一种车辆行驶车道自动引导和预警设备的制作方法

本实用新型涉及通信技术领域，具体是指一种基于STM32处理器的车辆行驶车道自动引导和预警设备。

背景技术：

随着汽车产业的快速发展，机动车的保有量逐年攀升，交通事故量不断提高，且严重危害人们生命和财产安全。在实际驾驶中，驾驶员获取的绝大部分信息来自于视觉。在行驶过程中一旦驾驶员无法保持注意力，对交通标识识别出现迟缓、错误或者忽视时，就可能会造成行驶车道的不对，从而导致车辆行驶道路的增加，严重的可导致驾驶操作出现失误，影响道路畅通和行车安全，甚至发生车祸。目前车辆行驶的辅助设备只是简单根据系统内数据，对当前车辆行驶车道进行显示，没有车辆车道变换监测、车道变换引导、车道错误预警等功能。

技术实现要素：

鉴于上述考虑，本实用新型提供一种基于STM32处理器的车辆行驶车道自动引导和预警设备，通过各种设备的组合和连接实现车辆行驶车道自动引导和预警的效果，实用有效。

为了实现上述目的，本实用新型具有如下构成：

该车辆行驶车道自动引导和预警设备，所述设备包括方向盘转角传感器、车载CAN总线、超高频RFID读写器模块、卫星定位模块、EEPROM存储模块、SD卡模块、TFT_LCD液晶显示模块、音频模块、4G通信模块、控制器模块和电源模块；

所述方向盘转角传感器设置于方向盘的转动驱动轴上，所述车载CAN总线与所述方向盘转角传感器相连接，所述超高频RFID读写器模块设置于车辆的前方，所述TFT_LCD液晶显示模块设置于车辆的前方，所述4G通信模块与云端服务器进行通信，所述控制器为STM32处理器，所述超高频RFID读写器模块与带有超高频RFID模块的道路标志牌进行通信；

所述车载CAN总线、超高频RFID读写器模块、卫星定位模块、TFT_LCD液晶显示模块、音频模块、EEPROM存储模块、SD卡模块和4G通信模块分别与控制器模块相连接，所述车载CAN总线、超高频RFID读写器模块、卫星定位模块、TFT_LCD液晶显示模块、音频模块、EEPROM存储模块、SD卡模块、4G通信模块和控制器模块分别与所述电源模块相连接。

可选地，所述4G通信模块采用USR_LTE_7S4通信模块；所述控制器模块采用STM32F767核心模块；所述卫星定位模块采用ATGM336H-5N模块；所述超高频RFID读写器模块采用GRU-1112一体式读写器模块。

可选地，所述车载CAN总线的连接结构：所述车载CAN总线的1脚与控制器模块的接口J1的54脚连接，所述车载CAN总线的2脚与电容C13的一端连接，并接地，所述车载CAN总线的3脚与电容C13的另一端和+5V直流电压连接，车载CAN总线的4脚与控制器模块的接口J1的53脚连接，所述车载CAN总线的5脚悬空，车载CAN总线的6脚与电阻R5一端和接线端子P2的2脚连接，所述车载CAN总线的7脚与电阻R3另一端和接线端子P2的1脚连接，所述车载CAN总线的8脚接地。

可选地，所述4G通信模块的连接结构：所述4G通信模块的1~5脚悬空，所述4G通信模块的6脚与控制器模块的接口J2的1脚连接，所述4G通信模块的7脚与控制器模块的接口J2的2脚连接，所述4G通信模块的8~10脚悬空，所述4G通信模块的11脚接地，所述4G通信模块的12脚接地，所述4G通信模块的13~15脚悬空，所述4G通信模块的16脚分别与电容C6的一端、电容C7的一端、电解电容C8的正极端和+3.8V直流电压连接，所述4G通信模块的17脚悬空，所述4G通信模块的18脚与控制器模块的接口J1的11脚连接，所述4G通信模块的19脚与开关S2的一端连接，开关S2的另一端与电容C6的另一端、电容C7的另一端和电容C8的负极连接，并接地，所述4G通信模块的20~23脚悬空。

