基于STM32的公路交叉路口的數據采集模塊的設計

　　摘要：本文主要是介紹硬件設計部分中的數據采集模塊以及顯示效果。系統工作時，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，處理器驅動報警電路。光強度檢測到環境太暗時，照明設備點亮。聲音檢測模塊檢測到緊急車輛通過時，系統進入緊急模式。

　　引言

　　隨著經濟水平的不斷增長，機動車也在快速增多，我們國家的道路建設規模雖然也在加大，但仍趕不上車輛的增長速度，交通管理方面水平還欠發展，與世界其他發達國家相比，差距很大。尤其是我國城市與農村中的交通管理和交通安全的現代化建設還不健全。在車輛、道路和交通管理系統，在交通管制中采用人工智能技術、信息采集、信息處理、信息傳輸技術等方面都與其他發達國家有較大的差距。近來，雖然有部分地區進行研究,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施。

　　針對交通的這種實際問題，如果沒有紅綠燈設施，人們行路沒有規則，很容易發生撞車事故;而車輛不太多時，如果按照固定化的信號燈配時系統，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置紅綠燈的路口，設計了一款智能警示系統。該系統采用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，節省路人的寶貴時間，同時也可以給交通規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 整體設計

　　該系統采用神舟三號STM32開發板，主處理器采用高性能、低成本、低功耗、I/O口多的STM32F103ZET6芯片，內核為ARM Cortex-M3系列。硬件設計包括：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。該系統的硬件模塊總體框圖如圖1所示。

　　2 系統主體數據模塊設計

　　2.1 超聲波傳感器模塊的設計

　　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，然后左邊超聲波發射頭會自動發出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，高電平持續的時間就是超聲波從發射到返回的時間。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計

　　圖2(左)為光敏電阻電路設計，實踐證明把光敏電阻和10K電阻串聯起來正合適，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，將電壓值經過AD轉換后顯示在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。