基于STM32單片機實現汽車報警系統的設計

西北民族大學電氣工程學院 張歆彤

1.引言

隨著汽車產業的不斷發展，汽車全方位的報警系統將會逐漸成為衡量汽車價值的重要因素。在以后的發展過程中，各大汽車制造商將會在汽車全方位報警系統方面投入大量資金。基于STM32單片機的汽車報警系統方便駕駛員及時了解汽車內部故障，在行駛過程中及時避開障礙物并且在汽車被盜時能立即報警并通知車主，實時鎖定汽車的位置。

2.STM32單片機的簡介

STM32單片機是一款以ARM為核的微處理器單片機，其內核是高檔的ARM Cor-tex-M3體系結構。STM32系列單片機所包含的微處理器較多，既包含高性能外圍復雜的芯片，也包含高性能小封裝的芯片。STM32系列的軟件編程方法有寄存器法和函數庫法兩種，其中寄存器法是學習使用微處理器的寄存器，通過對其相應的寄存器進行操作從而實現編程；函數庫法是通過生產廠家提供的函數庫進行編程，不需要對各寄存器進行操作。在實際應用的過程中，普遍使用寄存器編程方法，這是一種底層的、與硬件相關的方法。STM32具有體積小、耗電低、接口豐富、存儲器容量大、運行速度快等優點。

3.系統所實現的功能

首先，作為汽車的報警系統最基本的功能就是汽車被盜時能迅速做出反應發出警報，車主的移動手機通過無線模塊與汽車相連，能夠與汽車進行通信并實時鎖定汽車位置，當報警系統檢測到車狀態異常時，迅速通過無線模塊向車主的手機發出求救信號，使車主的手機發出聲音以提醒車主。然后，該報警系統還有實時監測汽車內部設備狀態的功能，當檢測到內部故障時，汽車發出報警信號并將故障位置以文字形式通過無線傳輸模塊傳輸到車主手機上。最后，該報警系統還有自動避障功能，無論汽車處于前進狀態還是倒車狀態，當檢測到距車頭部或車尾部一定范圍內有障礙物是，檢測模塊迅速將信息傳輸到單片機內部，單片機經過信息處理后驅動相應模塊使汽車立即停車。

4.硬件設計

4.1 總體設計

該報警系統的總體設計包括六個模塊，分別為：主控模塊（STM32芯片）、電源模塊、檢測模塊、驅動模塊、無線模塊、報警模塊（蜂鳴器）。該系統的總體設計框圖如圖1所示。

圖1 系統硬件框圖

4.2 主控模塊

本系統的主控芯片采用STM32，主控模塊的作用為對檢測模塊返回的信息進行分析處理，然后控制驅動模塊、報警模塊做出相應的反應，或者將檢測信息通過無線模塊傳輸給車主。主控模塊為整個系統的核心，其芯片STM32的引腳圖如圖2所示。

圖2 STM32引腳圖

4.3 檢測模塊

檢測模塊采用紅外傳感器，當汽車啟動后，檢測模塊也隨之啟動，紅外傳感器不斷探測車身周圍有無障礙物，并將檢測到的信息傳輸到單片機內部進行處理。其工作原理如圖3所示，相當于把紅外線發射器和接收器同時裝入同一個裝置里，在發射器的前面放一塊反光板，利用光的反射原理完成光電控制作用。

圖3 檢測模塊原理圖

4.4 驅動模塊

驅動模塊采用伺服電動機，伺服電動機能夠把輸入的信號電壓轉換為轉軸的角速度或角位移輸出，并且轉軸的轉向和轉速隨信號電壓的大小和方向而變化。使用伺服電動機便于單片機對驅動模塊的控制。

4.5 報警模塊

本模塊采用不同規格的蜂鳴器進行設計，當出現不同狀況時單片機驅動相應蜂鳴器發出不同的蜂鳴聲，從而區分出不同的報警類型。

4.6 無線模塊

無線模塊使用NRF2401無線模塊接口進行配置，通過該無線模塊與手機相連，汽車的狀態信息可以通過該模塊實時傳輸到手機中進行顯示。NRF2401無線模塊原理圖如圖4所示。

圖4 NRF2401無線模塊原理圖

5.軟件設計

汽車報警系統是以STM32為核心，多個模塊集合而成的系統，因此利用模塊化方式對該系統進行設計，程序采用C語言編寫，主要包含主控制程序、檢測程序、驅動程序、無線傳輸程序等。系統通電后首先進行初始化，然后檢測模塊開始進行信息檢測并將信息傳輸到單片機內進行處理，單片機對數據分析完畢后，若判斷狀態異常則調用相應子程序驅動模塊做出反應；若判斷狀態正常則返回重新檢測。在系統運行的過程中，不斷的重復上述過程，從而保證汽車處于穩定狀態。系統軟件流程圖如圖5所示。

圖5 系統軟件流程圖

6.結束語

本文提出了基于STM32單片機實現汽車報警系統的設計，主控模塊、電源模塊、檢測模塊、驅動模塊、無線模塊、報警模塊配合組成了一個多功能汽車報警系統。該系統可以有效地保證汽車內部設備處于正常狀態同時還具有防盜、自動避障的功能，如果將本理論設計與實際生產結合起來，將會促進汽車產業的進一步發展。