基于STM32的車(chē)輛遇險遠程報警系統設計

0 引言

近年來(lái)，隨著(zhù)國民收入的不斷提高，汽車(chē)已經(jīng)進(jìn)入普通家庭。汽車(chē)給人們出行帶來(lái)便捷，同時(shí)也給人們帶來(lái)了“麻煩”。公安部統計數據顯示，2012年全年，全國接報涉及人員傷亡的交通事故4.6萬(wàn)起，造成1.1萬(wàn)人死亡。當發(fā)生事故后，駕乘人員可能失去意識不能自行報警求救，而且報警人由于心理緊張或害怕不能夠清楚說(shuō)出事故地點(diǎn)以至于

耽誤救援時(shí)間。目前我國傳統的車(chē)輛報警系統一般僅用于防盜方面，并未考慮到發(fā)生事故時(shí)車(chē)輛與外界的通信問(wèn)題，因此不能夠為駕乘人員提供足夠的安全保障?；谏鲜鲆蛩?，設計了一種車(chē)輛遇險遠程報警系統，用來(lái)幫助救援部門(mén)及時(shí)趕到事故地點(diǎn)展開(kāi)救援，從而提高遇險人員的生存系數。

1 系統總體設計

本系統主要由STM32主控模塊、GPS模塊、信息采集模塊和TC35i模塊組成。GPS模塊負責確定車(chē)輛所在位置的經(jīng)緯度信息;信息采集模塊主要負責采集車(chē)輛的加速度和振動(dòng)信息;STM32主控模塊接收信息來(lái)判斷是否發(fā)生事故并由液晶顯示子模塊實(shí)時(shí)顯示車(chē)輛經(jīng)緯度位置信息;TC35i模塊負責向接收端(救援部門(mén))發(fā)送救援信息。其工作過(guò)程為信息采集模塊采集信息傳送到STM32主控模塊確定車(chē)輛是否發(fā)生碰撞，若發(fā)生碰撞則由GPS模塊來(lái)確定車(chē)輛經(jīng)緯度，再由TC35i模塊通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò )向救援部門(mén)發(fā)送車(chē)輛所在位置的經(jīng)緯度。

本系統利用了GPS和GSM。GPS是全球定位系統的簡(jiǎn)稱(chēng)，能夠為用戶(hù)提供準確的位置信息。GSM是全球移動(dòng)通信系統的縮寫(xiě)，是我國規模最大、性能最穩定的通信網(wǎng)絡(luò )，能夠實(shí)現全國聯(lián)網(wǎng)和漫游，為GSM的各種應用奠定了堅實(shí)的基礎。

本系統框圖如圖1所示。

2 系統硬件設計

2.1 STM32主控模塊

STM32主控模塊主要由STM32F107子模塊、時(shí)鐘子模塊、鍵盤(pán)子模塊和液晶顯示子模塊組成。時(shí)鐘子模塊選用的是DS1302，采用串行數據傳輸方式。鍵盤(pán)子模塊采用2×4鍵盤(pán)，用于調節時(shí)鐘和功能設定(如一鍵求助功能)。液晶顯示子模塊采用TFTLCD，能夠滿(mǎn)足顯示車(chē)輛經(jīng)緯度位置和時(shí)間的要求。主控模塊電路圖如圖2所示。

2.2 GPS模塊

采用型號為ATK—NEO一6M的GPS模塊來(lái)確定車(chē)輛實(shí)時(shí)經(jīng)緯度信息。該模塊同外部設備的通信接口采用UART方式，輸出的GPS定位數據采用NMEA-0183協(xié)議，NMEA-0183是美國國家海洋電子協(xié)會(huì )為統一海洋導航規范而制定的標準，該格式標準已經(jīng)成為國際通用的一種格式。

NEMA-0183協(xié)議采用ASC II碼來(lái)傳遞GPS定位信息，稱(chēng)之為幀。幀格式形如$aaccc，ddd，ddd，…ddd*hh(CR)(LF)，各符號意義為：$為幀命令起始位;aaccc為地址域，前兩位為識別符(aa)，后三位為語(yǔ)句名(ccc);ddd…ddd表示數據;“*”為校驗和前綴;hh表示校驗和。常用命令如表1所示。

