【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，我們所用到的主控芯片是STM32F103C8T6單片機(jī)。主控模塊是由STM32F103C8T6單片機(jī)的最小系統(tǒng)構(gòu)成，該最小系統(tǒng)的基本電路主要包括：STM32F103C8T6單片機(jī)微處理器、電源供電部分、兩個(gè)時(shí)鐘振蕩電路、低電平復(fù)位電路、電源濾波電路等部分。本次設(shè)計(jì)中所用到的STM32單片機(jī)是一款功能強(qiáng)大、性?xún)r(jià)比較高的單片機(jī)，與傳統(tǒng)的8051單片機(jī)相比，其優(yōu)勢(shì)也是非常顯著的。STM32單片機(jī)所使用的內(nèi)核是ARM公司推出的CortexM3內(nèi)核。根據(jù)內(nèi)核構(gòu)架不同分為多個(gè)系列產(chǎn)品，主要有STM32F101基本系列、STM32F103增強(qiáng)系列、STM32F107互聯(lián)型系列等。STM32主要優(yōu)點(diǎn)有：采用高性能的哈佛結(jié)構(gòu)和分支預(yù)測(cè)，運(yùn)行速度較快；集成度較高，一塊芯片能當(dāng)幾塊芯片使用；功耗較低，能續(xù)航較長(zhǎng)時(shí)間；在同類(lèi)產(chǎn)品中成本較低；外設(shè)較豐富，無(wú)需在電路中額外添加外設(shè)等；代碼密度高，處理速度快；有專(zhuān)門(mén)的固件庫(kù)函數(shù)便與開(kāi)發(fā)等。這些明顯的優(yōu)勢(shì)能很好的滿(mǎn)足汽車(chē)智能照明控制系統(tǒng)的需求。 在實(shí)物模型中我們用到的具體芯片型號(hào)是STM32F103C8T6,，CPU主頻率是72MHz，RAM隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的內(nèi)存空間是20K，F(xiàn)LASH的內(nèi)存空間是64K，有32給通用I/O口和2個(gè)12位ADC，3組USART和2組IIC等資源。并且能輸出多路PWM波，每個(gè)通用I/O可作為一個(gè)外部中斷，完全能滿(mǎn)足該系統(tǒng)的需要。只要將通用I/O口設(shè)置成所需要的輸入輸出模式，就能得到相應(yīng)的輸入輸出使用起來(lái)比較方便。STM32F103C8T6單片機(jī)及外圍引腳接口電路圖如圖32所示。 圖32 STM32F103C8T6單片機(jī)及外圍引腳接口電路STM32有5個(gè)時(shí)鐘源：HSE、HSI、LSE、LSI、PLL、HIS和LSI為STM32的內(nèi)部時(shí)鐘，精度較低，因此在本次設(shè)計(jì)中我們需要給STM32最小系統(tǒng)外接2個(gè)時(shí)鐘振蕩電路：，一般用于RTC，為低速時(shí)鐘；第二個(gè)時(shí)鐘振蕩電路外接8MHz無(wú)源晶振作為HSE時(shí)鐘源，精度較高，在程序設(shè)計(jì)中我們一般會(huì)用該時(shí)鐘振蕩電路所產(chǎn)生的時(shí)鐘振蕩頻率作為時(shí)鐘源。，圖34是晶振頻率為8MHz的時(shí)鐘振蕩電路圖。 圖33 圖34 8MHz時(shí)鐘振蕩電路 STM32單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是低電平：當(dāng)復(fù)位引腳輸入的是低電平時(shí)，STM32單片機(jī)將會(huì)復(fù)位；復(fù)位電路有兩種：一種是上電復(fù)位；另一種為按鍵復(fù)位。按鍵復(fù)位實(shí)際上是在上電復(fù)位電容的加上一個(gè)按鍵，這樣不經(jīng)能使單片機(jī)在上電時(shí)復(fù)位，而且在單片機(jī)不斷電時(shí)，按下按鍵也能使單片機(jī)復(fù)位。為了方便調(diào)試，我們?cè)谶@里選用按鍵復(fù)位電路。具體的電路原理圖如圖35所示。 圖35 復(fù)位電路 圖36 USB供電接口電路 電源部分設(shè)計(jì)在硬件設(shè)計(jì)中我們所用到電源有兩種：。為了使用方便，在這里我們采用的供電方式是USB供電，將充電寶或帶有USB接口的電源通過(guò)USB線(xiàn)連接到實(shí)物模型上即可給硬件電路供電。USB接口用的是Mini USB，與市場(chǎng)上通用的安卓手機(jī)的USB接口一直，這樣可以通過(guò)手機(jī)充電器或充電寶進(jìn)行供電，使用時(shí)比較方便靈活。