可选地，所述控制器模块的接口J1的1脚接地，2~6脚悬空，7脚与音频模块的17脚连接，8脚与音频模块的16脚连接，9脚悬空，10脚与电阻R1的一端、开关S1的一端和电容C2的一端连接，电阻R1的另一端接+3.3V直流电压，开关S1的另一端和电容C2的另一端接地，11脚接4G通信模块的18脚，12脚接EEPROM存储模块的6脚，13脚接EEPROM存储模块的5脚，14~15脚悬空，16脚接音频模块的10脚，17脚接音频模块的8脚，18脚接音频模块的7脚，19脚接音频模块的9脚，20脚接音频模块的11脚，21脚接超高频RFID读写器模块的6脚，22脚接超高频RFID读写器模块的4脚，23脚接TFT_LCD液晶显示模块的23脚，24脚悬空，25脚接超高频RFID读写器模块的3脚，26脚接超高频RFID读写器模块的14脚，27脚接超高频RFID读写器模块的15脚，28~29脚悬空，30脚接地，31脚与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与启动方式选择接口P1的3脚连接，32~34脚悬空，35脚接TFT_LCD液晶显示模块的1脚，36脚接超高频RFID读写器模块的13脚，37~38脚悬空，39脚接超高频RFID读写器模块的12脚，40脚悬空，41脚接超高频RFID读写器模块的7脚，42~45脚悬空，46脚与超高频RFID读写器模块的18脚连接，47脚与超高频RFID读写器模块的16脚连接，48~52脚悬空，53脚接车载CAN总线U3的4脚，54脚接车载CAN总线U3的1脚，55脚接电阻R3的一端，电阻R3的另一端与启动方式选择接口P1的4脚连接，56~57脚悬空，58~60脚与电容C1的一端和+5V直流电压连接，电容C1的另一端接地；控制器模块的接口J2的1脚接4G通信模块的脚，2脚接4G通信模块的7脚，3脚接超高频RFID读写器模块的5脚，4~7脚悬空，8脚接TFT_LCD液晶显示模块的34脚，9脚接TFT_LCD液晶显示模块的31脚，10~12脚悬空，13脚接TFT_LCD液晶显示模块的29脚，14脚接TFT_LCD液晶显示模块的2脚，15脚悬空，16脚接超高频RFID读写器模块的8脚，17脚接超高频RFID读写器模块的9脚，18脚接超高频RFID读写器模块的10脚，19脚接超高频RFID读写器模块的11脚，20脚接超高频RFID读写器模块的17脚，21脚悬空，22脚接TFT_LCD液晶显示模块的3脚，23~25脚悬空，26脚接TFT_LCD液晶显示模块的4脚，27~30脚悬空，31脚接地，32~39脚悬空，40脚接TFT_LCD液晶显示模块的33脚，41脚接TFT_LCD液晶显示模块的30脚，42~44脚悬空，45脚接TFT_LCD液晶显示模块的6脚，46脚接TFT_LCD液晶显示模块的7脚，47脚接TFT_LCD液晶显示模块的8脚，48脚接TFT_LCD液晶显示模块的9脚，49脚接TFT_LCD液晶显示模块的10脚，50脚接TFT_LCD液晶显示模块的11脚，51脚接TFT_LCD液晶显示模块的12脚，52脚接TFT_LCD液晶显示模块的13脚，53脚接TFT_LCD液晶显示模块的14脚，54脚接TFT_LCD液晶显示模块的15脚，55脚接TFT_LCD液晶显示模块的16脚，56脚接TFT_LCD液晶显示模块的17脚，57脚接TFT_LCD液晶显示模块的18脚，58脚接TFT_LCD液晶显示模块的19脚，59脚接TFT_LCD液晶显示模块的20脚，60脚接TFT_LCD液晶显示模块的21脚。

