基于STM32的汽車防碰撞系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于STM32的汽車防碰撞系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)簽：

\o"單片機(jī)"單片機(jī)

\o"經(jīng)驗(yàn)分享"經(jīng)驗(yàn)分享摘要本文設(shè)計(jì)是基于STM32開發(fā)板，設(shè)計(jì)的一個(gè)簡易的汽車防碰撞系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為高速和低速兩個(gè)擋位，通過判斷按鍵操作進(jìn)行檔位轉(zhuǎn)換。測量障礙物距離是使用HC-SR04超聲波模塊；使用HC-SR501熱釋電模塊來檢測是否有人體靠近。該防碰撞系統(tǒng)通過對模塊返回的數(shù)據(jù)分析然后通過無源蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警提示，提示車主障礙物的出現(xiàn)以及時(shí)地做出反應(yīng)。

關(guān)鍵詞：STM32雙模式超聲波熱釋電報(bào)警車輛的增多使得交通事故頻頻發(fā)生，全球每年由交通事故造成的人員和財(cái)產(chǎn)引言車輛的增多使得交通事故頻頻發(fā)生，全球每年由交通事故造成的人員和財(cái)產(chǎn)損失的數(shù)目是驚人的，因此，車輛安全問題已引起人們的高度重視。對大量交通事故的分析表明，80%以上的車禍?zhǔn)怯捎隈{駛員反應(yīng)不及時(shí)引起的，超過65%的車輛相撞屬于追尾相撞，其余則屬于側(cè)面相撞和正面相撞。有關(guān)研究表明，若駕駛員能夠提早1s意識到有事故危險(xiǎn)并采取相應(yīng)的措施，則90%的追尾事故和60%的正面碰撞事故都可以避免。為了減少交通事故，個(gè)人在車載系統(tǒng)的功能將得到改善。最起碼的信息和預(yù)警系統(tǒng)，已經(jīng)在市場上出現(xiàn)的，而駕駛輔助和自動化技術(shù)在地平線上的進(jìn)一步定位。在駕駛員信息系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)是降低生產(chǎn)成本，同時(shí)提供動態(tài)的路線引導(dǎo)能力。例如，目前大多數(shù)系統(tǒng)提供基于“靜態(tài)”地圖交通的考慮，不論路由。動態(tài)路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，當(dāng)時(shí)的“實(shí)時(shí)”條件下的巷道，如事故或施工造成的瓶頸的位置，可確定最佳路線。防撞系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)的主要挑戰(zhàn)是降低成本的同時(shí)，也提高了感應(yīng)功能，以提高準(zhǔn)確性和可靠性。自動車將共享許多防撞系統(tǒng)的傳感元件，還必須具備的情報(bào)，可以不斷地評估不斷變化的環(huán)境和駕駛環(huán)境的情況下。

汽車發(fā)生碰撞的主要原因是由于汽車距其前方物體（如汽車、行人或其他障礙物）的距離與汽車本身的車速不相稱造成的，即距離近而相對速度又太高。為了防止汽車與前方物體發(fā)生碰撞，汽車的車速就要根據(jù)與前方物體的距離變化由執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，使汽車始終在安全車速下行駛。這樣就會大大提高汽車行駛的安全性，減少車禍的發(fā)生。發(fā)展汽車防撞技術(shù)，對提高汽車智能化水平有重要意義。2總體設(shè)計(jì)方案2.1實(shí)現(xiàn)功能及方案在不同的車速情況下通過按鍵選擇不同的檔位。內(nèi)部超聲波模塊檢測車輛前后障礙物的距離，通過代碼分析確定是否鳴警提示車主。車后裝有熱釋電模塊檢測是靠近人體以提示車主。蜂鳴器根據(jù)不同情況發(fā)出不同頻率的震動響聲提示車主做出相應(yīng)的操作。大致框架流程如圖

報(bào)警條件：

高速模式：前后車距小于3m，蜂鳴器報(bào)警。

低速模式：前后車距小于0.5m或檢測到有人靠近，蜂鳴器報(bào)警

圖1框架流程2.2STM32單片機(jī)介紹STM32屬于一個(gè)微控制器，自帶了各種常用通信接口，功能非常強(qiáng)大。

1、串口—USART，用于跟跟串口接口的設(shè)備通信，比如：USB轉(zhuǎn)串口模塊、ESP8266、WIFI、GPS模塊，GSM模塊，串口屏、指紋識別模塊。

2、內(nèi)部集成電路—I2C，用于跟I2C接口的設(shè)備通信，比如：EEPROM、電容屏、陀螺儀MPU6050、0.96寸OLED模塊。

3、串行通信接口—SPI，用于跟SPI接口的設(shè)備通信，比如：串行FLASH、以太網(wǎng)W5500、音頻模塊VS1053。

4、SDIO、FSMC的超級、I2S、ADC、GPIO。3硬件電路設(shè)計(jì)本防碰撞系統(tǒng)的電路主要由6大部分電路組成：供電電路，按鍵電路、stm32最小系統(tǒng)電路、超聲波電路、熱釋電電路和蜂鳴器警報(bào)電路。下面具體介紹相關(guān)電路。3.1供電電路供電電路由USB接口引入5V電源，分別給HC-SR04、HC-SR501、蜂鳴器供電，5V電壓再通過asm117電路轉(zhuǎn)換成3.3v電壓給STM32最小系統(tǒng)供電如圖所示。

