基于單片機(jī)的停車撞擊報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)①

陳亞麗, 楊偉兵

(漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣電子工程系，河南 漯河 462000)

0 引 言

當(dāng)車輛停在停車場或路邊時(shí)，車也并不一定安全，盡管在未行駛中，仍會(huì)有被各種車輛撞擊的可能性，這都會(huì)對車造成一定的損傷，有時(shí)還不能找到肇事者，造成不必要的損失，所以針對這種情況，設(shè)計(jì)一種停車撞擊報(bào)警系統(tǒng)還是很有必要的[1]。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷向前發(fā)展，對于車輛的保護(hù)已經(jīng)由簡單的機(jī)械式防盜、防撞逐漸向多功能化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化和便捷化發(fā)展，振動(dòng)傳感器法是目前最常見的一種偵測汽車被撞擊的方法，當(dāng)停放的車輛被撞擊后產(chǎn)生振動(dòng)，通過振動(dòng)傳感器有效獲取撞擊情況，利用單片機(jī)系統(tǒng)通知車主，幫助車主避免不必要的損失。

1 系統(tǒng)工作原理

設(shè)計(jì)的停車撞擊報(bào)警系統(tǒng)，采用振動(dòng)傳感器監(jiān)測車撞擊情況，采用GSM模塊的GPRS網(wǎng)絡(luò)通信和電話通訊以及攝像頭監(jiān)測技術(shù)，以單片機(jī)系統(tǒng)為核心，集監(jiān)測系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和控制系統(tǒng)為一位的技術(shù)方法，解決傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)單一、效率低下的問題，達(dá)到了自動(dòng)監(jiān)控撞擊情況，并且實(shí)時(shí)傳輸撞擊情況；達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控停車時(shí)的情況；實(shí)時(shí)將問題向車主反映，車主采取相應(yīng)措施的技術(shù)效果。

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

一種停車撞擊報(bào)警系統(tǒng)，包括單片機(jī)單元、振動(dòng)傳感器、振動(dòng)傳感器電路、攝像頭模塊、GSM模塊和報(bào)警模塊，振動(dòng)傳感器與振動(dòng)傳感器電路的輸入端連接[2]；振動(dòng)傳感器電路的輸出端與單片機(jī)單元的I/O口連接，攝像頭模塊的輸出口與單片機(jī)單元的輸入I/O口連接，單片機(jī)單元的輸出I/O口與GSM模塊的輸入口連接，GSM模塊與手機(jī)進(jìn)行無線通訊，單片機(jī)單元的輸出口與報(bào)警模塊的輸入口連接[3]；電源模塊與單片機(jī)單元的電源口連接，振動(dòng)傳感器電路、攝像頭模塊、GSM模塊和報(bào)警模塊的電源口與單片機(jī)單元的電源口連接。系統(tǒng)主要構(gòu)成如圖1所示。

1.單片機(jī)單元；2.電源模塊；3.振動(dòng)傳感器；4.振動(dòng)傳感器電；5.攝像頭模塊；6.GSM模塊；7.手機(jī)；8.報(bào)警模塊

若車主不在車上時(shí)，則振動(dòng)傳感器3通過振動(dòng)傳感器電路4將信號(hào)給到單片機(jī)單元1，單片機(jī)單元1通過攝像頭將肇事車輛的車牌照和車型拍下來，然后通過GSM模塊6的GPRS網(wǎng)絡(luò)將圖像信息傳到手機(jī)7上，并且通過GSM模塊6的短信通信模式將車輛被撞的信息傳到手機(jī)7上，同時(shí)報(bào)警模塊8發(fā)出聲光報(bào)警，這樣車主既可以知道肇事者的車牌車型信息[4]，還可以及時(shí)知道車輛被撞的信息，以便車主采取措施。當(dāng)車主在車上的時(shí)候，停車狀態(tài)下如果發(fā)生碰撞，則報(bào)警模塊8會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警，告訴車主發(fā)生碰撞，便于車主采取相應(yīng)措施將損失降為最低。

1.2 基于STC單片機(jī)停車撞擊報(bào)警系統(tǒng)

系統(tǒng)由STC12C5201AD單片機(jī)做為控制單元，電源模塊為5號(hào)干電池，GSM模塊為SIM900A的通訊模塊，攝像頭模塊為PTC08串口攝像頭模組。

圖2為設(shè)計(jì)的單片機(jī)的最小型系統(tǒng)，使用STC12C5201AD單片機(jī)作為主控單元，集成了較大容量的存儲(chǔ)器和豐富強(qiáng)大的硬件接口電路，它自帶A/D轉(zhuǎn)換口，無須額外使用A/D轉(zhuǎn)換芯片，同時(shí)此款單片機(jī)編程簡單，運(yùn)行速度快，具有極高性能價(jià)格比。

圖2 STC12C5201AD單片機(jī)單元電路圖

圖3 振動(dòng)傳感器電路圖

振動(dòng)傳感器電路包括振動(dòng)傳感器和運(yùn)算放大器U2A；U2A的正向輸入端與阻值為10kΩ的變位器R3的滑動(dòng)端連接，R3的另外兩端分別與單片機(jī)單元的VCC口和GND口連接，U2A的負(fù)向輸入端分別與電容值為0.01uF的電容C4的一端、振動(dòng)傳感器一端和阻值為10kΩ的電阻R1的一端連接，C4的另一端與單片機(jī)單元的GND口連接，振動(dòng)傳感器的另一端與單片機(jī)單元的GND口連接，R1的另一端與單片機(jī)單元的VCC口連接，U2A的VCC口和GND口分別與單片機(jī)單元的VCC口和GND口連接，U2A的輸出端與單片機(jī)單元的P2.1口連接；U2A為LM393芯片，振動(dòng)傳感器為常閉型振動(dòng)開關(guān)傳感器。

