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

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

　　引言

　　隨著經(jīng)濟水平的不斷增長，機動車也在快速增多，我們國家的道路建設(shè)規(guī)模雖然也在加大，但仍趕不上車輛的增長速度，交通管理方面水平還欠發(fā)展，與世界其他發(fā)達國家相比，差距很大。尤其是我國城市與農(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)達國家有較大的差距。近來，雖然有部分地區(qū)進行研究,但大部分只是考慮鐵路與公路的交叉路口^[1-3]，對于城市邊緣的交叉路口很少有交通燈設(shè)施。

　　針對交通的這種實際問題，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，如果按照固定化的信號燈配時系統(tǒng)，就會造成時間分派上的不合理，降低道路的利用率。

　　本文主要針對車輛不太多且沒有設(shè)置紅綠燈的路口，設(shè)計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)省路人的寶貴時間，同時也可以給交通規(guī)則意識不強的行人和司機一個很好的警示，交叉路口的交通事故可以減小，具有很好的實用價值和實際意義。

　　1 整體設(shè)計

　　該系統(tǒng)采用神舟三號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)計包括：電源模塊、超聲波測距模塊、光強度檢測模塊、按鍵模塊、聲音檢測模塊、LED點陣顯示模塊、LCD彩屏顯示模塊、照明模塊、報警電路。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

　　2.1 超聲波傳感器模塊的設(shè)計

　　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，易于獲得較集中的聲能，可用于測距。

　　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，只需要給Trig引腳10us以上的高電平信號，然后左邊超聲波發(fā)射頭會自動發(fā)出8個40kHz的超聲波方波，如果超聲波遇到障礙物，會反射回來，被右邊超聲接收頭接收，接著Echo會輸出一個高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間。測試距離=(高電平時間*聲速(340M/S))/2。

　　2.2 光強度傳感器模塊的設(shè)計

　　圖2(左)為光敏電阻電路設(shè)計，實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，在兩個電阻之間接出引線連接單片機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，從而測量出外界的光強度。