# BikeSafeTurnSystem

**Repository Path**: qiao-xinchao/bike-safety-turn-system

## Basic Information

- **Project Name**: BikeSafeTurnSystem
- **Description**: 智能自行车转向灯系统，通过传感器和算法自动识别骑行者意图，提供安全可靠的转向指示，提升骑行安全。
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: GPL-2.0
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2026-03-10
- **Last Updated**: 2026-04-01

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# 自行车安全转向系统

基于 STM32F103C8T6 的自行车智能安全转向指示系统。

## 项目简介

Bike Safety Turn System 是一款专为自行车设计的安全警示系统，通过检测骑行状态（刹车、转弯）并自动显示相应的警示信号，提高夜间骑行安全性。系统支持低功耗模式，空闲时自动进入休眠，由SW420震动传感器唤醒。

## 硬件平台

| 组件 | 型号 | 通信方式 | 功能 |
|------|------|----------|------|
| 主控芯片 | STM32F103C8T6 | - | 系统控制核心 |
| 加速度计 | MPU6050 | I2C1 (PB6/PB7) | 姿态检测、刹车/转向判断 |
| 超声波测距 | HC-SR04 | TIM2捕获 (PA0/PA1) | 后方障碍物距离检测 |
| LED点阵驱动 | TM1640 | 软件GPIO (PA4/PA5) | 8x8双色点阵显示 |
| 震动传感器 | SW420 | EXTI2 (PB2) | 低功耗唤醒源 |
| 蜂鸣器 | 有源蜂鸣器 | GPIO (PB12) | 声音警示 |

## 功能特性

### 安全检测
- **刹车检测**: 通过MPU6050加速度传感器检测骑行减速状态（加速度突变>0.25g）
- **转向检测**: 检测自行车左右倾斜角度，判断转向意图（倾斜角>10°）
- **距离检测**: HC-SR04超声波传感器测量后方障碍物距离

### 警示输出
- **转向指示**: 左转/右转箭头显示（绿色，300ms闪烁间隔）
- **刹车显示**: 刹车图案警示（红色）
- **危险警报**: 后方来车距离<50cm时红色快速闪烁（100ms）+蜂鸣器
- **距离警告**: 距离<100cm时红色警告闪烁（500ms间隔）

### 低功耗模式
- **触发条件**: 系统空闲60秒后自动进入
- **唤醒方式**: SW420震动传感器触发外部中断唤醒
- **功耗模式**: STM32 Stop模式（~350μA）
- **唤醒响应**: 显示绿色笑脸提示唤醒成功

## 显示图案

| 图案 | 颜色 | 触发条件 |
|------|------|----------|
| 笑脸 | 绿色 | 系统正常启动/唤醒成功 |
| 刹车 | 红色 | MPU6050检测到刹车动作 |
| 左箭头 | 绿色 | 车身左倾>10° |
| 右箭头 | 绿色 | 车身右倾>10° |
| 警告 | 红色/绿色 | 超声波检测到危险/警告距离 |

## 优先级机制

系统采用固定优先级判决，高优先级可中断低优先级显示：

```
优先级从高到低:
┌─────────────────────────────────────────────────┐
│ 1. 危险报警 (距离 < 50cm)   → 红色闪烁 + 蜂鸣器  │
├─────────────────────────────────────────────────┤
│ 2. 距离警告 (50cm < 距离 < 100cm) → 红色闪烁    │
├─────────────────────────────────────────────────┤
│ 3. 刹车状态              → 红色全亮显示           │
├─────────────────────────────────────────────────┤
│ 4. 左转向                → 绿色左箭头闪烁        │
├─────────────────────────────────────────────────┤
│ 5. 右转向                → 绿色右箭头闪烁        │
├─────────────────────────────────────────────────┤
│ 6. 空闲状态              → 关闭显示              │
└─────────────────────────────────────────────────┘
```

