基于STM32的公路交叉路口的数据采集模块的设计

　　摘要：本文主要是介绍硬件设计部分中的数据采集模块以及显示效果。系统工作时，超声波探头采集道路信息，处理器判断道路信息后由LED点阵显示屏和红绿灯给人以警示，超声波检测到有人闯红灯时，处理器驱动报警电路。光强度检测到环境太暗时，照明设备点亮。声音检测模块检测到紧急车辆通过时，系统进入紧急模式。

　　引言

　　随着经济水平的不断增长，机动车也在快速增多，我们国家的道路建设规模虽然也在加大，但仍赶不上车辆的增长速度，交通管理方面水平还欠发展，与世界其他发达国家相比，差距很大。尤其是我国城市与农村中的交通管理和交通安全的现代化建设还不健全。在车辆、道路和交通管理系统，在交通管制中采用人工智能技术、信息采集、信息处理、信息传输技术等方面都与其他发达国家有较大的差距。近来，虽然有部分地区进行研究,但大部分只是考虑铁路与公路的交叉路口^[1-3]，对于城市边缘的交叉路口很少有交通灯设施。

　　针对交通的这种实际问题，如果没有红绿灯设施，人们行路没有规则，很容易发生撞车事故;而车辆不太多时，如果按照固定化的信号灯配时系统，就会造成时间分派上的不合理，降低道路的利用率。

　　本文主要针对车辆不太多且没有设置红绿灯的路口，设计了一款智能警示系统。该系统采用STM32微控制器做主控，有效的解决了上述提到的问题，可以大大提高道路的利用率，节省路人的宝贵时间，同时也可以给交通规则意识不强的行人和司机一个很好的警示，交叉路口的交通事故可以减小，具有很好的实用价值和实际意义。

　　1 整体设计

　　该系统采用神舟三号STM32开发板，主处理器采用高性能、低成本、低功耗、I/O口多的STM32F103ZET6芯片，内核为ARM Cortex-M3系列。硬件设计包括：电源模块、超声波测距模块、光强度检测模块、按键模块、声音检测模块、LED点阵显示模块、LCD彩屏显示模块、照明模块、报警电路。该系统的硬件模块总体框图如图1所示。

　　2 系统主体数据模块设计

　　2.1 超声波传感器模块的设计

　　超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，它方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，可用于测距。

　　这里采用HC—SR04超声波模块，它采用5V供电，可直接与STM32通信。如图2所示，超声波模块使用时，只需要给Trig引脚10us以上的高电平信号，然后左边超声波发射头会自动发出8个40kHz的超声波方波，如果超声波遇到障碍物，会反射回来，被右边超声接收头接收，接着Echo会输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2。

　　2.2 光强度传感器模块的设计

　　图2(左)为光敏电阻电路设计，实践证明把光敏电阻和10K电阻串联起来正合适，然后接到电源和地上，在两个电阻之间接出引线连接单片机GPIOC3管脚。GPIOC3管脚采用模拟输入的方式，将电压值经过AD转换后显示在LCD上。随着光强度的变化，光敏电阻值也随之变化，GPIOC3上的电压随之变化，从而测量出外界的光强度。