基于ARM—STM32的車體高溫自控裝置設計

田翻鳳　高曉玲　戴瑞

【摘 要】本系統(tǒng)將STM32作為控制核心，利用超聲波模塊，紅外感應模塊，溫度傳感器模塊，車鎖感應開關與控制核心相連，檢測車上是否有人；當溫度超過一定值，會自主調(diào)節(jié)溫度，同時發(fā)出報警信息，從而避免兒童因父母忘記遺留車上發(fā)生危險。

【關鍵字】STM32；傳感器；自調(diào)；高溫

中圖分類號： TP212.9；TN915.01 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）30-0101-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.30.043

Design of ARM-STM32-based high-temperature auto-control device

——A thesis on college students innovation training project

TIAN Fan-feng GAO Xiao-ling DAI Rui

（College of Xinhua， Ningxia University，Yinchuan Ningxia 750021， China）

【Abstract】The system takes STM32 as the control core， and USES ultrasonic module， infrared induction module， temperature sensor module， car lock induction switch and control core to connect to detect whether there is someone on the vehicle. When the temperature exceeds a certain value， the temperature will be automatically adjusted， and an alarm message will be sent to prevent children from forgetting the vehicle because of their parents.

【Key words】STM32； The sensor； Since； The high temperature

0 引言

夏季經(jīng)常發(fā)生兒童被家長忘記遺留在車上，由于車內(nèi)的氧氣，溫度，濕度等原因導致兒童致死。而導致這件事發(fā)生的原因來源兩個方面：一是家長的疏忽忘記還有兒童在車上；第二點：車內(nèi)設備不足導致車內(nèi)溫度無法自我調(diào)節(jié)，造成孩子死亡等。有研究表明，當氣溫達到35℃時，陽光照射15分鐘，封閉車廂里溫度就能升至65℃，在這樣的環(huán)境里待上半小時就能致命.[1-3]因此，本課題提出了基于ARM-STM32的車體高溫自控裝置設計，以防止這類悲劇的發(fā)生。

1 系統(tǒng)總體設計

本系統(tǒng)主要由溫度傳感器模塊模塊、壓力傳感器模塊、紅外線傳感器、超聲波模塊、液晶顯示模塊、人體感應模塊、蜂鳴器模塊以及STM32作為主控制板的系統(tǒng)裝置，系統(tǒng)結構如圖1所示。

當車內(nèi)部溫度過高或是過低時，系統(tǒng)會自動開啟車載空調(diào)進行調(diào)溫，車內(nèi)備有獨立電源，保障電源供電，可采用太陽能充電板進行充電。當調(diào)溫系統(tǒng)出現(xiàn)了問題，無法實現(xiàn)降溫，蜂鳴器根據(jù)車內(nèi)溫度進行發(fā)出警報，車內(nèi)安裝蜂鳴器提醒也是在非正常情況下，裝置出現(xiàn)問題而無法正常工作時，警示外部人員及提醒家長存在安全隱患；同時可以通過呼救路人來解救小孩，通過車內(nèi)高溫自控降溫裝置將車內(nèi)溫度降低。

2 系統(tǒng)硬件設計

2.1 STM32的最小系統(tǒng)

本系統(tǒng)考慮到該設計對主控制器性能要求不高，高性能、低成本、低功耗的嵌入式，最終選擇STM32F103VET6。它的內(nèi)核是ARM 32-bit Cortex-M3 的CPU內(nèi)核，實現(xiàn)最高頻率72MHZ、在1MHZ的時鐘下，可以執(zhí)行125萬條證書運算指令、512KBFLASH存儲器、電源和I/0輸入電壓范圍2.0～3.6V，含有100個引腳、LQFP封裝、適應溫度范圍-40～85`C具體的STM32的最小系統(tǒng)電路[4-5]。

2.2 傳感器的選擇

本系統(tǒng)中，檢測車門上鎖時，判斷車內(nèi)是否有人，分兩種情況討論：

（1）駕駛人離開主駕駛下車鎖了車門，系統(tǒng)判斷車內(nèi)是否有人，通過壓力傳感器和紅外線進行雙重判斷，紅外線傳感器來監(jiān)測車內(nèi)是否有活動的人、通過安裝在坐墊中的壓力傳感器檢測車內(nèi)是否有靜態(tài)減少人在靜止情況的誤判。其次，檢測車內(nèi)溫度的高低是否顯示在顯示屏上（以車內(nèi)適宜溫度進行判斷），如果偏高超出過多，系統(tǒng)進行外部電路啟動進行降溫；

