基于STM32車輛雨天通行路面報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于STM32車輛雨天通行路面報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要近年來,由于大雨使許多汽車在行駛時(shí)由于路面積水被浸泡,嚴(yán)重時(shí)有導(dǎo)致行人死亡事件。因?yàn)轳{駛?cè)藷o法正確判斷水位深度和盲目涉水,導(dǎo)致行進(jìn)過程中汽車排氣管進(jìn)水沒有辦法實(shí)現(xiàn)排氣操作，就會(huì)讓車熄火，無法啟動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)還有可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸拉傷。這些情況都會(huì)給汽車所有者帶來嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。因此本文介紹了一種雨天汽車行駛狀態(tài)檢測(cè)儀的主要功能及其硬軟件設(shè)計(jì)，并針對(duì)其工作環(huán)境中復(fù)雜的實(shí)際情況，提出了具體的解決措施。首先，該檢測(cè)系統(tǒng)以單片機(jī)STM32為監(jiān)控，采用速度傳感器、雨滴傳感器、震動(dòng)傳感器同時(shí)工作檢測(cè)數(shù)據(jù)，可對(duì)汽車行駛狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄；其次記錄數(shù)據(jù)可通過單片機(jī)閾值判斷，實(shí)現(xiàn)顯示和語音播報(bào)功能，以進(jìn)行日常管理和事故診斷。由此可見，基于STM32的汽車雨天行駛道路監(jiān)控系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于汽車的雨天行駛事故的處理，為車輛提供有效的測(cè)試手段。關(guān)鍵詞：STM32；速度傳感器；語音模塊

目錄第1章緒論 緒論研究的目的及意義隨著汽車的普及和城市化的進(jìn)程，道路交通已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)中不可或缺的一部分。然而，惡劣的天氣條件往往會(huì)對(duì)道路交通產(chǎn)生不利影響，尤其是在雨天，道路濕滑，能見度降低，容易發(fā)生交通事故[1]。因此，為了提高道路交通的安全性和通行效率，開發(fā)一種車輛雨天通行路面報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)智慧交通、保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全、緩解城市交通壓力具有重要的意義[2]。本文的研究目的是設(shè)計(jì)一種基于STM32的車輛雨天通行路面報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用STM32微控制器和多種傳感器技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)汽車顛簸情況和車速等參數(shù)，通過數(shù)據(jù)處理算法進(jìn)行分析和判斷，判斷路面是否適合車輛通行，并及時(shí)向駕駛員發(fā)送警告信息[3]。該系統(tǒng)的研發(fā)將有助于提高駕駛員對(duì)道路條件的了解和掌握，從而減少交通事故的發(fā)生。此外，本文的研究還具有以下幾方面的意義：實(shí)現(xiàn)智慧交通隨著智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，交通系統(tǒng)也在不斷智能化升級(jí)。通過研發(fā)基于STM32的車輛雨天通行路面報(bào)警系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)道路交通系統(tǒng)的智能化和自動(dòng)化，提高交通系統(tǒng)的運(yùn)行效率和安全性[4]。保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全交通事故是嚴(yán)重威脅人民生命財(cái)產(chǎn)安全的因素之一。研發(fā)車輛雨天通行路面報(bào)警系統(tǒng)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)道路濕滑、水深等危險(xiǎn)情況，提醒駕駛員注意安全駕駛，避免交通事故的發(fā)生，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全[5]。緩解城市交通壓力隨著城市化進(jìn)程的加快，城市交通壓力不斷增大。