PAGEIIIPAGE新型營(yíng)運(yùn)客車安全帶裝置設(shè)計(jì)摘要隨著交通和電力電子器件的發(fā)展，安全帶提醒裝置在公路交通運(yùn)輸中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在越來(lái)越多的車上都安裝了安全帶提醒裝置，因?yàn)檫@能提高安全帶佩戴率，但現(xiàn)有安全帶提醒裝置往往只對(duì)駕駛員的位置和副駕駛乘客的位置進(jìn)行提醒，而忽略了車后乘客。對(duì)于營(yíng)運(yùn)汽車來(lái)說(shuō)，就算駕駛員或者售票員會(huì)讓車上的乘客把安全帶系上，總會(huì)有一些乘客沒(méi)有系好安全帶，從而失去寶貴的生命。因此本文提出了一種新型營(yíng)運(yùn)客車安全帶裝置，可以提高客車安全帶的佩戴率并減少事故中未佩戴安全帶造成的人員傷亡。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外的一些對(duì)于這些方面完成的總結(jié)以及學(xué)習(xí)后，設(shè)計(jì)出了一種基于單片機(jī)的安全帶提醒裝置。本設(shè)計(jì)主要包括了壓力傳感器、觸點(diǎn)傳感器、紅外對(duì)管傳感器三個(gè)檢測(cè)模塊和聲光報(bào)警模塊和STM32F1芯片。壓力傳感器檢測(cè)座椅上是否有乘客入座，觸點(diǎn)傳感器檢測(cè)安全帶是否扣好，紅外對(duì)管傳感器用來(lái)檢測(cè)乘客安全帶是否系的標(biāo)準(zhǔn)。三個(gè)傳感器將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)傳入STM32單片機(jī)，單片機(jī)再對(duì)收集到的信息進(jìn)行處理。若有乘客入座，扣好安全帶，但系的方式不對(duì)，那么就會(huì)聲光報(bào)警提醒乘客。關(guān)鍵詞：安全帶提醒裝置；傳感器；聲光報(bào)警ABSTRACTWiththedevelopmentoftrafficandpowerelectronicdevices,safetybeltreminderdevicehasbeenmoreandmorewidelyusedinhighwaytransportation.Nowmoreandmorecarsareequippedwithsafetybeltreminderdevice,becauseitcanimprovethewearingrateofsafetybelt,buttheexistingsafetybeltreminderdeviceoftenonlyremindsthedriver'spositionandthepassenger'sposition,andignoresthepassengerbehindthecar.Foroperatingcars,evenifthedriverortheconductorwillletthepassengersfastentheirseatbelts,therewillalwaysbesomepassengerswhodonotfastentheirseatbelts,thuslosingtheirpreciouslives.Therefore,thispaperproposesanewtypeofoperatingbussafetybeltdevice,whichcanimprovethewearingrateofbussafetybeltandreducethecasualtiescausedbynotwearingsafetybeltinaccidents.Afterthesummaryandstudyofsomeexistingdomesticandforeignfortheseaspects,akindofsafetybeltreminderdevicebasedonMCUisdesigned.Thisdesignmainlyincludesthreedetectionmodules:pressuresensor,contactsensor,infraredtubesensor,soundlightalarmmoduleandstm32f1chip.Thepressuresensordetectswhetherthereisapassengerintheseat,thecontactsensordetectswhetherthesafetybeltisbuckledproperly,andtheinfraredpipealignmentsensorisusedtodetectwhetherthepassengersafetybeltisfastened.ThethreesensorstransmitthedetecteddatatoSTM32singlechipmicrocomputer,whichthenprocessesthecollectedinformation.Iftherearepassengersintheseat,buckleuptheseatbelt,butthewayoffasteningisnotright,thentheaudibleandvisualalarmwillalertthepassengers.Keywords:Safetybeltreminder;Sensor;Audibleandvisualalarm目錄重新生成目錄重新生成目錄82摘要 I30227ABSTRACT II31893目錄 III2159第1章緒論 1170781.1課題背景及研究的意義 116801.1.1課題背景 1323531.1.2課題研究的意義 2149741.2安全帶提醒裝置研究現(xiàn)狀 347091.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀 3166831.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 3163491.3本文完成的主要工作 422373第2章方案的設(shè)計(jì)與論證 6306862.1芯片及電路的選擇 6152182.1.1單片機(jī)控制芯片的選擇 6131012.1.2壓力傳感器的選擇 7123582.1.3聲光報(bào)警模塊的選擇 7187002.2控制方案的確定 822456第3章硬件電路的設(shè)計(jì) 9177053.1系統(tǒng)功能及總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 98083.1.1系統(tǒng)功能 9322943.1.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 10221213.1.3系統(tǒng)總體電路原理圖 10310713.2各模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11140633.2.1電源電路的設(shè)計(jì) 11199243.2.2STM32F103C8T6最小系統(tǒng)模塊電路的設(shè)計(jì) 1245063.2.3薄膜壓力傳感器模塊電路的設(shè)計(jì) 1518833.2.4紅外對(duì)管模塊電路的設(shè)計(jì) 1750033.2.5聲光報(bào)警模塊電路的設(shè)計(jì) 18216513.2.6觸點(diǎn)傳感器模塊電路的設(shè)計(jì) 195860第4章軟件設(shè)計(jì) 21238464.1單片機(jī)程序開(kāi)發(fā)環(huán)境 21190554.2KeilμVision5軟件的安裝 22192904.3KeilμVision5軟件的開(kāi)發(fā)流程 2249794.4利用KeilμVision5軟件新建工程 23110204.4.1新建本地工程文件夾及相關(guān)文件 23254134.4.2新建工程 2344784.4.3編寫并編譯程序 28180104.4.4利用KeilμVision5軟件對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試 30237144.4.5利用ST-LINK/V2燒寫器燒錄程序 30248004.5ST-LINK/V2燒寫器的相關(guān)介紹 303539第5章實(shí)物的搭建及硬件電路的調(diào)試 32279455.1實(shí)物的搭建 3289685.1.1使用元件一覽 32129145.1.2硬件電路的焊接 32110285.2硬件電路的調(diào)試 3424258結(jié)論 3629804參考文獻(xiàn) 3717663致謝 3929572附錄 40第1章緒論1.1課題背景及研究的意義1.1.1課題背景安全，一直以來(lái)都是人們格外重視的一個(gè)話題。在交通日益發(fā)達(dá)的今天，交通工具的安全性也顯得愈發(fā)重要。生活中的交通方式有許多種，而公路運(yùn)輸就是其中之一。眾所周知，客運(yùn)汽車作為公路運(yùn)輸中不可或缺的一部分，其重要性不言而喻，而安全帶正是客運(yùn)汽車安全性最重要的保障之一，也正是此次的研究課題。那么，為什么要研究此課題呢？原因有三：其一，安全帶能有效減少交通事故中的人員傷亡。據(jù)浙江省人防局統(tǒng)計(jì)，在第十一個(gè)五年計(jì)劃期間，浙江省客運(yùn)汽車共發(fā)生127起特大交通事故，占浙江省客運(yùn)汽車交通事故總量的84.1%?？膳碌氖?，每10個(gè)人當(dāng)中就有8個(gè)人因?yàn)闆](méi)有佩戴安全帶而死亡。據(jù)后續(xù)的報(bào)告及分析顯示，如果這8個(gè)人都佩戴好安全帶的話，那么至少會(huì)有3個(gè)人免于直接死亡。其二，相關(guān)資料顯示，多個(gè)國(guó)家已經(jīng)立法，強(qiáng)制要求乘客在乘坐客運(yùn)汽車時(shí)必須佩戴好安全帶，違者將受處罰。譬如德國(guó)、日本、歐盟、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家立法要求車內(nèi)所有乘客均須佩戴安全帶，違反者受到相關(guān)處罰[1~3]。而我國(guó)也出臺(tái)了新交規(guī)，強(qiáng)制要求汽車中的乘客和駕駛員在車輛運(yùn)行的時(shí)候必須要系安全帶，不然的話就會(huì)扣除駕駛員駕照分?jǐn)?shù)，并且處以相應(yīng)數(shù)目的罰金。其三，汽車安全帶之所以在世界上如此多的國(guó)家強(qiáng)制使用,主要是因?yàn)榘踩珟軌驅(qū)λ俣茸兓鞒鰳O快的反應(yīng)，在速度發(fā)生急劇變化的時(shí)候能對(duì)安全帶的帶子進(jìn)行有效控制,所以能夠保障車上司機(jī)和乘客的生命安全[4]。就算有著嚴(yán)苛的法律約束以及如此之多的事故的提醒，還是會(huì)有人抱著僥幸心理，就是不系安全帶，使得悲劇一而再，再而三地發(fā)生。這個(gè)時(shí)候，就需要用安全帶提醒裝置[5]對(duì)乘客佩戴安全帶的行為進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。安全帶提醒裝置說(shuō)白了，其實(shí)就是當(dāng)車輛啟動(dòng)的時(shí)候，或者車速達(dá)到一定程度的時(shí)候，駕駛員或者在車輛前排的乘客沒(méi)有系好安全帶，然后這個(gè)裝置就開(kāi)始進(jìn)行聲光報(bào)警，來(lái)提醒前排那倆人把安全帶給扣上，不然就一直在那里響或者是小燈一直閃爍。等到他們把安全帶系上了，那么安全帶提醒裝置的報(bào)警就結(jié)束了。有關(guān)研究顯示，如果小型汽車上面都安裝了安全帶提醒裝置的話，那么僅2004年一年就可以至少挽救1000條人，并減少2億人民幣的財(cái)產(chǎn)損失[6]。正是由于安全帶提醒裝置對(duì)保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全有著巨大作用，所以在過(guò)去幾年間，有大批量的汽車安裝了安全帶提醒裝置，也正因此我國(guó)國(guó)內(nèi)安全帶佩戴率也提升了很多[7]。也正是如此，全世界由于沒(méi)系安全帶而死亡的人數(shù)就大大減少了。1.1.2課題研究的意義首先呢，汽車安全帶對(duì)于保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全的意義不言而喻，它在被動(dòng)保護(hù)這一塊是起著極其重要的作用的。不怕一萬(wàn)，就怕萬(wàn)一，即使你的車技很好，也可能遇上交通事故，當(dāng)出現(xiàn)這種突發(fā)狀況的時(shí)候，在大多數(shù)情況下，如果你系了安全帶的話，一般都會(huì)讓你保下一條命來(lái)?，F(xiàn)在大多數(shù)人在開(kāi)車或者坐在座位前排的時(shí)候會(huì)習(xí)慣性地系上安全帶，但總有那么一小部分人，他就是不系，總是抱著僥幸心理，把生命當(dāng)兒戲，這時(shí)候，現(xiàn)在市面上的汽車裝的安全帶提醒裝置就能發(fā)揮作用了，你要是不系安全帶，那它就一直響個(gè)不停，讓你煩得很，直到你把安全帶系上。既然市面上的汽車很多都有了安全帶提醒裝置，那么我們?yōu)槭裁催€要來(lái)研究這個(gè)東西呢？答案很簡(jiǎn)單，因?yàn)楝F(xiàn)在市面上汽車的安全帶提醒裝置幾乎都是只有前排有，但是后排沒(méi)有。這樣一看，后排座椅上的乘客危險(xiǎn)系數(shù)就要比前排乘客大得多了。當(dāng)我們?cè)賮?lái)看到營(yíng)運(yùn)客車，那這就更不得了了，營(yíng)運(yùn)客車最主要的乘客都是坐在車子中間或者是后排的，如果他們中有人在車輛行駛的時(shí)候沒(méi)有系安全帶，一旦發(fā)生交通事故，客車急?；蛘邆?cè)翻什么的，那么這些人生命可能也就到此為止了，因?yàn)檐囕v的行駛狀態(tài)一旦發(fā)生劇烈變化，里面的人由于慣性還是以之前的速度和方向相對(duì)地面向前運(yùn)動(dòng)的，這時(shí)候車子的狀態(tài)一變，里面的人可能就直接飛起來(lái)了，在車?yán)镲w來(lái)飛去的，指不定頭就撞在哪里了，或者直接由于慣性撞破車窗飛到車外，生命安全更是令人堪憂。所以，這次的課題就是設(shè)計(jì)一個(gè)在營(yíng)運(yùn)客車的后排座椅上也能使用的安全帶提醒裝置，針對(duì)營(yíng)運(yùn)客車進(jìn)行設(shè)計(jì)，讓車內(nèi)后排的乘客也能自覺(jué)地系上安全帶。1.2安全帶提醒裝置研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀2012年，InayoshiM等人提出了一種安全帶報(bào)警裝置[8]。該安全帶報(bào)警裝置有兩種檢測(cè)模式：一種是人體檢測(cè)模式；另外一種是行李檢測(cè)模式。這兩種模式在一定條件下可以進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換：當(dāng)物品的重量小于5KG的時(shí)候，該裝置就處于行李檢測(cè)模式；當(dāng)物品的重量在6KG和11.5KG之間的時(shí)候，該裝置就會(huì)從行李模式轉(zhuǎn)換到人體檢測(cè)模式；而當(dāng)物品的重量大于11.5KG時(shí)，該裝置則會(huì)直接進(jìn)入人體檢測(cè)模式。在兩種不同的模式下，儀表盤會(huì)顯示不同的提醒顏色和聲音信號(hào)，從而達(dá)到安全帶佩戴檢測(cè)的目的。EliG.Rosenblatt設(shè)計(jì)了一種帶電信號(hào)的安全帶提醒系統(tǒng)[9]。當(dāng)乘客的安全帶佩戴方式正確的時(shí)候，該系統(tǒng)就會(huì)將產(chǎn)生的電信號(hào)傳送到儀表盤，而當(dāng)乘客沒(méi)有系好安全帶的時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生滴滴的報(bào)警聲，來(lái)催促乘客系好安全帶。WilliamD.Cotter設(shè)計(jì)了一種可以在車輛外部進(jìn)行顯示的安全帶監(jiān)控系統(tǒng)[10]。這個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的非常巧妙，既可以在駕駛室內(nèi)看到車內(nèi)的人有沒(méi)有系安全帶，還可以從車子的外部觀察到。因?yàn)樵撛O(shè)計(jì)在車輛的外部也裝了一個(gè)信號(hào)指示燈，可以從車外反映車內(nèi)的人是否系了安全帶，路上的交通執(zhí)法人員也能很清楚的知道車內(nèi)的安全帶佩戴情況了。這樣一來(lái)，就相當(dāng)于可以強(qiáng)制讓車內(nèi)的乘客及司機(jī)系好安全帶了。1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀中國(guó)德?tīng)柛＜夹g(shù)有限公司的RP西肯和RK康斯坦伯公開(kāi)了一種無(wú)線傳輸?shù)陌踩珟z測(cè)系統(tǒng)[11]。該系統(tǒng)使用電池來(lái)給整個(gè)系統(tǒng)供電的。該系統(tǒng)有一個(gè)乘客傳感器和一個(gè)帶扣傳感器，可以用來(lái)檢測(cè)乘客系沒(méi)系安全帶，再把檢測(cè)到的結(jié)果發(fā)給遠(yuǎn)程車輛控制端，這個(gè)過(guò)程是通過(guò)無(wú)線電通訊實(shí)現(xiàn)的。該設(shè)計(jì)的獨(dú)到之處是采用無(wú)線傳輸來(lái)反饋車內(nèi)安全帶的佩戴情況的，擺脫了實(shí)體線路的約束。江蘇大學(xué)的葛如海等人設(shè)計(jì)了一種安全帶視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)[12]，整個(gè)系統(tǒng)是基于圖像處理的。該系統(tǒng)先通過(guò)攝像頭對(duì)安全帶圖像進(jìn)行采集，然后將采集到的圖像轉(zhuǎn)化為灰色圖像，在這過(guò)程中將其他的干擾全都排除，最后處理灰色圖像，并將所得數(shù)據(jù)與設(shè)定的閾值互相比較，看看座椅上的人是不是系好了安全帶，要是沒(méi)系就可以提醒他系上。而且設(shè)計(jì)者還用MATLAB仿真工具對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，從理論層面驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性。清華大學(xué)的周青等人公開(kāi)了一種關(guān)于汽車座椅安全帶系統(tǒng)的新型專利[13]。其最具特色的功能是可逆預(yù)警功能，除此之外，它還有另外兩種功能：一種是集合電動(dòng)預(yù)警，另一種是限力保護(hù)。該系統(tǒng)的組成部件包括電機(jī)、安全帶、安全帶卷軸器等裝置。此系統(tǒng)的工作原理是當(dāng)檢測(cè)到駕駛員沒(méi)有進(jìn)行安全的駕駛時(shí)，就會(huì)向該裝置發(fā)射預(yù)警信號(hào)，收到預(yù)警信號(hào)后，它就會(huì)自動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)收縮安全帶，讓駕駛員感覺(jué)到被安全帶勒緊，這樣就可以讓駕駛員系好安全帶。吉林大學(xué)的劉輝等人開(kāi)發(fā)了一種新型安全帶強(qiáng)制使用裝置[14]。該裝置能將采集到的踏板加速信息、安全帶佩戴信息和轉(zhuǎn)速信息發(fā)送給主控模塊的飛思卡爾MC1S928主控芯片進(jìn)行信號(hào)處理。如果車上的乘客和司機(jī)沒(méi)有系好安全帶，那么該裝置就會(huì)控制車輛使其不能加速行駛，因此車速也就不會(huì)發(fā)生改變，在限速的同時(shí)，該裝置還會(huì)提醒乘客和司機(jī)系好安全帶，這樣就可以強(qiáng)制讓車內(nèi)人員系安全帶了。華東理工大學(xué)的朱江蘭等人設(shè)計(jì)了一種安全帶狀態(tài)報(bào)警系統(tǒng)[15]，此系統(tǒng)用于飛機(jī)座椅的安全帶佩戴提醒。該報(bào)警系統(tǒng)的安全帶開(kāi)路報(bào)警傳感器使用的是電流互感器,通過(guò)對(duì)電流互感器參數(shù)的計(jì)算來(lái)確定是否報(bào)警，并通過(guò)RS-485總線使從機(jī)和上位機(jī)的單片機(jī)芯片進(jìn)行相互通信和集中顯示，此系統(tǒng)極大地保障了飛機(jī)上乘客的安全。重慶安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院的譚欣等人提出了一套安全帶提醒控制系統(tǒng)[17]。該系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了以燈閃爍提醒佩戴安全帶的安全帶提醒控制系統(tǒng)。1.3本文完成的主要工作本課題的目的是研究設(shè)計(jì)一種新型安全帶裝置，這個(gè)裝置需要實(shí)現(xiàn)在載人客車行駛過(guò)程中，對(duì)每個(gè)乘客的安全帶佩戴情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以確保乘客在乘坐客運(yùn)汽車時(shí)的安全。首先，在車輛行駛前，這種新型安全帶裝置需要判斷座椅上是否有乘客入座。在確定乘客入座后，還需判斷乘客是否系上安全帶，如果乘客沒(méi)有佩戴安全帶的話，還需要提醒乘客系好安全帶。雖然乘客系了安全帶，但很多時(shí)候一部分乘客會(huì)由于某些原因沒(méi)有按照規(guī)范來(lái)系好安全帶，因此此次設(shè)計(jì)的這個(gè)安全帶裝置還需要判斷乘客的安全帶佩戴是否規(guī)范，如果安全帶沒(méi)有按照正確方式佩戴或者根本沒(méi)有佩戴的話，就要通過(guò)聲光報(bào)警來(lái)提醒乘客正確佩戴好安全帶。（1）為了判斷座椅上是否有乘客入座，可以通過(guò)加裝一個(gè)壓力傳感器來(lái)判斷，壓力傳感器在重于或輕于某個(gè)質(zhì)量時(shí)向單片機(jī)發(fā)送不同的信號(hào)，這樣就可以確定座椅上有沒(méi)有乘客。（2）如果有乘客入座的話，還需要判斷這個(gè)座位上的乘客是否系了安全帶，此時(shí)可以用安全帶卡扣開(kāi)關(guān)信號(hào)來(lái)判斷。（3）與此同時(shí)，判斷乘客的安全帶是否佩戴規(guī)范也是很重要的，一個(gè)紅外感應(yīng)器就可以幫助解決這個(gè)問(wèn)題。（4）除此之外，本設(shè)計(jì)還需要一個(gè)聲光報(bào)警器，在乘客沒(méi)系或者沒(méi)按規(guī)范系好安全帶的時(shí)候發(fā)出警報(bào)。當(dāng)壓力傳感器向單片機(jī)發(fā)出有乘客入座的信號(hào)時(shí)，如果安全帶卡扣開(kāi)關(guān)信號(hào)和紅外感應(yīng)器發(fā)出的信號(hào)中任意一個(gè)信號(hào)出了問(wèn)題，聲光報(bào)警器就會(huì)工作，對(duì)乘客進(jìn)行相應(yīng)的提醒。