（2）車內(nèi)系統(tǒng)中無法啟動外部電路，溫度傳感器測溫后，超出正常溫度過多，蜂鳴器進行自啟動進行求救。

因此，本系統(tǒng)中的壓力傳感器選擇壓阻式壓力傳感器，其基于半導體材料（單晶硅）的壓阻效應原理制成的傳感器，利用集成電路工藝直接在硅平膜片上按一定晶向制成擴散壓敏電阻，當硅膜片受壓時，膜片的變形將使擴散電阻的阻值發(fā)生變化壓阻式具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。除此之外，同時加入紅外線傳感器，通過反射它的紅外線按反饋給裝置，再次確保車內(nèi)有無兒童。

本系統(tǒng)采用DS18B20型號的溫度傳感器，其數(shù)據(jù)的讀寫僅需要一根口線讀寫，溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接DS18B20供電，而無需額外電源。因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結構更趨簡單，可靠性更高。測溫范圍-55℃～+125℃，在-lO℃～+85℃時精度為±0.5℃直接輸出數(shù)字溫度信號，以一線總線串行傳送給CPU，同時可傳送CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力[6]，能準確的反應車內(nèi)的溫度。

2.3 聲光報警器電路設計

聲光報警器是一種用在危險場所，通過聲音和各種光來向人們發(fā)出示警信號的一種報警信號裝置當檢測到兒童被鎖車內(nèi)時，單片機通過內(nèi)部定時器產(chǎn)生按一定規(guī)律變化的PWM信號，經(jīng)過三極管構成的驅動電路來驅動蜂鳴器和指示燈產(chǎn)生報警信號[5]。

3 系統(tǒng)軟件設計

基于ARM-STM32的車體高溫自控裝置設計系統(tǒng)流程如圖所示。系統(tǒng)上電后，首先對硬件和外設進行初始化，然后開始循環(huán)檢測車門是否被上鎖。當檢測到車門被鎖時，啟動紅外探測器，檢測是否有兒童被困車內(nèi)若沒有人被檢測到，則停止檢測，進行溫度測量，判斷溫度的高低進行調(diào)節(jié)到適宜溫度，啟動外部電路；若沒有檢測到有兒童被鎖，則進行不再繼續(xù)以下電路；如果有兒童在車內(nèi)，但是溫度傳感器探測為高溫，外部電路無法啟動，則蜂鳴器發(fā)出警報。進行求救。

4 結束語

本系統(tǒng)利用STM32作為控制核心器，通過超聲波模塊，紅外感應模塊，溫度傳感器模塊，車鎖感應開關與其相連，檢測判斷高溫情況下，車里是否有人，當溫度超過一定值會發(fā)出報警信息，從而避免兒童因父母忘記遺留車上發(fā)生危險。一般情況下，車內(nèi)空調(diào)等都是需要人為的去控制調(diào)節(jié)，同時要點燃發(fā)動機進行調(diào)節(jié)，而本系統(tǒng)的設計只需要進行車內(nèi)判斷有無人存在，進行自主調(diào)節(jié)，無需人員控制，極大的幫助家長的出行和確保兒童在車內(nèi)的生命安全。

【參考文獻】

[1]羅林.兒童遺留車內(nèi)悲劇頻發(fā)[J].安全與健康，2015（08）：35-36.

[2]央視新聞微信公眾號.高溫天孩子被困車內(nèi)，危險！[J]道路交通管理，2018（08）：69.

[3]巴興強，馬越，王曉輝.基于單片機的車內(nèi)高溫預警系統(tǒng)設計[J].現(xiàn)代電子技術，2018，41（17）：149-152.

[4]沈拓.基于32bit Cortex-M3的嵌入式實驗教學系統(tǒng)[J]. 教育教學論壇，2012（31）：49-51.

[5]武征，花新峰.基于STM32F103VET6的校園能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)采集器的設計[J].工業(yè)控制計算機， 2016，29（05）：18-19+21.

[6]陳玉敏，謝瑋，孟憲民.基于STM32的溫度控制實驗設計[J].現(xiàn)代電子技術，2016，39（12）：37-40.