而在雨天，由于道路濕滑等因素，交通擁堵現(xiàn)象更為嚴(yán)重。研發(fā)車輛雨天通行路面報(bào)警系統(tǒng)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)道路情況，并向駕駛員發(fā)送實(shí)時(shí)交通信息，指導(dǎo)駕駛員選擇通行路線，緩解城市交通壓力[6]?？傊?，基于STM32的車輛雨天通行路面報(bào)警系統(tǒng)的研究具有非常重要的意義，可以提高道路交通的安全性和通行效率，實(shí)現(xiàn)智慧交通、保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全、緩解城市交通壓力等多方面的目標(biāo)[7]。同時(shí)，該研究還可以促進(jìn)傳感器技術(shù)的應(yīng)用和智能化交通系統(tǒng)的發(fā)展，推動(dòng)智慧城市建設(shè)和信息化發(fā)展。因此，本研究對(duì)于推進(jìn)交通安全和智慧城市建設(shè)有著非常積極的意義。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀近年來，因強(qiáng)降雨造成眾多汽車駐車時(shí)被積水浸泡和行車時(shí)因盲目涉水而熄火的事件屢有發(fā)生。在汽車駐車時(shí)，車輛在積水中的長(zhǎng)時(shí)間浸泡會(huì)造成車輛高壓分電系統(tǒng)潮濕、進(jìn)水短路和車內(nèi)各電器元件損壞的問題，大大影響了汽車的電器功能[8]。當(dāng)汽車行車通過積水路段時(shí)，由于駕乘人員對(duì)積水深度的錯(cuò)誤判斷而盲目涉水，輕則行進(jìn)過程中導(dǎo)致排氣管進(jìn)水而無法排氣，造成熄火，重則由于進(jìn)氣口進(jìn)水而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸嚴(yán)重拉傷或活塞環(huán)損壞。這些問題都會(huì)給車主帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失[9]。為了能夠更好地保障汽車駕駛者的行車安全，有許多研究人員都對(duì)此進(jìn)行了討論。2019年朱則剛在《雨天報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)》一書中寫道從汽車雨天涉水駕駛員要留意積水深度和了解積水路況給出了建議并給出了行車涉水的操作要領(lǐng)和注意事項(xiàng);周朝霞等從汽車涉水行駛前的準(zhǔn)備工作，涉水中的注意事項(xiàng)和涉水后的檢查調(diào)整給出了建議，然而這些僅提供了汽車進(jìn)行了較多的研究[10]。2020年王立偉學(xué)者在《基于藍(lán)牙技術(shù)的研究》一文中建立了基于GPRS無線通信技術(shù)和CAN總線有線通信技術(shù)的水位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用CAN總線技術(shù)對(duì)水位數(shù)據(jù)有線近程傳輸，并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)水位數(shù)據(jù)進(jìn)行無線遠(yuǎn)程傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同地區(qū)水位實(shí)時(shí)、可靠的監(jiān)控[11]。2018年XiaowuLiu作家在《Energy-efficientadaptiveslice-basedsecuredataaggregationschemeinWSN》一文中以STM32單片機(jī)芯片為核心的水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用SDI-12總線來連接多個(gè)傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和監(jiān)測(cè)[12]。為了解決城市中時(shí)常出現(xiàn)道路嚴(yán)重積水影響正常交通，甚至引發(fā)財(cái)產(chǎn)損失或人員傷亡的問題，張偉等在ARM嵌入式系統(tǒng)的平臺(tái)上利用GSM/GPRS通信技術(shù)建立了城市道路積水自動(dòng)監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)不同車輛類型設(shè)置了分級(jí)警戒水位等級(jí)，有效實(shí)現(xiàn)了城市道路水位的監(jiān)測(cè)和預(yù)警功能。