智能騎行系統的設計

劉群 劉石林 高騰飛 李建新 邵婷婷

摘要：針對結伴式出行的騎行人員，設計了一款適合于雙人騎行的智能系統，該系統以STM32F103ZET6單片機為主控模塊，以MS5611為車胎氣壓檢測模塊，以ADXL345為坡度檢測模塊，采用霍爾傳感器3144A測量計算車輛速度，采用藍牙通信模塊實現數據的傳榆。兩車的速度、車胎壓力與車輛行駛坡度均可通過LCDl2864進行顯示，當超出設定的閾值范圍時，采用W32-JQ-8400進行語音報警。本系統既可監控本地自行車的數據，也可監測伙伴自行車的數據，增強了騎行的安全性。

關鍵詞：伙伴式;騎行系統;S了M32單片機

中圖分類號：了P212.9 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）33-0177-02

騎行不但可以目睹行程中的美麗風景，也可以增強騎行人員的身體素質。目前騎行的人和車的安全需要騎行的人自己通過感覺來判斷，騎行的伙伴之間基本上是通過手機進行通信。本文針對兩人伙伴式出行的騎行人員，設計了該騎行系統，兩車均以STM32最小系統為主控模塊，實時檢測車輛的車胎氣壓、車速和行駛中的坡度，采用MS5611為車胎氣壓檢測模塊，采用ADXL345為坡度檢測模塊，采用霍爾傳感器3144A測量計算車輛速度，采用藍牙通信模塊實現數據的傳輸，兩車的速度、車胎壓力與車輛行駛坡度均可通過LCDl2864進行顯示，并且當超出設定的閾值范圍時，系統通過W32-JQ-8400進行語音報警。本系統既可監控本地自行車的數據，也可監測伙伴的自行車的數據，實現了數據的共享，增加騎行的安全系數。

1系統方案設計

本文以單片機STM32F103ZET6為控制核心，針對兩人伙伴式騎行設計了一款智能騎行系統，兩車的車速、車胎壓力和車輛行駛坡度均能同時在各自的LCDl2864顯示屏顯示，當任意一方的車速、車胎壓力和車輛行駛坡度超出預先設置的范圍時，在兩輛車上均能通過語音進行報警。本系統主要包括車胎氣壓檢測模塊、車速檢測模塊、坡度檢測模塊、單片機主控模塊、語音報警模塊、顯示模塊和藍牙模塊等，其總體系統框圖如圖1所示。

2系統硬件設計

2.1信號采集模塊

2.1.1車胎氣壓檢測模塊

該模塊采用的車胎氣壓傳感器為MS5611，可將測得的氣壓經過ADC轉換為24位的數字氣壓值輸出，通信協議簡單，支持SPI和1²C總線接口。將該傳感器安裝在自行車的輪胎內側，可實時監測車胎的氣壓，該模塊電路原理圖如圖2所示。

2.1.2車速檢測模塊

本文采用霍爾傳感器3144A檢測車速。在車輪內嵌入一塊磁鐵，車輪附近安裝霍爾傳感器，將其DO引腳與單片機P3.2端相連，單片機根據霍爾傳感器檢測到脈沖信號的頻率，乘以60即可得到車速。其測量示意圖如圖3所示。

2.1.3坡度檢測模塊

本文采用加速度傳感器ADXL345t31檢測車輛行駛中的坡度。ADXL345與主控芯片通過12C方式通信，測得的三軸加速度值折算到地平坐標系后可計算得出傾斜角度，從而確定自行車行駛的坡度。其電路原理圖如圖4所示。

2.2顯示模塊

本文顯示模塊采用LCDl2864液晶顯示器，LCDl2864功耗低、體積小，能實時顯示本地自行車和伙伴自行車的車胎氣壓、車速和行駛坡度，其電路圖如圖5所示。

2.3信號處理模塊

本文采用STM32F103ZET6單片機作為主控芯片。該芯片是基于ARM Cortex-M3的32位微控制器，具有8K在系統可編程Flash儲存器，該產品的性價比高，滿足系統的設計要求。該單片機的最小系統電路圖如下圖6所示。

2.4藍牙模塊

本文采用ATK-HC05藍牙傳輸模塊，將兩輛自行車的數據實現連接，其電路圖如圖7所示。

3系統軟件設計

本文軟件部分采用模塊化設計，在KEIL MDK編程環境中進行程序編寫，開發者不需要接觸底層寄存器，只需要通過直接操作庫函數即可，大大提高了編程效率。本系統主要由車胎氣壓檢測子程序、車速檢測子程序、坡度檢測子程序、藍牙通信子程序、顯示子程序等組成，其主程序流程圖如圖8所示。

4結束語

本文針對兩人伙伴式出行的騎行人員，設計了一款智能騎行系統。采用藍牙通信的模式，將本地和對方的自行車車胎氣壓、車速和行駛坡度實時顯示在各自的LCD顯示屏上，若其中任意一方的任一信號超出了設置的閾值范圍，雙方均會發出語音警報，實現了雙方數據的共享，增加了騎行的安全系數。實驗樣機測試表明，系統實現了既定的功能，雙方通信的距離在10m左右，超出該距離通信效果不理想，這與藍牙通信技術有關，后續可采用ZigBee等無線通信技術，使系統的應用距離更遠。