圖2供電電路3.2按鍵輸入電路按鍵電路通過一個(gè)按鍵來進(jìn)行模式選擇。此外按鍵上并聯(lián)了一個(gè)100uF的電容對按鍵進(jìn)行消抖。電路如圖3所示。

圖3按鍵輸入電路3.3STM32最小系統(tǒng)電路最小系統(tǒng)電路由stm32芯片，外部晶振電路，復(fù)位電路，下載電路組成是控制電路的核心如下圖4所示。

圖4STM32最小系統(tǒng)電路3.4HC-SR04電路此部分電路是通過IO口外接HC-SR04模塊如圖5所示。

圖5HC-SR04顯示電路及實(shí)物圖3.5HC-SR501電路此部分電路是通過IO口外接HC-SR501模塊如圖6所示。

圖6HC-SR501電路及實(shí)物圖3.6蜂鳴器報(bào)警電路此部分電路同樣外接蜂鳴器模塊，如圖7所示。

圖7蜂鳴器電路及實(shí)物圖4軟件設(shè)計(jì)MDK5軟件,程序使用C語言，并引用官方庫進(jìn)行編寫。程序流程圖如圖8示，程序如附錄二所示。程序進(jìn)入MAIN函數(shù)后，模式選擇配置、串口配置、前超聲波配置、后超聲波配置、蜂鳴器配置，初始化這些配置后進(jìn)入while函數(shù)。然后通過IO置位和延時(shí)函數(shù)使前后超聲波模塊開始工作。判斷當(dāng)前為高速還是低速模式，進(jìn)入相應(yīng)的模式后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，最后通過IO口輸出不同頻率的PWM波來是蜂鳴器工作。

圖8整體程序流程圖5結(jié)束語此次設(shè)計(jì)立足于課程設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)運(yùn)用，在實(shí)踐操作過程中體會到了開發(fā)項(xiàng)目中遇到的各種問題，開拓了思維，實(shí)踐出真知，這次學(xué)習(xí)讓我感受頗深，體會到了我們專業(yè)學(xué)習(xí)過程中理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性，同時(shí)幫助復(fù)習(xí)專業(yè)中的一些模糊知識點(diǎn)。

本次設(shè)計(jì)在同學(xué)和老師的安排和幫助下完成，實(shí)現(xiàn)了課題中的基本需求。同時(shí)在查找資料過程中學(xué)到了很多延伸的東西。經(jīng)過幾天和同學(xué)共同的研究，最終完成了本次課題設(shè)計(jì)的需求，也發(fā)現(xiàn)了自己知識的淺陋以及考慮問題時(shí)的不嚴(yán)謹(jǐn)，還需要多加磨礪，積累項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]宋保林周汽一.汽車主動防撞系統(tǒng)的規(guī)避控制研究［A］.

[2]朱承高.STM32從入門到精通［Ｍ］.北京：高等教育出版社，3990附錄一：整體電路圖附錄二：程序#include"stm32f10x.h"#include"bsp_advanced_tim.h"#include"bsp_advanced_tim1.h"#include"bsp_systick.h"#include"bsp_usart.h"#include"bsp_gpio.h"#include"bsp_Tim_PWM.h"#include"bsp_exti.h"externuint16_tflag,k,k1;uint16_tu=0;intmain(void){EXTI_KEY_Config();//模式選擇配置 USART_Config();//串口配置 Advanced_Tim_Config();//前超聲波配置Advanced_Tim1_Config();//后超聲波配置 TIM_PWM_Config(35,999,500);//蜂鳴器配置GPIO_OUT_Config(GPIOA,RCC_APB2Periph_GPIOA,GPIO_Pin_6,GPIO_Mode_Out_PP);//前超聲波 GPIO_OUT_Config(GPIOA,RCC_APB2Periph_GPIOA,GPIO_Pin_7,GPIO_Mode_Out_PP);//后超聲波 while(1) { GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_6);//前超聲波工作 SysTick_Delay_us(10); GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_6); SysTick_Delay_ms(1000); GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_7);//后超聲波工作 SysTick_Delay_us(10); GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_7); if(flag==0)//低速模式 { u=GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_2); if(u==1)//檢測到人 { TIM_PWM_Config(17,999,500); TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);//警報(bào)響 SysTick_Delay_ms(2000); TIM_Cmd(TIM2,DISABLE);//警報(bào)停 u=0; } if(k<=0.5|k1<=0.5) { TIM_PWM_Config(35,999,500); TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);//警報(bào)響 SysTick_Delay_ms(2000); TIM_Cmd(