基于STM32的公路交叉路口的數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)

　　摘要：本文主要是介紹硬件設(shè)計(jì)部分中的數(shù)據(jù)采集模塊以及顯示效果。系統(tǒng)工作時(shí)，超聲波探頭采集道路信息，處理器判斷道路信息后由LED點(diǎn)陣顯示屏和紅綠燈給人以警示，超聲波檢測(cè)到有人闖紅燈時(shí)，處理器驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路。光強(qiáng)度檢測(cè)到環(huán)境太暗時(shí)，照明設(shè)備點(diǎn)亮。聲音檢測(cè)模塊檢測(cè)到緊急車輛通過時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入緊急模式。

　　引言

　　隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷增長(zhǎng)，機(jī)動(dòng)車也在快速增多，我們國(guó)家的道路建設(shè)規(guī)模雖然也在加大，但仍趕不上車輛的增長(zhǎng)速度，交通管理方面水平還欠發(fā)展，與世界其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比，差距很大。尤其是我國(guó)城市與農(nóng)村中的交通管理和交通安全的現(xiàn)代化建設(shè)還不健全。在車輛、道路和交通管理系統(tǒng)，在交通管制中采用人工智能技術(shù)、信息采集、信息處理、信息傳輸技術(shù)等方面都與其他發(fā)達(dá)國(guó)家有較大的差距。近來，雖然有部分地區(qū)進(jìn)行研究,但大部分只是考慮鐵路與公路的交叉路口^[1-3]，對(duì)于城市邊緣的交叉路口很少有交通燈設(shè)施。

　　針對(duì)交通的這種實(shí)際問題，如果沒有紅綠燈設(shè)施，人們行路沒有規(guī)則，很容易發(fā)生撞車事故;而車輛不太多時(shí)，如果按照固定化的信號(hào)燈配時(shí)系統(tǒng)，就會(huì)造成時(shí)間分派上的不合理，降低道路的利用率。

　　本文主要針對(duì)車輛不太多且沒有設(shè)置紅綠燈的路口，設(shè)計(jì)了一款智能警示系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用STM32微控制器做主控，有效的解決了上述提到的問題，可以大大提高道路的利用率，節(jié)省路人的寶貴時(shí)間，同時(shí)也可以給交通規(guī)則意識(shí)不強(qiáng)的行人和司機(jī)一個(gè)很好的警示，交叉路口的交通事故可以減小，具有很好的實(shí)用價(jià)值和實(shí)際意義。

　　1 整體設(shè)計(jì)

　　該系統(tǒng)采用神舟三號(hào)STM32開發(fā)板，主處理器采用高性能、低成本、低功耗、I/O口多的STM32F103ZET6芯片，內(nèi)核為ARM Cortex-M3系列。硬件設(shè)計(jì)包括：電源模塊、超聲波測(cè)距模塊、光強(qiáng)度檢測(cè)模塊、按鍵模塊、聲音檢測(cè)模塊、LED點(diǎn)陣顯示模塊、LCD彩屏顯示模塊、照明模塊、報(bào)警電路。該系統(tǒng)的硬件模塊總體框圖如圖1所示。

　　2 系統(tǒng)主體數(shù)據(jù)模塊設(shè)計(jì)

　　2.1 超聲波傳感器模塊的設(shè)計(jì)

　　超聲波是一種頻率高于20000赫茲的聲波，它方向性好，穿透能力強(qiáng)，易于獲得較集中的聲能，可用于測(cè)距。

　　這里采用HC—SR04超聲波模塊，它采用5V供電，可直接與STM32通信。如圖2所示，超聲波模塊使用時(shí)，只需要給Trig引腳10us以上的高電平信號(hào)，然后左邊超聲波發(fā)射頭會(huì)自動(dòng)發(fā)出8個(gè)40kHz的超聲波方波，如果超聲波遇到障礙物，會(huì)反射回來，被右邊超聲接收頭接收，接著Echo會(huì)輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。測(cè)試距離=(高電平時(shí)間*聲速(340M/S))/2。

　　2.2 光強(qiáng)度傳感器模塊的設(shè)計(jì)

　　圖2(左)為光敏電阻電路設(shè)計(jì)，實(shí)踐證明把光敏電阻和10K電阻串聯(lián)起來正合適，然后接到電源和地上，在兩個(gè)電阻之間接出引線連接單片機(jī)GPIOC3管腳。GPIOC3管腳采用模擬輸入的方式，將電壓值經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后顯示在LCD上。隨著光強(qiáng)度的變化，光敏電阻值也隨之變化，GPIOC3上的電壓隨之變化，從而測(cè)量出外界的光強(qiáng)度。