0254基于STM32单片机的红外避障车辆高速测速原理图PCB及proteus仿真

【前言】

hello 大家好，今天给大家讲一讲基于STM32单片机的红外避障车辆测速仪，在高速路中我们可以常见这种类似的装置，之前我们也讲了现目前测速的方法有很多种，类似于雷达微波测速、磁地感应圈测速以及霍尔测速，此次我们讲解的红外测速，是通过检测两次红外反射时间差来计算速率，原理很简单安装也比较方便。

本次采用的硬件是B01主板+S009 比较器模块(结合红外避障探头)的组合，通过LCD1602液晶可以示测量车速，测量过程可以简单概述为：红外避障模块1触发，启动测速定时器，红外避障模块2触发，停止定时器，完成测速。

【仿真设计】

下面是该项目的仿真图，模块化设计并配有功能说明，实现良好的易读性和移植性。（仿真文件为V8.11版本的，大家可以在此下载安装该版本：http://www.jh-tec.cn/archives/5696）

【硬件电路设计】

下面是该设计的整体原理图和PCB设计概览，原理图模块化分布，每部分都备注有对应的功能名称，便于阅读；PCB设计采用的3D封装的器件，主要是方便配合结构设计。

主板原理图PCB：

下面详细介绍一些设计注意点哈，抛砖引玉~

1、关于MCU 本次项目采用的MCU是STM32F103RCT6(仿真图和电路图均是该型号)，最小系统如下图所示，BOOT0和BOOT1的处理方式可以参考下图，钛叔用10k电阻到地，然后上拉510Ω通过跳线帽到3.3V，如果需要高电平就插上跳线帽，不插即表示低电平，其他部分都很简单，这里不赘述具体原理。另说一句，在我们调试MCU小系统的时候，如果工作异常，无论什么类型芯片，首先第一步就是检查芯片的供电电源是否正常，再之后检测晶振和复位，绝大多数的问题都是出在这三个地方，钛叔记得以前学生时代有一次调试51单片机就始终下不进去程序，电源正常，复位也正常，最后发现就是晶振的谐振电容错焊成了1000pf，导致晶振起振失败，诸如类似的问题都可能导致芯片启动失败，所以大家按照我上述的三个点出发去调试，就一定能够解决问题。

2、关于电源 如下图所示，钛叔在设计电源接口的时候根据实际使用情况多方面考虑，设计了两种接口方式——排针和miniUSB，排针可以用在杜邦线供电的情况（根据板载丝印正确插入，切记别插反），miniUSB供电的方式比较推荐，可以避免插反烧坏板子情况。钛叔这里之所以采用miniUSB而不是microUSB，主要原因是由于microUSB体积比较小，在开放性板子上面多次拔插容易给搞坏导致接触不良（所谓开放性板子就是无结构件固定的裸板），所以这里钛叔没有采用microUSB。

电源开关部分钛叔采用的是8.5x8.5的自锁开关，这里需要注意就是自锁开关的方向，有部分同学焊接反了导致按下时候为电源关断，弹上来是电源闭合。

钛叔在该设计板上习惯性放了三个MRK点，如果大家有需要量产的需求，且板子比较大不会涉及拼版的情况，就记得放，如果后面是需要拼版的话，可以在最终的大板上放MRK点。

因为STM32供电需求是3.3V，本系统电源输入为5V，所以板上设计了一路3.3V线性电源。这里需要注意线性电源尽量要选用电流达到1A以上的，以满足部分功耗较大的模块。钛叔这里使用的是AMS117，该芯片的性价比很高，推荐大家使用，不过一定要去代理商或者嘉立创拿货，淘宝上很多假货。

3、关于显示 B01电路板可以兼容LCD1602、LCD12864以及OLED三种显示器，电路图如下图所示，因为STM32单片机的工作电压为3.3V，因此选用LCD的时候也需要选用对应电平，LCD1602和LCD12864记得买3.3V电平的型号，OLED的工作电压一般兼容了3.3V和5V。大家可以根据自己的项目需求来选择显示器，如果显示内容比较多，比如贪吃蛇之类的游戏的项目就可以选择LCD12864，如果需要注重显示效果就可以选择OLED，如果显示内容不多也不怎么注重效果就可以选择LCD1602。

本次项目钛叔采用的是LCD1602，LCD1602的R/W引脚，大多数的情况下直接接地保持写操作就行，如果是一些项目需要读操作的话，就需要把该引脚接入单片机（类似于示波器或者贪吃蛇这种项目）；VL引脚是调试对比度的，如果事先不知道这个分压参数，用的是电位器的话，很可能第一次使用时候分压不合适导致显示屏亮的但没有东西，就误以为是自己程序的问题，这个问题钛叔以前也犯过，捣鼓了半天才发现是对比度没有调好，其实程序早已经再运行，如果大家是在某宝上买的液晶屏，大多数都是满足下边的分压参数，大家可以参考参考哈。

4、关于按键 B01多功能板载有6个按键，可以满足绝大多数的应用，如果不够的话，可以通过外接矩阵键盘的方式扩展。板载按键的型号钛叔采用的是贴片的6*6轻触按键，这里需要提醒大家的是，如果大家采用的回流焊机子，一定要注意购买耐高温的元器件，一般如果用编带的按键基本能过高温，如果是袋装的散件很可能就过不了，按钮部分很容易被烤坏，这里提醒大家一下。

5、关于报警 B01多功能板载有声光报警，报警电路部分原理很简单，大家可以参考下图，一个蜂鸣器加LED就可以实现，这里需要注意两个地方，第一是蜂鸣器建议大家选用有源的，操作简单很多，另外就是电压需要选择对应的，钛叔这里采用的是5V的HNB09A05；第二就是这里的三极管建议大家采用PNP管子，原因是该单片机上电默认为高阻态，如果这里采用的NPN管子，上电瞬间就会声光报警（即便程序里边该IO口初始化为低），所以这里我们采用PNP管子来避开这种情况。

6、S009 比较器模块 该模块的原理图如下图所示，比较器型号采用的是常用的LM393，采用一个电位器可调节阈值大小，在输入接口部分钛叔作了较多的考虑，分别设计了2Pin和3Pin的排针和排孔，可以外接土壤湿度传感器、震动传感器、光敏传感器、A3144霍尔传感器以及红外光电传感器；对于电源和数据接口部分，钛叔分别设计了两个3P的XH2.54座子用于模拟和数字信号，可与我们的控制主板兼容使用。