司的STM32系列單片機(jī)芯片內(nèi)部嵌入256Kb的隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM），因此不用外部額外擴(kuò)展隨機(jī)存儲(chǔ)器，使用STM32芯片的系統(tǒng)在運(yùn)行速度相比于其它內(nèi)部不嵌入SARM會(huì)更快。另外ST公司的STM32系列單片機(jī)芯片很多GPIO具有復(fù)合功能，比如PA6與PA7通過(guò)軟件可以配置成普通GPIO口或者串口，作為普通GPIO可以作為輸入輸出口，當(dāng)作為串口時(shí)，可以為程序下載口或者通信口。下圖是ST公司的STM32系列單片機(jī)管腳功能圖。圖：ST公司的STM32系列單片機(jī)管腳功能圖3.2.2單片機(jī)最小系統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換電路一般嵌入式設(shè)計(jì)系統(tǒng)輸入電壓為市電AC220V，經(jīng)過(guò)整流降壓與濾波穩(wěn)壓輸出DC5V，下圖是電源轉(zhuǎn)換示意圖：圖：電源轉(zhuǎn)換示意圖ST公司的32系列MCU芯片工作電壓為3.1~3.5V，參考標(biāo)準(zhǔn)電壓是3.3V，設(shè)計(jì)系統(tǒng)輸入電壓為AC220V，經(jīng)過(guò)適配器整流和降壓后輸出DC5V到設(shè)備電源輸入端，然后在經(jīng)過(guò)二次降壓輸出MCU芯片工作電壓，采用AMS1117-3.3LDO芯片，可以把DC5V直接轉(zhuǎn)化為3.3V輸出，AMS1117-3.3具有低功耗輸出穩(wěn)定等特性，但是對(duì)輸入電壓要求比較高，會(huì)隨著輸入電壓變化輸出隨著變化。下圖是電源轉(zhuǎn)換示意圖：圖：電源轉(zhuǎn)換示意圖3.3主要輸入與輸出信號(hào)電路設(shè)計(jì)3.3.1酒精采集電路設(shè)計(jì)本文所用的酒精濃度檢測(cè)的傳感器是MQ-3在設(shè)計(jì)該檢測(cè)電路的時(shí)候只需要運(yùn)用簡(jiǎn)易的電路就能把電導(dǎo)率的改變變?yōu)榕c檢測(cè)酒精氣體的濃度變化相對(duì)應(yīng)的信號(hào)值。MQ-3型酒精傳感器主要特點(diǎn)是靈敏度很高、響應(yīng)速度快、精度很高而且抗干擾能力強(qiáng)，例外該器件可以長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，不會(huì)出現(xiàn)老化現(xiàn)象，因此得到了廣泛使用。在使用MQ-3型酒精傳感器需要注意，酒精傳感器在檢測(cè)信號(hào)之前需要啟動(dòng)預(yù)熱一會(huì)才可以使用。本文設(shè)計(jì)了下圖酒精信號(hào)采集電路。圖：酒精采集電路接線圖從上圖接線圖可知，酒精傳感器共有6個(gè)引腳，1、2和3號(hào)接電源VCC，2號(hào)引腳與5號(hào)引腳之間有一個(gè)電阻絲，隨著氣體濃度變化，阻值也會(huì)發(fā)生改變，例外5號(hào)引腳串聯(lián)一個(gè)大電阻接GND，形成了分壓電路，6號(hào)引腳（jiujing）與單片機(jī)相連接，4號(hào)引腳串聯(lián)一個(gè)電阻接GND。其中6號(hào)引腳輸出的模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)模數(shù)轉(zhuǎn)換后再進(jìn)一步處理。3.3.2LCD1602液晶屏顯示電路設(shè)計(jì)LCD1602液晶屏是在HD44780液晶屏的基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)而成，主要區(qū)別是HD44780是由物理信號(hào)控制的，而LCD1602由數(shù)字量控制，因此控制準(zhǔn)確度更高。LCD1602主要有顯示晶元、處理單元和存儲(chǔ)器組成。顯示晶元是對(duì)外設(shè)備，人機(jī)交互界面；LCD1602由DDRAM、CGRAM與CDROM三類存儲(chǔ)組成，分別存儲(chǔ)不同的內(nèi)容，其中DDRAM存儲(chǔ)控制中心發(fā)送的數(shù)據(jù)，CGROM存儲(chǔ)處理單元輸出數(shù)據(jù)，CDROM存儲(chǔ)液晶屏底層顯示程序。LCD1602液晶屏的管腳功能如下表所示：表：LCD1602液晶屏的管腳功能LCD1602液晶屏供電電壓范圍5V±0.5V，額定電壓是5V，本系統(tǒng)輸入電壓為5V，因此不需要額外增加電源轉(zhuǎn)換電本系統(tǒng)使用的是5V電壓。該液晶顯示模塊采用雙電源供電，一路是系統(tǒng)硬件單元供電另一路是背光電源，背光電源電路由電位器控制，通過(guò)調(diào)整電位器阻值控制背光亮度，從而使控制液晶屏的清晰度。