## 模块说明

### Drivers/BSP

| 模块 | 文件 | 功能说明 |
|------|------|----------|
| **系统核心** | bike_system.c/h | 系统状态机、任务调度、优先级判决 |
| **姿态传感器** | mpu6050.c/h | MPU6050 I2C通信、姿态解算、刹车/转向检测 |
| **超声波测距** | hcsr04.c/h | HC-SR04控制、距离测量、安全等级判断 |
| **显示驱动** | tm1640.c/h | TM1640软件模拟SPI、图案显示、颜色控制 |
| **字库数据** | ziku.c | 8x8点阵字模数据、扩展图案定义 |
| **震动传感器** | sw420.c/h | SW420外部中断配置、震动状态管理 |
| **低功耗管理** | low_power.c/h | STM32 Stop模式控制、系统时钟恢复 |

### Core/Src

| 文件 | 功能 |
|------|------|
| main.c | 系统入口、外设初始化、任务主循环 |
| gpio.c | GPIO配置（显示/蜂鸣器/触发引脚） |
| i2c.c | I2C1/I2C2配置（MPU6050通信） |
| tim.c | TIM2(超声波捕获)/TIM3(定时器)配置 |
| stm32f1xx_it.c | 中断服务程序 |

## 硬件连接

### 引脚映射

```
GPIOA:
  PA0  - TRIG        (超声波触发输出)
  PA1  - ECHO        (超声波回响输入/TIM2捕获)
  PA4  - TM1640_CLK  (显示模块时钟)
  PA5  - TM1640_DIN  (显示模块数据)

GPIOB:
  PB2  - SW420       (震动传感器中断输入)
  PB6  - I2C1_SCL    (MPU6050时钟)
  PB7  - I2C1_SDA    (MPU6050数据)
  PB12 - BUZZER      (蜂鸣器输出)
```

### 外部接口

```
MPU6050     -> I2C1 (PB6-SCL, PB7-SDA), 地址 0xD0
HC-SR04     -> PA0(TRIG), PA1(ECHO)
TM1640      -> PA4(CLK), PA5(DIN)
SW420       -> PB2 (外部中断)
Buzzer      -> PB12 (高电平触发)
```

## 系统架构

```
                    ┌─────────────────────────────────────┐
                    │          main.c (入口)               │
                    │   HAL_Init() → MX_X_Init()           │
                    └──────────────┬──────────────────────┘
                                   │
                    ┌──────────────▼──────────────────────┐
                    │      BikeSystem_Init()               │
                    │   1. TM1640 显示初始化               │
                    │   2. MPU6050 姿态传感器初始化         │
                    │   3. HCSR04 超声波初始化             │
                    │   4. SW420 震动传感器初始化           │
                    │   5. LowPower 低功耗初始化            │
                    └──────────────┬──────────────────────┘
                                   │
                    ┌──────────────▼──────────────────────┐
                    │      BikeSystem_Task() (轮询)        │◄──┐
                    │        周期: 25ms (40Hz)            │   │
                    └──────────────┬──────────────────────┘   │
                                   │                          │
        ┌──────────────────────────┼──────────────────────────┐
        │                          │                          │
        ▼                          ▼                          ▼
┌───────────────┐        ┌─────────────────┐        ┌──────────────┐
│ 传感器处理     │        │   输出控制       │        │ 低功耗管理   │
│               │        │                 │        │              │
│ 1.MPU6050    │        │ 1.显示图案       │        │ 空闲60秒    │
│   姿态判断    │        │   - 刹车:红色   │        │ 进入Stop    │
│   刹车/转向   │        │   - 转向:绿色   │        │              │
│              │        │   - 危险:闪烁   │        │ SW420震动   │
│ 2.HCSR04     │        │                 │        │ 唤醒系统     │
│   测距        │        │ 2.蜂鸣器控制    │        │              │
│   安全等级    │        │                 │        │              │
└───────────────┘        └─────────────────┘        └──────────────┘
```

