【正文】 STM32F103C8T6 單片機的時鐘、引腳、 AD 進行初始化，并對光照強度進行初始化，之后進入死循環(huán) while(1)，在循環(huán)中通過 STM32F103C8T6 芯片內部的自帶 AD 模塊讀取外部光敏傳感器的電壓值，并讀取此時外部車門與車子是否啟動的狀態(tài)。 15 圖 49 系統(tǒng)程序流程圖 基于 STM32 的車們控制電路設計的軟件部分采用 C 語言編寫，開發(fā)工具是 Keil4，通過編譯，下載入 STM32F103C8T6 芯片中。 圖 48 為了方便其他電路與單片機的連接，將單片機的引腳用排針引出，總共 30 個腳。所以為了方便期間我們將 BOOT1 直接通過 100K 下拉電阻拉直地，只通過 BOOT1 就能進行選擇下載方式。 一般 BOOT0 和 BOOT1 跳線都跳到 0(地 )。如做故障的局部診斷，寫一段小程序加載到 SRAM 中診斷板上的其他電路，或用此方法讀寫板上的 Flash或 EEPROM 等。 要注意的是，一般不使用內置 SRAM 啟動 (BOOT1=1 BOOT0=1)，因為 SRAM 掉電后數(shù)據(jù)就丟失。 BOOT1=0 BOOT0=1 從系統(tǒng)存儲器啟動，這種模式啟動的程序功能由廠家設置。 在每個 STM32 的芯片上都有兩個管腳 BOOT0 和 BOOT1，這兩個管腳在芯片復位時的電平狀態(tài)決定了芯片復位后從哪個區(qū)域開始執(zhí)行程序 。 3）系統(tǒng)存儲器 = 芯片內部一塊特定的區(qū)域，芯片出廠時在這個區(qū)域預置了一段Bootloader，就是通常說的 ISP程序。 STM32 有三種啟動模式對應的存儲介質均是芯片內置的，它們是： 1）用戶閃存 = 芯片內置的 Flash。 圖 45 電源防抖動電路 為了實現(xiàn)單片機的正常工作，就需要為單片機提供穩(wěn)定的供電電源，這里使用LM1117 線性穩(wěn)壓芯片為單片機提供穩(wěn)定的 + 電源，圖 46 中 P6 與 P7 為排針，方便杜邦線的插拔， C C6 為 +5V 電源的輸入濾波電容，穩(wěn)定輸入的 +5V 電壓，使用 100nF 濾除高頻干擾， 100uF 濾除低頻干擾， C C7為輸出濾波電容，穩(wěn)定輸出電壓，使用 100nF 濾除輸出的高頻干擾， 100uF 濾除輸出的低頻干擾，為單片機提供可靠的供電電源。 圖 44 復位電路 13 通常供電電源都有小幅波動，需要通過使用大電容來濾除電源抖動，圖 45 中的 4個電容是靠近 STM32F103C8T6 的電源引腳上放的，防止電源 引腳有抖動信號的干擾。 圖 43 外部時鐘電路 單片機最小系統(tǒng)包括單片機芯片、晶振、復位電路，如圖 44 所示為單片機的復 位電路， SW1 為復位按鍵，常態(tài)為開，當按下時為閉合， R4為 10K 電阻，上拉電阻的選取沒有固定的要求，通常選取 10K， C5為濾波電容，大小選擇 104 電容，也就是 100nF 陶瓷電容，防止復位按鍵抖動，導致系統(tǒng)誤復位，啟動濾除系統(tǒng)脈沖的作用，保護最小系統(tǒng)的正常工作。如下圖所示。 VDDA、 VDD_ VDD_ VDD_3 與 VSS、 VSS_ VSS_ VSS_3 總共8個電源引腳，包括模擬供電電源。 以下是 STM32F103C8T6 的實物圖。 STM32F103 與 STM32F101 系列都內置 32K 到128K 的閃存， 所 不 一樣 的是 SRAM 的最大容量 是和 外 部設備 接口的組合。增強型 STM32F103 系列 的系統(tǒng) 時鐘頻率 可 達到 72MHz，是同類 中低端 產(chǎn)品中性能 是屬于 最高的 一款 產(chǎn)品 。 11 4 軟件設計 主控制器的選擇 STM32 系列 單片機是一款 高性能、低成本、低功耗的嵌 入式應用 的單片機，它的內核是 ARM CortexM3。 這就是三極管的開關作用簡單的理解和記憶就是：三極管是一個開關器件，其實你真的可以將它看成是一個開關，只不過它不是用手來控制，而是用電壓來控制的，因此，三極管有些時候也被稱做電子開關。現(xiàn)在，單片機的某一個需要控制這個繼電器電路的輸出引腳就是一只“手”，當單片機的這個引腳輸出低電平的時候， 就像“手”在打開三極管“水龍頭”，水就從上往下流，繼電器“水輪機”就開始轉起來了。 