基于STM32的車輛遇險(xiǎn)遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

0 引言

近年來，隨著國民收入的不斷提高，汽車已經(jīng)進(jìn)入普通家庭。汽車給人們出行帶來便捷，同時(shí)也給人們帶來了“麻煩”。公安部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2012年全年，全國接報(bào)涉及人員傷亡的交通事故4.6萬起，造成1.1萬人死亡。當(dāng)發(fā)生事故后，駕乘人員可能失去意識不能自行報(bào)警求救，而且報(bào)警人由于心理緊張或害怕不能夠清楚說出事故地點(diǎn)以至于

耽誤救援時(shí)間。目前我國傳統(tǒng)的車輛報(bào)警系統(tǒng)一般僅用于防盜方面，并未考慮到發(fā)生事故時(shí)車輛與外界的通信問題，因此不能夠?yàn)轳{乘人員提供足夠的安全保障?；谏鲜鲆蛩?，設(shè)計(jì)了一種車輛遇險(xiǎn)遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)，用來幫助救援部門及時(shí)趕到事故地點(diǎn)展開救援，從而提高遇險(xiǎn)人員的生存系數(shù)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要由STM32主控模塊、GPS模塊、信息采集模塊和TC35i模塊組成。GPS模塊負(fù)責(zé)確定車輛所在位置的經(jīng)緯度信息;信息采集模塊主要負(fù)責(zé)采集車輛的加速度和振動(dòng)信息;STM32主控模塊接收信息來判斷是否發(fā)生事故并由液晶顯示子模塊實(shí)時(shí)顯示車輛經(jīng)緯度位置信息;TC35i模塊負(fù)責(zé)向接收端(救援部門)發(fā)送救援信息。其工作過程為信息采集模塊采集信息傳送到STM32主控模塊確定車輛是否發(fā)生碰撞，若發(fā)生碰撞則由GPS模塊來確定車輛經(jīng)緯度，再由TC35i模塊通過GSM網(wǎng)絡(luò)向救援部門發(fā)送車輛所在位置的經(jīng)緯度。

本系統(tǒng)利用了GPS和GSM。GPS是全球定位系統(tǒng)的簡稱，能夠?yàn)橛脩籼峁?zhǔn)確的位置信息。GSM是全球移動(dòng)通信系統(tǒng)的縮寫，是我國規(guī)模最大、性能最穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)全國聯(lián)網(wǎng)和漫游，為GSM的各種應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

本系統(tǒng)框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 STM32主控模塊

STM32主控模塊主要由STM32F107子模塊、時(shí)鐘子模塊、鍵盤子模塊和液晶顯示子模塊組成。時(shí)鐘子模塊選用的是DS1302，采用串行數(shù)據(jù)傳輸方式。鍵盤子模塊采用2×4鍵盤，用于調(diào)節(jié)時(shí)鐘和功能設(shè)定(如一鍵求助功能)。液晶顯示子模塊采用TFTLCD，能夠滿足顯示車輛經(jīng)緯度位置和時(shí)間的要求。主控模塊電路圖如圖2所示。

2.2 GPS模塊

采用型號為ATK—NEO一6M的GPS模塊來確定車輛實(shí)時(shí)經(jīng)緯度信息。該模塊同外部設(shè)備的通信接口采用UART方式，輸出的GPS定位數(shù)據(jù)采用NMEA-0183協(xié)議，NMEA-0183是美國國家海洋電子協(xié)會為統(tǒng)一海洋導(dǎo)航規(guī)范而制定的標(biāo)準(zhǔn)，該格式標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為國際通用的一種格式。

NEMA-0183協(xié)議采用ASC II碼來傳遞GPS定位信息，稱之為幀。幀格式形如$aaccc，ddd，ddd，…ddd*hh(CR)(LF)，各符號意義為：$為幀命令起始位;aaccc為地址域，前兩位為識別符(aa)，后三位為語句名(ccc);ddd…ddd表示數(shù)據(jù);“*”為校驗(yàn)和前綴;hh表示校驗(yàn)和。常用命令如表1所示。