可选地，所述TFT_LCD液晶显示模块的连接结构：所述TFT_LCD液晶显示模块的1脚与控制器模块的接口J1的35脚连接，2脚与控制器模块的接口J2的14脚连接，3脚与控制器模块的接口J2的22脚连接，4脚与控制器模块的接口J2的26脚连接，5脚接电阻R1、开关S1和电容C2的一端，电阻R1的另一端与+3.3V直流电压连接，开关S1和电容C2的另一端连接并接地，6脚与控制器模块的接口J2的45脚连接，7脚与控制器模块的接口J2的46脚连接，8脚与控制器模块的接口J2的47脚连接，9脚与控制器模块的接口J2的48脚连接，10脚与控制器模块的接口的J2的49脚连接，11脚与控制器模块的接口J2的50脚连接，12脚与控制器模块的接口J2的51脚连接，13脚与控制器模块的接口J2的52脚连接，14脚与控制器模块的接口J2的53脚连接，15脚与控制器模块的接口J2的54脚连接，16脚与控制器模块的接口J2的55脚连接，17脚与控制器模块的接口J2的56脚连接，18脚与控制器模块的接口J2的57脚连接，19脚与控制器模块的接口J2的58脚连接，20脚与控制器模块的接口J2的59脚连接，21脚与控制器模块的接口J2的60脚连接，22脚与电容C4的一端连接并接地，23脚接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地，24脚与+3.3V直流电压和电容C4的另一端连接，25脚与+3.3V直流电压连接，26脚接电容C4的另一端并接地，27脚接地，28脚与+5V直流电压和电容C3的一端连接，电容C3的另一端与电容C4的另一端连接并接地，29脚与控制器模块的接口J2的13脚连接，30脚与控制器模块的接口J2的41脚连接，31脚与控制器模块的接口J2的9脚连接，32脚悬空，33脚与控制器模块的接口J2的40脚连接，34脚与控制器模块的接口J2的8脚连接。

可选地，所述EEPROM存储模块的连接结构：所述EEPROM存储模块的1~4脚接地，5脚与控制器模块的接口J1的13脚和电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端接+3.3V直流电压，6脚与控制器模块的接口J1的12脚与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端接+3.3V直流电压，7脚与电容C9的一端与地连接，8脚与+3.3V直流电压与电容C9的另一端连接。

本实用新型通过车载CAN总线采集车辆方向盘转角传感器转角信息，通过超高频RFID读写模块采集道路路标上的超高频RFID信息，通过卫星定位模块采集自身车辆的位置信息，通过TFT_LCD液晶显示模块与用户进行交互设置行驶路径，通过控制器模块实时处理超高频RFID信息、位置信息、地图信息和方向盘转角信息，并根据当前位置信息、超高频RFID信息和SD卡模块中存储的标志牌信息，读取当前前方位置的车道标志牌等交通标志牌信息，可以将读取到的各种信息通过TFT_LCD液晶显示模块和音频模块传送给用户，对用户的驾驶行为进行引导。同时通过4G通信模块将设备的信息发送至云服务器。云服务器存储设备信息和发送地图信息。最终本实用新型对车辆行驶过程中进行车道变换监测、车道变换引导和车道错误预警，降低驾驶员自身人为识别车道路标迟缓、错误和忽视所导致操作失误，降低交通道路事故。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的车辆行驶车道自动引导和预警设备的硬件结构图；

图2是本实用新型一实施例的控制模块的接口电路原理图；

图3是本实用新型一实施例的车载CAN总线的电路原理图 ；

图4是本实用新型一实施例的4G通信模块的接口电路原理图；

图5是本实用新型一实施例的TFT_LCD液晶显示模块的接口电路原理图；

图6是本实用新型一实施例的EEPROM存储模块的电路原理图。

具体实施方式

参照图1-图6，一种基于STM32处理器的车辆行驶车道自动引导和预警设备包括用于采集车辆方向盘旋转角度的方向盘转角传感器，用于读取方向盘转角传感器信息的车载CAN总线、用于读取道路上超高频RFID信息的超高频RFID读写器模块、用于获知自身车辆位置坐标的卫星定位模块，用于存储设备信息的EEPROM存储模块、用于存储超高频RFID信息和标志牌信息的SD卡模块，用于显示道路信息和与用户交互的TFT_LCD液晶显示模块、用于语音报警的音频模块、用于自身设备信息与云服务器通信的4G通信模块、用于处理设备信息和控制模块工作的控制器模块和用于提供模块电压的电源模块。

