基于STM32與GSM的車載兒童安全智能報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

劉瓊瓊+游專+張永生+張夢杰+范金鑫

摘要： 設(shè)計(jì)一種基于STM32單片機(jī)和GSM通訊模塊的車載兒童安全報(bào)警系統(tǒng)，主要由信號(hào)采集模塊、單片機(jī)STM32F103為核心的控制模塊、SIM900A為核心的GSM/GPRS通訊模塊和用戶終端組成。能夠?qū)崿F(xiàn)對車內(nèi)滯留兒童進(jìn)行監(jiān)測，由控制器控制GSM模塊向駕駛員或車主發(fā)出短信報(bào)警，提醒駕駛員或車主及時(shí)關(guān)注和糾正兒童的生存環(huán)境狀態(tài)，避免安全事故的發(fā)生。

Abstract： A vehicular child safety alarm system is designed based on STM32 SCM and GSM communication module， which is mainly composed of the signal acquisition module， control module with STM32F103 SCM as the core， the GSM/GPRS communication module with SIM900A as the core and the user terminal. It can monitor the children trapped in the vehicle， send SMS alarm to the driver or car owner by the controller to control the GSM module， and remind the driver or owner timely pay attention to and correct the child's survival state of the environment， so as to avoid accidents.

關(guān)鍵詞： STM32；GSM；兒童安全；智能報(bào)警；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

Key words： STM32；GSM；child safety；intelligent alarm；systematic design

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）33-0076-02

0 引言

據(jù)公安部交管局發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，截至2016年底，全國機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)2.9億輛，私家車達(dá)到1.46億輛，占小型載客汽車的92.60%。2011-2016年國內(nèi)私家車保有量，如圖1所示。

機(jī)動(dòng)車及駕駛?cè)藬?shù)量迅速增長，給人們生產(chǎn)生活帶來便捷的同時(shí)，也帶來不容忽視的安全隱患。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從2010年到2016年，國內(nèi)至少發(fā)生近30起兒童被忘在車內(nèi)的事件，造成多名孩子死亡。即使是車主臨時(shí)下車處理事情，在汽車門、窗關(guān)閉的情況下，大約10分鐘，車內(nèi)溫度便急速上升6至7攝氏度。人體核心溫度閾值生理安全上限為38.5℃，耐受極限為39.4℃。在太陽光的照射下，汽車內(nèi)溫度會(huì)快速上升，對單獨(dú)滯留在車內(nèi)的幼童會(huì)造成致命的傷害。所以設(shè)計(jì)一款車載兒童安全智能報(bào)警系統(tǒng)是十分必要的。

1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的組成，如圖2所示。該系統(tǒng)是由檢測模塊、單片機(jī)控制模塊、通訊模塊和用戶終端構(gòu)成。

1.1 檢測模塊

檢測模塊由鎖車信號(hào)的檢測和車內(nèi)滯留兒童的檢測兩部分組成。

鎖車信號(hào)的檢測，通過點(diǎn)煙器外接線束，將電壓信號(hào)輸入給控制模塊。當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)關(guān)閉后，點(diǎn)煙器輸出信號(hào)電壓0V給控制模塊，控制模塊判斷私家車主或駕駛員鎖車離開；當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)打開或者啟動(dòng)后，點(diǎn)煙器輸出信號(hào)電壓12V給控制模塊，控制模塊判斷私家車主或駕駛員未鎖車。

車內(nèi)滯留兒童的檢測，采用兩個(gè)HC-SR501熱釋電人體紅外傳感器。利用永久磁鐵或真空吸盤吸附在前擋風(fēng)玻璃的上方。一個(gè)傳感器的安裝位置朝向主駕駛位置，另一個(gè)傳感器的安裝位置朝向后排座椅。檢測駕駛位和后排駕駛位人員信號(hào)，并將檢測的信號(hào)發(fā)送給控制模塊。

1.2 控制模塊

控制模塊采用STM32F103型單片機(jī)，供電方式可采用電池供電或車上的常電供電?？刂颇K根據(jù)鎖車信號(hào)的檢測、車內(nèi)滯留兒童的檢測兩個(gè)信號(hào)，決定是否發(fā)送指令觸發(fā)通訊模塊，向用戶終端即私家車主或駕駛員發(fā)送報(bào)警信息。

1.3 通訊模塊

采用SIM900A模塊，接收控制模塊的觸發(fā)指令信息，調(diào)用短信報(bào)警程序，向用戶終端即私家車主或駕駛員發(fā)出報(bào)警信息。

1.4 用戶終端

用戶終端采用私家車主或駕駛員的手機(jī)卡。

該車載兒童安全智能報(bào)警系統(tǒng)的電路原理圖，如圖3所示。電源模塊的供電采用電池供電或車上的常電，并將電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換后給其他模塊供電，轉(zhuǎn)換電壓在3.3-4.1V之間。為了直觀地描述各模塊之間的連接關(guān)系，電路簡圖中只標(biāo)注出電路板焊接時(shí)所需的有效端子。

根據(jù)系統(tǒng)工作的控制原理，可分析出系統(tǒng)主程序，工作流程圖，如圖4所示。系統(tǒng)啟動(dòng)后，首先進(jìn)行初始化，當(dāng)車輛駐停、鎖車后，由點(diǎn)煙器采集鎖車信號(hào)發(fā)送到單片機(jī)，若檢測到鎖車信號(hào)，系統(tǒng)開始啟動(dòng)工作。利用熱釋電人體紅外傳感器檢測駕駛位和后排駕駛位人員信號(hào)。若檢測到駕駛位有信號(hào)，無論后排座椅位有無信號(hào)，則系統(tǒng)認(rèn)為無滯留兒童，系統(tǒng)自行關(guān)閉；若檢測到駕駛位無信號(hào)、后排座椅有信號(hào)，則系統(tǒng)認(rèn)為有滯留兒童，傳感器將信號(hào)發(fā)送至單片機(jī)控制器，控制器將信號(hào)處理后，向GSM模塊發(fā)出指令，將無線報(bào)警信號(hào)發(fā)送至車主手機(jī)。

2 結(jié)論

經(jīng)測試表明，利用STM32F103單片機(jī)和SIM900A通訊模塊設(shè)計(jì)的車載兒童安全智能報(bào)警系統(tǒng)，通過檢測車內(nèi)的滯留兒童，向車主發(fā)送報(bào)警信息，有效地保護(hù)了車內(nèi)兒童的人身安全。該系統(tǒng)操作簡單，性能穩(wěn)定，有較好的應(yīng)用前景。

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