圖3中，振動(dòng)傳感器電路4是調(diào)理振動(dòng)傳感器3的信號(hào)調(diào)理電路，實(shí)現(xiàn)了模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，完全克服了模擬信號(hào)帶來不精準(zhǔn)的問題，同時(shí)這種電路還可以調(diào)節(jié)靈敏度，依不同的振動(dòng)情況發(fā)生報(bào)警。

圖4 GSM模塊管腳圖 圖5 攝像頭模塊管腳圖

圖4 中，GSM模塊6具有電話通訊和GPRS網(wǎng)絡(luò)多種工作形式，既可以滿足GPRS網(wǎng)絡(luò)的通訊，又可以實(shí)現(xiàn)電話通訊的功能，此系統(tǒng)完美地將兩種功能結(jié)合，無須再額外配備其他模塊，實(shí)現(xiàn)對功能的互補(bǔ)；圖5PTC08串口攝像頭模組具有接線端子簡單，功能強(qiáng)大，操作簡單，編程簡單，同時(shí)又能夠滿足所需要的功能，性價(jià)比高。

圖6 報(bào)警模塊電路圖

圖6報(bào)警模塊包括NPN型的三極管Q4、蜂鳴器LS1和LED燈D1；Q4的基極經(jīng)阻值為10kΩ的電阻R9與阻值為5kΩ的電阻R10的一端和振動(dòng)傳感器電路的U2A的輸出端連接，R10的另一端與單片機(jī)單元的VCC連接；Q4的集電極與LS1的一端和D1的陰極連接，LS1的另一端與單片機(jī)單元的VCC口連接，D1的陽極經(jīng)阻值為5kΩ的電阻R2與單片機(jī)單元的VCC口連接，Q4的發(fā)射極與單片機(jī)單元的GND口連接。

所述的單片機(jī)單元1為STC12C5201AD單片機(jī)，電源模塊2為5號(hào)干電池，GSM模塊6為SIM900A的通訊模塊，攝像頭模塊5為PTC08串口攝像頭模組；所述的振動(dòng)傳感器電路4包括振動(dòng)傳感器3和運(yùn)算放大器U2A；U2A的正向輸入端與阻值為10kΩ的變位器R3的滑動(dòng)端連接，R3的另外兩端分別與單片機(jī)單元1的VCC口和GND口連接，U2A的負(fù)向輸入端分別與電容值為0.01uF的電容C4的一端、振動(dòng)傳感器3一端和阻值為10kΩ的電阻R1的一端連接，C4的另一端與單片機(jī)單元1的GND口連接，振動(dòng)傳感器3的另一端與單片機(jī)單元1的GND口連接，R1的另一端與單片機(jī)單元1的VCC口連接，U2A的VCC口和GND口分別與單片機(jī)單元1的VCC口和GND口連接，U2A的輸出端與單片機(jī)單元1的P2.1口連接；U2A為LM393芯片，振動(dòng)傳感器3為常閉型振動(dòng)開關(guān)傳感器；所述的報(bào)警模塊8包括NPN型的三極管Q4、蜂鳴器LS1和LED燈D1；Q4的基極經(jīng)阻值為10kΩ的電阻R9與阻值為5kΩ的電阻R10的一端和振動(dòng)傳感器電路4的U2A的輸出端連接，R10的另一端與單片機(jī)單元1的VCC口連接；Q4的集電極與LS1的一端和D1的陰極連接，LS1的另一端與單片機(jī)單元1的VCC口連接，D1的陽極經(jīng)阻值為5kΩ的電阻R2與單片機(jī)單元1的VCC口連接，Q4的發(fā)射極與單片機(jī)單元1的GND口連接。

圖7 軟件設(shè)計(jì)流程圖

1.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

主程序流程圖如圖7所示。程序初始為各個(gè)引腳IO初始化，單片機(jī)相應(yīng)外設(shè)功能初始化；初始化完成程序先判斷振動(dòng)傳感器是否檢測到振動(dòng)。如果檢測到振動(dòng)。則蜂鳴器和LED燈報(bào)警。緊接著判斷車主是否在車上。如果車主不在車上則發(fā)送指令給PTC008拍照，將獲取的照片通過SIM900A發(fā)送到指定手機(jī)上。延時(shí)一段時(shí)間，關(guān)閉聲光報(bào)警。如果車主在車上，則程序延時(shí)一段時(shí)間，關(guān)閉聲光報(bào)警；振動(dòng)傳感器檢測到整棟，則程序就一直檢測模擬量是否超過設(shè)定的值(即振動(dòng)大小是否超過設(shè)定的振動(dòng)大小)，來判斷程序的運(yùn)行。

2 結(jié) 論

使用STC12C5201AD單片機(jī)作為主控單元，集成了較大容量的存儲(chǔ)器和豐富強(qiáng)大的硬件接口電路,它自帶A/D轉(zhuǎn)換口，無須額外使用A/D轉(zhuǎn)換芯片，同時(shí)此款單片機(jī)編程簡單，運(yùn)行速度快，具有極高性能價(jià)格比；GSM模塊具有電話通訊和GPRS網(wǎng)絡(luò)多種工作形式，可以滿足GPRS網(wǎng)絡(luò)的通訊，又可以實(shí)現(xiàn)電話通訊的功能，達(dá)到自動(dòng)監(jiān)控并實(shí)時(shí)向車主傳輸車被撞擊情況。