第2章方案的設(shè)計(jì)與論證2.1芯片及電路的選擇2.1.1單片機(jī)控制芯片的選擇方案一使用MCS-51系列單片機(jī)中的8051\t"/item/8051/_blank"單芯片\t"/item/8051/_blank"微控制器，該系列單片機(jī)是由\t"/item/MCS51/_blank"美國(guó)\t"/item/MCS51/_blank"INTEL公司生產(chǎn)的，他最大的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是有位處理器，也稱為不布爾處理器，這就意味著它從內(nèi)部的硬件到軟件都有一套完整的按位操作系統(tǒng)。該處理器的處理對(duì)象是位，而并不是字或者字節(jié)。該單片機(jī)有非常之多的功能，它可以以位為單位來(lái)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，除此之外，該單片機(jī)還能對(duì)片內(nèi)一些特殊功能寄存器的某些位進(jìn)行置位、傳送、測(cè)試、清零等處理，因此其功能十分強(qiáng)大。除上述功能外，它還特別的在片內(nèi)RAM區(qū)間重開(kāi)辟了一個(gè)新的地址區(qū)間，該地址區(qū)間有雙重功能，它的單元地址是20H～2FH，擁有十六個(gè)字節(jié)。他可以非常靈活的來(lái)進(jìn)行使用，既可以進(jìn)行位處理，也可以進(jìn)行字節(jié)處理。該系列單片機(jī)還有另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，那就是有除法和乘法指令，這樣就非常方便使用者對(duì)其進(jìn)行編程。但即使有著如此多的優(yōu)點(diǎn)，該單片機(jī)還是不適合本課題使用，原因就是其運(yùn)行速度過(guò)慢。方案二使用意法半導(dǎo)體集團(tuán)開(kāi)發(fā)并制造的STM32F103C8T6微控制器。該控制器使用起來(lái)極其靈活，因?yàn)镾TM32增強(qiáng)型系列新增了功能強(qiáng)化型的外設(shè)接口，除此之外，該單片機(jī)的互連型系列微控制器還提供了與其它系列STM32微控制器相同的標(biāo)準(zhǔn)接口，這就可以讓使用者在進(jìn)行多個(gè)設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)的時(shí)候重復(fù)地使用同一個(gè)軟件。除此之外，它還有節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。以72MHz頻率從閃存執(zhí)行代碼，僅消耗27mA電流。低功耗模式共有四種，可將電流消耗降至兩微安。從低功耗模式\t"/item/stm32/_blank"快速啟動(dòng)也同樣節(jié)省電能；啟動(dòng)電路使用STM32內(nèi)部生成的8MHz信號(hào)，將微控制器從停止模式喚醒用時(shí)小于6微秒?？傊?，該單片機(jī)功耗低、接口豐富，成本較低，完全符合本設(shè)計(jì)的要求。2.1.2壓力傳感器的選擇方案一采用應(yīng)變式壓力傳感器，其精度高、測(cè)量范圍大，頻率響應(yīng)特性好，應(yīng)變片尺寸小、重量輕、使用方便、測(cè)量速度快，既可用于靜態(tài)測(cè)量，又可用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。適應(yīng)性強(qiáng)，可在高溫、超低溫、水下、強(qiáng)磁場(chǎng)以及核輻射等惡劣環(huán)境下使用，測(cè)量應(yīng)變的靈敏度和精度高，性能穩(wěn)定、可靠，誤差小于1%，價(jià)格便宜，品種多，工藝較成熟。但是在大的應(yīng)變狀態(tài)中具有明顯的非線性，輸出信號(hào)微弱，抗干擾能力差，需要采取屏蔽措施，只能測(cè)出一點(diǎn)或應(yīng)變柵范圍內(nèi)的平均應(yīng)變，不能顯示應(yīng)力場(chǎng)中應(yīng)力梯度的變化。因此不適合本課題使用。方案二采用壓電式壓力傳感器，其重量較輕，能適應(yīng)惡劣環(huán)境，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高。但其低頻性能差，使用及維修使用比較苛刻，有部分電壓材料忌潮濕，因此需要采取一系列的防潮措施；而輸出電流響應(yīng)又比較差，就要使用電荷放大器或者高輸入阻抗電路來(lái)彌補(bǔ)這個(gè)缺點(diǎn)，故也不適合本課題使用。方案三采用壓阻式壓力傳感器，其頻率響應(yīng)高，體積小、耗電少，靈敏度高、精度好，可測(cè)量到0.1%的精確度，且無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，即敏感元件與轉(zhuǎn)換元件一體。符合本設(shè)計(jì)的要求。2.1.3聲光報(bào)警模塊的選擇方案一使用語(yǔ)音芯片和發(fā)光二極管做聲光報(bào)警模塊，語(yǔ)音芯片從內(nèi)部硬件到軟件有完整的以位為單位的操作系統(tǒng)，而且除了芯片中具有特定功能寄存器的功能外，還可以進(jìn)行諸如轉(zhuǎn)移、位置、歸零、測(cè)試等位的邏輯運(yùn)算，其功能十分完整，使用起來(lái)得心應(yīng)手。但AD、EEPROM等功能需要靠擴(kuò)展,增加了硬件和軟件負(fù)擔(dān)，運(yùn)行速度過(guò)慢，雖然I/O腳使用簡(jiǎn)單，但高電平時(shí)無(wú)輸出能力，這也是單片機(jī)語(yǔ)音芯片的最大軟肋，而且保護(hù)能力很差，很容易燒壞語(yǔ)音ic芯片。因此不便用于此設(shè)計(jì)的使用。\o"點(diǎn)擊進(jìn)入搜狐首頁(yè)"方案二使用TMB12A05型蜂鳴器和二極管做聲光報(bào)警模塊，其電路比較簡(jiǎn)單，具有效果可靠、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，最重要的還是成本比較低，是最適合的方案。2.2控制方案的確定由于此設(shè)計(jì)是在營(yíng)運(yùn)客車上安裝的安全帶提醒裝置，故而所用元器件需運(yùn)行效果穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，耗電少，易于使用及維護(hù)。其一，營(yíng)運(yùn)客車會(huì)經(jīng)常發(fā)生顛簸，所以需要各元件運(yùn)行效果穩(wěn)定，不易發(fā)生故障。其二，由于車上空間有限，所用的元器件的體積就必須盡可能的小。其三，客車多半是跑長(zhǎng)途的，且所攜帶的能源有限，因此元件的耗電量還要低。其四，客車都有很多座位，因此一輛車上就需要安裝大批量的安全帶提醒裝置，那么就需要其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，以便于使用及維護(hù)。同時(shí)，還應(yīng)滿足相關(guān)數(shù)據(jù)，如表2-1所示。表2-1原始數(shù)據(jù)元件數(shù)據(jù)單片機(jī)供電電壓5V薄膜型觸點(diǎn)傳感器工作電壓20V紅外對(duì)管模塊工作電壓3.3-5V紅外對(duì)管模塊有效距離范圍2-30cm綜上所述，本設(shè)計(jì)最終選用STM32F103C8T6微控制器、RFP-602壓阻式壓力傳感器、TMB12A05蜂鳴器、分離式紅外對(duì)管、自鎖開(kāi)關(guān)組成的觸電傳感器，所以本設(shè)計(jì)由STM32F103C8T6單片機(jī)控制電路、RFP-602壓阻式壓力傳感器電路、聲光報(bào)警電路、分離式紅外對(duì)管模塊電路、觸點(diǎn)傳感器電路和電源電路組成。

