基于STM32单片机实现汽车报警系统的设计

2018-04-11西北民族大学电气工程学院张歆彤

电子世界 2018年6期

西北民族大学电气工程学院张歆彤

1.引言

随着汽车产业的不断发展，汽车全方位的报警系统将会逐渐成为衡量汽车价值的重要因素。在以后的发展过程中，各大汽车制造商将会在汽车全方位报警系统方面投入大量资金。基于STM32单片机的汽车报警系统方便驾驶员及时了解汽车内部故障，在行驶过程中及时避开障碍物并且在汽车被盗时能立即报警并通知车主，实时锁定汽车的位置。

2.STM32单片机的简介

STM32单片机是一款以ARM为核的微处理器单片机，其内核是高档的ARM Cor-tex-M3体系结构。STM32系列单片机所包含的微处理器较多，既包含高性能外围复杂的芯片，也包含高性能小封装的芯片。STM32系列的软件编程方法有寄存器法和函数库法两种，其中寄存器法是学习使用微处理器的寄存器，通过对其相应的寄存器进行操作从而实现编程；函数库法是通过生产厂家提供的函数库进行编程，不需要对各寄存器进行操作。在实际应用的过程中，普遍使用寄存器编程方法，这是一种底层的、与硬件相关的方法。STM32具有体积小、耗电低、接口丰富、存储器容量大、运行速度快等优点。

3.系统所实现的功能

首先，作为汽车的报警系统最基本的功能就是汽车被盗时能迅速做出反应发出警报，车主的移动手机通过无线模块与汽车相连，能够与汽车进行通信并实时锁定汽车位置，当报警系统检测到车状态异常时，迅速通过无线模块向车主的手机发出求救信号，使车主的手机发出声音以提醒车主。然后，该报警系统还有实时监测汽车内部设备状态的功能，当检测到内部故障时，汽车发出报警信号并将故障位置以文字形式通过无线传输模块传输到车主手机上。最后，该报警系统还有自动避障功能，无论汽车处于前进状态还是倒车状态，当检测到距车头部或车尾部一定范围内有障碍物是，检测模块迅速将信息传输到单片机内部，单片机经过信息处理后驱动相应模块使汽车立即停车。

4.硬件设计

4.1 总体设计

该报警系统的总体设计包括六个模块，分别为：主控模块（STM32芯片）、电源模块、检测模块、驱动模块、无线模块、报警模块（蜂鸣器）。该系统的总体设计框图如图1所示。

图1 系统硬件框图

4.2 主控模块

本系统的主控芯片采用STM32，主控模块的作用为对检测模块返回的信息进行分析处理，然后控制驱动模块、报警模块做出相应的反应，或者将检测信息通过无线模块传输给车主。主控模块为整个系统的核心，其芯片STM32的引脚图如图2所示。

图2 STM32引脚图

4.3 检测模块

检测模块采用红外传感器，当汽车启动后，检测模块也随之启动，红外传感器不断探测车身周围有无障碍物，并将检测到的信息传输到单片机内部进行处理。其工作原理如图3所示，相当于把红外线发射器和接收器同时装入同一个装置里，在发射器的前面放一块反光板，利用光的反射原理完成光电控制作用。

图3 检测模块原理图

4.4 驱动模块

驱动模块采用伺服电动机，伺服电动机能够把输入的信号电压转换为转轴的角速度或角位移输出，并且转轴的转向和转速随信号电压的大小和方向而变化。使用伺服电动机便于单片机对驱动模块的控制。

4.5 报警模块

本模块采用不同规格的蜂鸣器进行设计，当出现不同状况时单片机驱动相应蜂鸣器发出不同的蜂鸣声，从而区分出不同的报警类型。

4.6 无线模块

无线模块使用NRF2401无线模块接口进行配置，通过该无线模块与手机相连，汽车的状态信息可以通过该模块实时传输到手机中进行显示。NRF2401无线模块原理图如图4所示。

图4 NRF2401无线模块原理图

5.软件设计

汽车报警系统是以STM32为核心，多个模块集合而成的系统，因此利用模块化方式对该系统进行设计，程序采用C语言编写，主要包含主控制程序、检测程序、驱动程序、无线传输程序等。系统通电后首先进行初始化，然后检测模块开始进行信息检测并将信息传输到单片机内进行处理，单片机对数据分析完毕后，若判断状态异常则调用相应子程序驱动模块做出反应；若判断状态正常则返回重新检测。在系统运行的过程中，不断的重复上述过程，从而保证汽车处于稳定状态。系统软件流程图如图5所示。