USB供電接口電路如圖36所示。USB端口的輸入電壓一般為5V直流電壓，為STM32單片機(jī)最小系統(tǒng)和部分傳感器供電。具體的穩(wěn)壓電路原理圖如圖37所示。圖37 ，誤差較小，%左右，性?xún)r(jià)比較高。CC3和CC4分別濾波電容和旁路電容，將穩(wěn)壓過(guò)程中產(chǎn)生的電壓部分濾出，使輸出電壓更加安全穩(wěn)定，以免燒壞元器件。 數(shù)據(jù)采集部分 光照強(qiáng)度采集本設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境的光照強(qiáng)度進(jìn)行采集，并通過(guò)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，來(lái)判斷汽車(chē)所處環(huán)境的照明情況。我們?cè)趯?shí)物模型中所用的傳感器是光敏電阻傳感器，光敏電阻傳感器的實(shí)物圖如圖38所示。 圖38 光敏傳感器實(shí)物圖 圖39 光敏傳感器接口電路 在光敏電阻傳感器中，VCC和GND為電源正負(fù)極，~5V，；AO為模擬信號(hào)輸出，當(dāng)周?chē)庹諒?qiáng)度越強(qiáng)，AO的輸出電壓越小，輸出電壓值范圍是0~；DO為數(shù)字信號(hào)輸出，當(dāng)光照強(qiáng)度超過(guò)設(shè)定的閾值，DO輸出低電平，否則輸出高電平，閾值可通過(guò)電位器調(diào)節(jié)。該傳感器檢測(cè)到光照強(qiáng)度后通過(guò)的AO模擬輸出電壓判斷周?chē)h(huán)境的光照強(qiáng)度：當(dāng)AO端輸出的電壓為0~，我們認(rèn)為周?chē)h(huán)境光線(xiàn)較亮；~，我們認(rèn)為周?chē)h(huán)境光線(xiàn)稍暗；~，我們認(rèn)為周?chē)h(huán)境光線(xiàn)較暗。光敏傳感器接口電路如圖39所示。 大氣能見(jiàn)度采集當(dāng)汽車(chē)在霧霾等能見(jiàn)度不是很好的天氣狀況下行駛時(shí)，需要開(kāi)啟霧燈來(lái)輔助駕駛員行駛，因此需要對(duì)大氣的能見(jiàn)度進(jìn)行分析。對(duì)大氣能見(jiàn)度的采集需要用到大氣能見(jiàn)度傳感器，由于這種類(lèi)型的傳感器價(jià)格比較昂貴，而且大多數(shù)為成熟的產(chǎn)品，因此不適合用在本設(shè)計(jì)實(shí)物模型之中。我們?cè)谧鰧?shí)物模型時(shí)用到的是一款煙霧濃度傳感器，它能檢測(cè)到大氣的煙霧濃度，可作能見(jiàn)度傳感器的替代品，具體的實(shí)物圖如圖310所示。 圖310 煙霧濃度傳感器實(shí)物圖 圖311煙霧濃度傳感器接口電路 煙霧濃度傳感器的工作電壓為直流5V；AO為模擬信號(hào)輸出，當(dāng)周?chē)h(huán)境煙霧濃度越高，AO的輸出電壓越大，其輸出范圍為0~5V；DO為數(shù)字信號(hào)輸出，當(dāng)煙霧濃度超過(guò)設(shè)定的閾值，DO輸出低電平，否則輸出高電平，閾值可通過(guò)電位器調(diào)節(jié)。本設(shè)計(jì)我們只通過(guò)煙霧濃度傳感器的DO引腳來(lái)采集數(shù)據(jù)，當(dāng)煙霧達(dá)到一定濃度時(shí)，該引腳輸出低電平，否則輸出高電平。將DO引腳的輸出信號(hào)通過(guò)STM32單片機(jī)的GPIO口輸送到STM32單片機(jī)中，便可判斷汽車(chē)是否在霧霾天行駛。由于該傳感器工作電壓為5V，為保證與參考電壓一直，我們會(huì)在DO輸出引腳連接一個(gè)比例降電路，具體接口電路如圖311所示。 會(huì)車(chē)檢測(cè)如果汽車(chē)在夜間行駛時(shí)，周?chē)h(huán)境光線(xiàn)比較暗，汽車(chē)會(huì)開(kāi)啟前照燈的遠(yuǎn)光燈模式。但汽車(chē)在實(shí)際行駛的過(guò)程中，總會(huì)遇到會(huì)車(chē)或有行人經(jīng)過(guò)的情況，如果汽車(chē)前照燈此時(shí)開(kāi)啟遠(yuǎn)光燈模式，由于光線(xiàn)比較強(qiáng)烈，這樣必然會(huì)影響其他車(chē)輛或行人的視線(xiàn)，這樣既不安全，又不文明，因此我們需要利用相關(guān)傳感器來(lái)檢測(cè)汽車(chē)在行駛的過(guò)程中所遇到會(huì)車(chē)或有行人經(jīng)過(guò)等情況。