首先把三極管想成一個水龍頭，上面的 VCC 就是水池，繼電器是一個水輪機，下面的 GND 是比水池低的任何一點。三極管有兩個作用一個是放大作用，一個是開關作用。在這里，繼電器驅動含有兩個意思 :一是對繼電器進行驅動，因為繼電器本身對于單片機來說就是一個功率器件：還有就是繼電器去驅動其他負載，比如繼電器可以驅動中間繼電器，可以直接驅動接觸器 ，所以，繼電器驅動就是單片機與其他大功率負載接口。所以，就要有一個環(huán)節(jié)來銜接，這個環(huán)節(jié)就是所謂的“功率驅動”。驅動電流在 mA 級以下。圖 39 中的三極管放大采用的是 PNP 三極管，實際 設計 電路圖中使用的是 NPN 三極管。電磁鐵斷電時失去磁性，彈簧把銜鐵拉起來，切斷工作電路。銜鐵在彈簧的拉力作用下回到原來的位置，動觸點與靜觸點分開，工作電路被切斷，小燈泡 L 不發(fā)光。這時彈簧被拉長，觀察到工作電路被接通，小燈泡 L發(fā)光。用手指將動觸點壓下，則 D、 E 間因動觸點與靜觸點接觸而將工作電路接通，小燈泡 L 發(fā)光。控制電路是由電磁鐵 A、銜鐵 B、低壓電源 E1和開關組成；工作電路是由小燈泡 L、電源 E2和相當于開關的靜觸點、動觸點組成。 下面我們看一下電磁繼電器的構造：電磁繼電器的構造：如圖 38 所示， A是電磁鐵，B是銜鐵， C是彈簧， D 是動觸點， E是靜觸點。在各種自動控制設備中，都要求用一個低壓電路控制一個高壓的電氣電路。 電磁繼電器是有觸點電繼電器的一種。 繼電器的選擇與驅動電路 本文控制電路主要器件采用的是繼電器，要實現(xiàn)用單片機控制繼電器達到以弱控強的電路，我在這里采用的是電磁式繼電器，電磁式是一種在電路中非常常見的繼電器，在電路中主要起到保護電路的作用。這里采用的是通過一個三極管8050 來放大驅動蜂鳴器。 8 報警電路 在實驗中常用的報警電路有由 555 構成的多諧震蕩電路，本次設計為了容易實現(xiàn)，控制簡單，采用的是 控制器控制蜂鳴器報警電路，電路圖如下。為了盡量減小溫度影響，電路中的關敏元件均采用光敏電阻，以提高電路整體的靈敏度。光控電路的工作原理是應用光敏元件來實現(xiàn)光線對其影響。 光電傳感電路： 光電傳感電路這里實際上就是一個光控電路，使用光控電路可實現(xiàn)用一些光源來控制用電電路的開啟與關閉，并能實現(xiàn)電路的自動動作。這里為了實驗需要直接采用燈泡的亮暗來代替車門的打開與關閉。然后將信號傳遞到處理器坐車進一步判斷是否需要報警。 圖 34 車燈電路 車燈的熄滅與點亮直接控制采用繼電器來實現(xiàn)，外接家用的 220V 交流電，當處理器給出信號到繼電器驅動電路，實現(xiàn)繼電器的斷開與吸合來控制車燈的熄滅與點亮。 6 圖 33 車啟動控制電路 車燈電路 車燈的選擇直接選用的家用照明燈。松開按鈕車子停止。 車啟動控制電路 為了實驗方便，簡單的達到模擬車子啟動與停止的效果，直接采用處理器進行控制。整個電路主要采用了 LM7805CT 三端穩(wěn)壓器實現(xiàn)輸出端為 5V 的電壓。 [15] 5 3 硬件設計 電源電路 本次設計的電源部分采用的是 220V 的家用交流電， [16]單片機電源采用 5V 的直流電。 本課題的電路包括電源模塊、 STM32F103C8T6 控制器模塊、光敏傳感器、按鍵模塊、開關模塊、蜂鳴器模塊、 LED 模塊。 當白天或者黑夜時，只要有車門開著，汽車發(fā)動就聲響報警；白 天門燈不亮；夜晚車門打開門燈亮，車門關閉門燈暗。 本次設計處理器雖然使用 C8051F410 和 STM32F103C8T6 都能夠實現(xiàn)，但是為了簡化電路，更加簡單方便， [13]所以采用 STM32F103C8T6 單片機 4 總體設計系統(tǒng)圖 S T M 3 2 F 1 0 3 C 8 T 6單 片 機光 敏 傳 感 器聲 響 報 警模 塊按 鍵 模 擬 汽車 發(fā) 動開 關 模 擬 車門 狀 態(tài)9 V 轉 5 V 電 源 模 塊（ 為 所 有 模 塊 供 電 ）門 燈 顯 示模 塊 圖 21 總體設計系統(tǒng)圖 圖 21就是本次設計的系統(tǒng)圖，所有的硬件電路設計都已包含，在這張系統(tǒng)圖中最主要的部分是報警電路，以及光電傳感電路部分，這兩部 分所用電子元件較多，需要考慮的因素也較多，所以本次設計硬件部分成功的關鍵在于這部分各元件參數(shù)的選取 9V為 9V 電池的輸出，通過 LM7805 將 9V轉成 5V 為系統(tǒng)提供電能；光敏傳感器感知光照強度，識別白天和黑夜；通過按鍵模擬汽車的發(fā)動情況，按鍵為汽車發(fā)動，常態(tài)是沒有按下為不發(fā)動；單刀雙擲開關模擬汽車車門狀態(tài) [14]，打到一邊為車門開，打到另一邊為車門關。