第3章硬件電路的設(shè)計(jì)對(duì)于實(shí)物設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，硬件電路的設(shè)計(jì)就像一個(gè)人的身體一樣，擁有一個(gè)健康的身體，強(qiáng)健有力，經(jīng)脈通暢，才能讓人活動(dòng)起來(lái)得心應(yīng)手，同樣的，硬件電路也需要精心設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)的各組件質(zhì)量達(dá)標(biāo)，各個(gè)模塊之間連接緊密，電路順暢，無(wú)淤阻之處，這樣才能保證程序運(yùn)行時(shí)不會(huì)出現(xiàn)硬件上的問(wèn)題。接下來(lái)就開(kāi)始介紹本設(shè)計(jì)的硬件電路。3.1系統(tǒng)功能及總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1.1系統(tǒng)功能本設(shè)計(jì)由STM32F103C8T6單片機(jī)控制電路、RFP-602壓阻式壓力傳感器電路、聲光報(bào)警電路、分離式紅外對(duì)管模塊電路、觸點(diǎn)傳感器電路和電源電路組成。具體功能如下所示：使用RFP-602壓阻式壓力傳感器對(duì)座椅上是否有乘客進(jìn)行檢測(cè)，若檢測(cè)到的壓力大于設(shè)定閾值，則向單片機(jī)發(fā)送信號(hào)，即有乘客入座。觸點(diǎn)傳感器對(duì)安全帶卡扣進(jìn)行檢測(cè)，若安全帶扣上，則觸電傳感器電路接通，向單片機(jī)發(fā)出信號(hào)。分離式紅外對(duì)管模塊對(duì)安全帶的位置進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)射端端置于前排座椅的背面，接收端置于安全帶卡扣上，當(dāng)乘客將安全帶扣上，且安全帶系的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，安全帶的位置就是對(duì)的，位于安全帶卡扣上的紅外對(duì)管模塊的接收端就會(huì)收到來(lái)自前排座椅背后的發(fā)射端發(fā)來(lái)的信號(hào)，但安全帶的位置不對(duì)時(shí)，則紅外對(duì)管模塊的接收端收不到發(fā)射端的信號(hào)，這時(shí)就會(huì)向單片機(jī)發(fā)出信號(hào)，即乘客安全帶的位置系得不對(duì)。STM32單片機(jī)處理來(lái)自這三個(gè)模塊的信號(hào)，當(dāng)壓力傳感器的信號(hào)為有乘客入座時(shí)，檢測(cè)觸點(diǎn)傳感器和紅外對(duì)管模塊的信號(hào)，若這兩個(gè)信號(hào)中至少一個(gè)沒(méi)有接通的時(shí)候，向聲光報(bào)警模塊發(fā)送報(bào)警信號(hào)。聲光報(bào)警模塊收到單片機(jī)發(fā)出的報(bào)警信號(hào)后，三極管接通，蜂鳴器和發(fā)光二極管開(kāi)始工作，進(jìn)行聲光報(bào)警。3.1.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖3-1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖此次設(shè)計(jì)的主要組成部分如圖3-1所示。電源電路給系統(tǒng)提供電壓，壓力傳感器、觸點(diǎn)傳感器和分離式紅外對(duì)管分別對(duì)座椅及安全帶的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并將數(shù)據(jù)發(fā)往STM32最小系統(tǒng)模塊，再由單片機(jī)判定是否需要聲光報(bào)警，并將信號(hào)發(fā)往聲光報(bào)警電路。3.1.3系統(tǒng)總體電路原理圖圖3-2系統(tǒng)總體電路原理圖通過(guò)圖3-2可以看出，本設(shè)計(jì)主要由電源電路、薄膜壓力傳感器電路、觸點(diǎn)傳感器電路、紅外對(duì)管模塊電路、STM32F103C8T6最小系統(tǒng)模塊電路和聲光報(bào)警電路幾個(gè)部分組成。電源電路為整個(gè)系統(tǒng)提供了5V電壓供電，采用了USB接口，電源電路中還有一個(gè)自鎖開(kāi)關(guān)可以控制電路的通斷。觸點(diǎn)傳感器檢測(cè)安全帶卡扣是否閉合，薄膜壓力傳感器檢測(cè)重量是否超過(guò)閾值，分離式紅外對(duì)管模塊檢測(cè)安全帶是否對(duì)準(zhǔn)，將所測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)往單片機(jī)進(jìn)行處理，單片機(jī)將接受的數(shù)據(jù)整合，向聲光報(bào)警模塊發(fā)出低電平或高電平信號(hào)從而控制其是否報(bào)警。3.2各模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.2.1電源電路的設(shè)計(jì)圖3-3電源電路實(shí)物圖本設(shè)計(jì)的電源電路實(shí)物圖如圖3-3所示，黑色的是一個(gè)5VDC電源插座，白色的是一個(gè)自鎖開(kāi)關(guān)，紅色的是一個(gè)發(fā)光二極管，藍(lán)色的是一個(gè)330R電阻。該電路在本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中的作用是：給整個(gè)系統(tǒng)提供5V穩(wěn)定的直流電源。圖3-4電源電路原理圖電源電路原理圖如圖3-4所示，是5V直流電源，為整個(gè)系統(tǒng)提供5V直流電源輸出。左邊是一個(gè)DC電源插口，電源線一端接在DC電源插口上，另一端接在USB端口上，可以連接充電寶、電腦USB插口和手機(jī)充電器等帶USB插口的電源。SW是一個(gè)自鎖開(kāi)關(guān)，可以控制整個(gè)電路的電源通斷：當(dāng)J1端連接上外接電源之后，此時(shí)自鎖開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)，系統(tǒng)電路沒(méi)有通電。第一次按下自鎖開(kāi)關(guān)，此時(shí)自鎖開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)，整個(gè)系統(tǒng)接上5V電源，并且開(kāi)始工作。第二次按下自鎖開(kāi)關(guān)，此時(shí)自鎖開(kāi)關(guān)又回到斷開(kāi)狀態(tài)，系統(tǒng)斷開(kāi)5V電源。VCC與各元器件的VCC端連接，當(dāng)電源接通后，為各元器件提供穩(wěn)定的5V直流電源輸出。電路中還加了一個(gè)紅色的發(fā)光二極管，當(dāng)5V直流電源接通后，發(fā)光二極管發(fā)出紅色亮光，提示系統(tǒng)電路已接通電源；當(dāng)電源斷開(kāi)后，發(fā)光二極管停止發(fā)光。電路中的電阻可以防止電路中電流過(guò)大燒壞發(fā)光二極管。3.2.2STM32F103C8T6最小系統(tǒng)模塊電路的設(shè)計(jì)STM32F103C8T6是一款由\t"/item/STM32/_blank"意法半導(dǎo)體集團(tuán)專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的基于ARMCortex-M內(nèi)核STM32系列的32位的微控制器，程序存儲(chǔ)器容量是64KB，STM32F103C8T6增強(qiáng)型使用高性能的ARM?Cortex?-M332位的RISC內(nèi)核，工作頻率為72MHz，內(nèi)置高速存儲(chǔ)器(高達(dá)512K字節(jié)的閃存和64K字節(jié)的SRAM)，豐富的增強(qiáng)I/O端口和聯(lián)接到兩條APB總線的外設(shè)。ARM的Cortex?-M3處理器是最新一代的嵌入式ARM處理器，它為實(shí)現(xiàn)MCU的需要提供了低成本的平臺(tái)、縮減的管腳數(shù)目、降低的系統(tǒng)功耗，同時(shí)提供卓越的計(jì)算性能和先進(jìn)的中斷系統(tǒng)響應(yīng)。該控制器包含3個(gè)12位的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、4個(gè)通用16位定時(shí)器和2個(gè)PWM定時(shí)器，還包含標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)的通信接口：多達(dá)2個(gè)I2C、3個(gè)SPI、2個(gè)I2S、1個(gè)SDIO、5個(gè)USART、一個(gè)USB和一個(gè)CAN。它可以工作于-40°C至+105°C的溫度范圍，一系列的省電模式可以最大限度的保證低功耗應(yīng)用的要求。它還支持三種低功耗模式，可以在要求低功耗、短啟動(dòng)時(shí)間和多種喚醒事件之間達(dá)到最佳的平衡。在睡眠模式，只有CPU停止，所有外設(shè)處于工作狀態(tài)并可在發(fā)生中斷/事件時(shí)喚醒CPU。在保持SRAM和寄存器內(nèi)容不丟失的情況下，停機(jī)模式可以達(dá)到最低的電能消耗。在停機(jī)模式下，停止所有內(nèi)部1.8V部分的供電，PLL、HSI的RC振蕩器和HSE晶體振蕩器被關(guān)閉，調(diào)壓器可以被置于普通模式或低功耗模式?？梢酝ㄟ^(guò)任一配置成EXTI的信號(hào)把微控制器從停機(jī)模式中喚醒，EXTI信號(hào)可以是16個(gè)外部I/O口之一、PVD的輸出、RTC鬧鐘或USB的喚醒信號(hào)。在待機(jī)模式下可以達(dá)到最低的電能消耗。內(nèi)部的電壓調(diào)壓器被關(guān)閉，因此所有內(nèi)部1.8V部分的供電被切斷；PLL、HSI的RC振蕩器和HSE晶體振蕩器也被關(guān)閉；進(jìn)入待機(jī)模式后，SRAM和寄存器的內(nèi)容將消失，但后備寄存器的內(nèi)容仍然保留，待機(jī)電路仍工作。從待機(jī)模式退出的條件是：NRST上的外部復(fù)位信號(hào)、IWDG復(fù)位、WKUP引腳上的一個(gè)上升邊沿或RTC的鬧鐘到時(shí)。而且在進(jìn)入停機(jī)或待機(jī)模式時(shí)，RTC、IWDG和對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘不會(huì)被停止。STM32F103C8T6單片機(jī)的主要參數(shù)如下所示：內(nèi)核：ARM32位的Cortex?-M3CPU，最高72MHz工作頻率，在存儲(chǔ)器的0等待周期訪問(wèn)時(shí)可達(dá)1.2DMips/MHz。支持單周期乘法和硬件除法。存儲(chǔ)器：64K或128K字節(jié)的閃存程序存儲(chǔ)器以及高達(dá)20K字節(jié)的SRAM。上電/斷電復(fù)位(POR/PDR)、可編程電壓監(jiān)測(cè)器(PVD)。4～16MHz晶體振蕩器，內(nèi)嵌經(jīng)出廠調(diào)校的8MHz的RC振蕩器，內(nèi)嵌帶校準(zhǔn)的40kHz的RC振蕩器，產(chǎn)生CPU時(shí)鐘的PLL和帶校準(zhǔn)功能的32kHzRTC振蕩器。低功耗：睡眠、停機(jī)和待機(jī)模式，VBAT為RTC和后備寄存器供電。