汽車浸水自動(dòng)提升裝置

王乃健　孫根　王海祥

摘 要：目的：為了解決汽車在被水浸沒的情況下，致使人們的生命財(cái)產(chǎn)安全遭受到威脅的問題。研究方法：該文通過查閱相關(guān)資料和對(duì)一些重要資料進(jìn)行研究和整理后設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種利用AT89C52單片機(jī)、GSM短信模塊、語音報(bào)警模塊、浮動(dòng)開關(guān)以及液壓千斤頂組成的汽車浸水自動(dòng)提升裝置。研究結(jié)論：該裝置是通過將浮動(dòng)開關(guān)用作為觸發(fā)裝置和液壓升縮桿為輸出動(dòng)力，并以AT89C52單片機(jī)為核心來控制各個(gè)模塊，進(jìn)而使整個(gè)裝置實(shí)現(xiàn)正常工作來達(dá)到報(bào)警與救援的目的。得到的好處：通過實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用后表明，該浸水自動(dòng)提升裝置有著許多優(yōu)點(diǎn)，如自動(dòng)化程度較高、安全性好等優(yōu)點(diǎn)，適合普遍車輛使用。

關(guān)鍵詞：汽車浸水 ATmega128 浮動(dòng)開關(guān) 液壓千斤頂

中圖分類號(hào)：TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）02（c）-0052-02

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

在近幾年的新聞中，我們時(shí)常會(huì)看到一些因?yàn)檫B續(xù)性突降暴雨而導(dǎo)致汽車被水淹沒的新聞，而汽車在被水淹沒后，通常就會(huì)致使汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)和電腦板出現(xiàn)損壞現(xiàn)象，但當(dāng)前購買汽車的用戶都會(huì)為汽車投保，因此，當(dāng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)和電能板因?yàn)榻鴵p壞后，他們通常就會(huì)去找保險(xiǎn)公司要求賠償，但在賠償過程中，雙方的意見通常無法很快就達(dá)成一致，因而緊接著就會(huì)出現(xiàn)車主與保險(xiǎn)公司發(fā)生索賠糾紛的事件，若只是汽車被水淹沒而導(dǎo)致汽車損壞的事故，沒有出現(xiàn)別的事故，那還算是比較幸運(yùn)的，但要是汽車被水淹沒了，不但汽車被損壞，汽車?yán)锏娜藛T也因此而死亡，那才是最悲劇的事情。這樣的案例也并非不存在，反而已是屢見不鮮。該文研究重點(diǎn)是利用以AT89C52單片機(jī)為控制核心的報(bào)警與求救模塊、浮動(dòng)開關(guān)與升縮桿相互配合確保人車的安全得到保障。

2 硬件部分設(shè)計(jì)

2.1 AT89C52單片機(jī)

從本系統(tǒng)中來說，全部選用的AT89C52單片機(jī)都是來自于ATMEL公司所生產(chǎn)的高性能、低電壓CMOS 8位單片機(jī)，在其片內(nèi)，包含了8k bytes的可以進(jìn)行反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器以及256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器；至于它的元器件方面，則是運(yùn)用了ATMEL公司所生產(chǎn)的元器件，而由ATMEL公司生產(chǎn)的元器件不但密度較高，而且在其生產(chǎn)過程中采用了非易失性存儲(chǔ)技術(shù)。因此，在元器件和指令系統(tǒng)的兼容性方面，它與MCS-51指令系統(tǒng)是可以兼容的。同時(shí)，在其片內(nèi)放置有通用的8位中央處理器以及Flash存儲(chǔ)單元。另外，要是普通的單片機(jī)，那對(duì)于環(huán)境很復(fù)雜的場(chǎng)合很難進(jìn)行應(yīng)用，但對(duì)于那些功能比較強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)，則基本都可以適用于那些環(huán)境相對(duì)較為復(fù)雜的控制應(yīng)用場(chǎng)合。所以本系統(tǒng)選擇AT89C52單片機(jī)來進(jìn)行運(yùn)用是較為適宜的。

