CN111367298A

CN111367298A - 一种基于stm32的车辆智能安全行车控制系统

Info

Publication number: CN111367298A
Application number: CN202010378045.8A
Authority: CN
Inventors: 于天河; 柳梦瑶
Original assignee: Harbin University of Science and Technology
Current assignee: Harbin University of Science and Technology
Priority date: 2020-05-07
Filing date: 2020-05-07
Publication date: 2020-07-03

Abstract

本发明是一种基于STM32的车辆智能安全行车控制系统，属于计算机技术领域。本次发明设计的目的就是弥补现有安全行车系统的不足，根据分析交通事故主要诱因，使用了手机软件通过蓝牙控制小车。设计的实现包括软件和硬件两大部分。其中硬件部分采用了模块化设计，采用STM32作为核心控制单元，附以数据传输模块、速度检测模块、液晶显示模块等构建车辆智能安全行车控制系统的总体硬件架构。软件部分需要结合上述的硬件架构，在Keil MDK中运用c语言实现了上述各个模块的功能，进而实现了车辆智能安全行车控制系统的设计。本发明主要应用于公共道路的智能行车控制设施。

Description

一种基于STM32的车辆智能安全行车控制系统

技术领域

本发明具体涉及一种基于STM32的车辆智能安全行车控制系统，属于计算机技术领域。

背景技术

我国的智能安全行车控制系统相对国外来说起步较晚，开始于20世纪的80年代左右。目前国内研究成果相较于其他发达国家来说尚有较大距离，再加上国内第交通负荷日益增大，对于更优秀的行车控制以及行车安全系统的需求日益紧迫。智能车被称作无人驾驶车，它集成众多高新科技，集成传感器检测、电子工程、计算机工程、机械工程、自动化控制工程以及人工智能等多学科的研究成果。智能交通可有效提高交通效率、减少交通阻塞，提高驾驶安全性、减少汽车事故发生率。车辆智能安全行车控制系统应用了多方面的技术所形成的一体化、自动化、互联网化的智能系统，进而对车辆进行控制，它不仅可以为驾驶员营造一个舒适度高、安全性强的驾驶环境，同时也能使驾驶变得越来越智能化与人性化。

目前传统的车辆智能安全行车控制系统还存在着很大的缺陷，一是车辆智能系统的种类多但标准参差不齐，存在着安全性无法保证、操作繁琐、难以维护的缺点；当智能行车控制系统应用于实际生活中时，也很可能存在着价格昂贵、操作复杂、性能单一等缺陷，这进一步导致智能安全行车系统难以大规模普及。

发明内容

为了克服现有车辆安全行车系统的不足之处，本发明提出了一种安全性、智能性、综合性的智能行车控制系统。与现有技术相比，该设备有效解决了以下几个关键问题：实时检测纵向行车距离和行车速度，并实时计算最小纵向安全行车距离，通过STM32综合各方面数据计算后向驾驶员提供辅助安全行车信息；当系统预见有危险隐患时则向前后以及自身车辆发出警报，提醒驾驶人员谨慎驾驶。该系统能够有效减少汽车行驶过程中追尾以及被追尾，减少交通意外，保障驾驶员安全驾驶。本发明所涉及的一种基于STM32的车辆智能安全行车控制系统技术方案具体如下：

该系统的设计主要部分包括以下几个方面：STM32主控模块、超声波测距模块、语音报警模块、LCD显示模块、红外测速模块、无线传输模块、L298N电机驱动、电源模块。

所述的STM32主控模块选用了意法半导体中的STM32作为CPU，各个模块通过传输协议与STM32主控模块之间进行数据之间的传输，为了方便查看传输的数据，令其通过LCD显示器显示出来。

所述的车速检测模块主要检测模型小车的车速，为确定纵向最小行车车间间距提供数据支持。在测速过程中，行驶中小车的稳定性对车速的影响还是很大的。该模块通过闭环反馈系统控制小车的行驶速度，这样就能够很大程度上降低不可抗因素对测速的影响，该模块还利用红外反射式广电传感器将转角码盘扫描，达到测量行车速率的目的。

所述的超声波测距模块选取了型号为HHC-SR04的模块，它通过发射器向汽车周围发出超声波，当发射出去的波向远方传播碰到有阻拦的物体时被反射回来。所以当汽车周围，有阻碍汽车移动的物体时，就会很快被系统识别。在制作时要把超声波测距模块固定在车头，这样就有利于准确检测小车距前方物体的位移。