2019年HIRNEIBC學(xué)者在《Smarteyedata:devdtopahealtO0%ofoundationformedicalrescarchusingSmartDataapplications》提出選擇超聲波傳感器對(duì)道路水位進(jìn)行測(cè)量，翻斗式雨量傳感器對(duì)雨量數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，具有準(zhǔn)確度高運(yùn)行穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)[13]。主要研究?jī)?nèi)容本設(shè)計(jì)是一種基于單片機(jī)技術(shù)的車輛雨天通行路面報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)由單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，該設(shè)計(jì)的主要流程如下:首先閱讀大量參考文獻(xiàn)，進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的確定，然后在protues上進(jìn)行原理圖的繪制和修改，在仿真通過的情況下，購買所需要的元器件(元器件應(yīng)考慮大小)。接著把元器件焊接到各個(gè)功能電路的模塊上，并結(jié)合程序進(jìn)行調(diào)試。最后將各個(gè)功能的電路程序組合起來，然后再進(jìn)行總體調(diào)試直到成功。使用了速度傳感器、雨滴傳感器、震蕩傳感器、語音模塊和顯示屏顯示。當(dāng)系統(tǒng)初始化完成后，開始正常工作。雨天行車時(shí)，若雨天路面不平整，震蕩傳感器感受進(jìn)行報(bào)警，語音控制系統(tǒng)進(jìn)行路面平整程度報(bào)警,然后給出合適的行駛路段為汽車提供指引，避免交通事故的發(fā)生。

系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)2.1設(shè)計(jì)方案文獻(xiàn)研究法。通過查閱文獻(xiàn)來獲得研究資料，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所涉及到的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行研究，初步構(gòu)想系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能及其運(yùn)用的技術(shù)并搜集相關(guān)資料，作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的素材。功能分析法。功能分析法是社會(huì)科學(xué)用來分析社會(huì)現(xiàn)象的一種方法，是社會(huì)調(diào)查常用的分析方法之一。本系統(tǒng)通過功能分析法，對(duì)軟件的各項(xiàng)功能進(jìn)行具體分析，從而明確開發(fā)目標(biāo)。定性分析法。通過對(duì)文獻(xiàn)的研究，運(yùn)用歸納和演繹、分析與綜合以及抽象與概括等方法，深入了解軟件和硬件開發(fā)的相關(guān)技術(shù)，從而熟悉系統(tǒng)中各個(gè)功能模塊之間的關(guān)系，掌握系統(tǒng)的工作原理及其本質(zhì)，確定開發(fā)流程。經(jīng)驗(yàn)總結(jié)法。希望通過已有的每一塊功能的結(jié)合進(jìn)行總結(jié)，設(shè)計(jì)出一套優(yōu)良的系統(tǒng)，并規(guī)范的編寫程序。2.2功能需求分析2.2.1技術(shù)路線（1）硬件部分需要單片機(jī)模塊、速度檢測(cè)模塊、雨量傳感器檢測(cè)模塊、報(bào)警模塊、聲音模塊、震蕩傳感器模塊;（2）采用KEIL5軟件平臺(tái)和C編程語言完成下位機(jī)軟件設(shè)計(jì);（3）系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行;（4）設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖.2.2.2實(shí)現(xiàn)結(jié)果通過對(duì)系統(tǒng)的布設(shè)和完善，最終完成的基于stm32車輛雨天通行路面報(bào)警系統(tǒng)有如下成果：車輛在遭遇下雨的天氣狀況時(shí)，車載的震蕩傳感器在車輛行駛過程中感受到汽車在不平整路面的顛簸程度，進(jìn)行及時(shí)的預(yù)判發(fā)出報(bào)警提示。通過語音控制系統(tǒng)進(jìn)行路面平整程度報(bào)警,然后給出合適的行駛路段，為汽車提供指引，避免交通事故的發(fā)生?？傮w框圖如下。