2個(gè)12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，1μs轉(zhuǎn)換時(shí)間(多達(dá)16個(gè)輸入通道)。轉(zhuǎn)換范圍：0V至3.6V。7通道DMA控制器。支持的外設(shè)：定時(shí)器、ADC、SPI、I2C和USART。多達(dá)80個(gè)快速I/O端口。26/37/51/80個(gè)I/O口，所有I/O口可以映像到16個(gè)外部中斷；幾乎所有端口均可容忍5V信號(hào)。多達(dá)7個(gè)定時(shí)器：3個(gè)16位定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器有多達(dá)4個(gè)用于輸入捕獲/輸出比較/PWM或脈沖計(jì)數(shù)的通道和增量編碼器輸入；個(gè)16位帶死區(qū)控制和緊急剎車，用于電機(jī)控制的PWM高級(jí)控制定時(shí)器；2個(gè)看門狗定時(shí)器(獨(dú)立的和窗口型的)；系統(tǒng)時(shí)間定時(shí)器：24位自減型計(jì)數(shù)器。多達(dá)9個(gè)通信接口：多達(dá)2個(gè)I2C接口(支持SMBus/PMBus)；多達(dá)3個(gè)USART接口(支持ISO7816接口，LIN，IrDA接口和調(diào)制解調(diào)控制)；多達(dá)2個(gè)SPI接口(18M位/秒)；CAN接口(2.0B主動(dòng))；USB2.0全速接口。STM32F103C8T6單片機(jī)相關(guān)引腳如圖3-5所示。圖3-5STM32F103C8T6單片機(jī)引腳圖STM32F103C8T6最小系統(tǒng)模塊電路原理圖如圖3-6所示，單片機(jī)最小系統(tǒng)自帶時(shí)鐘電路、復(fù)位電路以及3.3V電源，VCC引腳連接電源電路的5V直流電源,GND引腳接地。圖3-6STM32F103C8T6最小系統(tǒng)模塊電路原理圖本設(shè)計(jì)的STM32F103C8T6最小系統(tǒng)模塊電路實(shí)物圖如圖3-7所示，在本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中起到主控作用，控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。圖3-7STM32F103C8T6最小系統(tǒng)模塊電路實(shí)物圖3.2.3薄膜壓力傳感器模塊電路的設(shè)計(jì)圖3-8薄膜壓力傳感器模塊電路實(shí)物圖本設(shè)計(jì)的薄膜壓力傳感器模塊電路實(shí)物圖如圖3-8所示，由一個(gè)紅色發(fā)光二極管、一個(gè)薄膜壓力傳感器、一個(gè)LM393電壓比較器、一個(gè)10K電阻、一個(gè)1K電阻和一個(gè)10K滑動(dòng)變阻器組成。該電路在本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中的作用是：檢測(cè)座椅上是否有乘客入座，并將信息發(fā)送給單片機(jī)處理。圖3-9薄膜壓力傳感器模塊電路原理圖薄膜壓力傳感器電路如圖3-9所示，左端是一個(gè)RFP-602壓阻式薄膜壓力傳感器，用來(lái)檢測(cè)座椅上的重量。它是單點(diǎn)式傳感器，圖中圓形部分是壓力傳感器的敏感區(qū)，它的直徑是10mm，有0.2mm厚，是由聚酯材料制作而成，能在-25℃-70℃溫度區(qū)間內(nèi)工作，它還擁有us級(jí)的響應(yīng)時(shí)間。RFP-602型薄膜壓力傳感器可以對(duì)任何接觸面的壓力進(jìn)行靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量。當(dāng)壓力傳感器檢測(cè)到有壓力的時(shí)候，施加在傳感器感應(yīng)區(qū)域的壓力就會(huì)被薄膜壓力傳感器轉(zhuǎn)換成電阻信號(hào)，然后通過(guò)力-電阻的標(biāo)定關(guān)系曲線獲得外界所施壓力的變化信息。外界施加的壓力越大，壓力傳感器的輸出電阻就越小，反之，外界施加的壓力越小，壓力傳感器的輸出電阻就越大。傳感器與電源之間有一個(gè)10K歐的電阻，用來(lái)保護(hù)壓力傳感器。再往右是一個(gè)VR2型10K滑動(dòng)變阻器和LM393型電壓比較器?？梢詫?duì)滑動(dòng)變阻器進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，來(lái)調(diào)控壓力傳感器電路的靈敏度，電壓比較器用來(lái)比較薄膜壓力傳感器支路和滑動(dòng)變阻器支路的電壓大小，進(jìn)而得出向單片機(jī)輸出低電平還是高電平。電壓比較器是集成運(yùn)放非線性應(yīng)用電路，它將一個(gè)模擬量電壓信號(hào)和一個(gè)參考電壓相比較，在二者幅度相近的附近，輸出電壓將產(chǎn)生躍變。相應(yīng)地輸出高電平或低電平。圖3-10所示的是一個(gè)最簡(jiǎn)單的電壓比較器，為參考電壓，加在運(yùn)放的同相輸入端，輸入電壓加在反相輸入端。當(dāng)時(shí)，運(yùn)放輸出高電平，當(dāng)時(shí)，運(yùn)放輸出低電平。因此，以為界，當(dāng)輸入電壓變化時(shí)，輸出端反映出兩種狀態(tài)：高電位和低電位。圖3-10電壓比較器電路圖滑動(dòng)變阻器的阻值越大，壓力傳感器模塊電路就越靈敏。由于壓力越大，壓力傳感器的電阻越小，當(dāng)壓力傳感器電阻阻值大于滑動(dòng)變阻器阻值，即壓力傳感器支路電壓大于于滑動(dòng)變阻器支路電壓時(shí)，電壓比較器輸出低電平，此時(shí)發(fā)光二極管支路導(dǎo)通，發(fā)光二極管開(kāi)始發(fā)出紅光，說(shuō)明座椅上的重量沒(méi)有達(dá)到閾值，即座椅上沒(méi)有乘客入座。當(dāng)壓力傳感器電阻阻值小于滑動(dòng)變阻器的阻值，即壓力傳感器支路電壓小于滑動(dòng)變阻器支路電壓時(shí)，則電壓比較器輸出高電平，即壓力傳感器測(cè)得的重量大于設(shè)定的閾值，說(shuō)明座椅上有乘客入座。此時(shí)，因?yàn)殡妷罕容^器輸出高電平，所以右邊的二極管電路不導(dǎo)通，發(fā)光二極管停止發(fā)光，表示座椅上有乘客入座。3.2.4紅外對(duì)管模塊電路的設(shè)計(jì)圖3-11紅外對(duì)管模塊電路實(shí)物圖本設(shè)計(jì)的紅外對(duì)管模塊電路實(shí)物圖如圖3-11所示，由一個(gè)P1型分離式紅外發(fā)射端和一個(gè)RX1型分離式紅外接收端組成。該電路在本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中作用是檢測(cè)乘客的安全帶系的位置對(duì)不對(duì)，并將信息發(fā)送給單片機(jī)。圖3-12紅外對(duì)管模塊電路原理圖圖3-12為紅外對(duì)管模塊電路原理圖，在客車上，紅外接收端置于本排座椅的安全帶卡扣上，而紅外發(fā)射端則安裝在前一排座椅的背面中間部位。當(dāng)安全帶系好時(shí)，卡扣上的紅外接收端是對(duì)著前排座位的背面的，剛好能對(duì)準(zhǔn)前排的紅外發(fā)射端，此時(shí)，紅外接收端就能收到發(fā)射端發(fā)出的信號(hào)，從而向STM32F103C8T6單片機(jī)發(fā)送高電平信號(hào)。當(dāng)乘客的安全帶已經(jīng)扣上，但是放的位置不對(duì)，例如放在了背后或者屁股底下，那此時(shí)安全帶卡扣上的紅外接收端就收不到來(lái)自前排座位上的紅外發(fā)射端發(fā)出的紅外信號(hào)，于是紅外接收端就向單片機(jī)發(fā)送低電平信號(hào)，表示安全帶系的姿勢(shì)不正確。3.2.5聲光報(bào)警模塊電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的聲光報(bào)警模塊電路實(shí)物圖如圖3-13所示，由兩個(gè)1K電阻、一個(gè)TMB12A05型蜂鳴器、一個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)8050三極管組成。該模塊電路在本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中作用是根據(jù)單片機(jī)發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行聲光報(bào)警或者不報(bào)警。圖3-13聲光報(bào)警模塊電路實(shí)物圖聲光報(bào)警模塊電路如圖3-14所示，當(dāng)薄膜壓力傳感器檢測(cè)到座位上有乘客入座時(shí)，向單片機(jī)發(fā)送高電平，當(dāng)觸點(diǎn)傳感器和紅外對(duì)管至少有一個(gè)沒(méi)有接通或者對(duì)準(zhǔn)時(shí)，單片機(jī)PB12引腳開(kāi)始向聲光報(bào)警電路發(fā)送低電平，此時(shí)8050三極管接通，TMB12A05型蜂鳴器和發(fā)光二極管開(kāi)始工作，進(jìn)行聲光報(bào)警。在壓力傳感器檢測(cè)到座椅上沒(méi)有乘客時(shí)，無(wú)論觸點(diǎn)傳感器和紅外對(duì)管模塊處于何種狀態(tài)，單片機(jī)均向聲光報(bào)警電路發(fā)送高電平，使該電路不報(bào)警。圖3-14聲光報(bào)警模塊電路原理圖本設(shè)計(jì)使用的是8050三極管，如圖3-15所示，其相關(guān)參數(shù)如下所示：類型：開(kāi)關(guān)型極性：NPN型材料：硅最大集電極電流：0.5A直流電增益：10到60功耗：625mW最大集電極C-發(fā)射極電壓E（VCEO）：25特征頻率：150MHz存儲(chǔ)溫度：-55℃-150℃8050為NPN型三極管，主要的作用就是當(dāng)做一個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)用，控制電路的通斷。三極管平的一面朝著自己的時(shí)候，引腳從左往右分別是發(fā)射極E、基極B以及集電極C，圖3-10中有箭頭的一端為E，與電阻相連的為B，另一個(gè)為C。只有當(dāng)E電位高于B電位，并且B點(diǎn)位高于C電位時(shí)，8050三極管才能導(dǎo)通，相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)。圖3-158050型三極管3.2.6觸點(diǎn)傳感器模塊電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的觸點(diǎn)傳感器模塊電路實(shí)物圖如圖3-16所示，由一個(gè)自鎖開(kāi)關(guān)和一個(gè)10K電阻組成，該模塊電路在本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中作用是檢測(cè)安全帶的卡扣有沒(méi)有扣上。圖3-16觸點(diǎn)傳感器模塊電路實(shí)物圖觸點(diǎn)傳感器模塊電路如圖3-17所示，用來(lái)模擬安全帶卡扣的狀態(tài)。當(dāng)自鎖開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)，此時(shí)電路輸出低電平，說(shuō)明安全帶卡扣已經(jīng)扣好。當(dāng)自鎖開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)的單片機(jī)PB14引腳為高電平，說(shuō)明安全帶卡扣沒(méi)有扣好。圖3-17觸點(diǎn)傳感器模塊電路原理圖