在上述方案中，还包括用于接收、存储和分析车辆行驶车道自动引导和预警设备上报信息的云服务器和带有超高频RFID的道路标志牌。

所述方向盘转角传感器与车载CAN总线连接，可采集转角信息。所述车载CAN总线、超高频RFID读写器模块、卫星定位模块、TFT_LCD液晶显示模块、音频模块、EEPROM存储模块、SD卡模块和4G通信模块与控制器模块相连。所述车载CAN总线、超高频RFID读写器模块、卫星定位模块、TFT_LCD液晶显示模块、音频模块、EEPROM存储模块、SD卡模块、4G通信模块和控制器模块与电源模块相连。所述4G通信模块与云服务器连接，可建立TCP/IP协议进行通信。

所述4G通信模块采用USR_LTE_7S4通信模块。USR_LTE_7S4通信模块是一款体积小，功能丰富的M2M产品，适用于移动、联通、电信和移动、联通3G和2G网络制式。以“透传”作为功能核心，高度易用性。USR_LTE_7S4通信模块软件功能完善，覆盖绝大多数常规应用场景，支持自定义注册包，心跳包功能，支持 4 路 Socket 连接，并支持透传云接入。具有高速率，低延时的特点。

所述控制器模块采用STM32F767核心模块。STM32F767核心模块板载资源非常丰富，可满足各种应用的需求，可独立使用。STM32F767核心模块采用CPU为STM32F767IGT6外扩32MB 的SDROM、512MB 的NAND FLASH、32MB的SPI FLAH和 256B 的EEPROM。其接口自带了串口、SWD调试接口、USB接口和3.3V&5V电源接口等。STM32F767核心模块体积小巧，外形尺寸为65mm×45mm大小。

所述卫星定位模块采用ATGM336H-5N模块。ATGM336H-5N模块是小尺寸的高性能BDS/GNSS全星座定位导航模块。该模块产品基于中科微第四代低功耗GNSS SOC单芯片AT6558，支持多种卫星导航系统，包括中国的BDS（北斗卫星 导航系统），美国的GPS，俄罗斯的GLONASS，欧盟的GALILEO，日本的QZSS 以及卫星增强系统SBAS（WAAS，EGNOS，GAGAN，MSAS）。AT6558 是一款六合一多模卫星导航定位芯片，包含32个跟踪通道，可以同时接收六个卫星导航系统的GNSS 信号，并且实现联合定位、导航与授时。 ATGM336H-5N模块具有高灵敏度、低功耗、低成本等。性能指标：支持 A-GNSS、冷启动捕获灵敏度：-148dBm、跟踪灵敏度：-162dBm、定位精度：2.5 米（CEP50，开阔地）、首次定位时间：32 秒、低功耗：连续运行<25mA、内置天线检测及天线短路保护功能。

所述超高频RFID读写器模块采用GRU-1112一体式读写器模块。GRU-1112一体式读写器模块采用Impinj INDY R2000射频芯片，采用一体式集成设计，内置超高性能圆极化天线，拥有强大阅读识别能力，IP67超高防护等级，便捷的安装部署方式。性能指标：发射功率：1dB步进，5-30dBm可调；最大功耗：10W；工作频率：频率范围840MHz-960MHz；供电方式：12-24VDC宽直流供电；工作模式：定频和跳频模式；阅读模式：主动阅读和触发阅读；