LCD1602共有8根數(shù)據(jù)線，總共可以顯示28種類字符，液晶屏處理單元收到控制中心發(fā)來(lái)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)字符變量對(duì)比輸出需要顯示的內(nèi)容。3.3.3蜂鳴器和繼電器驅(qū)動(dòng)與控制電路設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)選用蜂鳴器作為報(bào)警裝置，常用的蜂鳴器有兩種有源和無(wú)源，無(wú)源蜂鳴器功耗低、控制電路簡(jiǎn)單，可以直接用單片機(jī)GPIO口直接控制，但是報(bào)警聲音很低，不適合本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中使用，有源蜂鳴器需要外部供電，因此具有報(bào)警聲音大與可以用PWM波控制輸出動(dòng)態(tài)音量。蜂鳴器供電電壓范圍為5V±0.5V，額定電壓為5V與系統(tǒng)輸入電壓相同，因此不需要額外增加電源轉(zhuǎn)換電路。另外蜂鳴器的啟動(dòng)功耗為0.3W，但是單片機(jī)GPIO最大功耗只有0.2W低于蜂鳴器的啟動(dòng)功耗，為了提高單片機(jī)GPIO管腳帶載能力，選用三極管進(jìn)行控制，在設(shè)計(jì)的電路中三極管工作在放大區(qū)，采用8050型號(hào)的三極管，放大倍數(shù)默認(rèn)是100，所以滿足本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，下圖是蜂鳴器驅(qū)動(dòng)與控制電路。圖：蜂鳴器驅(qū)動(dòng)與控制電路在上圖中，當(dāng)三極管8050處于斷開(kāi)狀態(tài)下，蜂鳴器供電電源被切斷，因此蜂鳴器處于關(guān)斷狀態(tài)，反之只要三極管8050導(dǎo)通，則系統(tǒng)供電正常，蜂鳴器啟動(dòng)運(yùn)行。電阻R1是限流電阻，防止因?yàn)槿龢O管突然短路造成電流過(guò)大燒毀單片機(jī)GPIO口。默認(rèn)情況下，單片機(jī)GPIO口PA4處于低電平，讓三極管處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)PA4電平由低電平跳變成高電平，三極管8050導(dǎo)通，蜂鳴器啟動(dòng)運(yùn)行，本文控制系統(tǒng)蜂鳴器不要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整音量，因此蜂鳴器驅(qū)動(dòng)占空比始終保持為1或者0。繼電器驅(qū)動(dòng)控制電路同樣采用三極管控制，與蜂鳴器相同。3.4系統(tǒng)硬件原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能與元器件選型確定后就進(jìn)入原理圖設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，原理圖把系統(tǒng)需要的元器件按照功能電路進(jìn)行電氣連接，目前常用的原理圖繪制軟件有Protel、AltiumDesigner、Candence等工程軟件，這些電子線路設(shè)計(jì)軟件都是在TANGO軟件包開(kāi)發(fā)的，Protel是TANGO升級(jí)版，集成了印制電路板設(shè)計(jì)與仿真功能，為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)復(fù)雜度與增加快捷鍵，AltiumDesigner是Protel衍生版本，后來(lái)Protel逐漸被AltiumDesigner所替代，目前常用的AltiumDesigner版本為AltiumDesigner10與AltiumDesigner15。Candence主要用在高速電路板設(shè)計(jì)上，集成了強(qiáng)大高度電路仿真能力，一般用在手機(jī)主控板、電腦主板等方面上。防酒駕原理圖與PCB采用AltiumDesigner10軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)本系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能設(shè)計(jì)模塊電路圖，具體繪制步驟如下：列出本系統(tǒng)使用的元器件，根據(jù)元器件規(guī)格書尺寸圖在AltiumDesigner10軟件中繪制對(duì)應(yīng)的封裝圖，若之前所用過(guò)的器件則不需要再繪制封裝圖；建立防酒駕工程文件，并且在工程文件下添加原理圖與PCB工作簿，在原理圖繪制界面調(diào)出本系統(tǒng)需要的元器件；原理圖設(shè)計(jì)完成后，對(duì)所有的原理圖進(jìn)行檢查，若檢查無(wú)問(wèn)題導(dǎo)入到PCB工作簿中；根據(jù)產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)繪制印制電路板的尺寸，確定功能模塊布局，并進(jìn)行走線繪制與輔銅；走線繪制與輔銅完成后進(jìn)行DRC（電氣關(guān)系）檢查，若沒(méi)有問(wèn)題，在接口或者關(guān)鍵部分標(biāo)出絲印。