此外，在AT89C52單片機(jī)中，通常具有49個(gè)引腳和32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，并且在其內(nèi)部還含有2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位的可進(jìn)行編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工通信串行口以及2個(gè)讀寫口線。同時(shí)，AT89C52既可以按照常規(guī)的方法來進(jìn)行編程，也可以在處于在線的狀況下來進(jìn)行編程。它把通用的微處理器與Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在了一起，尤其是對(duì)于那些可以反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器，通過將其與微處理器進(jìn)行結(jié)合可以在很大程度上來降低開發(fā)所需要的成本。另外，AT89C52單片機(jī)也能夠切換至0 Hz的靜態(tài)邏輯操作狀態(tài)，支持兩種可選擇的省電工作模式。當(dāng)其處于空閑模式時(shí)，雖然CPU的工作將會(huì)被停止，但是對(duì)于RAM、串行通信口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器以及中斷系統(tǒng)都是被允許繼續(xù)進(jìn)行正常工作的。而當(dāng)其處于掉電模式狀態(tài)下，也可以繼續(xù)保存RAM中的內(nèi)容，但是振蕩器會(huì)停止繼續(xù)進(jìn)行正常工作，且其他部件也會(huì)停止工作，而直到下一個(gè)硬件復(fù)位才會(huì)恢復(fù)工作。因此，對(duì)于這種需要長(zhǎng)期進(jìn)行工作的場(chǎng)合來說，該微控制器是非常適合用來應(yīng)用的。

2.2 GSM模塊設(shè)計(jì)

GSM模塊在經(jīng)過不斷地發(fā)展和完善后，如今，不管是其功能方面，還是其結(jié)構(gòu)方面，都已是非常的成熟，而通過將其它與以往的功能進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，它具有了更多的優(yōu)點(diǎn)，如具有網(wǎng)絡(luò)能力較強(qiáng)、廉價(jià)、網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣、用戶數(shù)量龐大、數(shù)據(jù)雙向傳送、盲區(qū)少、信號(hào)穩(wěn)定、自動(dòng)漫游、通訊距離不會(huì)受到周圍環(huán)境的影響等眾多的優(yōu)點(diǎn)。與此同時(shí)，在結(jié)構(gòu)方面，它的結(jié)構(gòu)比以往更加的簡(jiǎn)單了，只需要直接連接一個(gè)GSM發(fā)射和接收模塊就可以輕松的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。因此，它已被廣泛的運(yùn)用到了實(shí)際的生產(chǎn)和生活中。

在本系統(tǒng)中，所選用的GSM模塊是由德國(guó)SIEMENS公司所生產(chǎn)的一款雙頻900/1800 MHz高度集成的TC35i無線模塊，而其接口連接器與天線連接器并不是共同連接SIM卡讀卡器和天線的，而是分別與它們進(jìn)行連接的，即接口連接器與SIM卡讀卡器進(jìn)行連接，而天線連接與天線進(jìn)行連接。同時(shí)，TC35i模塊的數(shù)據(jù)接口（CMOS電平）通過計(jì)算機(jī)AT命令來傳輸指令和數(shù)據(jù)的過程并非是單向的，而是可以雙向的進(jìn)行指令和數(shù)據(jù)方面的傳輸。此外，單片機(jī)可以通過UART串行接口來對(duì)GSM模塊進(jìn)行控制，并通過AT指令來控制GSM模塊，進(jìn)而將數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)控中心，AT指令嚴(yán)格按照GSM模塊的AT指令格式來書寫，再通過串口來將書寫的內(nèi)容發(fā)送出去。當(dāng)GSM模塊在接收到串口發(fā)送過來的指令后，就會(huì)對(duì)單片機(jī)作出相應(yīng)的反應(yīng)，最終即實(shí)現(xiàn)了短信的發(fā)送。