每一幀最后都有一個(gè)“hh”的校驗(yàn)和，該校驗(yàn)和是通過計(jì)算“$”與“*”之間所有字符ASC II碼的異或運(yùn)算得到。例如語句$GPZDA，

通過編寫單片機(jī)代碼，解析NEMA-0183數(shù)據(jù)，從而得到GPS定位信息。

GPS模塊電路圖如圖3所示。

2.3 信息采集模塊

信息采集模塊是由加速度傳感器子模塊和振動(dòng)傳感器子模塊組成。加速度傳感器子模塊選用ADXL345傳感器，該傳感器是ADI公司于2008年推出的具有SPI和I2C數(shù)字輸出功能的三軸加速度計(jì)，能夠檢測出設(shè)備是否處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并能測出設(shè)備的某一軸向加速度。振動(dòng)傳感器子模塊選用ND-1型傳感器，放置在汽車前部和尾部，以便能夠更好地檢測出車輛異常振動(dòng)信息，該傳感器有5個(gè)引腳，1～5引腳分別接負(fù)極、靈敏度設(shè)定、輸出、延時(shí)設(shè)定和電源正極。傳感器電路如圖4所示。

2.4 TC35i模塊

TC35i模塊負(fù)責(zé)本系統(tǒng)與外界的通信。該模塊能夠?qū)⑾到y(tǒng)要發(fā)送的信息及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)送到信息接收端。這里采用西門子公司生產(chǎn)的TC35i模塊，其通過RS232串口線與STM32主控模塊進(jìn)行通信，主控模塊通過AT指令來控制TC35i模塊的短信發(fā)送和接收。主控模塊接收到信息采集模塊發(fā)來的信息并判斷車輛是否發(fā)生翻滾或撞擊。如果車輛發(fā)生翻滾或撞擊，則TC35i模塊將由GPS模塊接收到的經(jīng)緯度信息通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到救援部門。短消息發(fā)送過程框圖如圖5所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 信息采集處理程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)啟動(dòng)后，初始化硬件設(shè)備，信息采集模塊開始采集車輛信息(車輛加速度和振動(dòng)信息)，當(dāng)系統(tǒng)判定車輛發(fā)生異常時(shí)，STM32主控模塊通過RS232串口線給TC35i模塊發(fā)送AT指令，使其發(fā)送短信。信息采集處理程序流程圖如圖6所示。

3.2 TC35i通信程序設(shè)計(jì)

當(dāng)TC35i模塊接收到AT指令后，則將經(jīng)緯度信息通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到信息接收端(救援部門)，完成報(bào)警呼救功能。在沒有接收到報(bào)警指令之前，使TC35i模塊處于睡眠狀態(tài)，以降低系統(tǒng)功耗。其程序流程圖如圖7所示。

4 系統(tǒng)調(diào)試

系統(tǒng)調(diào)試主要包括信息采集模塊、GPS模塊和TC35i模塊的調(diào)試。

信息采集模塊調(diào)試包括加速度傳感器偏移校準(zhǔn)和振動(dòng)傳感器的振動(dòng)靈敏度設(shè)置。ADXL345傳感器校準(zhǔn)主要是采用多次檢測求平均值方法。

振動(dòng)傳感器靈敏度設(shè)定是在引腳2接入一個(gè)可調(diào)電容實(shí)現(xiàn)的，通過調(diào)節(jié)電容實(shí)現(xiàn)傳感器靈敏度的調(diào)節(jié)。

GPS模塊經(jīng)過調(diào)試可以正常定位，LCD顯示經(jīng)緯度信息如圖8所示。

將信息發(fā)送端設(shè)定為15163756634，接收端設(shè)定為13695471237，經(jīng)過調(diào)試，TC35i模塊正常工作。如圖9所示。

5 結(jié)語

基于STM32的車輛遇險(xiǎn)遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了車輛遇險(xiǎn)時(shí)智能報(bào)警、請求救援的功能。系統(tǒng)采用STM32F107芯片控制，應(yīng)用高性能的傳感器采集信息，最后由TC35i模塊通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息至接收端。本系統(tǒng)具有功耗低、可靠性高、易于安裝等優(yōu)點(diǎn)，提升了人們乘車的安全系數(shù)，具有廣泛的應(yīng)用前景。