下圖是原理圖設(shè)計(jì)流程圖。圖：原理圖設(shè)計(jì)流程理圖3.5本章總結(jié)本章詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的硬件架構(gòu)組成，介紹了控制中心中最小系統(tǒng)電路與電路設(shè)計(jì)思路與硬件電路組成，從功能上介紹了系統(tǒng)外圍電路組成硬件電路部分，最后對(duì)原理圖設(shè)計(jì)。第4章系統(tǒng)軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)4.1嵌入式軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境與工具嵌入式軟件結(jié)構(gòu)由一系列功能模塊程序與底層模塊程序組成，底層模塊程序一般MCU在出廠時(shí)已經(jīng)固化在芯片內(nèi)部，軟件設(shè)計(jì)時(shí)直接調(diào)用即可，在底層程序基本上進(jìn)行應(yīng)用程序和通訊程序設(shè)計(jì)。4.1.1嵌入式軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境ST公司51/STM32單片機(jī)芯片開(kāi)發(fā)軟件都可以用Keil軟件，51系列使用的KeilC51版本，STM32使用的是KeiluVision版本，Keil軟件是德國(guó)KeilSoftware推出的，目前意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的單片機(jī)芯片都可以使用Keil軟件作為編譯環(huán)境。Keil軟件是圖形化界面，快捷方式便利并且可以自定義快捷鍵，結(jié)合仿真器可以對(duì)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行在線編譯、仿真與修改。Keil軟件層次結(jié)構(gòu)明了，芯片的底層程序已經(jīng)嵌入到軟件中，只要確定芯片種類，底層程序就自動(dòng)被調(diào)用。其中Keil有以下特點(diǎn)：Keil軟件可以在多種操作系統(tǒng)中使用，如WINXP、WIN7/10、Linux、Ubuntu等多種操作系統(tǒng)；Keil軟件結(jié)合仿真器支持在線調(diào)試與仿真實(shí)驗(yàn)，可以使得軟件單點(diǎn)或者多點(diǎn)運(yùn)行；Keil有多種快捷方式并且可以自定義，極大促進(jìn)了軟件發(fā)開(kāi)效率，常用程序編寫錯(cuò)誤可以實(shí)時(shí)提示，當(dāng)在軟件編譯出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)可以快速定位錯(cuò)誤位置，增強(qiáng)軟件運(yùn)行速度。4.1.2嵌入式軟件開(kāi)發(fā)工具在嵌入式軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，若需要實(shí)現(xiàn)軟件在線編譯、修改與仿真，則需要仿真器工具，其中仿真器相當(dāng)于虛擬硬件，可以軟件進(jìn)行“跑”，在軟件開(kāi)發(fā)初期充當(dāng)硬件實(shí)物使用，另外使用仿真器給系統(tǒng)燒寫軟件速度很快。4.2嵌入式軟件框架和工作流程4.2.1嵌入式軟件框架介紹嵌入式軟件框架主要包含底層軟件架構(gòu)與應(yīng)用軟件框架，底層模塊程序一般MCU在出廠時(shí)已經(jīng)固化在芯片內(nèi)部，產(chǎn)品的規(guī)劃時(shí)功能模塊程序的確定尤其重要，應(yīng)用軟件是系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行撰寫，下圖是嵌入式軟件架構(gòu)。圖：嵌入式軟件架構(gòu)4.2.2嵌入式軟件工作流程嵌入式軟件啟動(dòng)后，首先系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位一次，對(duì)變量進(jìn)行清零，然后進(jìn)入初始化模塊程序，然后控制中下發(fā)指令到系統(tǒng)輸入模塊，把傳感器采集到的數(shù)據(jù)送入控制單元，控制中心對(duì)收到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)一些列處理后，處理后的數(shù)據(jù)送入存儲(chǔ)器，當(dāng)需要數(shù)據(jù)輸出后，控制中心下發(fā)輸出指令到輸出模塊，最后數(shù)據(jù)模塊調(diào)用剛才存儲(chǔ)器里面數(shù)據(jù)。