本实用新型中的功能模块，均由硬件电路实现。

如图2所示，所述控制器模块的接口电路：控制器模块的接口J1的1脚接地，2~6脚悬空，7脚与音频模块U2的17脚连接，8脚与音频模块U2的16脚连接，9脚悬空，10脚与电阻R1的一端、开关S1的一端和电容C2的一端连接，电阻R1的另一端接+3.3V直流电压，开关S1的另一端和电容C2的另一端接地，11脚接4G通信模块U5的18脚，12脚接EEPROM存储模块U8的6脚，13脚接EEPROM存储模块U8的5脚，14~15脚悬空，16脚接音频模块U2的10脚，17脚接音频模块U2的8脚，18脚接音频模块U2的7脚，19脚接音频模块U2的9脚，20脚接音频模块U2的11脚，21脚接超高频RFID读写器模块U6的6脚，22脚接超高频RFID读写器模块U6的4脚，23脚接TFT_LCD液晶显示模块U7的23脚，24脚悬空，25脚接超高频RFID读写器模块U6的3脚，26脚接超高频RFID读写器模块U6的14脚，27脚接超高频RFID读写器模块U6的15脚，28~29脚悬空，30脚接地，31脚与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与启动方式选择接口P1的3脚连接，32~34脚悬空，35脚接TFT_LCD液晶显示模块U7的1脚，36脚接超高频RFID读写器模块U6的13脚，37~38脚悬空，39脚接超高频RFID读写器模块U6的12脚，40脚悬空，41脚接超高频RFID读写器模块U6的7脚，42~45脚悬空，46脚与超高频RFID读写器模块U6的18脚连接，47脚与超高频RFID读写器模块U6的16脚连接，48~52脚悬空，53脚接车载CAN总线U3的4脚，54脚接车载CAN总线U3的1脚，55脚接电阻R3的一端，电阻R3的另一端与启动方式选择接口P1的4脚连接，56~57脚悬空，58~60脚与电容C1的一端和+5V直流电压连接，电容C1的另一端接地。控制器模块的接口J2的1脚接4G通信模块U5的脚，2脚接4G通信模块U5的7脚，3脚接超高频RFID读写器模块U6的5脚，4~7脚悬空，8脚接TFT_LCD液晶显示模块U7的34脚，9脚接TFT_LCD液晶显示模块U7的31脚，10~12脚悬空，13脚接TFT_LCD液晶显示模块U7的29脚，14脚接液晶显示模块U7的2脚，15脚悬空，16脚接超高频RFID读写器模块U6的8脚，17脚接超高频RFID读写器模块U6的9脚，18脚接超高频RFID读写器模块U6的10脚，19脚接超高频RFID读写器模块U6的11脚，20脚接超高频RFID读写器模块U6的17脚，21脚悬空，22脚接TFT_LCD液晶显示模块U7的3脚，23~25脚悬空，26脚接TFT_LCD液晶显示模块U7的4脚，27~30脚悬空，31脚接地，32~39脚悬空，40脚接TFT_LCD液晶显示模块U7的33脚，41脚接TFT_LCD液晶显示模块U7的30脚，42~44脚悬空，45脚接TFT_LCD液晶显示模块U7的6脚，46脚接液晶显示模块U7的7脚，47脚接TFT_LCD液晶显示模块U7的8脚，48脚接TFT_LCD液晶显示模块U7的9脚，49脚接TFT_LCD液晶显示模块U7的10脚，50脚接TFT_LCD液晶显示模块U7的11脚，51脚接TFT_LCD液晶显示模块U7的12脚，52脚接液晶显示模块U7的13脚，53脚接TFT_LCD液晶显示模块U7的14脚，54脚接TFT_LCD液晶显示模块U7的15脚，55脚接TFT_LCD液晶显示模块U7的16脚，56脚接TFT_LCD液晶显示模块U7的17脚，57脚接TFT_LCD液晶显示模块U7的18脚，58脚接TFT_LCD液晶显示模块U7的19脚，59脚接TFT_LCD液晶显示模块U7的20脚，60脚接TFT_LCD液晶显示模块U7的21脚。

如图3所示，所述车载CAN总线模块电路：车载CAN总线模块U3的1脚与控制器模块的接口J1的54脚连接，2脚与电容C13的一端连接，并接地，3脚与电容C13的另一端和+5V直流电压连接，4脚与控制器模块的接口J1的53脚连接，5脚悬空，6脚与电阻R5一端和接线端子P2的2脚连接，7脚与电阻R3另一端和接线端子P2的1脚连接，8脚接地。

