魏秋兰;翁寅生;代新雷;彭小红;赵转转
【摘 要】针对城市道路严重积水影响正常交通问题,以超声波反射为理论基础,设计了一款低成本、高精度的汽车涉水报警系统.通过理论分析获得涉水水位与降雨量呈线性关系,设计了超声波发射单元、信号接收单元以及STM32数据处理单元,分析超声波测距原理及微弱信号选频放大原理.在Keil5开发环境下,采用库函数和模块化编程,利用C程序为基本语言进行编程和调试.通过上位机前面板对检测数据进行实时显示.实验结果表明:该系统灵敏度高、响应速度快、重复性好,并且可以长时间地在线测量,具有很好的实用性.
奥迪a4新款报价【期刊名称】《汽车实用技术》
【年(卷),期】2019(000)006
【总页数】5页(P60-63,80)
【关键词】涉水报警;汽车;STM32;检测汽车查询网
【作 者】魏秋兰;翁寅生;代新雷;彭小红;赵转转
【作者单位】陕西交通职业技术学院,陕西西安710018;中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710077;陕西交通职业技术学院,陕西西安710018;陕西交通职业技术学院,陕西西安710018;陕西交通职业技术学院,陕西西安710018
【正文语种】汽车停车可以使用空调吗中 文
【中图分类】U463.9
引言
为了解决城市中时常出现道路严重积水影响正常交通，甚至引发财产损失或人员伤亡的问题。近年来，众多学者对积水监测和预警系统的建立和开发进行了较多的研究。张丽等[1]建立了基于GPS无线通信技术和CAN总线有线通信技术的水位实时监测系统，该系统采用 CAN总线技术对水位数据有线近程传输，并通过GPS网络技术对水位数据进行无线远程传输，实现对不同地区水位实时、可靠的监控。王国伟等[2]以AT89C51芯片为核心的水情监测系统，采用SDI-12总线来连接多个传感器，实现了对水情监测系统的数据的采集、存储
和监测。张伟等[3]在 ARM 嵌入式系统的平台上利用 GSM/GPRS通信技术建立了城市道路积水自动监测与预警系统，同时对不同车辆类型设置了分级警戒水位等级，有效实现了城市道路水位的监测和预警功能。徐敏等[4]选择超声波传感器对道路水位进行测量，翻斗式雨量传感器对雨量数据进行监测，具有准确度高、运行稳定可靠的特点。陈春梅等[5]采用超声波检测水位信息，基于嵌入式小系统控制数据采集和现场警示，利用 GSM 模块无线传输，实现了非接触式测量与远程水位监控和报警，具备较强的实时性和可靠性。
上述研究工作为解决城市道路积水监测和预警问题提供了良好的基础，但目前针对通过利用何种系统或方法来避免汽车因涉水而熄火和电气设备的损坏的研究报道很少。路虎运动版配涉水感应系统，当车辆经过涉水路面时，外后视镜下侧的超声波传感器也可监测出后视镜与水面之间的距离。路虎自主开发的“Wade Sensing”涉水感应控制单元便开始计算涉水深度，并将相关信息显示在中控台触摸屏上，同时在车辆接近最大涉水深度时，向驾驶员发出警示信号。2014年3月李助军等[6]提出了研制一种汽车涉水远程报警装置的思路，但未开发实物。2016年 12月肖锐等[7]开发了汽车涉水智能报警系统，通过手刹位置传感器判断车辆处于行车或是驻车状态，然后通过光电式液位传感器监测不同危险阶段的涉水深度。汽车涉水行驶时可发出相应的多级报警提醒，有效避免行车时因盲目涉水而导致的
中途熄火问题；在汽车驻车时，基于SIM900A模块拨打车主的电话或提醒车主，实现汽车驻车涉水时的远程控制报警，车主在接到电话和短信后可及时将车辆转移。另外，该系统可以利用雨滴传感器根据室外天气情况自动开启整套系统。周赞等设计以AT89C52 型单片机作为控制中心，并连接了光电式液位传感器模块，通过在汽车不同高度、角度和位置的监控，实现不同程度涉水情况下的汽车警报服务[8]。但其也有不足之处：一是没有集成在一块电路板上，没有形成最终的可供商用的产品；二是选用的液位传感器是开关量输出形式，只有液位达到事先装好并设定的水平时才能报警；三是虽然采用了SIM900A通信模块，但是系统只用到了和发短信的功能，并没有用到GPRS的功能，没有建立服务器，系统无法与服务器建立联系，所以无法进行网络授时，发短信和电话的时间就会发生错乱。目前，基于 STM32数据处理单元的单片机系统受到了广泛的应用[9-13]。为此，本研究将设计一款基于 STM32单片机可自动识别雨量、根据雨量自动开启电源进行工作，并实时显示当前车辆涉水高度的汽车涉水报警系统。
1 报警系统组成结构及测量原理
涉水报警器的硬件组成主要包括单片机、水位传感器、雨滴传感器、显示屏、声光报警器
、CAN通信接口、远程的手机终端以及服务器，如图1所示。该硬件组成结构以单片机为核心，选用意法半导体（ST）公司生产的内核为Cotex-M3的 STM32F103系列的单片机，水位传感器选用易于安装和具有模拟量输出的传感器。由于显示内容少，显示屏可选择小型的单屏，报警装置可选用显示屏的背景灯和蜂鸣器。
系统平时处于待机模式，当雨滴传感器检测到一定的雨量时系统自动启动，防止在关机后系统失效。显示屏采用小型的单屏，显示当前水位、设定水位和当前时间等信息。
图1 系统硬件组成结构
该涉水报警器的测量原理是雨滴传感器自动感应雨量大小，当达到设定雨量时自动启动本系统工作。利用超声波水位传感器实时测量水面高度，并实时显示在显示屏上，当达到涉水报警的高度值时，系统的GPRS模块将该水面高度和GPS的定位和时间发送给设定的用户从而提醒用户汽车涉水情况。
2 硬件电路设计
2.1 CPU的选型辉腾w12
系统的CPU选择STM32F103VB的单片机，该单片机为Cortex-M3内核，32位处理器，哈佛结构，72M主频，具有12位模数转换通道、SPI、UART、CAN等丰富的外设，可以满足该系统的使用要求。
2.2 雨量测量电路
传感器供电后，当雨量测量电路可以将雨量的信号采集下来分析，从而了解当前是否在下雨，从而自动让系统从休眠转入工作状态。
图2 天合雨量传感器
图2为天合雨量传感器，安装在挡风玻璃内表面，使用红外技术和伺服控制，采用先进光学传感器系统、模拟信号处理和控制算法，可以实现从细雨到暴雨的自动调节。
图3 LIN总线通信电路
东风得利卡由于雨量传感器的电气接口为低速LIN总线，速率只能达到20kbps，因此单片机要实时读取雨量传感器的大小，需要设计LIN总线通信电路。如图3所示，MC33661芯片实现LIN总
线电平和单片机CMOS电平的转换，T3为浪涌保护电路，可以减少外部浪涌对单片机的损坏。单片机的端口通过NPN三极管Q12控制LIN总线的唤醒，另一端口为LIN总线的使能端，高电平使能。MC33661的RXD和TXD分别是单片机的收发引脚。恒大恒驰汽车
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