2.3 GPS模塊

GPS，即中文名為全球定位系統(tǒng)。隨著現(xiàn)代航空航天和無線電通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，航天航空和無線點(diǎn)通訊技術(shù)也越來越成熟，而當(dāng)前已經(jīng)建立起來了一個(gè)高精度、全球性和全天候的無線電導(dǎo)航定時(shí)、定位的多功能系統(tǒng)，該系統(tǒng)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。通過運(yùn)用全球定位系統(tǒng)，可以隨時(shí)隨地的對(duì)自身所處的位置進(jìn)行查詢，也可以對(duì)所處位置的周邊范圍內(nèi)的餐飲、娛樂、銀行等商業(yè)服務(wù)設(shè)施進(jìn)行搜索，為大眾的生活帶來了很多的便利，同樣也為別的領(lǐng)域的使用者帶來了很多的便利。而在本系統(tǒng)中，通過運(yùn)用GPS模塊來獲得汽車的位置信息，當(dāng)GPS捕獲4顆以上的衛(wèi)星后就能夠?qū)崟r(shí)地確認(rèn)汽車的位置坐標(biāo)，隨后單片機(jī)微處理器將這些位置信息轉(zhuǎn)化成GSM的短信息內(nèi)容，再通過TC35無線調(diào)制解調(diào)器把這些信息通過GSM通訊網(wǎng)傳送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心通過獲得的位置坐標(biāo)可準(zhǔn)確地對(duì)被困車輛實(shí)施救援。若汽車在安裝有GPS，那在其需要被救援時(shí)，救援隊(duì)伍就能在第一時(shí)間對(duì)其進(jìn)行營(yíng)救。因此，GPS對(duì)于救援被困車輛是非常重要的一部分。endprint

2.4 語音報(bào)警模塊

圖為語音報(bào)警模塊的電路圖，模塊是通過運(yùn)用AT89C52單片機(jī)來作為其控制核心的，而ISD2560芯片則是被用來作為播報(bào)警報(bào)的一個(gè)裝置，但I(xiàn)SD2560芯片并非獨(dú)立進(jìn)行工作的，而是由AT89C52單片機(jī)通過相應(yīng)的端口來對(duì)ISD2560芯片進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制。在需要進(jìn)行錄音時(shí)，應(yīng)當(dāng)先按下錄音鍵，再由單片機(jī)通過口線設(shè)定語音段的初始地址，進(jìn)而PD端與P/R端將被設(shè)定為低電平并啟動(dòng)錄音。而在錄音結(jié)束時(shí)，應(yīng)當(dāng)先松開錄音鍵，再通過單片機(jī)使各個(gè)端口回到高電平，這一過程下來，也就完成語音的錄制。在錄音完成后，可對(duì)其進(jìn)行播放時(shí)，而根據(jù)需要播放的語音內(nèi)容，AT89C52單片機(jī)將自動(dòng)尋找到相應(yīng)的語音段起始地址，并同時(shí)通過口線送出。最后再通過將P/R端設(shè)置為高電平和PD端設(shè)置為低電平，完成這該步驟后，就開始啟動(dòng)播放所需要播放的錄音段。簡(jiǎn)單來說，整個(gè)錄音的過程就是按下錄音鍵——設(shè)定初始地址——各端口設(shè)定為低電平——松開錄音鍵——使各端口由低電平恢復(fù)到高電平——完成錄音。而錄音的播放過程，簡(jiǎn)單而言，就是找到語音段的起始地址——由口線送出——P/R端設(shè)置為高電平和PD端設(shè)置為低電平——播放錄音。

在本系統(tǒng)中，所有運(yùn)用到的語音報(bào)警模塊都是由ISD公司所生產(chǎn)的2560芯片，簡(jiǎn)稱為ISD2560芯片。通過將ISD2560芯片與別的芯片進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，ISD2560芯片兼具音質(zhì)好、抗斷電、使用方便、低功耗等眾多方面的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，ISD2560芯片是完全的具備了微控制器所需的控制接口，進(jìn)而可以通過操縱地址與控制線來實(shí)現(xiàn)完成不同的操作任務(wù)。此外，ISD2560芯片不光比別的技術(shù)擁有以上這些優(yōu)點(diǎn)，在其生產(chǎn)技術(shù)上也比別的芯片的制造技術(shù)要高的多。例如，ISD2560芯片采用了多電平直接模擬量存儲(chǔ)的專利技術(shù)，通過運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)，采樣值將會(huì)直接地被存儲(chǔ)在片內(nèi)單個(gè)EEPROM單元中，進(jìn)而能夠非常自然、真實(shí)地再現(xiàn)語音。同時(shí)，也能夠有效地避免普通固體錄音電路由于量化和壓縮所造成的量化噪聲與“金屬聲”。此外，還能使片內(nèi)信息在沒有后備電源的情況下仍然可保存100年，以及EEPROM單元可反復(fù)錄音十萬次。通過以上對(duì)ISD2560芯片所述的種種優(yōu)勢(shì)可得出，該語音報(bào)警模塊在運(yùn)用了ISD2560芯片后將會(huì)非常適合于那些需要長(zhǎng)期進(jìn)行工作的工作環(huán)境。因此，本系統(tǒng)的語音報(bào)警模塊選擇ISD公司所生產(chǎn)的2560芯片進(jìn)行運(yùn)用是非常明智的選擇，也是一個(gè)及其不錯(cuò)的選擇。

