私家車自救安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)

呂世林

摘要：針對(duì)私家車內(nèi)環(huán)境安全問題，以STM32單片機(jī)為核心處理器設(shè)計(jì)一款私家車自救安全系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)車內(nèi)環(huán)境實(shí)時(shí)檢測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)降低車窗等操作。采用人體紅外檢測(cè)模塊檢測(cè)車在停止運(yùn)行后是否有人員滯留，若有，則立即發(fā)出警示燈提示車外行人，并通過GSM模塊向預(yù)留的手機(jī)號(hào)自動(dòng)發(fā)送求救短信完成自救，保證車內(nèi)人員人身安全。該系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：車內(nèi)環(huán)境;安全;檢測(cè);求救

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）09-0149-02

0 引言

隨著科技的發(fā)展，越來越多的家庭擁有私家車?，F(xiàn)在人們?cè)谧非蟊憷?、高效的同時(shí)，車內(nèi)舒適環(huán)境和汽車安全越來越受到大家關(guān)注。尤其是安全問題我們應(yīng)該秉持預(yù)防為主的原則。私家車發(fā)生火災(zāi)時(shí)，不小心被鎖在車內(nèi)時(shí)，尤其是孩子被關(guān)車內(nèi)時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)自救？醫(yī)生說：在高溫天氣里，兒童如果被鎖在密閉的車廂內(nèi)15分鐘，大腦和腎臟便會(huì)受到損傷，超過半個(gè)小時(shí)便有可能導(dǎo)致死亡。因此，孩子被鎖在車內(nèi)的自救更為重要[1，2]。針對(duì)以上問題，本文設(shè)計(jì)一款車內(nèi)環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)對(duì)車內(nèi)溫度、煙霧濃度和一氧化碳等信息進(jìn)行采集，當(dāng)發(fā)生超標(biāo)時(shí)系統(tǒng)立即降低車窗進(jìn)行調(diào)控。該系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)車在停止時(shí)，檢測(cè)車內(nèi)是否有人員滯留，如果有，實(shí)時(shí)對(duì)車內(nèi)環(huán)境檢測(cè)的同時(shí)控制警示燈亮起，向路人發(fā)出求救信號(hào)的同時(shí)采用GSM模塊向車主發(fā)出求救短信，保證車內(nèi)人員的安全。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)以STM32單片機(jī)為核心，通過溫濕度傳感器SI7021、煙霧傳感器MQ2、一氧化碳傳感器ZE0-CO7實(shí)現(xiàn)車內(nèi)環(huán)境檢測(cè)，采用人體紅外傳感器HC-SR501實(shí)現(xiàn)車在停止運(yùn)行后，檢測(cè)車內(nèi)是否有人員滯留，系統(tǒng)還具有GSM通信功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)指定號(hào)碼發(fā)送短信等功能[3，4]?？傮w設(shè)計(jì)如圖1所示。

系統(tǒng)主要分為STM32最小系統(tǒng)、溫濕度檢測(cè)電路、煙霧濃度檢測(cè)電路、一氧化碳濃度檢測(cè)電路、人體紅外檢測(cè)電路、電機(jī)電路、GSM通信電路、警示燈電路、蜂鳴器報(bào)警電路，按鍵電路、顯示電路和供電電路。單片機(jī)控制采集部分電路實(shí)現(xiàn)車內(nèi)環(huán)境的實(shí)時(shí)采集并在LCD1602上進(jìn)行顯示，同時(shí)將采集值與設(shè)定值進(jìn)行比較，如果出現(xiàn)異常，蜂鳴器報(bào)警電路報(bào)警并啟動(dòng)電機(jī)降低車窗;若檢測(cè)到車內(nèi)有人滯留時(shí)，控制左右車窗放置的警示燈閃爍，同時(shí)啟動(dòng)GSM通信電路發(fā)送短消息。按鍵電路實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)值的設(shè)定，且配有取消鍵。

2 系統(tǒng)硬件組成

2.1 環(huán)境信息采集部分電路

溫濕度采集采用低功耗（150uA）、高精度和高靈敏度的數(shù)字傳感器SI7021實(shí)現(xiàn)。SI7021采用是IIC通信方式，具有傳輸速度快，一般可達(dá)到400kbps的傳輸速率。溫濕度采集電路如圖1所示。

車內(nèi)煙霧濃度采用高靈敏度的氣體傳感器MQ2，MQ2的模擬輸出端送入ADC0832的CHO端完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，ADC0832的CLK端與單片機(jī)PC0相連，0832的DO和DI相連與單片機(jī)的PC1相接實(shí)現(xiàn)信息采集;采用ZE0-CO7實(shí)現(xiàn)一氧化碳濃度檢測(cè)，該傳感器具有高靈敏度、高分辨率等優(yōu)點(diǎn)，提供UART、模擬電壓和PWM等多種輸出方式，設(shè)計(jì)中，采用串口通信方式完成車內(nèi)一氧化碳濃度檢測(cè)[5]。