在這些處理器中我常用的只有兩種處理器即 C8051f410 和 STM32F103C8T6，對比 C8051f410 單片機，STM32F103C8T6 是 32位 機，對比 8位機的 C8051f410 運行速度更快， STM32 單片機程序都是模塊化的，接口相對簡單些，自身帶好多功能 。 [12]分析比較兩種方案，我采用第二種。 方案二：采用單片機作為控制系統(tǒng)，電源電 路，報警電路，都進行電路焊接，作為單片機的外設，車門開關以及車燈的模擬采用繼電器以及刀開關，報警電路用蜂鳴器代替，單片機部分只負責白天與黑夜信號的采集，以及其他信號判斷與輸出，其他部分全部手動控制。 [10] 3 2 方案論證 總體方案論 證 對于本系統(tǒng)的實際方案初步設想兩種方案： 方案一：直接采用單片機開發(fā)板，在單片機的基礎上增加按鍵來模擬車燈的開關，白天和黑夜，車門的打開與關閉。關于報警電路，這里采用的是通過控制器鏈接驅動電路的蜂鳴器以及應用光敏電阻的光敏檢測電路和 STM32F103C8T6 單片機構成的主控制器，顯示部分直接采用 LED 顯示。 系統(tǒng)主要部分與構想 本系統(tǒng)主要包括電源電路，報警電路，車燈電路， 車門電路和主處理器。 本課題的主要研究內容 本文所介紹的門控電路其主要功能是能夠實現(xiàn)對公交車門燈的制動控制以及自動顯示，能夠實現(xiàn)公交車在車門未關閉啟動時的自動報警，并能夠在夜晚白天實現(xiàn)對車燈的智能控制，即當夜晚降臨， [9]車門打開時車燈自動點亮，車門關閉車燈自動熄滅。新的智能門系統(tǒng)對于提高門系統(tǒng)的可靠性與安全性，減少車輛在運營期間的故障率，降低發(fā)生故障等級具有極其重要的意義，該門系統(tǒng)在無形中降低了車輛的維護成本，減少了因門系統(tǒng)故障而停運的時間，避免了由于門系統(tǒng)故障造成的重大交通事故，為經(jīng)濟發(fā)展，保障人民生命財產(chǎn)安全做出了重大貢獻 。 針對以上存在的問題，就需要一個能夠準確解決問題的辦法。國內對智能監(jiān)控的相關應用和產(chǎn)品卻并不多見，絕大多數(shù)自動化系統(tǒng)集中在滿足自動化功能的實現(xiàn) [7]，對車門系統(tǒng)設備的監(jiān)控維護功能的實現(xiàn)沒有給與重視。 車門系統(tǒng)作為車輛設備的重要組成部分，其最主要也是最基本的功能就是控制車門的開啟和關閉，門系統(tǒng)的可靠性和安全性，將直接影響著車輛正常安全的運營。在車輛設備中，制動系統(tǒng)和車門系統(tǒng)是事關乘客安全的重要環(huán)節(jié)。在城市交通方面，公共交通因為其承載量大，出行方便，價格便宜等優(yōu)勢，在人們的選擇方面有著出租車，地鐵，私家車不可取代的地位，在保障人民的生活水平方面發(fā)揮舉足輕重的作用。近幾年來，國 內外公共交通安全事故不斷，如公交著火，車門夾人，制動失靈等事故時有發(fā)生。在新的世紀，隨著國內經(jīng)濟的快速發(fā)展，人民生活水平也逐漸提高，正如經(jīng)濟在發(fā)展在新時代提出 [5]了新的要求，要又好又快發(fā)展，人民對自己的生活環(huán)境也提出了更高的要求，而不在是舊世紀時的吃飽穿暖，而在吃、穿、住、行等各方面都有了更高的要求。 control system。其兼容 51 單片機的指令能夠精確的實現(xiàn) 51的大部分功能，運行更快存儲空間更大。在報警電路部分采用單片機控制蜂鳴器驅動電路實現(xiàn)控制蜂鳴器實現(xiàn)自動報警。 本文 采用的光電傳感器是實驗室中非常常見的，并且應用簡單，經(jīng)濟實用的光敏電阻。