## 工作流程

### 系统启动
1. HAL库初始化（时钟、滴答定时器）
2. 配置系统时钟（HSE + PLL, 72MHz）
3. 初始化GPIO、I2C、定时器
4. 初始化各外设驱动
5. 显示启动笑脸
6. 进入主任务循环

### 主任务循环 (25ms周期)
1. 读取MPU6050加速度数据
2. 姿态解算，判断刹车/转向状态
3. 读取超声波距离，判断安全等级
4. 根据优先级判决输出
5. 更新显示和蜂鸣器
6. 检查低功耗条件

### 低功耗流程
```
正常模式 (SYS_NORMAL)
    │
    ▼ 空闲60秒
低功耗模式 (SYS_LOW_POWER)
    │
    ├─► 检测到SW420震动 ──► 唤醒 ──► 恢复运行
    │
    └─► 无震动 ──► 进入Stop模式 ──► (等待SW420中断唤醒)
```

## 配置参数

| 参数 | 定义 | 说明 |
|------|------|------|
| SYSTEM_TASK_PERIOD_MS | 25 | 系统任务周期 (40Hz) |
| IDLE_TIMEOUT_MS | 60000 | 空闲超时进入低功耗 (60秒) |
| BRAKE_THRESHOLD | 0.25g | 刹车检测加速度阈值 |
| TURN_THRESHOLD | 10° | 转向检测倾斜角阈值 |
| FILTER_ALPHA | 0.15 | 低通滤波系数 |
| SAFE_DISTANCE_WARNING | 100cm | 警告距离阈值 |
| SAFE_DISTANCE_DANGER | 50cm | 危险距离阈值 |

## 编译说明

1. 使用 Keil MDK-ARM 打开 `MDK-ARM/BikeSafeTurnSystem.uvprojx`
2. 选择目标芯片 **STM32F103C8**
3. 确保工程包含以下BSP文件:
   - bike_system.c
   - mpu6050.c
   - hcsr04.c
   - tm1640.c
   - sw420.c
   - low_power.c
   - ziku.c
4. 编译并下载到开发板

## 项目结构

```
bike-safety-turn-system/
├── Core/
│   ├── Inc/
│   │   ├── main.h           # 主头文件、引脚定义
│   │   ├── gpio.h/i2c.h/tim.h
│   │   └── stm32f1xx_it.h
│   └── Src/
│       ├── main.c           # 主程序入口
│       ├── gpio.c           # GPIO配置
│       ├── i2c.c            # I2C配置
│       ├── tim.c            # 定时器配置
│       └── stm32f1xx_it.c  # 中断服务
│
├── Drivers/
│   └── BSP/
│       ├── bike_system.c/h  # 系统核心状态机
│       ├── mpu6050.c/h      # 姿态传感器驱动
│       ├── hcsr04.c/h       # 超声波测距驱动
│       ├── tm1640.c/h       # 显示驱动
│       ├── sw420.c/h        # 震动传感器驱动
│       ├── low_power.c/h    # 低功耗管理
│       └── ziku.c           # 字库数据
│
├── MDK-ARM/
│   └── BikeSafeTurnSystem.uvprojx  # Keil工程文件
│
├── BikeLight_System.ioc     # STM32CubeMX配置
└── README.md
```

## 功耗说明

| 模式 | 电流 | 说明 |
|------|------|------|
| 正常运行 | ~20mA | 主频72MHz，各外设工作 |
| Sleep模式 | ~3mA | CPU关闭，外设运行 |
| Stop模式 | ~350μA | 所有时钟关闭，SRAM保留 |
| Standby模式 | ~3μA | 几乎全关，SRAM丢失 |

## 注意事项

1. **SW420震动阈值**: SW420是震动开关，触发后需要清除状态标志
2. **Stop模式唤醒**: 唤醒后系统时钟默认为HSI，已在LowPower_Exit()中恢复为HSE+PLL
3. **MPU6050安装**: 芯片朝向影响姿态检测算法，需根据实际安装调整
4. **超声波间隔**: 测距任务每100ms执行一次，避免频繁触发

## 许可证

本项目基于 ST 官方 HAL 库条款开源。

## 作者

qiao-xinchao