下圖為嵌入式軟件工作流程圖。圖：嵌入式軟件工作流程圖4.3主要系統(tǒng)信號(hào)采集與處理程序設(shè)計(jì)4.3.1按鍵檢測(cè)程序設(shè)計(jì)當(dāng)程序中定義的I/O口引腳檢測(cè)到時(shí)低電平，則程序進(jìn)入按鍵中斷處理程序，延時(shí)1ms后，若引腳繼續(xù)檢測(cè)到低電平，則確定按鍵按下，執(zhí)行相應(yīng)的子程序，實(shí)現(xiàn)功能。按鍵執(zhí)行流程圖如下圖所示。圖：按鍵程序執(zhí)行流程圖4.3.2酒精濃度測(cè)量程序設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)模塊酒精濃度測(cè)量使用的是MQ-3傳感器，其原理是把采集到的酒精濃度轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)送入A/D轉(zhuǎn)換器，然后經(jīng)過(guò)A/D處理后轉(zhuǎn)換為相應(yīng)數(shù)字信號(hào)發(fā)送到單片機(jī)，經(jīng)過(guò)控制中心內(nèi)部處理后輸出酒精濃度信號(hào)。這里主要闡述單片機(jī)內(nèi)部把采集酒精濃度數(shù)字信號(hào)時(shí)如何轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的酒精濃度信號(hào)。下面是轉(zhuǎn)換的核心程度。U8Get_Adc_Average(u8ch,u8times){ U8temp_val=0; u8t; for(t=0;t<times;t++) { temp_val+=Get_Adc(ch); delay_ms(5); } returntemp_val/times;} adcx=Get_Adc_Average(ADC_Channel_0,3); ligh=(float)adcx*(3.3/255)*1.5*100%;其中adcx值就是A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)值，ligh是轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的酒精濃度值，其中濃度變化范圍是0-100%之間。下圖是程序運(yùn)行流程圖。圖：酒精傳感器程序運(yùn)行流程圖4.4本章小結(jié)本章前面主要對(duì)嵌入式軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境、系統(tǒng)框架與軟件開(kāi)發(fā)流程進(jìn)行定性描述，然后軟件結(jié)構(gòu)組成部分進(jìn)行說(shuō)明，最后對(duì)各個(gè)功能模塊軟件運(yùn)行流程圖進(jìn)行說(shuō)明，從功能上介紹了各個(gè)子控模塊（信號(hào)采集、信號(hào)處理與信號(hào)輸出等）軟件運(yùn)行流程圖。

第5章系統(tǒng)調(diào)試與數(shù)據(jù)分析5.1系統(tǒng)調(diào)試環(huán)境搭建在軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，可以先用萬(wàn)用板（面包板）焊接出實(shí)物，確定系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求后把設(shè)計(jì)好的PCB進(jìn)行打樣與焊接，調(diào)試環(huán)境主要包括焊接實(shí)物、供電電源、示波器和萬(wàn)用表等工具。其中實(shí)物焊接主要分為以下步驟：把元器件進(jìn)行功能模塊分類，如單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源轉(zhuǎn)換電路、信號(hào)采集電路和信號(hào)輸出電路所用的元器件放在一起，并且用萬(wàn)用表測(cè)量電阻阻值、電容容值、二極管極性是否在正常范圍內(nèi)；在萬(wàn)用板（面包板）上確定結(jié)構(gòu)布局，縱向一般采用輸入信號(hào)靠近板子下端，板子中間為單片機(jī)最小系統(tǒng)，最上端為輸出信號(hào)端；橫向一般采用左側(cè)信號(hào)輸入端，中間為信號(hào)處理端，右側(cè)為信號(hào)輸出端，所以本系統(tǒng)布局為：下方為電源輸入接口，中間為單片機(jī)控制中心；防酒駕系統(tǒng)布局完成后，把各個(gè)功能模塊元器件依次插入到在面包板上；元器件放置在面包板上后用電烙鐵進(jìn)行焊接，首先把元器件固定在面包板上，然后用斜口鉗剪去元器件多余的管腳，最后根據(jù)電氣關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)線路焊接；最后一步檢查，主要包括虛焊、漏焊接不良檢查、短路檢查、功能模塊電路檢查、電氣關(guān)系檢查等。