第4章軟件設(shè)計(jì)如果說(shuō)硬件電路是人的身體，那么軟件部分就是人的魂魄，一個(gè)人的魂魄純凈澄澈，意味著他意識(shí)清楚，思維敏捷，心中的雜念少，做事情的思路就會(huì)格外的清晰，反應(yīng)也會(huì)相當(dāng)?shù)匮杆佟Ｍ瑯拥?，軟件部分也是?shí)物設(shè)計(jì)的靈魂所在，好的程序可以正確運(yùn)行，運(yùn)行效率高，沒(méi)有那么多冗余。4.1單片機(jī)程序開(kāi)發(fā)環(huán)境俗話說(shuō)工欲善其事，必先利其器，要想寫出好的程序，一個(gè)合適的程序開(kāi)發(fā)環(huán)境是必不可少的。通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料并進(jìn)行對(duì)比之后，本設(shè)計(jì)最終采用KeilμVision5來(lái)進(jìn)行軟件的開(kāi)發(fā)。KeilμVision5是美國(guó)KeilSoftware公司出品的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，可以把C語(yǔ)言或者匯編語(yǔ)言編譯生成二進(jìn)制代碼，可以讓單片機(jī)執(zhí)行，而且它可以存放在單片機(jī)的存儲(chǔ)器里面，也就是說(shuō)它的體積相當(dāng)之小。除此之外，它還有工程易于管理，可以自動(dòng)加載啟動(dòng)代碼，集編輯、編譯、仿真一體，調(diào)試功能強(qiáng)大等許多優(yōu)點(diǎn)。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、鏈接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（μVision5）將這些部分組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。使用C語(yǔ)言編程，那么KeilμVision5幾乎就是不二之選，即使不使用C語(yǔ)言，而只使用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)讓軟件設(shè)計(jì)事半功倍。KeilμVision5軟件的開(kāi)發(fā)界面如圖4-1所示。圖4-1KeilμVision5軟件開(kāi)發(fā)界面4.2KeilμVision5軟件的安裝（1）從KEIL官網(wǎng)下載KeilμVision5的安裝文件，下載完成后，打開(kāi)KeilμVision5的安裝包，在彈出對(duì)話框的右下角點(diǎn)擊Next按鈕，在彈出的許可協(xié)議對(duì)話框下方勾選“同意軟件使用條款”，點(diǎn)擊Next按鈕，進(jìn)行下一步。（2）在文件夾選擇界面中選擇安裝路徑，單擊Next按鈕，注意路徑命中不能有中文。在彈出的用戶信息界面填寫信息，四個(gè)格子全部都填空格就可以了。然后單擊Next按鈕，在新對(duì)話框中點(diǎn)擊Finish按鈕，KeilμVision5軟件即可安裝完成。KeilμVision5需要自己全裝STM32芯片包，下載STM32芯片包需要到KEIL的官網(wǎng)，直接直接找到并下載STM32F1芯片包即可。安裝路徑要和KeilμVision5軟件一樣。安裝成功后，可以在KeilμVision5的PackInstaller中查看安裝的STM32F1芯片包，并選擇相關(guān)單片機(jī)的型號(hào)了。4.3KeilμVision5軟件的開(kāi)發(fā)流程KeilμVision5軟件的開(kāi)發(fā)流程如圖4-2所示。圖4-2KeilμVision5軟件開(kāi)發(fā)流程圖首先下載并安裝KeilμVision5軟件和STM32芯片包，然后新建一個(gè)“安全帶提醒裝置”工程，并在工程中編寫程序。寫完后，編譯并修改程序，將程序中的錯(cuò)誤之處盡數(shù)修改，然后對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試，若有差錯(cuò)則再進(jìn)行修改，直到?jīng)]有錯(cuò)誤為止。最后燒寫程序，將調(diào)試好的程序燒寫到單片機(jī)中。4.4利用KeilμVision5軟件新建工程4.4.1新建本地工程文件夾及相關(guān)文件為了能更迅速的從一堆文件中找到所建的工程，需要建一個(gè)新的文件夾來(lái)存放所做的整個(gè)工程，將其建在D盤里，并命名為“安全帶提醒裝置”，創(chuàng)建stm32f10x.h和main.c文件并將其存放在該文件夾下，同時(shí)從固件庫(kù)拷貝startup_stm32f10x_hd.s到該文件夾里。然后在該文件夾里再建兩個(gè)新文件夾，分別命名為“Listings”和“Objects”，它們分別用來(lái)存放編譯器編譯時(shí)產(chǎn)生的C語(yǔ)言代碼清單和編譯時(shí)產(chǎn)生的調(diào)試信息、封裝庫(kù)等。如圖4-3所示。圖4-3新建本地文件夾及相關(guān)文件4.4.2新建工程打開(kāi)KeilμVision5軟件，新建一個(gè)工程，如圖4-4所示。圖4-4新建一個(gè)工程將工程命名為“安全帶提醒裝置”并保存在“安全帶提醒裝置”文件夾下，如圖4-5所示。圖4-5工程命名選擇CPU型號(hào)。本設(shè)計(jì)使用的是STM32F103C8T6，由于之前在官網(wǎng)下載了STM32F1芯片包，所以選擇STM32F103C8CPU型號(hào)即可，如圖4-6所示。圖4-6選擇CPU型號(hào)在線添加庫(kù)文件，如圖4-7所示。圖4-7在線添加庫(kù)文件將創(chuàng)建本地工程文件夾時(shí)創(chuàng)建的三個(gè)文件添加到新建的“安全帶提醒裝置”工程中。先打開(kāi)工程，雙擊組文件夾“SourceGroup1”，此時(shí)彈出文件瀏覽框，里面有需要添加的文件的路徑，選擇需要添加的三個(gè)文件即可。“main.c”就是要寫的主程序文件，用來(lái)存放main函數(shù)，目前是空的，如圖4-8所示。圖4-8在工程中添加文件配置魔術(shù)棒選項(xiàng)卡。如果這一步配置出現(xiàn)錯(cuò)誤，那么就可能發(fā)生一系列問(wèn)題，如編譯和下載出現(xiàn)問(wèn)題等，因此這一步是很重要的。首先，打開(kāi)魔術(shù)棒選項(xiàng)卡，點(diǎn)擊上方的“Target”選項(xiàng)卡，勾選右邊的“UseMicroLIB”選項(xiàng)，這樣在編寫串口驅(qū)動(dòng)時(shí)就能用printf函數(shù)了，如圖4-9所示。圖4-9選中微庫(kù)然后在“Output”選項(xiàng)卡中單擊“SelectFolderforObjects”按鈕，將輸出文件夾定位于工程目錄下的“Output”文件夾，同時(shí)將下方的“CreateHEXFile”選項(xiàng)給勾選上，這樣就可以在編譯時(shí)生成hex文件，如圖4-10所示。圖4-10配置“Output”選項(xiàng)卡最后點(diǎn)擊“Listing”選項(xiàng)卡，單擊“SelectFolderforListings”按鈕，將輸出文件夾定位到工程目錄下的“Listing”文件夾，如圖4-11所示。圖4-11配置“Listing”選項(xiàng)卡下載器配置。將仿真器與電腦連接好，給開(kāi)發(fā)板通上電，打開(kāi)KeilμVision5軟件，打開(kāi)魔術(shù)棒選項(xiàng)卡，選擇“Debug”選項(xiàng)卡，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)用的是ST-Link/V2燒寫器，所以在右上角“Use”一欄中選擇“ST-LinkDebugger”一項(xiàng)，如圖4-12所示圖4-12在“Debug”選項(xiàng)卡中勾選“ST-LinkDebugger”一項(xiàng)然后點(diǎn)擊“Settings”按鈕，在彈出的選項(xiàng)卡中勾選“ResetandRun”選項(xiàng)，這樣程序下載完成后就可以自動(dòng)運(yùn)行了，否則的話還需手動(dòng)復(fù)位。之后選擇“FlashDownload”選項(xiàng)卡，點(diǎn)擊“Add”按鈕，將“STM32F10xMed-densityFlash”項(xiàng)和“STM32F10xFlashOptions”項(xiàng)加進(jìn)去即可，如圖4-13所示。圖4-13配置“FlashDownload”選項(xiàng)卡最后在“Utilities”選項(xiàng)卡中勾選“UseDebugDriver”一項(xiàng)，即選擇默認(rèn)配置的燒寫器。如圖4-14所示。圖4-14在“Utilities”選項(xiàng)卡中勾選“UseDebugDriver”一項(xiàng)4.4.3編寫并編譯程序本設(shè)計(jì)的主要程序如下所示（相關(guān)變量的定義等詳見(jiàn)附錄）：voidHAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef*htim)

