基于STM32的車輛遇險遠程報警系統(tǒng)設(shè)計

0 引言

近年來，隨著國民收入的不斷提高，汽車已經(jīng)進入普通家庭。汽車給人們出行帶來便捷，同時也給人們帶來了“麻煩”。公安部統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2012年全年，全國接報涉及人員傷亡的交通事故4.6萬起，造成1.1萬人死亡。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出事故地點以至于

耽誤救援時間。目前我國傳統(tǒng)的車輛報警系統(tǒng)一般僅用于防盜方面，并未考慮到發(fā)生事故時車輛與外界的通信問題，因此不能夠為駕乘人員提供足夠的安全保障?；谏鲜鲆蛩?，設(shè)計了一種車輛遇險遠程報警系統(tǒng)，用來幫助救援部門及時趕到事故地點展開救援，從而提高遇險人員的生存系數(shù)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

本系統(tǒng)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輛的加速度和振動信息;STM32主控模塊接收信息來判斷是否發(fā)生事故并由液晶顯示子模塊實時顯示車輛經(jīng)緯度位置信息;TC35i模塊負責向接收端(救援部門)發(fā)送救援信息。其工作過程為信息采集模塊采集信息傳送到STM32主控模塊確定車輛是否發(fā)生碰撞，若發(fā)生碰撞則由GPS模塊來確定車輛經(jīng)緯度，再由TC35i模塊通過GSM網(wǎng)絡(luò)向救援部門發(fā)送車輛所在位置的經(jīng)緯度。

本系統(tǒng)利用了GPS和GSM。GPS是全球定位系統(tǒng)的簡稱，能夠為用戶提供準確的位置信息。GSM是全球移動通信系統(tǒng)的縮寫，是我國規(guī)模最大、性能最穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)全國聯(lián)網(wǎng)和漫游，為GSM的各種應用奠定了堅實的基礎(chǔ)。

本系統(tǒng)框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 STM32主控模塊

STM32主控模塊主要由STM32F107子模塊、時鐘子模塊、鍵盤子模塊和液晶顯示子模塊組成。時鐘子模塊選用的是DS1302，采用串行數(shù)據(jù)傳輸方式。鍵盤子模塊采用2×4鍵盤，用于調(diào)節(jié)時鐘和功能設(shè)定(如一鍵求助功能)。液晶顯示子模塊采用TFTLCD，能夠滿足顯示車輛經(jīng)緯度位置和時間的要求。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模塊來確定車輛實時經(jīng)緯度信息。該模塊同外部設(shè)備的通信接口采用UART方式，輸出的GPS定位數(shù)據(jù)采用NMEA-0183協(xié)議，NMEA-0183是美國國家海洋電子協(xié)會為統(tǒng)一海洋導航規(guī)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碼來傳遞GPS定位信息，稱之為幀。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)，后三位為語句名(ccc);ddd…ddd表示數(shù)據(jù);“*”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“hh”的校驗和，該校驗和是通過計算“$”與“*”之間所有字符ASC II碼的異或運算得到。例如語句$GPZDA，

通過編寫單片機代碼，解析NEMA-0183數(shù)據(jù)，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(shù)字輸出功能的三軸加速度計，能夠檢測出設(shè)備是否處于運動狀態(tài)，并能測出設(shè)備的某一軸向加速度。振動傳感器子模塊選用ND-1型傳感器，放置在汽車前部和尾部，以便能夠更好地檢測出車輛異常振動信息，該傳感器有5個引腳，1～5引腳分別接負極、靈敏度設(shè)定、輸出、延時設(shè)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(tǒng)與外界的通信。該模塊能夠?qū)⑾到y(tǒng)要發(fā)送的信息及時、準確地發(fā)送到信息接收端。這里采用西門子公司生產(chǎn)的TC35i模塊，其通過RS232串口線與STM32主控模塊進行通信，主控模塊通過AT指令來控制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)來的信息并判斷車輛是否發(fā)生翻滾或撞擊。如果車輛發(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GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到救援部門。短消息發(fā)送過程框圖如圖5所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 信息采集處理程序設(shè)計

系統(tǒng)啟動后，初始化硬件設(shè)備，信息采集模塊開始采集車輛信息(車輛加速度和振動信息)，當系統(tǒng)判定車輛發(fā)生異常時，STM32主控模塊通過RS232串口線給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(shè)計

當TC35i模塊接收到AT指令后，則將經(jīng)緯度信息通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到信息接收端(救援部門)，完成報警呼救功能。在沒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(tǒng)功耗。其程序流程圖如圖7所示。

4 系統(tǒng)調(diào)試

系統(tǒng)調(diào)試主要包括信息采集模塊、GPS模塊和TC35i模塊的調(diào)試。

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

振動傳感器靈敏度設(shè)定是在引腳2接入一個可調(diào)電容實現(xiàn)的，通過調(diào)節(jié)電容實現(xiàn)傳感器靈敏度的調(diào)節(jié)。

GPS模塊經(jīng)過調(diào)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(shè)定為15163756634，接收端設(shè)定為13695471237，經(jīng)過調(diào)試，TC35i模塊正常工作。如圖9所示。

5 結(jié)語

基于STM32的車輛遇險遠程報警系統(tǒng)實現(xiàn)了車輛遇險時智能報警、請求救援的功能。系統(tǒng)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GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息至接收端。本系統(tǒng)具有功耗低、可靠性高、易于安裝等優(yōu)點，提升了人們乘車的安全系數(shù)，具有廣泛的應用前景。