智能車內(nèi)無線防撞防盜控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王鑫蕊 蘇心瀅

摘 要：文章針對汽車交通事故與車內(nèi)物品丟失的現(xiàn)象增多設(shè)計(jì)了一款基于超聲波測距、紅外人體感應(yīng)模塊、無線通信及單片機(jī)控制的汽車防撞防盜系統(tǒng)，通過超聲波檢測與附近車輛的直線距離，判斷是否發(fā)出警報(bào)。通過紅外人體傳感器感應(yīng)車內(nèi)是否有人存在，再通過無線通信傳遞警報(bào)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單，反應(yīng)靈敏，低功耗高性能，具有廣泛應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：無線防盜;汽車防撞;超聲波測距;人體感應(yīng)

0 引言

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國目前汽車保有量3億多輛，排名世界第一，約占全世界的30%，每年交通事故死亡人數(shù)已超過10萬人?，F(xiàn)在針對由于視覺視野盲區(qū)帶來的交通事故，市面上推出了倒車?yán)走_(dá)等，但不足以滿足人們對于車輛之間實(shí)際距離的掌握要求。此外，現(xiàn)階段車內(nèi)盜竊事件仍無法避免。本文設(shè)計(jì)的汽車防撞防盜系統(tǒng)，基于ST89C51RC單片機(jī)、超聲波實(shí)時(shí)監(jiān)測距離并通過ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)化顯示在數(shù)碼管，紅外人體感應(yīng)搭載無線通信，可以減少交通事故與盜竊事件的發(fā)生。系統(tǒng)可應(yīng)用于小型轎車、公交車、貨車等。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)以STC89C52型單片機(jī)芯片為核心，首先按下自鎖開關(guān)，超聲波開始檢測與障礙物間的距離，并通過AD模數(shù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字顯示在數(shù)碼管上，若距離小于30 cm則發(fā)出警報(bào)。如果人離開汽車，按下自鎖開關(guān)即打開防盜模式。在未解除防盜模式時(shí)，若有人進(jìn)入車內(nèi)行竊，則會通過無線通信傳輸警報(bào)?？傇O(shè)計(jì)框架如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 單片機(jī)控制模塊

在單芯片上擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使STC89C51成為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)的控制中樞[1]，此外還包括測距電路、按鍵電路、無線電路模塊，綜合實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。各個(gè)電路和單片機(jī)一一對應(yīng)連接，以單片機(jī)作為大腦，在單片機(jī)的操控下實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的功能[2]。

2.2 超聲波模塊

超聲波傳感器利用壓電效應(yīng)的原理實(shí)現(xiàn)電能和超聲波的相互轉(zhuǎn)化，在發(fā)射時(shí)將電能轉(zhuǎn)換成超聲波發(fā)射出去，而在接收時(shí)，則將超聲振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號[3]。HC-SR04模塊測量范圍達(dá)2～400 cm，測距精度可達(dá)3 mm。

2.3? ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊

ADC0809是一個(gè)基于逐次逼近原理的8位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。它是一個(gè)多路轉(zhuǎn)換器，擁有8個(gè)通道，選擇將8個(gè)模擬輸入信號之一轉(zhuǎn)換為 A/D，基于鎖定在解碼信號上的地址碼。

2.4 人體遠(yuǎn)紅外熱釋傳感器模塊

人體遠(yuǎn)紅外熱釋電傳感器放在汽車的前擋玻璃下，用于檢測是否有人進(jìn)入限定區(qū)域。人體遠(yuǎn)紅外熱釋電傳感器模塊是基于紅外光電技術(shù)的自動(dòng)感應(yīng)，當(dāng)其進(jìn)入感應(yīng)電場時(shí)輸出高電平，當(dāng)離開感應(yīng)電場時(shí)自動(dòng)延遲關(guān)閉高電平，輸出低電平[4]。HC-SR501是一個(gè)熱釋電運(yùn)動(dòng)傳感器，可以探測人和動(dòng)物發(fā)出的紅外線。傳感器模塊可通過兩個(gè)旋鈕調(diào)節(jié)探測范圍3～7 m，也可通過跳線選擇單一和重復(fù)觸發(fā)方式。