如下圖為焊接的硬件實(shí)物圖。圖:系統(tǒng)調(diào)試平臺(tái)由于系統(tǒng)輸入電壓為DC5V電壓，嵌入式設(shè)計(jì)系統(tǒng)輸入電壓為市電AC220V，經(jīng)過(guò)整流降壓與濾波穩(wěn)壓輸出DC5V，然后DC5V到防酒駕系統(tǒng)電源輸入口。5.2防酒駕系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試主要分為軟件調(diào)試、關(guān)鍵器件調(diào)試與硬件調(diào)試，其中軟件測(cè)試包括系統(tǒng)在線仿真（運(yùn)用仿真器）、功能模塊運(yùn)行參數(shù)確定和中斷優(yōu)先級(jí)判斷等方面；關(guān)鍵器件調(diào)試包括電源轉(zhuǎn)換芯片參數(shù)調(diào)試、輸入與輸出信號(hào)靈敏度調(diào)試；硬件調(diào)試主要包括系統(tǒng)功能性驗(yàn)證。5.2.1系統(tǒng)軟件調(diào)試系統(tǒng)軟件編譯沒(méi)有問(wèn)題后，進(jìn)入在線仿真后，首先單步運(yùn)行查看系統(tǒng)流程是否滿足設(shè)計(jì)要求，若不滿足則需要調(diào)整軟件結(jié)構(gòu)，當(dāng)滿足設(shè)計(jì)要求后，判斷各個(gè)功能模塊默認(rèn)參數(shù)是否正確，子函數(shù)定義是否合理，最后給程序打不同的斷點(diǎn)確認(rèn)中斷優(yōu)先級(jí)是否正確。經(jīng)實(shí)際調(diào)試后防酒駕都滿足系統(tǒng)要求5.2.2關(guān)鍵器件驗(yàn)證啟動(dòng)系統(tǒng)電源，測(cè)量系統(tǒng)各處電壓是否正常，實(shí)際測(cè)試所有電壓都正常，按鍵復(fù)位按鍵，讓系統(tǒng)手動(dòng)復(fù)位一次。經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，單片機(jī)芯片可以正常工作。5.2.3系統(tǒng)硬件調(diào)試在本次撰寫的軟件編譯無(wú)Bug后，用下載器或者放置器燒寫到單片機(jī)芯片中，開(kāi)始進(jìn)行功能與性能驗(yàn)證，主要從以下三個(gè)方面調(diào)試。（1）功能驗(yàn)證：經(jīng)過(guò)上步驗(yàn)證沒(méi)有問(wèn)題后，進(jìn)入功能驗(yàn)證，對(duì)著系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)要求，逐一驗(yàn)證所有所有功能，經(jīng)過(guò)實(shí)際功能驗(yàn)證，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)完全滿足設(shè)計(jì)需求；（2）可靠性驗(yàn)證：把產(chǎn)品實(shí)物放在高溫40度環(huán)境中運(yùn)行8小時(shí)，經(jīng)測(cè)試，本設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以在高溫40度環(huán)境穩(wěn)定運(yùn)行。5.3系統(tǒng)整體調(diào)試結(jié)果分析5.3.1調(diào)試數(shù)據(jù)分析防酒駕系統(tǒng)在實(shí)際環(huán)境運(yùn)行時(shí)，會(huì)因?yàn)榄h(huán)境系數(shù)（溫濕度、噪音等）參數(shù)或者人為操作不當(dāng)帶人的動(dòng)作誤差或者系統(tǒng)本身特性會(huì)影響系統(tǒng)的系統(tǒng)運(yùn)行，在測(cè)試設(shè)備和測(cè)試方法上造成一定的干擾因素從而影響系統(tǒng)的輸出結(jié)果不滿足設(shè)計(jì)要求，從而在某一當(dāng)面會(huì)干擾到系統(tǒng)采集到的輸入?yún)?shù)與實(shí)際輸入的參數(shù)有差距。防酒駕系統(tǒng)在實(shí)際環(huán)境中運(yùn)行時(shí)，輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)采集端到數(shù)據(jù)處理中心由于系統(tǒng)自身原因有一定時(shí)間的延時(shí)，從而造成系統(tǒng)處理的參數(shù)不精確產(chǎn)生一定量的誤差。