/*

1ms定時(shí)

*/{ if(htim==&htim4) { Timer4_ms++; if(Timer4_ms%200==0) { if(beep_time!=0)//蜂鳴器鳴叫 { GPIOB->ODR^=GPIO_PIN_12;/*

取反，這里是做測(cè)試的才這樣寫的，目測(cè)是可以的

*/ }elsebeep_0; } if(Timer4_ms%1000==0){//1秒進(jìn)入一次

//相關(guān)邏輯都放在定時(shí)器中斷進(jìn)行，因?yàn)槎际歉叩碗娖脚袛?，且邏輯很少，所以不?huì)影響定時(shí)器運(yùn)行 Timer4_ms=0; if(YALI()==1&&YLZ_Tim<10)//判斷是否有人坐下{ YLZ_Tim++;YLL_Tim=3;} if(YLZ_Tim>=5)YL_Bit=1;//連續(xù)五秒都檢測(cè)到坐下 if(YALI()==0&&YLL_Tim>0)YLL_Tim--;//連續(xù)三秒沒(méi)人座，判定離開(kāi)座位if(YLL_Tim==0&&YL_Bit==1)//判定離開(kāi)座位后，清楚相關(guān)標(biāo)志位 { YL_Bit=0; YLZ_Tim=0; } if(YL_Bit==1){//上面判定有人坐下五秒，才判定安全帶位置和鎖扣是否正常 if((HY()==1||SUO()==1)&&HYL_Tim<10)HYL_Tim++;//上面判定有人坐下五秒，才判定安全帶位置和鎖扣是否正常 elseHYL_Tim=0; if(HYL_Tim>=1)beep_time=1;//安全帶或者鎖扣連續(xù)一秒以上都是異常，開(kāi)始報(bào)警，一秒的判定時(shí)長(zhǎng)，能消除傳感器異常數(shù)據(jù)，導(dǎo)致誤觸發(fā) elsebeep_time=0;