圖2-1系統(tǒng)總體框圖2.3總體方案設(shè)計(jì)第一：理論知識(shí)準(zhǔn)備階段，理解設(shè)計(jì)課題，認(rèn)真研究課題所涉及到的內(nèi)容，能夠較好的掌握有關(guān)題目的知識(shí)；第二：確定系統(tǒng)各個(gè)模塊，理清各個(gè)模塊之間的關(guān)系，收集相關(guān)得到軟硬件資料；第三：規(guī)劃課題，確定系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)，勾畫出大體系統(tǒng)框架并在結(jié)構(gòu)框架的基礎(chǔ)上提出原理框圖；第四：利用軟件完成硬件電路部分設(shè)計(jì)并畫出各部分電路圖，將系統(tǒng)部件通過接口電路集合在一起，并畫出電路圖；第五：根據(jù)系統(tǒng)控制過程完成軟件設(shè)計(jì)部分，繪制出主流程圖；第六：進(jìn)行模擬仿真，檢查系統(tǒng)是否能夠按照要求實(shí)現(xiàn)控制功能，整理論文。2.4單片機(jī)型號(hào)選擇主控制芯片選擇STM32單片機(jī)。STM32F103C8T6是由意法半導(dǎo)體集團(tuán)基于STM32系列ARMCortex-M內(nèi)核開發(fā)的一款具有64KB的程序存儲(chǔ)器的32位微控制器。其工作時(shí)需要2V~3.6V的電壓和-40℃~85℃環(huán)境溫度。該系列單片機(jī)常被用于要求成本低、高性能和低功耗的嵌入式應(yīng)用程序，其在功耗和集成方面也展現(xiàn)出良好的性能。由于其便捷的工具和簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)并且結(jié)合了強(qiáng)大的功能性，在業(yè)界很受歡迎。本實(shí)驗(yàn)采用最小系統(tǒng)如下圖。圖2-2STM32單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)由單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，該設(shè)計(jì)的主要流程如下:首先閱讀大量參考文獻(xiàn)，進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的確定，然后在protues上進(jìn)行原理圖的繪制和修改，在仿真通過的情況下，購買所需要的元器件(元器件應(yīng)考慮大小)。接著把元器件焊接到各個(gè)功能電路的模塊上，并結(jié)合程序進(jìn)行調(diào)試。最后將各個(gè)功能的電路程序組合起來，然后再進(jìn)行總體調(diào)試直到成功.實(shí)現(xiàn)的功能如下，雨天路面不平整，震蕩傳感器感受進(jìn)行報(bào)警，語音控制系統(tǒng)進(jìn)行路面平整程度報(bào)警,然后給出合適的行駛路段?？傮w原理圖如下。圖3-1系統(tǒng)總體原理圖3.2系統(tǒng)的主要模塊設(shè)計(jì)3.2.1LED顯示屏模塊設(shè)計(jì)OLED，即有機(jī)發(fā)光二極管。OLED由于同時(shí)具備自發(fā)光，不需背光源、對(duì)比度高、厚度薄、視角廣、反應(yīng)速度快、可用于撓曲性面板、使用溫度范圍廣、構(gòu)造及制程較簡(jiǎn)單等優(yōu)異之特性，被認(rèn)為是下一代的平面顯示器新興應(yīng)用技術(shù)。LCD都需要背光，而OLED不需要，因?yàn)樗亲园l(fā)光的。這樣同樣的顯示OLED效果要來得好一些。以目前的技術(shù)，OLED的尺寸還難以大型化，但是分辨率確可以做到很高。有以下特點(diǎn)：1)0.96寸OLED有黃藍(lán)，白，藍(lán)三種顏色可選;其中黃藍(lán)是屏上1/4部分為黃光，下3/4為藍(lán);而且是固定區(qū)域顯示固定顏色，顏色和顯示區(qū)域均不能修改;白光則為純白，也就是黑底白字;藍(lán)色則為純藍(lán)，也就是黑底藍(lán)字。2）分辨率為128*643）多種接口方式;OLED裸屏總共種接口包括:6800、8080兩種并行接口方式、3線或4線的串行SPI接口方式、llcC接口方式，這五種接口是通過屏上的BSO~BS2來配置的。4)中景園電子的本屏開發(fā)了兩種接口的Demo板，接口分別為七針的SPI/IIC兼容模塊，四針的llC模塊。兩種模塊都很方便使用;希望大家根據(jù)實(shí)際需求來選擇不同的模塊。原理圖如下。圖3-2LED顯示屏原理圖3.2.2速度傳感器模塊設(shè)計(jì)HJ-IR6雙路測(cè)速模塊是一種使用紅外信號(hào)進(jìn)行測(cè)速的模塊。該模塊包含兩個(gè)檢測(cè)通道，可以同時(shí)檢測(cè)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)物體的速度。在使用該模塊時(shí)，需要將模塊連接到電源和待檢測(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)物體上。