智能骑行系统的设计

刘群 刘石林 高腾飞 李建新 邵婷婷

摘要：针对结伴式出行的骑行人员，设计了一款适合于双人骑行的智能系统，该系统以STM32F103ZET6单片机为主控模块，以MS5611为车胎气压检测模块，以ADXL345为坡度检测模块，采用霍尔传感器3144A测量计算车辆速度，采用蓝牙通信模块实现数据的传榆。两车的速度、车胎压力与车辆行驶坡度均可通过LCDl2864进行显示，当超出设定的阈值范围时，采用W32-JQ-8400进行语音报警。本系统既可监控本地自行车的数据，也可监测伙伴自行车的数据，增强了骑行的安全性。

关键词：伙伴式;骑行系统;S了M32单片机

中图分类号：了P212.9 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）33-0177-02

骑行不但可以目睹行程中的美丽风景，也可以增强骑行人员的身体素质。目前骑行的人和车的安全需要骑行的人自己通过感觉来判断，骑行的伙伴之间基本上是通过手机进行通信。本文针对两人伙伴式出行的骑行人员，设计了该骑行系统，两车均以STM32最小系统为主控模块，实时检测车辆的车胎气压、车速和行驶中的坡度，采用MS5611为车胎气压检测模块，采用ADXL345为坡度检测模块，采用霍尔传感器3144A测量计算车辆速度，采用蓝牙通信模块实现数据的传输，两车的速度、车胎压力与车辆行驶坡度均可通过LCDl2864进行显示，并且当超出设定的阈值范围时，系统通过W32-JQ-8400进行语音报警。本系统既可监控本地自行车的数据，也可监测伙伴的自行车的数据，实现了数据的共享，增加骑行的安全系数。

1系统方案设计

本文以单片机STM32F103ZET6为控制核心，针对两人伙伴式骑行设计了一款智能骑行系统，两车的车速、车胎压力和车辆行驶坡度均能同时在各自的LCDl2864显示屏显示，当任意一方的车速、车胎压力和车辆行驶坡度超出預先设置的范围时，在两辆车上均能通过语音进行报警。本系统主要包括车胎气压检测模块、车速检测模块、坡度检测模块、单片机主控模块、语音报警模块、显示模块和蓝牙模块等，其总体系统框图如图1所示。

2系统硬件设计

2.1信号采集模块

2.1.1车胎气压检测模块

该模块采用的车胎气压传感器为MS5611，可将测得的气压经过ADC转换为24位的数字气压值输出，通信协议简单，支持SPI和1²C总线接口。将该传感器安装在自行车的轮胎内侧，可实时监测车胎的气压，该模块电路原理图如图2所示。

2.1.2车速检测模块

本文采用霍尔传感器3144A检测车速。在车轮内嵌入一块磁铁，车轮附近安装霍尔传感器，将其DO引脚与单片机P3.2端相连，单片机根据霍尔传感器检测到脉冲信号的频率，乘以60即可得到车速。其测量示意图如图3所示。

2.1.3坡度检测模块

本文采用加速度传感器ADXL345t31检测车辆行驶中的坡度。ADXL345与主控芯片通过12C方式通信，测得的三轴加速度值折算到地平坐标系后可计算得出倾斜角度，从而确定自行车行驶的坡度。其电路原理图如图4所示。

2.2显示模块

本文显示模块采用LCDl2864液晶显示器，LCDl2864功耗低、体积小，能实时显示本地自行车和伙伴自行车的车胎气压、车速和行驶坡度，其电路图如图5所示。

2.3信号处理模块

本文采用STM32F103ZET6单片机作为主控芯片。该芯片是基于ARM Cortex-M3的32位微控制器，具有8K在系统可编程Flash储存器，该产品的性价比高，满足系统的设计要求。该单片机的最小系统电路图如下图6所示。

2.4蓝牙模块

本文采用ATK-HC05蓝牙传输模块，将两辆自行车的数据实现连接，其电路图如图7所示。

3系统软件设计

本文软件部分采用模块化设计，在KEIL MDK编程环境中进行程序编写，开发者不需要接触底层寄存器，只需要通过直接操作库函数即可，大大提高了编程效率。本系统主要由车胎气压检测子程序、车速检测子程序、坡度检测子程序、蓝牙通信子程序、显示子程序等组成，其主程序流程图如图8所示。

4结束语

本文针对两人伙伴式出行的骑行人员，设计了一款智能骑行系统。采用蓝牙通信的模式，将本地和对方的自行车车胎气压、车速和行驶坡度实时显示在各自的LCD显示屏上，若其中任意一方的任一信号超出了设置的阈值范围，双方均会发出语音警报，实现了双方数据的共享，增加了骑行的安全系数。实验样机测试表明，系统实现了既定的功能，双方通信的距离在10m左右，超出该距离通信效果不理想，这与蓝牙通信技术有关，后续可采用ZigBee等无线通信技术，使系统的应用距离更远。