}else{HYL_Tim=0;beep_time=0;}//都正常，取消報(bào)警 } }}程序編寫完成后，點(diǎn)擊菜單中的“Build”按鈕對(duì)程序進(jìn)行編譯，如果有錯(cuò)誤就修改，沒(méi)有錯(cuò)誤的話就進(jìn)行下一步：調(diào)試程序。4.4.4利用KeilμVision5軟件對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試程序編寫完成后，還需對(duì)其進(jìn)行調(diào)試，以確保以后程序的運(yùn)行不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。具體調(diào)試的步驟如下所示：打開(kāi)KeilμVision5軟件，創(chuàng)建名為“安全帶提醒裝置程序調(diào)試”的工程，并選擇STM32F103C8芯片型號(hào)。在創(chuàng)建的工程下新建一個(gè)空白文本，將之前編寫好的程序復(fù)制到改文件里，并將其保存為“安全帶提醒裝置程序調(diào)試.c”文件。點(diǎn)擊“Build”按鈕進(jìn)行編譯，若有錯(cuò)誤就找到其位置并將其改正，一直到?jīng)]有錯(cuò)誤為止，當(dāng)沒(méi)有錯(cuò)誤后，則程序調(diào)試完成。4.4.5利用ST-LINK/V2燒寫器燒錄程序程序編寫并編譯完成之后，就要將編譯好的程序燒寫到開(kāi)發(fā)板上，并開(kāi)始運(yùn)行。當(dāng)ST-LINK燒寫器連接到電腦，并且開(kāi)發(fā)板通上電源之后，打開(kāi)編譯好的程序，單擊KeilμVision5軟件菜單中的“LOAD”按鈕，就可以將程序燒寫到芯片中了。此時(shí)觀察下方“BuildOutput”窗口，若出現(xiàn)“Applicationrunning...”則說(shuō)明程序下載成功，如圖4-15所示。圖4-15程序下載成功4.5ST-LINK/V2燒寫器的相關(guān)介紹ST-LINK/V2是ST意法半導(dǎo)體公司制造的開(kāi)發(fā)工具，可以對(duì)STM32系列MCU進(jìn)行仿真和下載，其實(shí)物圖如圖4-16所示。圖4-16ST-Link/V2燒寫器實(shí)物圖該燒寫器支持KeilμVision5軟件和帶JTAG/SWD接口的STM32系列單片機(jī)。本設(shè)計(jì)中STM32F103C8T6芯片和ST-LINK/V2之間通過(guò)JTAG/SWD接口連接，筆記本電腦與ST-LINK/V2通過(guò)高速USB2.0連接在一起。它可以對(duì)FLASHROM、EEPROM、AFR等存儲(chǔ)器進(jìn)行燒寫，有著強(qiáng)大的編程功能。除此之外，ST-Link燒寫器的防真能力也是毋庸置疑的，它可以支持很多種調(diào)試方法，如單步調(diào)試、全速運(yùn)行和斷點(diǎn)調(diào)試等等，反應(yīng)速度特別快。該燒寫器工作時(shí)，它上面的LED燈會(huì)有五種顯示狀態(tài)，對(duì)應(yīng)著燒寫器的五個(gè)工作狀態(tài)。第一種狀態(tài)是LED發(fā)紅光并呈閃爍狀態(tài)，此時(shí)說(shuō)明燒寫器連接上電腦之后，正在進(jìn)行第一次USB枚舉。第二種狀態(tài)是LED發(fā)紅光，這就表明該燒寫器已經(jīng)成功地和電腦建立了連接，可以進(jìn)行通信。第三種狀態(tài)是綠燈/紅燈一直閃爍，此時(shí)，燒寫器連接的開(kāi)發(fā)板和電腦之間正在交換數(shù)據(jù)。當(dāng)交換數(shù)據(jù)完成之后，LED就會(huì)顯示綠光，也就是第四種狀態(tài)。最后一種狀態(tài)是LED發(fā)出橙色光，這時(shí)候就表明開(kāi)發(fā)板和電腦之間的通訊失敗了。以上就是燒寫器及其LED燈的五種工作狀態(tài)。

第5章實(shí)物的搭建及硬件電路的調(diào)試5.1實(shí)物的搭建5.1.1使用元件一覽本設(shè)計(jì)使用的元件包括：一張9*15萬(wàn)用板。一個(gè)STM32F103C8T6最小系統(tǒng)模塊。一個(gè)RFP-602壓阻式薄膜壓力傳感器。一組紅外對(duì)管，包括一個(gè)分離式紅外發(fā)射端和一個(gè)分離式紅外接收端。一個(gè)5V的DC電源插口。一個(gè)TMB12A05型蜂鳴器。2個(gè)20P排母。3個(gè)紅色發(fā)光二極管。3個(gè)1K電阻，一個(gè)10K電阻，一個(gè)330R電阻。2個(gè)自鎖開(kāi)關(guān)。一個(gè)10K滑動(dòng)變阻器。一個(gè)LM393電壓比較器。一個(gè)DIP8底座。一個(gè)8050三極管。若干導(dǎo)線。一根USB供電線。5.1.2硬件電路的焊接首先需要先準(zhǔn)備好焊接材料，除了本設(shè)計(jì)使用的元件外，還需要準(zhǔn)備一套電焊用的設(shè)備，具體設(shè)備如下所示：一個(gè)外熱式電烙鐵。目前市面上有兩種電烙鐵，一種是內(nèi)熱式電烙鐵，另一種是外熱式電烙鐵。它倆的區(qū)別除了內(nèi)熱和外熱外，內(nèi)熱式的電烙鐵的頭部要大一些，熱得比外熱式的要快，而且使用壽命要更短。本設(shè)計(jì)使用的是外熱式電烙鐵，因?yàn)樗念^部要小一點(diǎn)，方便操作。若干焊錫。焊錫是電焊過(guò)程中必不可少的材料，被電烙鐵融化的液態(tài)錫在元件的引腳上冷卻固化后，就可以將所焊元件固定在萬(wàn)用板上了。兩塊海綿。焊接過(guò)程中總會(huì)有一些焊錫固化后留在電烙鐵的頭部，這時(shí)候?qū)㈦娎予F在準(zhǔn)備好的干海綿上刮幾下就可以把這些殘留的焊錫給清理下來(lái)了，也更便于繼續(xù)進(jìn)行焊接。一個(gè)斜口鉗。焊接的過(guò)程中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)元件引腳過(guò)長(zhǎng)的情況，這時(shí)候就需要用斜口鉗將這些引腳過(guò)長(zhǎng)的部分給剪掉，不然的話不僅會(huì)影響硬件電路的連接，也會(huì)破壞整個(gè)系統(tǒng)的美觀。一個(gè)尖嘴鉗。尖嘴鉗能在非常狹小的空間內(nèi)工作，很適合用于萬(wàn)用電路板，部分元件的引腳需要進(jìn)行彎折才能焊接，此時(shí)就可以用尖嘴鉗把這些元件引腳掰彎，來(lái)繼續(xù)接下來(lái)的焊接。一個(gè)鑷子。有很多體積比較小的元件，在焊接的時(shí)候，用手往往拿不穩(wěn)這些小元件，用鑷子夾住就可以穩(wěn)定的進(jìn)行操作了。準(zhǔn)備好這些，就可以開(kāi)始進(jìn)行硬件電路的焊接了。焊接的具體步驟如下所示：先規(guī)劃好各元件的引腳要焊的位置，最好將元件按照電路圖中所畫的位置來(lái)放置，然后按順序進(jìn)行焊接。焊接時(shí)先將要焊的元件在萬(wàn)用板上擺好位置，然后將其引腳插入萬(wàn)用板的孔洞中，扶好元件，在萬(wàn)用板的另一面進(jìn)行焊接，用電烙鐵融化適量的焊錫，將其放置在元件的引腳與萬(wàn)用板接觸的位置，注意焊錫不要連在旁邊孔洞的圈上，然后扶好元件并一直等到焊錫凝固。按照此方法依次將各元件焊接到萬(wàn)用板上。焊接時(shí)電烙鐵頭部有殘留的焊錫時(shí)，要用干燥的海綿清理干凈。焊完之后元件引腳多出來(lái)的部分要用斜口鉗剪掉。全部硬件電路焊接完成后，就要對(duì)其進(jìn)行調(diào)試了。焊接好的實(shí)物如圖5-1和圖5-2所示。圖5-1實(shí)物圖正面圖5-2實(shí)物圖反面5.2硬件電路的調(diào)試電路焊接完成之后，就要進(jìn)行硬件電路的調(diào)試了。如果不對(duì)焊接好的硬件電路進(jìn)行調(diào)試的話，在系統(tǒng)通電之后可能會(huì)發(fā)生短路、斷路等情況。對(duì)系統(tǒng)的調(diào)試步驟如下所示：觀察實(shí)物，檢查元件焊接的位置是否準(zhǔn)確，有沒(méi)有出現(xiàn)元件正負(fù)極接反、焊錫與其他電路粘連的情況，如有，重新焊接出問(wèn)題的地方，沒(méi)有問(wèn)題的話進(jìn)行下一步。使用數(shù)字萬(wàn)用表檢查電路中是否有短路、斷路的情況，確保元件和電路的連接沒(méi)有問(wèn)題。將電路接上5V直流電源，檢查各模塊元件是否能正常工作，小燈亮沒(méi)亮等。沒(méi)有問(wèn)題的話直接進(jìn)行下一步。如有問(wèn)題的話拔掉電源，再用萬(wàn)用表測(cè)，找到有問(wèn)題的地方，重新焊接。保持電源連接，把程序燒寫到STM32F103C8T6單片機(jī)中，檢測(cè)該系統(tǒng)是否能按照程序正確運(yùn)行。能正確運(yùn)行則調(diào)試完成。