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)物體上安裝了碼盤，模塊發(fā)出的紅外信號(hào)將被碼盤上的障礙物所遮擋，因此信號(hào)無法完全反射回來，從而導(dǎo)致模塊檢測(cè)到低電平。當(dāng)碼盤上沒有障礙物時(shí)，紅外信號(hào)可以完全反射回來，從而模塊檢測(cè)到高電平。該模塊可以輸出兩個(gè)信號(hào)，即OUT1和OUT2。當(dāng)檢測(cè)到障礙物時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)為低電平，否則為高電平。這些信號(hào)可以作為單片機(jī)的輸入信號(hào)，以控制外部的各種驅(qū)動(dòng)模塊。該模塊是4線制的，其中VCC連接到電源的正極，OUT1和OUT2分別是兩個(gè)信號(hào)輸出端口，GND連接到電源的負(fù)極。該模塊的工作電壓為5V，可以直接連接到單片機(jī)或其他數(shù)字電路中進(jìn)行控制。由于該模塊使用紅外信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，因此可以實(shí)現(xiàn)非接觸式的測(cè)速，無需對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行直接接觸。此外，該模塊可以同時(shí)檢測(cè)兩個(gè)物體的速度，因此可以廣泛應(yīng)用于各種需要測(cè)量轉(zhuǎn)速和速度的場(chǎng)合，例如電機(jī)控制、機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制等領(lǐng)域?？傊?，HJ-IR6雙路測(cè)速模塊是一種靈敏度高、精度高、可靠性好的測(cè)速模塊，可以廣泛應(yīng)用于各種需要測(cè)量轉(zhuǎn)速和速度的場(chǎng)合，具有廣泛的應(yīng)用前景。原理圖如下。圖3-3速度傳感器模塊原理圖3.2.3SYN6288語音模塊設(shè)計(jì)SYN6288中文語音合成芯片是一款中高端語音合成芯片，于2010年初由北京宇音天下科技有限公司推出。它具有性價(jià)比更高、效果更自然等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種語音合成設(shè)備和應(yīng)用中。該芯片的工作原理是通過異步串口接收待合成的文本，實(shí)現(xiàn)文本到聲音（TTS）的轉(zhuǎn)換。當(dāng)51單片機(jī)接收到待合成的文本后，將數(shù)據(jù)通過串口的形式發(fā)送給SYN6288，SYN6288便開始進(jìn)行語音播報(bào)。用戶可以通過控制51單片機(jī)來控制SYN6288語音播報(bào)，例如選擇不同的語音合成模式、調(diào)節(jié)音量、控制語速等等。相比于傳統(tǒng)的語音合成技術(shù)，SYN6288具有以下優(yōu)點(diǎn)：首先，它的語音合成效果更加自然，語音音質(zhì)更高。該芯片采用了先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和語音合成算法，可以將輸入的文本快速準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)化為自然流暢的語音。其次，它具有更高的性價(jià)比。相比于其他中高端語音合成芯片，SYN6288的價(jià)格更加實(shí)惠，適合各種中高端語音合成設(shè)備和應(yīng)用的開發(fā)和應(yīng)用。此外，SYN6288還具有以下特點(diǎn)：1.支持多種語音合成模式。用戶可以選擇不同的語音合成模式來滿足不同的應(yīng)用需求。2.支持多種音頻輸出格式。用戶可以根據(jù)需要選擇不同的音頻輸出格式，例如PCM、ADPCM等。3.支持多種控制方式。用戶可以通過串口、SPI等多種控制方式來控制芯片的工作。總之，SYN6288中文語音合成芯片是一款性價(jià)比更高、效果更自然的中高端語音合成芯片。它的廣泛應(yīng)用為各種語音合成設(shè)備和應(yīng)用帶來了更好的用戶體驗(yàn)。原理圖如下。圖3-4SYN6288語音模塊原理圖3.2.4雨滴傳感器模塊設(shè)計(jì)雨滴傳感器，能夠檢測(cè)雨水的存在與否。它具有數(shù)字開關(guān)量輸出和模擬量AO電壓輸出兩種輸出形式，可以用于檢測(cè)雨滴的數(shù)量和密度，并提供數(shù)字和模擬量的輸出信號(hào)。這種傳感器能夠廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，為這些領(lǐng)域的發(fā)展提供了有力的技術(shù)支持。