每一幀最后都有一個(gè)“hh”的校驗和，該校驗和是通過(guò)計算“$”與“*”之間所有字符ASC II碼的異或運算得到。例如語(yǔ)句$GPZDA，

通過(guò)編寫(xiě)單片機代碼，解析NEMA-0183數據，從而得到GPS定位信息。

GPS模塊電路圖如圖3所示。

2.3 信息采集模塊

信息采集模塊是由加速度傳感器子模塊和振動(dòng)傳感器子模塊組成。加速度傳感器子模塊選用ADXL345傳感器，該傳感器是ADI公司于2008年推出的具有SPI和I2C數字輸出功能的三軸加速度計，能夠檢測出設備是否處于運動(dòng)狀態(tài)，并能測出設備的某一軸向加速度。振動(dòng)傳感器子模塊選用ND-1型傳感器，放置在汽車(chē)前部和尾部，以便能夠更好地檢測出車(chē)輛異常振動(dòng)信息，該傳感器有5個(gè)引腳，1～5引腳分別接負極、靈敏度設定、輸出、延時(shí)設定和電源正極。傳感器電路如圖4所示。

2.4 TC35i模塊

TC35i模塊負責本系統與外界的通信。該模塊能夠將系統要發(fā)送的信息及時(shí)、準確地發(fā)送到信息接收端。這里采用西門(mén)子公司生產(chǎn)的TC35i模塊，其通過(guò)RS232串口線(xiàn)與STM32主控模塊進(jìn)行通信，主控模塊通過(guò)AT指令來(lái)控制TC35i模塊的短信發(fā)送和接收。主控模塊接收到信息采集模塊發(fā)來(lái)的信息并判斷車(chē)輛是否發(fā)生翻滾或撞擊。如果車(chē)輛發(fā)生翻滾或撞擊，則TC35i模塊將由GPS模塊接收到的經(jīng)緯度信息通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò )發(fā)送到救援部門(mén)。短消息發(fā)送過(guò)程框圖如圖5所示。

3 系統軟件設計

3.1 信息采集處理程序設計

系統啟動(dòng)后，初始化硬件設備，信息采集模塊開(kāi)始采集車(chē)輛信息(車(chē)輛加速度和振動(dòng)信息)，當系統判定車(chē)輛發(fā)生異常時(shí)，STM32主控模塊通過(guò)RS232串口線(xiàn)給TC35i模塊發(fā)送AT指令，使其發(fā)送短信。信息采集處理程序流程圖如圖6所示。

3.2 TC35i通信程序設計

當TC35i模塊接收到AT指令后，則將經(jīng)緯度信息通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò )發(fā)送到信息接收端(救援部門(mén))，完成報警呼救功能。在沒(méi)有接收到報警指令之前，使TC35i模塊處于睡眠狀態(tài)，以降低系統功耗。其程序流程圖如圖7所示。

4 系統調試

系統調試主要包括信息采集模塊、GPS模塊和TC35i模塊的調試。

信息采集模塊調試包括加速度傳感器偏移校準和振動(dòng)傳感器的振動(dòng)靈敏度設置。ADXL345傳感器校準主要是采用多次檢測求平均值方法。

振動(dòng)傳感器靈敏度設定是在引腳2接入一個(gè)可調電容實(shí)現的，通過(guò)調節電容實(shí)現傳感器靈敏度的調節。

GPS模塊經(jīng)過(guò)調試可以正常定位，LCD顯示經(jīng)緯度信息如圖8所示。

將信息發(fā)送端設定為15163756634，接收端設定為13695471237，經(jīng)過(guò)調試，TC35i模塊正常工作。如圖9所示。

5 結語(yǔ)

基于STM32的車(chē)輛遇險遠程報警系統實(shí)現了車(chē)輛遇險時(shí)智能報警、請求救援的功能。系統采用STM32F107芯片控制，應用高性能的傳感器采集信息，最后由TC35i模塊通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò )發(fā)送信息至接收端。本系統具有功耗低、可靠性高、易于安裝等優(yōu)點(diǎn)，提升了人們乘車(chē)的安全系數，具有廣泛的應用前景。