結(jié)論隨著交通的發(fā)展，以后必然會(huì)有越來(lái)越多的汽車上路，因此汽車上司機(jī)和乘客的生命安全必須得到最大限度的保障，而安全帶正是保障生命安全最重要的裝置之一，督促乘客系好安全帶也就變得愈發(fā)重要。所以此次就設(shè)計(jì)了一種新型營(yíng)運(yùn)客車安全帶提醒裝置。本設(shè)計(jì)采用STM32F103C8T6單片機(jī)作為主控模塊，以RFP-602壓阻式薄膜壓力傳感器為主組成壓力傳感器模塊，一個(gè)分離式紅外發(fā)射端和一個(gè)分離式紅接收端組成紅外對(duì)管模塊，一個(gè)自鎖開(kāi)關(guān)組成觸點(diǎn)傳感器模塊，蜂鳴器和發(fā)光二極管為主組成聲光報(bào)警模塊，一個(gè)自鎖開(kāi)關(guān)和5VDC電源插座為主組成電源模塊。以上六個(gè)模塊組成了本設(shè)計(jì)的整個(gè)系統(tǒng)。系統(tǒng)接上電源后，壓力傳感器模塊檢測(cè)座椅上是否有乘客，觸點(diǎn)傳感器模塊檢測(cè)乘客安全帶卡扣是否扣好，紅外對(duì)管模塊檢測(cè)乘客是否將安全帶系在了正確位置。檢測(cè)完成后，三個(gè)模塊將結(jié)果傳給主控模塊，主控模塊的單片機(jī)再將接收到信號(hào)進(jìn)行處理，并得出報(bào)警或者不報(bào)警的信號(hào)，將其傳給聲光報(bào)警模塊。聲光報(bào)警模塊根據(jù)接收到的信號(hào)進(jìn)行聲光報(bào)警或者不報(bào)警。整個(gè)設(shè)計(jì)包含了兩個(gè)過(guò)程：一是硬件電路設(shè)計(jì)，二是軟件設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)硬件電路的過(guò)程中，我學(xué)會(huì)了如何利用AltiumDesigner20軟件進(jìn)行硬件電路的設(shè)計(jì)，以及硬件電路的焊接技術(shù)。而在軟件設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我學(xué)會(huì)了如何用KeilμVision5軟件來(lái)編寫程序，還學(xué)會(huì)了如何用ST-LINK/V2燒寫器來(lái)燒寫程序，同時(shí)將C語(yǔ)言也溫習(xí)了一遍?？偟膩?lái)說(shuō)，本次設(shè)計(jì)基本完成了目標(biāo)要求，但細(xì)節(jié)處還需改善和提高，比如實(shí)物的焊接等等。經(jīng)過(guò)此次設(shè)計(jì)，我對(duì)之前學(xué)過(guò)的知識(shí)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)和理解，同時(shí)還明白了理論必須與實(shí)踐相結(jié)合的道理，理論知識(shí)掌握得再好，沒(méi)經(jīng)過(guò)親自實(shí)踐那也是空中樓閣，一觸即碎。參考文獻(xiàn)[1]WellsJAK，WilliamsAF，F(xiàn)armerCM．SeatbeltuseamongAfricanAmericans,Hispanics,andwhites[J]．AccidentAnalysis&Prevention，2002，34(4)：523-529．[2]DerrigRA，Segui-GomezM，AbtahiA，etal．Theeffectofpopulationsafetybeltusageratesonmotorvehicle-relatedfatalities[J]．AccidentAnalysis&Prevention，2002，34(1)：101-110．[3]HoustonDJ，RichardsonJrLE．Trafficsafetyandtheswitchtoaprimaryseatbeltlaw：theCaliforniaexperience[J]．AccidentAnalysis&Prevention，2002，34(6)：743-751．[4]秦勤，余可杏．汽車安全帶的作用及其原理淺析[J]．時(shí)代汽車，2016(11)：79-80．[5]孫峰輝，張根萊，劉成源，等．汽車安全帶提醒裝置發(fā)展與新設(shè)想[J]．中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2019(17)：124-125．[6]吳德旭．中國(guó)乘用車安全帶提醒裝置研究[D]．武漢：武漢理工大學(xué)，2006．[7]于文函．汽車安全帶車感性能檢測(cè)系統(tǒng)研究[D]．長(zhǎng)春：長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)，2019．[8]InayoshiM，EnomotoA，F(xiàn)ujiiH．Seatbeltwarningdevice：U．S．Patent8，285，455[P]．2012-10-9．[9]RosenblattEG．Seatbeltviolationalertsystem：U．S．PatentApplication13/065，505[P]．2011-3-23．[10]CotterWD．Seatbeltstatusexternalmonitoringapparatusandmethod：U．S．Patent7，812，716[P]．2010-10-12．[11]RP西肯，R．K．康斯坦伯．安全帶提醒系統(tǒng)：103386949A[P]．2013-11-13．[12]葛如海，金橋，胡滿江，等．安全帶佩戴視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)仿真研究[J]．車輛與動(dòng)力技術(shù)，2013(4)：17-21+25．[13]周青，夏勇，姬佩君，等．一種具有可逆預(yù)警功能的汽車座椅安全帶系統(tǒng)：202016450U[P]．2012-12-19．[14]劉輝，趙建彪，李闖，等．基于限制車速的安全帶強(qiáng)制使用裝置[J]．電子設(shè)計(jì)工程，2011，19(1)：141-145．[15]朱江蘭，包穎瑩，梁森．飛機(jī)座椅安全帶狀態(tài)報(bào)警電路設(shè)計(jì)[J]．自動(dòng)化儀表，2015，36(6)：84-86+90．[16]譚欣，夏銘，張友剛，等．一種汽車安全帶未系閃光報(bào)警裝置[J]．汽車實(shí)用技術(shù)，2019(4)：54-55+58．[17]孫峰輝，張根萊，劉成源，等．汽車安全帶提醒裝置發(fā)展與新設(shè)想[J]．中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2019(17)：124-125．[18]張璐．小型轎車駕駛安全帶的智能檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]．機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2018，33(8)：187-188．[19]聶茹，陸兆基．基于STM32F103C8T6的智能俯臥撐訓(xùn)練器設(shè)計(jì)[J]．信息技術(shù)，2019，43(6)：44-47+51．[20]劉火良．STM32庫(kù)開(kāi)發(fā)實(shí)戰(zhàn)指南[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013．[21]聶輝海．傳感器技術(shù)及應(yīng)用[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2012．[22]周潤(rùn)景，張麗敏，王偉．AltiumDesigner原理圖與PCB設(shè)計(jì)[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2009．致謝經(jīng)過(guò)幾個(gè)月日日夜夜的不懈努力，終于在老師、學(xué)姐和本組同學(xué)們的幫助下完成了此篇論文，值此擱筆之際倍覺(jué)艱辛與不易，回首往昔，感觸良多，往事有如昨日重現(xiàn)，歷歷在目，感恩之情油然而生。書山巍巍，學(xué)海淼淼。師恩浩蕩，沒(méi)齒難忘。在過(guò)去的幾個(gè)月間，滕老師嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的教學(xué)精神和雷厲風(fēng)行的行事作風(fēng)無(wú)時(shí)無(wú)刻不在激勵(lì)和影響著我，也正是如此，我的設(shè)計(jì)進(jìn)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于其他同學(xué)，在快的同時(shí)也不忘設(shè)計(jì)的質(zhì)量，求真務(wù)實(shí)才是對(duì)待設(shè)計(jì)的態(tài)度。龐師姐在我的設(shè)計(jì)過(guò)程中給予了非常大的幫助。我在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到了許許多多的問(wèn)題，每每詢問(wèn)于師姐，她總是知無(wú)不言，言無(wú)不盡，將我的疑惑之處盡數(shù)解開(kāi)。同時(shí)也鼓勵(lì)我，使我能夠順利地完成此次設(shè)計(jì)。對(duì)此，我要向師姐表示由衷的感謝。我還要感謝同組的同學(xué)，能夠與我在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)論文創(chuàng)作的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行溝通和交流，團(tuán)隊(duì)的團(tuán)結(jié)協(xié)作幫助了我很多。最后，我還要感謝我的父母，支持我完成了整個(gè)學(xué)業(yè)生涯，是他們的艱辛與努力，讓我得以擁有今天的成績(jī)。最后向所有參加論文審閱和畢業(yè)答辯的老師們表示感謝。

附錄程序#include"main.h"#include"tim.h"#include"gpio.h"#definebeep_1 HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_12,GPIO_PIN_SET)#definebeep_0 HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_12,GPIO_PIN_RESET)/*蜂鳴器IO變化聲明*/#defineHY()HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_8)#defineSUO()HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_14)#defineYALI()HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_15)uint16_tTimer4_ms=0;unsignedchar beep_flag =0;unsignedchar beep_time =0;uint8_tYL_Bit=0;uint8_tYLZ_Tim=0;uint8_tYLL_Tim=0;uint8_tHYL_Tim=0;voidSystemClock_Config(void);voidHAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef*htim)

/*

1ms定時(shí)

*/{ if(htim==&htim4) { Timer4_ms++; if(Timer4_ms%200==0) { if(beep_time!=0)//蜂鳴器鳴叫 { GPIOB->ODR^=GPIO_PIN_12;/*

取反，這里是做測(cè)試的才這樣寫的，目測(cè)是可以的

*/ }elsebeep_0; } if(Timer4_ms%1000==0){//1秒進(jìn)入一次

//相關(guān)邏輯都放在定時(shí)器中斷進(jìn)行，因?yàn)槎际歉叩碗娖脚袛?，且邏輯很少，所以不?huì)影響定時(shí)器運(yùn)行 Timer4_ms=0; if(YALI()==1&&YLZ_Tim<10)//判斷是否有人坐下{ YLZ_Tim++;YLL_Tim=3;} if(YLZ_Tim>=5)YL_Bit=1;//連續(xù)五秒都檢測(cè)到坐下 if(YALI()==0&&YLL_Tim>0)YLL_Tim--;//連續(xù)三秒沒(méi)人座，判定離開(kāi)座位if(YLL_Tim==0&&YL_Bit==1)//判定離開(kāi)座位后，清楚相關(guān)標(biāo)志位 { YL_Bit=0; YLZ_Tim=0; } if(YL_Bit==1){//上面判定有人坐下五秒，才判定安全帶位置和鎖扣是否正常 if((HY()==1||SUO()==1)&&HYL_Tim<10)HYL_Tim++;//上面判定有人坐下五秒，才判定安全帶位置和鎖扣是否正常 elseHYL_Tim=0; if(HYL_Tim>=1)beep_time=1;//安全帶或者鎖扣連續(xù)一秒以上都是異常，開(kāi)始報(bào)警，一秒的判定時(shí)長(zhǎng)，能消除傳感器異常數(shù)據(jù)，導(dǎo)致誤觸發(fā) elsebeep_time=0;

}else{HYL_Tim=0;beep_time=0;}//都正常，取消報(bào)警 } }}intmain(void){HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_TIM4_Init(); HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim4);while(1){}}voidSystemClock_Config(void){RCC_OscInitTypeDefRCC_OscInitStruct={0};RCC_ClkInitTypeDefRCC_ClkInitStruct={0};RCC_OscInitStruct.OscillatorType=RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;RCC_OscInitStruct.HSEState=RCC_HSE_ON;