傳感器的工作原理基于抵抗原理，感應(yīng)板上涂覆了線形的鎳，當(dāng)雨水滴在上面時(shí)，涂覆的鎳線會(huì)形成電阻，阻值的大小與雨滴的數(shù)量和密度有關(guān)。通過測(cè)量電阻值的變化，可以確定雨滴的數(shù)量和密度。在傳感器接上5V電源后，電源燈亮，感應(yīng)板上沒有水滴時(shí)，DO輸出為高電平，開關(guān)指示燈滅。當(dāng)?shù)紊弦坏嗡畷r(shí)，DO輸出為低電平，開關(guān)指示燈亮。如果刷掉上面的水滴，它又會(huì)恢復(fù)輸出高電平狀態(tài)。此外，該傳感器還具有模擬輸出，可以連接到單片機(jī)的AD口檢測(cè)滴在上面的雨量大小，當(dāng)濕度閾值超過時(shí)，它可以提供數(shù)字輸出。這種傳感器輸出的數(shù)字信號(hào)可以被單片機(jī)檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的功能。在實(shí)際應(yīng)用中，雨滴傳感器基本上是一塊板，非常易于使用和安裝。它可以直接放在需要檢測(cè)的場(chǎng)所，例如草坪、農(nóng)田、屋頂?shù)鹊胤?，通過數(shù)字或模擬輸出信號(hào)告訴用戶當(dāng)前是否有雨水滴落。這種傳感器還可以與其他設(shè)備結(jié)合使用，例如自動(dòng)雨刮、噴灌系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)更加智能化和自動(dòng)化的控制功能?？傊?，雨滴傳感器是一種具有數(shù)字開關(guān)量輸出和模擬量AO電壓輸出兩種輸出形式的傳感器，可以用于檢測(cè)雨滴的數(shù)量和密度，并提供數(shù)字和模擬量的輸出信號(hào)。這種傳感器非常易于使用和安裝，能夠廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，為這些領(lǐng)域的發(fā)展提供了有力的技術(shù)支持。原理圖如下。圖3-5雨滴傳感器模塊原理圖3.2.5震動(dòng)傳感器模塊設(shè)計(jì)震動(dòng)傳感器是一種常見的傳感器，常用于電子設(shè)備、汽車、家居安防等領(lǐng)域。震動(dòng)傳感器的工作原理是基于物體受到震動(dòng)時(shí)，由于重力和慣性的作用，震動(dòng)軸產(chǎn)生移動(dòng)或振動(dòng)，從而使得傳感器的導(dǎo)針A和B出現(xiàn)斷開，輸出相應(yīng)的信號(hào)。震動(dòng)傳感器一般采用常閉式的設(shè)計(jì)，因此在沒有受到震動(dòng)時(shí)，導(dǎo)針A和B處于導(dǎo)通狀態(tài)，輸出為高電平，當(dāng)受到震動(dòng)時(shí)，導(dǎo)針A和B斷開，輸出為低電平。在震動(dòng)傳感器中，常使用LM393作為比較器，它具有低功耗、高增益、高CMRR等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的放大、比較和判斷等功能。LM393的輸出狀態(tài)與正反輸入端電壓之間的關(guān)系有關(guān)。當(dāng)正輸入端電壓大于負(fù)輸入端電壓時(shí)，輸出高電平；當(dāng)負(fù)輸入端電壓大于正輸入端電壓時(shí)，輸出低電平。因此，在沒有震動(dòng)時(shí)，由于傳感器的常閉設(shè)計(jì)，LM393的反相輸入端電壓大于正輸入端電壓，輸出低電平；當(dāng)受到震動(dòng)時(shí)，導(dǎo)針A和B斷開，正輸入端電壓大于反相輸入端電壓，輸出高電平。震動(dòng)傳感器還有許多其他的應(yīng)用場(chǎng)景。例如，可以用于電子門鎖系統(tǒng)中，當(dāng)門被撞擊或者被破壞時(shí)，傳感器會(huì)受到震動(dòng)，從而輸出信號(hào)，觸發(fā)報(bào)警或者報(bào)警信息的發(fā)送。此外，震動(dòng)傳感器也可以用于汽車領(lǐng)域，例如用于車輛碰撞檢測(cè)，當(dāng)車輛發(fā)生碰撞或者受到撞擊時(shí)，傳感器會(huì)受到震動(dòng)，輸出相應(yīng)的信號(hào)，觸發(fā)安全氣囊的彈出等措施，保障車內(nèi)人員的安全?？傊饎?dòng)傳感器是一種非常實(shí)用的傳感器，具有高靈敏度、低功耗、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用于各種不同的領(lǐng)域。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體的需求選擇合適的傳感器型號(hào)和參數(shù)，并結(jié)合其他相關(guān)的設(shè)備和系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體震動(dòng)狀態(tài)的檢測(cè)和監(jiān)測(cè)。原理圖如下。圖3-6震動(dòng)模塊原理圖