在本次設(shè)計(jì)中我們會(huì)通過(guò)在汽車(chē)的車(chē)頭安裝紅外避障傳感器來(lái)檢測(cè)會(huì)車(chē)或有行人經(jīng)過(guò)等情況，當(dāng)檢測(cè)到前方有障礙物時(shí)，OUT引腳端輸出低電平，否則OUT引腳端會(huì)輸出高電平。將該傳感器的OUT引腳連接到STM32單片機(jī)的GPIO口上，并將此GPIO口設(shè)置成輸入形式，STM32單片機(jī)便可將采集到的數(shù)據(jù)作為會(huì)車(chē)與否的標(biāo)志了。~5V。具體的實(shí)物圖如圖312所示，紅外避障傳感器接口電路如圖313所示。 圖312 紅外蔽障傳感器實(shí)物圖 圖313 紅外蔽障傳感器接口電路 轉(zhuǎn)向、剎車(chē)與倒車(chē)檢測(cè)轉(zhuǎn)向、剎車(chē)和倒車(chē)的動(dòng)作都可通過(guò)相應(yīng)的傳感器檢測(cè)到，但在實(shí)物模型設(shè)計(jì)中由于成本和實(shí)際設(shè)計(jì)的限制，無(wú)法使用這些傳感器。這里我們利用按鍵來(lái)模擬方向盤(pán)轉(zhuǎn)向、車(chē)剎剎車(chē)、掛倒車(chē)檔的動(dòng)作。按下按鍵表示正在動(dòng)作，具體的按鍵定義會(huì)體現(xiàn)在程序設(shè)計(jì)部分。具體的硬件電路如圖314所示。圖314 模擬轉(zhuǎn)向、剎車(chē)與倒車(chē)的按鍵電路 車(chē)燈控制部分本計(jì)中所用到的車(chē)燈包括：前照燈（遠(yuǎn)、近光燈）、輪廓燈（示寬燈）、霧燈、制動(dòng)燈(剎車(chē)燈)、倒車(chē)燈和轉(zhuǎn)向燈，這些車(chē)燈在實(shí)物模型會(huì)用不同顏色的發(fā)光二極管代替，并通過(guò)NPN三極管驅(qū)動(dòng)它們，串電阻的作用限電流。 前照燈、輪廓燈控制 汽車(chē)的前照燈有兩盞，安裝在汽車(chē)頭部左右兩側(cè)，主要用于汽車(chē)行駛時(shí)的照明。前照燈的工作模式分為兩種：近光燈模式和遠(yuǎn)光燈模式。近光燈和遠(yuǎn)光燈的兩種工作狀態(tài)是通過(guò)STM32單片機(jī)引腳發(fā)出PWM波并設(shè)置合適的占空比來(lái)切換。當(dāng)檢測(cè)到周?chē)h(huán)境光線(xiàn)較較亮?xí)r，關(guān)閉前照燈；當(dāng)檢測(cè)到周?chē)h(huán)境光線(xiàn)稍弱時(shí)，開(kāi)啟近光燈；當(dāng)檢測(cè)到周?chē)h(huán)境較暗時(shí)，開(kāi)啟遠(yuǎn)光燈，在這種情況下，若檢測(cè)到有會(huì)車(chē)或行人時(shí)，將遠(yuǎn)光燈切換成近光燈。前照燈的控制電路如圖315所示。 圖315 前照燈控制電路 圖316 輪廓燈控制電路輪廓燈又被稱(chēng)作示寬燈，一般安裝在車(chē)頭和車(chē)尾的邊沿，共四盞燈，主要用于光線(xiàn)不足時(shí)提示其他車(chē)輛和行人該車(chē)的位置和輪廓。通過(guò)I/O口輸入高低電平控制來(lái)控制其開(kāi)關(guān)，當(dāng)檢測(cè)到周?chē)h(huán)境稍暗或較暗時(shí)，其控制電路如圖316所示。 霧燈控制霧燈是在霧霾天氣使用的燈，霧霾天氣時(shí)空氣能見(jiàn)度比較低，駕駛員和行人看不清周?chē)h(huán)境的具體狀況，所以需要在車(chē)頭和車(chē)尾左右兩側(cè)安裝穿透力較強(qiáng)霧燈，以便其他車(chē)輛和行人看見(jiàn)，該燈一共有四盞。通過(guò)I/O輸出的高低電平來(lái)控制霧燈的開(kāi)關(guān)狀態(tài)：當(dāng)檢測(cè)到周?chē)h(huán)境能見(jiàn)度低于設(shè)定的閾值，就開(kāi)啟霧燈；否則就關(guān)閉霧燈。霧燈的控制電路如圖317所示。 圖317 霧燈控制 圖318 倒車(chē)燈控制電路 轉(zhuǎn)向燈、剎車(chē)燈、倒車(chē)燈控制倒車(chē)燈有兩盞，都安裝在車(chē)尾的左右兩側(cè)。汽車(chē)在倒車(chē)過(guò)程中，需要開(kāi)啟倒車(chē)燈用于提示其他車(chē)輛和行人該