由于誤差量的存在使得系統(tǒng)輸出結(jié)果不是真實(shí)值，因此需要去除誤差，在現(xiàn)代系統(tǒng)控制中主要運(yùn)用修正的策略來(lái)彌補(bǔ)現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的誤差，因此需要找出適合本系統(tǒng)的修正值，修正值的確定有以下幾種方案。查找書籍、影像資料或者相關(guān)手冊(cè)資料，看之前相關(guān)方面數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差是如何修改得到準(zhǔn)確的修正值；經(jīng)過(guò)大數(shù)據(jù)模擬分析，尋找一條適合本系統(tǒng)的修正系數(shù)，然后使用該修正系數(shù)反推原始值，看原始值與系統(tǒng)輸入信號(hào)值是否相近，反復(fù)進(jìn)行迭代直到找到本系統(tǒng)的修正系數(shù)；選取多個(gè)測(cè)試樣本，在不同的環(huán)境下進(jìn)行試驗(yàn)，看得出的結(jié)果是否一致，若不一致則系統(tǒng)屬于離散系統(tǒng)，否則屬于線性系統(tǒng)。在離散系統(tǒng)需要采用動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行修正，在線性系統(tǒng)中可以采用固定系統(tǒng)進(jìn)行修正，從而保證測(cè)試結(jié)果符合預(yù)期結(jié)果。本系統(tǒng)屬于智能控制簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，對(duì)控制要求不高，因此采用方案一就能得適合系統(tǒng)的修正值，從而確定系統(tǒng)的輸出結(jié)果滿足要求。5.3.2測(cè)試問(wèn)題定位與解決電源異常：系統(tǒng)首次上電，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)無(wú)法啟動(dòng)，然后立馬切換電源進(jìn)行對(duì)供電系統(tǒng)檢查。首先拔掉系統(tǒng)電源線，然后用萬(wàn)用表阻抗檔位測(cè)量系統(tǒng)電源正負(fù)極有沒(méi)有短路，測(cè)試發(fā)現(xiàn)是正常的，然后單獨(dú)給電源線供電，并用萬(wàn)用表直流電壓檔測(cè)量5V電源是否正常，測(cè)試同樣正常，可以排除外部供電電源問(wèn)題；接下來(lái)把電源線接入到系統(tǒng)并且去掉單片機(jī)芯片和液晶模塊，然后接入5V電源，測(cè)得系統(tǒng)開(kāi)關(guān)處5V電源正常，斷電后；接下來(lái)把液晶模塊接入系統(tǒng)中，接入5V電源，同樣測(cè)得5V電源正常同是液晶屏正常顯示；但是把單片機(jī)芯片接入系統(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)電源無(wú)法工作，經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)單片機(jī)芯片管腳電源正負(fù)極短路了，主要是焊接連錫造成的，當(dāng)用電烙鐵把連錫去掉，系統(tǒng)電源工作正常。（2）系統(tǒng)頻繁死機(jī)：系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，當(dāng)輸入連續(xù)采集信號(hào)，極易造成系統(tǒng)死機(jī)，而且系統(tǒng)也不會(huì)啟動(dòng)自復(fù)位程序。經(jīng)過(guò)程序在線仿真發(fā)現(xiàn)當(dāng)系統(tǒng)在一個(gè)周期內(nèi)連續(xù)給定兩次輸入采集信號(hào)，造成軟件在兩種中斷出不來(lái)，進(jìn)行反復(fù)循環(huán)運(yùn)行。造成此種Bug是因?yàn)閮煞N中斷采用同一定時(shí)器原因，當(dāng)把中斷1采用定時(shí)器0，中斷2采用定時(shí)器1，此種問(wèn)題就可以解決。（3）按鍵失靈：當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)后，按下按鍵有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)指令無(wú)效，經(jīng)查發(fā)現(xiàn)按鍵2腳與1腳連錫了，一直處理導(dǎo)通過(guò)程中，軟件判斷為無(wú)效輸入。5.4本章小結(jié)本章詳細(xì)闡述了系統(tǒng)調(diào)試環(huán)境的搭建，軟件、關(guān)鍵器件與硬件系統(tǒng)的調(diào)試，以及對(duì)測(cè)試結(jié)果結(jié)果進(jìn)行分析以及提出可以解決的措施。