系統(tǒng)的軟件部分設(shè)計(jì)4.1軟件的主要流程當(dāng)系統(tǒng)初始化完成后，開始正常工作。雨天行車時(shí)，若雨天路面不平整，震蕩傳感器感受進(jìn)行報(bào)警，語音控制系統(tǒng)進(jìn)行路面平整度報(bào)警，然后給出合適的行駛路段，為汽車提供指引，避免交通事故的發(fā)生。流程圖如下。圖4-1系統(tǒng)總體流程圖

4.2LED顯示屏模塊軟件設(shè)計(jì)當(dāng)系統(tǒng)初始化完成后，開始正常工作。LED顯示屏將獲取來自于單片機(jī)的各個(gè)傳感器的數(shù)值信息，并顯示出來，實(shí)現(xiàn)直觀的觀察。流程圖如下。圖4-2LED顯示屏模塊流程圖

4.3速度傳感器模塊軟件設(shè)計(jì)當(dāng)系統(tǒng)初始化完成后，開始正常工作。測(cè)速傳感器將會(huì)實(shí)時(shí)獲取車輛運(yùn)行的速度，并將其測(cè)定的數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī)進(jìn)行后續(xù)工作。流程圖如下。圖4-3測(cè)速傳感器工作流程圖

4.4SYN6288語音模塊軟件設(shè)計(jì)當(dāng)系統(tǒng)初始化完成后，開始正常工作。若檢測(cè)到雨天時(shí)，速度傳感器和震動(dòng)傳感器將檢測(cè)車輛行駛狀況，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)會(huì)將數(shù)據(jù)與閾值進(jìn)行對(duì)比，若超出閾值，則使語音模塊工作以報(bào)警提醒安全駕駛。流程圖如下。圖4-4SYN6288模塊流程圖

4.5雨滴傳感器模塊軟件設(shè)計(jì)當(dāng)系統(tǒng)初始化完成后，開始正常工作。若雨滴傳感器檢測(cè)到當(dāng)前為降雨天氣行駛，則發(fā)送數(shù)據(jù)給單片機(jī)，單片機(jī)使速度傳感器和震動(dòng)傳感器工作以監(jiān)測(cè)行駛狀態(tài)。流程圖如下。圖4-5雨滴傳感器模塊流程圖4.6震動(dòng)傳感器模塊軟件設(shè)計(jì)當(dāng)系統(tǒng)初始化完成后，開始正常工作。震動(dòng)傳感器將會(huì)實(shí)時(shí)獲取車輛運(yùn)行的路面顛簸程度，并將其測(cè)定的數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī)進(jìn)行后續(xù)工作。流程圖如下。圖4-6震動(dòng)傳感器流程圖

系統(tǒng)測(cè)試5.1系統(tǒng)實(shí)物圖系統(tǒng)使用了速度傳感器、雨滴傳感器、震蕩傳感器、語音模塊和顯示屏顯示，核心為一塊STM32單片機(jī)開發(fā)板，所組成的系統(tǒng)實(shí)物圖如下所示。圖5-1系統(tǒng)成品實(shí)物圖5.1.1OLED顯示屏系統(tǒng)使用了OLED顯示屏，其對(duì)比度高、不需背光源、視角廣等優(yōu)點(diǎn)，在此系統(tǒng)中，能夠?qū)崟r(shí)反映速度和車輛震動(dòng)值。圖5-2OLED顯示屏5.1.2震動(dòng)傳感器此模塊主要測(cè)試車輛在通行過程中，車輛的震動(dòng)情況，并且能夠?qū)崟r(shí)傳遞數(shù)據(jù)給下位機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示。圖5-3震動(dòng)傳感器5.1.3雨滴傳感器雨滴模塊傳感器測(cè)試的是車輛在通行過程中時(shí)，檢測(cè)到有雨時(shí)進(jìn)行工作。圖5-4雨滴傳感器5.1.4速度傳感器速度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)速度值，并且可以自己設(shè)定速度報(bào)警閾值，設(shè)置一個(gè)安全的速度閾值。圖5-5速度傳感器5.2測(cè)試原理沾一點(diǎn)水在雨滴模塊上，系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)到雨天。然后可以看到顯示屏上顯示出車速和震動(dòng)數(shù)據(jù)，當(dāng)車速和震動(dòng)數(shù)據(jù)超出閾值后，語音播報(bào)模塊開始播報(bào)“請(qǐng)減速慢行”或“請(qǐng)換路行駛”。