2.5 無線發(fā)射與接收電路

該系統(tǒng)基于PT2262/ PT2272無線通信模塊。編碼芯片PT2262和解碼芯片PT2272是低功耗、低價(jià)格的通用編解碼電路，目前應(yīng)用于較為常用的芯片中的無線通信電路[5]。數(shù)據(jù)傳輸模組工作頻率為315 m，溫度由-25℃變?yōu)? 85℃時(shí)，頻率偏移為3 ppm/度，頻率穩(wěn)定度高。在無線通信中具有良好的效果。

2.5.1 無線發(fā)射模塊

由編碼芯片PT2262，315 Hz組成無線發(fā)射模塊，由PT2262進(jìn)行信號的發(fā)射。

2.5.2 無線接收模塊

315 Hz接收模塊和解碼芯片PT2272構(gòu)成所述無線接收模塊。從PT2272的14腳輸入接收信號再解碼。

2.6 數(shù)碼管顯示模塊

本系統(tǒng)由4個(gè)8段LED數(shù)字管構(gòu)成，即4位數(shù)碼管。所謂的8段LED數(shù)碼管，是指在數(shù)碼管內(nèi)有8個(gè)小型LED發(fā)光二極管，通過控制不同LED的亮度來顯示不同的字形。

由于4位數(shù)碼管需要搭配74HC573芯片使用，要進(jìn)行段選與位選。該芯片的8個(gè)鎖存器是D型鎖存器，當(dāng)使能較高，Q輸出隨數(shù)據(jù)輸入而變。當(dāng)使能較低時(shí)，輸出被鎖定到已建立的數(shù)據(jù)級別。輸出控制不影響鎖存器的內(nèi)部操作，可以保存舊數(shù)據(jù)，即使在關(guān)閉輸出時(shí)也可以放置新數(shù)據(jù)。

2.7 電源模塊

本設(shè)計(jì)可以用3節(jié)1.5 V干電池供電，這樣便于多次使用。因?yàn)镾TC89C52型單片機(jī)正常工作時(shí)所提供的電源電壓為5 V，所以可增加LM7805穩(wěn)壓芯片來保證為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的輸入電壓5 V。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的軟件部分采用C語言匯編，C語言相比于其他匯編語言有代碼量小、運(yùn)行速度快、功能強(qiáng)大的優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)上電后，CPU就會在晶振的驅(qū)動(dòng)下開始工作，即每個(gè)機(jī)器周期到指定的地方提取指令，然后解析并執(zhí)行。當(dāng)系統(tǒng)準(zhǔn)備工作時(shí)，不斷循環(huán)掃描STC89C52型單片機(jī)I/O口接收和采集的各模塊信號，再經(jīng)過相應(yīng)的處理，使系統(tǒng)按照指定的功能開始工作。

4 結(jié)語

本系統(tǒng)以STC89C51為主處理器，由人體紅外傳感器、超聲波模塊、ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)化、無線發(fā)射與接收模塊、按鍵電路、數(shù)碼管顯示模塊組成。在防撞功能啟動(dòng)時(shí)，自動(dòng)檢測與周圍障礙物的距離，若小于30 cm，則發(fā)出警報(bào)。超聲波測量出來的距離將會實(shí)時(shí)顯示在4位數(shù)碼管上。在防盜功能開啟時(shí)，人工紅外傳感器檢測車內(nèi)是否有人進(jìn)入，通過無線發(fā)射與接收模塊向車主傳遞信息。本系統(tǒng)可應(yīng)用于小型轎車、公交車、貨車等。系統(tǒng)低功耗高性能，在許多領(lǐng)域都可以應(yīng)用，有利于減少我國交通事故的發(fā)生。

[參考文獻(xiàn)]

[1]畢克偉，孟祥佳.基于51單片機(jī)設(shè)計(jì)的智能車載安全系統(tǒng)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2021（1）：85-87.

[2]孫景偉，丁學(xué)用.汽車無線防盜防撞報(bào)警器的設(shè)計(jì)[J].無線互聯(lián)科技，2020（8）：77-78.

[3]王曉慧，陳超群.智能健康護(hù)眼臺燈的設(shè)計(jì)[J].電子制作，2020（23）：35-37.

[4]王廬山.基于單片機(jī)的智能汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2020（13）：204-205.

[5]張翠云.基于單片機(jī)的無線遙控小車設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].機(jī)電工程技術(shù)，2019（3）：192-194.

（編輯 何 琳）