第6章總結(jié)防酒駕系統(tǒng)從選題、確定系統(tǒng)方案、軟硬件設(shè)計(jì)到最后系統(tǒng)測(cè)試是一個(gè)產(chǎn)品完整的設(shè)計(jì)流程，本次嵌入式智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，當(dāng)多次系統(tǒng)輸出結(jié)果都滿足設(shè)計(jì)要求后，給我內(nèi)心動(dòng)力提高很深。在智能系統(tǒng)開(kāi)題時(shí)，無(wú)法想象自己的所學(xué)水平能否完成整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)去網(wǎng)上搜集資料與請(qǐng)教老師同學(xué)把系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案確定了、關(guān)鍵器件選型確定了、軟硬件部分到最終調(diào)試。通過(guò)防酒駕系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使我掌握了很多課本上無(wú)法學(xué)到的知識(shí)，很好的把理論與實(shí)際相結(jié)合，為了走上工作崗位上打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文主要闡述防酒駕系統(tǒng)研究背景與意義、系統(tǒng)架構(gòu)與方案確定、硬件與軟件設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)硬件與軟件設(shè)計(jì)完成后進(jìn)入系統(tǒng)調(diào)試與功能性驗(yàn)證，再到系統(tǒng)調(diào)試環(huán)境搭建、軟硬件調(diào)試、關(guān)鍵器件測(cè)試、測(cè)試數(shù)據(jù)與問(wèn)題分析等方面。智能控制器STM32單片機(jī)為系統(tǒng)控制中樞開(kāi)發(fā)的防酒駕產(chǎn)品主要包括系統(tǒng)嵌入式硬件模塊部分和嵌入式軟件部分組成。嵌入式硬件由STM32系列MCU最小組成架構(gòu)、和電源電路等組成。通過(guò)外部電路采集到的信息傳輸?shù)娇刂浦袠?，?jīng)過(guò)MCU處理后把處理后的結(jié)果輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而執(zhí)行結(jié)構(gòu)執(zhí)行系統(tǒng)輸出的結(jié)果。嵌入式軟件主要包括總系統(tǒng)運(yùn)行流程，總流程里面嵌入各個(gè)子控模塊運(yùn)行流程圖。因此智能防酒駕產(chǎn)品的出現(xiàn)，推動(dòng)了此產(chǎn)品和相關(guān)行業(yè)快速發(fā)展。參考文獻(xiàn)馬鈞元.基于ZigBee技術(shù)的智能家居網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].重慶郵電大學(xué),2012.吳必造.基于Linux的智能家居控制終端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué),2013.張祥忠.礦井WLAN終端設(shè)計(jì)及其漫游切換技術(shù)研究[D].中國(guó)礦業(yè)大學(xué),2015.陳海川.基于小型無(wú)人機(jī)的GPS數(shù)據(jù)及圖像采集系統(tǒng)[D].電子科技大學(xué),2009.周浩.嵌入式軟件測(cè)試的研究與實(shí)現(xiàn)[D].大連理工大學(xué),2009.張獻(xiàn)忠.操作系統(tǒng)實(shí)用教程[M].北京：電子工業(yè)出版社,2010.胡志剛,譚長(zhǎng)庚.計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)[M].湖南:中南大學(xué)出版社,2005.王晶.基于PowerPC的嵌入式通信平臺(tái)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].西安電子科技大學(xué),2008.包依勤.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)的研究與探討[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),2013,7(10):38-41.高紹斌.基于聲波的近距離無(wú)線通信系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D].太原理工大學(xué),2014.WeiX.TheapplicationofZigbeetechnologyinthede