基于STM32的行車安全及智能照明系統(tǒng)

陳義美 袁佳林 劉玉林 趙磊

摘 要：采用單片機(jī)STM32F103C8T6作為控制中心，HB100微波傳感器模塊以及硅光電池等傳感器實(shí)現(xiàn)了在行車時(shí)預(yù)判前方物體迅速靠近并發(fā)出報(bào)警，警示駕駛員立刻規(guī)避以免相撞；同時(shí)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)近光燈的自動(dòng)切換功能。

關(guān)鍵詞：STM32；行車安全；微波測距；燈光控制

中圖分類號：TP368 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（b）-0000-00

駕駛員在行車時(shí)，難免會(huì)遇到會(huì)車、超車的情形，特別是在夜間行車時(shí)，相向行駛的汽車燈光和超車時(shí)反光鏡里的反射光會(huì)嚴(yán)重影響駕駛員的視覺，從而容易引發(fā)交通事故。本文介紹了一套智能測距及自動(dòng)切換遠(yuǎn)近光燈的系統(tǒng)，如果汽車行駛前方有物體迅速靠近，該系統(tǒng)會(huì)立刻警示駕駛員進(jìn)行規(guī)避以免相撞，當(dāng)夜間相向行駛的汽車達(dá)到一定距離或者司機(jī)有超車意向時(shí)，該系統(tǒng)還可以自動(dòng)將遠(yuǎn)光燈調(diào)節(jié)為近光燈，以免對對方駕駛員視覺造成影響，從而降低事故發(fā)生率。

1 行車安全及照明系統(tǒng)原理圖

系統(tǒng)原理圖如圖1所示，該系統(tǒng)以STM32F103C8T6為核心，通過檢測光線以及相對速度進(jìn)而判斷是否進(jìn)行聲光報(bào)警以及燈光切換操作。

圖1 系統(tǒng)原理圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 Cortex-M3主控芯片

主控芯片采用意法半導(dǎo)體公司推出的高性能、低成本、低功耗的微處理器芯片STM32F103C8T6，該芯片最高工作頻率可達(dá)72MHZ，具有12道DMA并支持定時(shí)器、ADC、DAC、SPI、IIC和UART等外設(shè)，資源豐富，完全可以滿足本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。

2.2 微波測距方案

測距部分采用微波傳感器[1]，安裝在車前，用來檢測本車前方是否有障礙物，在夜間行駛中，微波傳感器發(fā)射微波信號，遇到障礙物時(shí)，微波信號可以反射回來，微波傳感器接收到反射回來的微波信號，經(jīng)過合理的信號處理電路處理，進(jìn)而判斷車輛與障礙物的的相對運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，做出相應(yīng)的措施。如果對方車輛開啟遠(yuǎn)光燈導(dǎo)致本車駕駛員無法看清前面道路狀況，則微波測距傳感器會(huì)檢測前方是否有障礙物快速接近，如果有則會(huì)提醒駕駛員小心駕駛，減速行駛或者緩慢停車，從而能夠降低相關(guān)事故的發(fā)生率。

2.3 光線強(qiáng)度檢測電路

夜間行車時(shí)，如果對方車輛是利用遠(yuǎn)光燈行駛，則會(huì)對自己的視覺造成嚴(yán)重影響，進(jìn)而容易發(fā)生交通事故。所以，本系統(tǒng)會(huì)頻繁切換遠(yuǎn)近光燈，以此給對方一個(gè)提醒作用，提示對方切換為近光燈行駛，如果對方變?yōu)榻鉄?，則本系統(tǒng)將會(huì)打開近光燈行駛。

燈光檢測電路原理如圖2所示

圖2 系統(tǒng)原理圖

當(dāng)對方車輛為遠(yuǎn)光燈時(shí)，入射光線近似平行光，經(jīng)反光環(huán)匯聚到硅光電池上，從而判斷出對方為遠(yuǎn)光燈[2]，并進(jìn)行相應(yīng)的燈光切換動(dòng)作。

2.4 聲光報(bào)警及燈光自動(dòng)控制

聲音信號利用蜂鳴器來產(chǎn)生，并利用S8550三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；光信號利用紅色LED產(chǎn)生。在汽車行進(jìn)時(shí)，微波雷達(dá)不停的探測前方物體與本車的相對速度，當(dāng)相對速度超過50Km/h時(shí)，即將要發(fā)生撞車危險(xiǎn)，此時(shí)主控器發(fā)出信號使三極管導(dǎo)通，從而使蜂鳴器開始工作進(jìn)行聲音警示，同時(shí)LED急促閃爍提供視覺警示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)工作時(shí)為保證雷達(dá)測量精度，微波的發(fā)射和接收全部利用STM32F103C8T6的通用定時(shí)器進(jìn)行定時(shí)計(jì)算。利用定時(shí)器2每隔1秒鐘中斷一次，并在中斷中進(jìn)行微波發(fā)射操作，利用定時(shí)器3測定反射波的頻率。定時(shí)器2的初始化函數(shù)如下：

void TIM2_Int_Init（）

{

RCC->APB1ENR|=1<<0； //TIM2定時(shí)器使能

TIM2->ARR=10000； //設(shè)定計(jì)數(shù)器自動(dòng)重裝值

TIM2->PSC=7199； //預(yù)分頻器設(shè)置

TIM2->DIER|=1<<0； //允許更新中斷

MY_NVIC_Init（2，2，TIM2_IRQn，2）；//搶占1，子優(yōu)先級2，組2

}

4 測試結(jié)果

測試結(jié)果見表1，光線強(qiáng)度：夜間行車時(shí)，模擬的夜間道路光線強(qiáng)度；本車車速：模擬夜間行車時(shí)的車速；相對速度：模擬夜間行車時(shí)，會(huì)車和超車時(shí)的相對速度；探測距離：當(dāng)本車車燈發(fā)生改變時(shí)，兩車的距離。

表1 測試結(jié)果

光線強(qiáng)度（cd） 本車車速（m/s） 相對速度（m/s） 探測距離（m） 測量次數(shù)

20 0.5 0.5 0.38 10

20 1.0 0.5 0.40 10

20 1.5 1.0 0.37 10

30 0.5 0.5 0.34 10

30 1.0 0.5 0.35 10

30 1.5 1.0 0.33 10

40 0.5 0.5 0.32 10

40 1.0 0.5 0.34 10

40 1.5 1.0 0.31 10

5 結(jié)束語

該作品是根據(jù)速度和雷達(dá)信息，判斷汽車與汽車、汽車與行人之間的相互狀態(tài)，并控制燈光切換，實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)近燈光的自動(dòng)控制?？梢杂行П苊怦{駛員主觀不規(guī)范使用燈光，造成的事故。樣機(jī)采用先進(jìn)的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，功能擴(kuò)展和集成能力很強(qiáng)?？梢栽谄囶I(lǐng)域進(jìn)行大力推廣，并可以把該技術(shù)集成到汽車現(xiàn)有燈光控制系統(tǒng)中，提高汽車燈光控制的自動(dòng)化水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 呂光輝. 基于單片機(jī)技術(shù)的汽車遠(yuǎn)近光自動(dòng)切換裝置的研究[J].汽車與配件，2013（35）：12-15.

[2] 李婷. 智能化的照明技術(shù)[J].汽車與配件，2011（31）：26-29.