2.2 人體紅外電路設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)中，采用基于紅外線技術(shù)的人體紅外感應(yīng)模塊HC-SR501實(shí)現(xiàn)。模塊的1引腳和3引腳分別連接VCC和GND，DO口接單片機(jī)的I/O端口PA0。當(dāng)檢測(cè)到車內(nèi)有人時(shí)，輸出高電平，常態(tài)是低電平。

2.3 GSM電路設(shè)計(jì)

GSM通信電路采用GPRS A6通信模塊實(shí)現(xiàn)?？梢詫?shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)間的傳輸，如語音、SMS等。在該設(shè)計(jì)中，該模塊與單片機(jī)采用串行端口相連接的方式。由于GPRS A6模塊的串口引腳是TTL電平，所以無需RS232信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，只需直接將單片機(jī)PB0接口與模塊的RXD端連接，PB1與模塊的TXD端連接，采用5V供電。通過單片機(jī)標(biāo)準(zhǔn)串口和AT指令與GPRS A6進(jìn)行操作，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)的目的。電路如圖2所示。

2.4 其他電路設(shè)計(jì)

電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路采用L298驅(qū)動(dòng)，該模塊可驅(qū)動(dòng)兩路直流電機(jī)。通過設(shè)置INT1和INT2確定電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，采用PWM脈沖輸入方式實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)。顯示電路采用LCD1602實(shí)現(xiàn);系統(tǒng)還設(shè)有功能按鍵電路，蜂鳴器報(bào)警電路和兩路警示燈電路。為了確保系統(tǒng)在車停止運(yùn)行時(shí)仍然工作，系統(tǒng)采用干電池供電方式。

3 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用模塊化思想進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先初始化，從端口讀取各傳感器測(cè)量值，并且將采集到的值在LCD上顯示，同時(shí)單片機(jī)將測(cè)得的值與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，如果大于標(biāo)準(zhǔn)值則蜂鳴器報(bào)警以提示車內(nèi)人員，并且控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)降低車窗等操作。車停止運(yùn)行后，啟動(dòng)人體紅外傳感器檢測(cè)是否有人員滯留，若有，則立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)并啟動(dòng)通信報(bào)警程序?qū)χ付ㄌ?hào)碼發(fā)送求救短信;同時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到車內(nèi)環(huán)境超標(biāo)時(shí)，降低車窗到3/4的位置，確保人身安全。如果以上檢測(cè)均為否，則進(jìn)行下一輪的檢測(cè)。同時(shí)系統(tǒng)設(shè)有誤報(bào)檢測(cè)，車內(nèi)人員可以通過按鍵自動(dòng)取消報(bào)警。

4 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的私家車自救安全系統(tǒng)可以有效檢測(cè)車內(nèi)環(huán)境信息并在有人員滯留時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)自救，該系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：（1）當(dāng)環(huán)境信息超標(biāo)時(shí)，可以及時(shí)打開車窗，完成優(yōu)化調(diào)節(jié);（2）可實(shí)現(xiàn)車內(nèi)人員滯留檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到有人員時(shí)，及時(shí)發(fā)出警報(bào)并通知車主。該系統(tǒng)可以最大限度的減少汽車隱患，確保人身安全，具有很強(qiáng)的使用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 王琨，劉大茂，等.基于多傳感器的車內(nèi)環(huán)境智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].洛陽師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，35（2）：32-36.

[2] 佚名.兒童交通事故救援及自救知識(shí)[J].汽車與安全，2011（6）：29.

[3] 佚名.基于STM32的兒童安全座椅防遺忘檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)[J].智能計(jì)算機(jī)與應(yīng)用，2019，9（2）：123-125.

[4] 楊煒程，楊浩.基于STC89C52的車內(nèi)幼兒遺留識(shí)別報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2018（2）：180-182.

[5] 曹陽明，加克·烏云才次克.基于Proteus的車內(nèi)智能檢測(cè)自救報(bào)警裝置控制仿真設(shè)計(jì)[J].汽車工業(yè)研究，2018（6）：31-33.

Abstract：Aiming at the problem of environment safety in private car， a self-rescue security system for private car is designed with STM32 microcontroller as the core processor. The system can realize the real-time detection of the car environment. When the exception is found， the control execution mechanism can lower the window and other operations. The use of the human infrared detection module to detect whether the vehicle is stranded after it has ceased operation， and if so， immediately send warning lights to pedestrians outside the vehicle， and automatically send help messages to the reserved mobile phone number through the GSM module to complete self-help. Ensure the safety of people in the car. The system has strong practical value.

Key words：vehicle environment; safety; detection; rescue