所述的数据传输模块运用了蓝牙无线传输技术，采用了BLK-MD-HC-05蓝牙模块。是该智能模型车安全行驶系统的重要环节，它根据STM32发送的数据来调整该智能模型车的安全行驶策略。

所述的LCD显示模块采用了LM16032，当汽车的超声波测距模块通过发射器发送超声波时，主控芯片STM32就启动计时功能。当发射出的超声波遇到阻拦物体被反射时，接收器接收到反射后，STM32主控模块的计时停止。而后STM32通过采集测速模块得到的车速通过数据传输模块进行数据的发送和接收，计算出本车的当前速度和当前时刻距离前车的距离后，将结果显示到LCD模块上。

本发明的有益效果为：

一种基于STM32的车辆智能安全行车控制系统，提出了一种功能齐全、可靠性高的智能化的辅助驾驶系统。该系统解决了当前行车系统智能化不足、功能单一、操作复杂的问题，配备了完善的速度、距离采集功能。能够综合各方面的数据计算后向驾驶员提供辅助安全行车信息，能够有效提高交通效率、减少交通阻塞、提高驾驶安全性、减少汽车事故发生率，进而保证驾驶员安全驾驶。

附图说明

图1为系统整体结构框图；

图2为系统电源模块结构框图；

图3为L298N电机驱动模块的工作框图；

图4为舵机与STM32的连接框图；

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

实施例1

一种基于STM32的车辆智能安全行车控制系统，主要特征在于图1的组成框图，主要包括了STM32主控模块(1-1)、超声波测距模块(1-2、1-3)、语音报警模块(1-4)、LCD显示模块(1-5)、红外测速模块(1-6)、无线传输模块(1-7)、电机驱动模块(1-10)、电源模块(1-11)，它们之间通过各种协议与外部传感器进行通信并实现将稳定运行；红外测速模块(1-6)负责检测汽车行驶的速度，超声波测距模块(1-2、1-3)负责测量与前车的距离，然后分别把数据传送到STM32主控模块(1-1)中，同时STM32主控模块(1-1)中的计时器也在记录从发出超声波开始到接收到超声波的时间差；由STM32主控模块计算出结果后把数据结果传送到语音报警模块(1-4)和LCD显示模块(1-5)，语音报警模块(1-4)根据STM32主控模块(1-1)传送的数据判断是否要启动报警机制，LCD显示模块(1-5)把STM32主控模块(1-1)传送进的数据显示出来；电源模块(1-11)选用了具有12v电压的锂电池，能够使整个系统得以平稳运行。STM32主控模块(1-1)连接了L298N电机驱动模块(1-10)和无线传输模块(1-7)，由STM32主控模块(1-1)判断是否启动L298N电机驱动模块(1-10)，控制小车移动；而采用了蓝牙无线传输技术的无线传输模块(1-7)可在无网络的条件下与STM32主控模块(1-1进行数据交互，易操作性以及可靠性得以大大提升。

实施例2

一种基于STM32的车辆智能安全行车控制系统的电源模块结构图如图2所示，包括12V锂电池组(2-1)、LM2940稳压器(2-2)、LM1117稳压器(2-3)、电机驱动电路(2-4)、舵机电路(2-5)、传感器(2-6)、外围电路(2-7)、STM32 I/O接口(2-8)、直流电机(2-9)，本电源模块以12V锂电池组(2-1)为系统运行提供最初的电源供应，并把最迟的12V电压值通过降压技术进行了转换；12V锂电池组(2-1)给直流电机(2-9)供给电压，把12V锂电池组(2-1)两端的正负极分别接引到直流电机(2-9)的两个电源接口，直流电机(2-9)即可正常运转；为了给STM32主控模块(1-1)的外围电路(2-7)进行供电，就必须得到5V的电压值；把12V的锂电池组(2-1)电源经过LM2940稳压器(2-2)进行稳压处理得到5V电源，然后接到外围电路(2-7)上；STM32 I/O接口(2-8)供给正常工作电压为3.3V，那就要在经过LM2940稳压器(2-2)稳压处理过后得到的5V电源的基础上再经过LM1117稳压器(2-3)进行稳压处理即可得到3.3V电源，再连接到STM32 I/O接口(2-8)上。

所述的电机驱动模块(1-10)如图3所示，主要方法在于：模块中的VCC和GND可以直接接入电机(1-9、1-8)，驱动芯片提供了+5V和GND端口，这两个端口可以用来作为驱动模块(1-10)单独的电源输入端口。为了防止电机驱动模块(1-10)工作时对STM32主控模块(1-1)的运行产生影响，就要把L289N电机驱动中(1-10)的两个电枢见焊接一个104电容以达到滤波目的；通过STM32主控芯片(1-1)发送高低点平给驱动芯片(1-10)上的PWMA以及PWMB以达到调控电机转动的目的。