如图4所示，所述4G通信模块电路：4G通信模块U5的1~5脚悬空，6脚与控制器模块的接口J2的1脚连接，7脚与控制器模块的接口J2的2脚连接，8~10脚悬空，11脚接地，12脚接地，13~15脚悬空，16脚与电容C6的一端、电容C7的一端、电解电容C8的正极端和+3.8V直流电压连接，17脚悬空，18脚与控制器模块的接口J1的11脚连接，19脚与开关S2的一端连接，开关S2的另一端与电容C6的另一端、电容C7的另一端和电容C8的负极连接，并接地。20~23脚悬空。

如图5所示，所述TFT_LCD液晶显示模块电路：TFT_LCD液晶显示模块U7的1脚与控制器模块的接口J1的35脚连接，2脚与控制器模块的接口J2的14脚连接，3脚与控制器模块的接口J2的22脚连接，4脚与控制器模块的接口J2的26脚连接，5脚接电阻R1、开关S1和电容C2的一端，电阻R1的另一端与+3.3V直流电压连接，开关S1和电容C2的另一端连接并接地，6脚与控制器模块的接口J2的45脚连接，7脚与控制器模块的接口J2的46脚连接，8脚与控制器模块的接口J2的47脚连接，9脚与控制器模块的接口J2的48脚连接，10脚与控制器模块的接口的J2的49脚连接，11脚与控制器模块的接口J2的50脚连接，12脚与控制器模块的接口J2的51脚连接，13脚与控制器模块的接口J2的52脚连接，14脚与控制器模块的接口J2的53脚连接，15脚与控制器模块的接口J2的54脚连接，16脚与控制器模块的接口J2的55脚连接，17脚与控制器模块的接口J2的56脚连接，18脚与控制器模块的接口J2的57脚连接，19脚与控制器模块的接口J2的58脚连接，20脚与控制器模块的接口J2的59脚连接，21脚与控制器模块的接口J2的60脚连接，22脚与电容C4的一端连接并接地，23脚接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地，24脚与+3.3V直流电压和电容C4的另一端连接，25脚与+3.3V直流电压连接，26脚接电容C4的另一端并接地，27脚接地，28脚与+5V直流电压和电容C3的一端连接，电容C3的另一端与电容C4的另一端连接并接地，29脚与控制器模块的接口J2的13脚连接，30脚与控制器模块的接口J2的41脚连接，31脚与控制器模块的接口J2的9脚连接，32脚悬空，33脚与控制器模块的接口J2的40脚连接，34脚与控制器模块的接口J2的8脚连接。

如图6所示，所述EEPROM存储模块电路：EEPROM存储模块U8的1~4脚接地，5脚与控制器模块的接口J1的13脚和电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端接+3.3V直流电压，6脚与控制器模块的接口J1的12脚与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端接+3.3V直流电压，7脚与电容C9的一端与地连接，8脚与+3.3V直流电压与电容C9的另一端连接。

本实用新型的车辆行驶车道自动引导和预警设备的技术方案中，其中采用的各个功能模块均为现有技术中已有的产品，其中各个功能模块所实现的功能为现有技术中已有产品既有的功能。本实用新型主要保护车辆行驶车道自动引导和预警设备中，功能模块的组成以及各个功能模块的位置和连接关系，通过各种功能模块的有机组合，可以实现本实用新型的车辆行驶车道自动引导和预警的目的。

本实用新型通过车载CAN总线采集车辆方向盘转角传感器转角信息，通过超高频RFID读写模块采集道路路标上的超高频RFID信息，通过卫星定位模块采集自身车辆的位置信息，通过TFT_LCD液晶显示模块与用户进行交互设置行驶路径，通过控制器模块实时处理超高频RFID信息、位置信息、地图信息和方向盘转角信息，并根据当前位置信息、超高频RFID信息和SD卡模块中存储的标志牌信息，读取当前前方位置的车道标志牌等交通标志牌信息，可以将读取到的各种信息通过TFT_LCD液晶显示模块和音频模块传送给用户，对用户的驾驶行为进行引导。同时通过4G通信模块将设备的信息发送至云服务器。云服务器存储设备信息和发送地图信息。最终本实用新型对车辆行驶过程中进行车道变换监测、车道变换引导和车道错误预警，降低驾驶员自身人为识别车道路标迟缓、错误和忽视所导致操作失误，降低交通道路事故。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。