基于STM32的车辆遇险远程报警系统设计

0 引言

近年来，随着国民收入的不断提高，汽车已经进入普通家庭。汽车给人们出行带来便捷，同时也给人们带来了“麻烦”。公安部统计数据显示，2012年全年，全国接报涉及人员伤亡的交通事故4.6万起，造成1.1万人死亡。当发生事故后，驾乘人员可能失去意识不能自行报警求救，而且报警人由于心理紧张或害怕不能够清楚说出事故地点以至于

耽误救援时间。目前我国传统的车辆报警系统一般仅用于防盗方面，并未考虑到发生事故时车辆与外界的通信问题，因此不能够为驾乘人员提供足够的安全保障。基于上述因素，设计了一种车辆遇险远程报警系统，用来帮助救援部门及时赶到事故地点展开救援，从而提高遇险人员的生存系数。

1 系统总体设计

本系统主要由STM32主控模块、GPS模块、信息采集模块和TC35i模块组成。GPS模块负责确定车辆所在位置的经纬度信息;信息采集模块主要负责采集车辆的加速度和振动信息;STM32主控模块接收信息来判断是否发生事故并由液晶显示子模块实时显示车辆经纬度位置信息;TC35i模块负责向接收端(救援部门)发送救援信息。其工作过程为信息采集模块采集信息传送到STM32主控模块确定车辆是否发生碰撞，若发生碰撞则由GPS模块来确定车辆经纬度，再由TC35i模块通过GSM网络向救援部门发送车辆所在位置的经纬度。

本系统利用了GPS和GSM。GPS是全球定位系统的简称，能够为用户提供准确的位置信息。GSM是全球移动通信系统的缩写，是我国规模最大、性能最稳定的通信网络，能够实现全国联网和漫游，为GSM的各种应用奠定了坚实的基础。

本系统框图如图1所示。

2 系统硬件设计

2.1 STM32主控模块

STM32主控模块主要由STM32F107子模块、时钟子模块、键盘子模块和液晶显示子模块组成。时钟子模块选用的是DS1302，采用串行数据传输方式。键盘子模块采用2×4键盘，用于调节时钟和功能设定(如一键求助功能)。液晶显示子模块采用TFTLCD，能够满足显示车辆经纬度位置和时间的要求。主控模块电路图如图2所示。

2.2 GPS模块

采用型号为ATK—NEO一6M的GPS模块来确定车辆实时经纬度信息。该模块同外部设备的通信接口采用UART方式，输出的GPS定位数据采用NMEA-0183协议，NMEA-0183是美国国家海洋电子协会为统一海洋导航规范而制定的标准，该格式标准已经成为国际通用的一种格式。

NEMA-0183协议采用ASC II码来传递GPS定位信息，称之为帧。帧格式形如$aaccc，ddd，ddd，…ddd*hh(CR)(LF)，各符号意义为：$为帧命令起始位;aaccc为地址域，前两位为识别符(aa)，后三位为语句名(ccc);ddd…ddd表示数据;“*”为校验和前缀;hh表示校验和。常用命令如表1所示。

每一帧最后都有一个“hh”的校验和，该校验和是通过计算“$”与“*”之间所有字符ASC II码的异或运算得到。例如语句$GPZDA，

通过编写单片机代码，解析NEMA-0183数据，从而得到GPS定位信息。

GPS模块电路图如图3所示。

2.3 信息采集模块

信息采集模块是由加速度传感器子模块和振动传感器子模块组成。加速度传感器子模块选用ADXL345传感器，该传感器是ADI公司于2008年推出的具有SPI和I2C数字输出功能的三轴加速度计，能够检测出设备是否处于运动状态，并能测出设备的某一轴向加速度。振动传感器子模块选用ND-1型传感器，放置在汽车前部和尾部，以便能够更好地检测出车辆异常振动信息，该传感器有5个引脚，1～5引脚分别接负极、灵敏度设定、输出、延时设定和电源正极。传感器电路如图4所示。

2.4 TC35i模块

TC35i模块负责本系统与外界的通信。该模块能够将系统要发送的信息及时、准确地发送到信息接收端。这里采用西门子公司生产的TC35i模块，其通过RS232串口线与STM32主控模块进行通信，主控模块通过AT指令来控制TC35i模块的短信发送和接收。主控模块接收到信息采集模块发来的信息并判断车辆是否发生翻滚或撞击。如果车辆发生翻滚或撞击，则TC35i模块将由GPS模块接收到的经纬度信息通过GSM网络发送到救援部门。短消息发送过程框图如图5所示。

3 系统软件设计

3.1 信息采集处理程序设计

系统启动后，初始化硬件设备，信息采集模块开始采集车辆信息(车辆加速度和振动信息)，当系统判定车辆发生异常时，STM32主控模块通过RS232串口线给TC35i模块发送AT指令，使其发送短信。信息采集处理程序流程图如图6所示。

3.2 TC35i通信程序设计

当TC35i模块接收到AT指令后，则将经纬度信息通过GSM网络发送到信息接收端(救援部门)，完成报警呼救功能。在没有接收到报警指令之前，使TC35i模块处于睡眠状态，以降低系统功耗。其程序流程图如图7所示。

4 系统调试

系统调试主要包括信息采集模块、GPS模块和TC35i模块的调试。

信息采集模块调试包括加速度传感器偏移校准和振动传感器的振动灵敏度设置。ADXL345传感器校准主要是采用多次检测求平均值方法。

振动传感器灵敏度设定是在引脚2接入一个可调电容实现的，通过调节电容实现传感器灵敏度的调节。

GPS模块经过调试可以正常定位，LCD显示经纬度信息如图8所示。

将信息发送端设定为15163756634，接收端设定为13695471237，经过调试，TC35i模块正常工作。如图9所示。

5 结语

基于STM32的车辆遇险远程报警系统实现了车辆遇险时智能报警、请求救援的功能。系统采用STM32F107芯片控制，应用高性能的传感器采集信息，最后由TC35i模块通过GSM网络发送信息至接收端。本系统具有功耗低、可靠性高、易于安装等优点，提升了人们乘车的安全系数，具有广泛的应用前景。