圖5-6測(cè)試圖總結(jié)與展望6.1總結(jié)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，硬件方面主要設(shè)計(jì)了STM32單片機(jī)的最小系統(tǒng)、震動(dòng)傳感器電路、測(cè)速傳感器電路、OLED顯示電路、雨滴傳感器電路、語音播報(bào)電路；軟件方面借助各個(gè)渠道的資料，主要設(shè)計(jì)了傳感器運(yùn)行程序、OLED顯示程序、語音播報(bào)程序、復(fù)位程序；系統(tǒng)的調(diào)試主要是通過一塊STM32開發(fā)板，再借助于Keil以及少許自己搭建的外圍電路實(shí)現(xiàn)的；在此過程中，成功實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)雨天車輛行駛狀況。最開始將各個(gè)模塊串聯(lián)在一起時(shí)，不能有效的體現(xiàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，并且不能將各個(gè)板塊進(jìn)行有機(jī)的組合。電路板的焊接也出現(xiàn)過幾次錯(cuò)誤。在程序系統(tǒng)的編寫時(shí)，總是會(huì)引起各種代碼錯(cuò)誤，不能體現(xiàn)出應(yīng)有的效果，并且在閾值搭建過程中發(fā)生過各類不合理的現(xiàn)象。此雨天車輛通行路面報(bào)警系統(tǒng)表具有讀顯示直觀、功能多樣、電路簡(jiǎn)潔、成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，符合發(fā)展趨勢(shì)，具有廣闊的市場(chǎng)前景，在未來的智能汽車發(fā)展中會(huì)有不俗的表現(xiàn)。6.2展望在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中學(xué)到了許多沒學(xué)到的知識(shí)，在電路焊接時(shí)雖然沒什么大問題，但從中也知道了焊接在整個(gè)作品中的重要性，電路工程量大，不能心急，一個(gè)個(gè)慢慢來不能急于求成。反而達(dá)到事半功倍的效果。對(duì)電路的設(shè)計(jì)、布局要先有一個(gè)好的構(gòu)思，才顯得電路板美觀、大方。程序編寫中，由于思路不清晰，開始時(shí)遇到了很多的問題，經(jīng)過靜下心來思考，理清了思路，反而得心應(yīng)手。在此次設(shè)計(jì)中，知道了做事要有一顆平常的心，不要想著走捷徑，一步一腳印。也練就了我的耐心，做什么事都要有耐心。在本次設(shè)計(jì)中學(xué)到了很多很多東西，這是最重要的?？傊?，在這次設(shè)計(jì)過程中我提高了各個(gè)方面的綜合應(yīng)用能力，雖然存在不足，但是我會(huì)積極聽取老師的意見進(jìn)行改正。

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附錄電路圖源代碼#include"sys.h"#include"delay.h"#include"oled.h"#include"tim.h"#include"port.h"#include"app.h"#include"usart.h"#include"adc.h"#include"syn6288.h"#include"encoder.h"intmain(void){ delay_init(); //延時(shí)函數(shù)初始化 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí)分組為組2：2位搶占優(yōu)先級(jí)，2位響應(yīng)優(yōu)先級(jí) system_Time_Init(9,7199);adc_init(); sys_gpio_init(); key_init(10,500,1100,3000); OLED_Init(); //初始化OLED OLED_Clear();OLED_ShowString(0,0,"nihao",12);Encoder_Init();USART1_Config(9600);SYN_FrameInfo(3,"[v5][m5][t5]初始化已完成");while(1) { app();encoder_app(); } /*Includes*//*Uncomment/Commentthelinebelowtoenable/disableperipheralheaderfileinclusion*/#include"stm32f10x_adc.h"#include"stm32f10x_bkp.h"#include"stm32f10x_can.h"#include"stm32f10x_cec.h"#include"stm32f10x_crc.h"#include"stm32f10x_dac.h"#include"stm32f10x_dbgmcu.h"#include"stm32f10x_dma.h"#include"stm32f10x_exti.h"#include"stm32f10x_flash.h"#include"stm32f10x_fsm