实施例3

一种基于STM32的车辆智能安全行车控制系统的舵机模块(2-5)如图4所示，根据舵机的种类差异决定与STM32 I/O接口(2-8)的连接方式，其中舵机(4-2)中引出3条配置线：信号线、电源线VCC以及地线GND；在执行过程中先检测舵机模块中的(4-2)直流偏置电压与电位器电压相比较并得出差值，然后发送到电机驱动模块(1-10)，这样即可达到调节电机的正反转功能的目的；舵机(4-2)也可以利用PWM实现相应调控，调节它的占空比从而就可以调节舵机(4-2)相应运转情况；在本系统中，可通过STM32主控芯片(1-1)发生占空比与0.5毫秒至2.5毫秒之间可调节PWM信号，表现在舵机(4-2)可随着调节进行调动；使用的舵机(4-2)与STM32(1-1)的连接简易，增大了可实现性。

Claims

1.一种基于STM32的车辆智能安全行车控制系统，其特征是：主要包括了STM32主控模块、超声波测距模块、语音报警模块、LCD显示模块、红外测速模块、无线传输模块、电机驱动模块、电源模块，它们之间通过各种协议与外部传感器进行通信并实现将稳定运行；红外测速模块负责检测汽车行驶的速度，超声波测距模块负责测量与前车的距离，然后分别把数据传送到STM32主控模块中，同时STM32主控模块中的计时器也在记录从发出超声波开始到接收到超声波的时间差；由STM32主控模块计算出结果后把数据结果传送到语音报警模块和LCD显示模块，语音报警模块、根据STM32主控模块传送的数据判断是否要启动报警机制，LCD显示模块把STM32主控模块传送进的数据显示出来；电源模块选用了具有12v电压的锂电池，使整个系统得以平稳运行；STM32主控模块连接了L298N电机驱动模块和无线传输模块，由STM32主控模块判断启动L298N电机驱动模块，控制小车移动；而采用了蓝牙无线传输技术的无线传输模块可在无网络的条件下与STM32主控模块进行数据交互，易操作性以及可靠性得以大大提升。

2.根据权利要求1所述的基于STM32的车辆智能安全行车控制系统，其特征在于：包括12V锂电池组、LM2940稳压器、LM1117稳压器、电机驱动电路、舵机电路、传感器、外围电路、STM32 I/O接口、直流电机，本电源模块以12V锂电池组为系统运行提供最初的电源供应，并把最迟的12V电压值通过降压技术进行了转换；12V锂电池组给直流电机供给电压，把12V锂电池组两端的正负极分别接引到直流电机的两个电源接口，直流电机即可正常运转；为了给STM32主控模块的外围电路进行供电，就必须得到5V的电压值；把12V的锂电池组电源经过LM2940稳压器进行稳压处理得到5V电源，然后接到外围电路上；STM32 I/O接口供给正常工作电压为3.3V，那就要在经过LM2940稳压器稳压处理过后得到的5V电源的基础上再经过LM1117稳压器进行稳压处理即可得到3.3V电源，再连接到STM32 I/O接口上；电机驱动模块主要方法在于：模块中的VCC和GND可以直接接入电机，驱动芯片提供了+5V和GND端口，这两个端口可以用来作为驱动模块单独的电源输入端口；为了防止电机驱动模块工作时对STM32主控模块的运行产生影响，就要把L289N电机驱动中的两个电枢见焊接一个104电容以达到滤波目的；通过STM32主控芯片发送高低点平给驱动芯片上的PWMA以及PWMB以达到调控电机转动的目的。

3.根据权利要求2所述的基于STM32的车辆智能安全行车控制系统，其特征在于：根据舵机的种类差异决定与STM32 I/O接口的连接方式，其中舵机中引出3条配置线：信号线、电源线VCC以及地线GND；在执行过程中先检测舵机模块中的直流偏置电压与电位器电压相比较并得出差值，然后发送到电机驱动模块，这样即可达到调节电机的正反转功能的目的；舵机也可以利用PWM实现相应调控，调节它的占空比从而就可以调节舵机相应运转情况；在本系统中，可通过STM32主控芯片发生占空比与0.5毫秒至2.5毫秒之间可调节PWM信号，表现在舵机可随着调节进行调动；使用的舵机与STM32的连接简易，增大了可实现性。