2.5 浮動(dòng)開關(guān)

當(dāng)汽車被水浸沒之后，就需要一個(gè)觸發(fā)開關(guān)來激活汽車中的電路，進(jìn)而使得汽車中的各個(gè)模塊開始進(jìn)行工作，而浮動(dòng)開關(guān)便是觸發(fā)裝置。在本系統(tǒng)中，也裝有浮動(dòng)開關(guān)，而所有的的浮動(dòng)開關(guān)都是一種可以對(duì)上下水位的極限狀態(tài)進(jìn)行自由設(shè)置的浮動(dòng)開關(guān)，由此而使得汽車用戶在汽車被水浸沒后，可以自由的根據(jù)自己所用的汽車的車姓和環(huán)境來運(yùn)用浮動(dòng)開關(guān)自由的對(duì)上下水位的極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置。另外，該浮動(dòng)開關(guān)是由浮動(dòng)殼和內(nèi)部電路兩部分來進(jìn)行組成的，因而在面臨水位逐漸升高的情況下，浮動(dòng)殼就會(huì)因?yàn)槭艿剿×Φ淖饔枚饾u的上升。而當(dāng)?shù)竭_(dá)水位下限時(shí)，開關(guān)就會(huì)被觸發(fā)，進(jìn)而使液壓千斤頂開始進(jìn)行工作，逐漸的使汽車高度組件提升。當(dāng)?shù)竭_(dá)一定高度后，浮動(dòng)殼就會(huì)脫離水面，浮動(dòng)殼則會(huì)因?yàn)椴辉偈艿剿×Φ淖饔茫皇艿街亓Φ淖饔枚陆担?dāng)高度比水位下限要低時(shí)，就會(huì)停止繼續(xù)工作。從該浮動(dòng)開關(guān)的構(gòu)造上分析，該浮動(dòng)開關(guān)的構(gòu)造相對(duì)于別的浮動(dòng)開關(guān)的構(gòu)造要簡(jiǎn)單的多，而就其操作上而言，也相對(duì)要比別的浮動(dòng)開關(guān)簡(jiǎn)單的多。此外，與別的浮動(dòng)開關(guān)相比，它還能夠有效的避免系統(tǒng)無用功的消耗，增加系統(tǒng)的工作壽命。

2.6 液壓千斤頂

當(dāng)汽車被水浸沒之后，汽車必須要有一個(gè)足夠大的支撐力來將其托起離開水面，而液壓千斤頂就可以提供足夠大的支撐力來托起汽車，使其離開水面，進(jìn)而使汽車擺脫被水淹沒的局面。在本系統(tǒng)中，所選用的液壓千斤頂為一種新型的橫臥支頂結(jié)構(gòu)的液壓活塞油缸，通過運(yùn)用該液壓千斤頂，可以對(duì)活塞桿輸出的支撐力進(jìn)一步放大，進(jìn)而使得汽車高度能夠更加快速而有效的得到提升。此外，與以往的那些千斤頂相比，此液壓千斤頂更是克服了一大難點(diǎn)，那就是以往的那些千斤頂?shù)钠鹬馗叨戎豢梢允乔Ы镯數(shù)幕钊麠U伸出油缸的高度與活塞的油缸座的高度的總和的局限性。當(dāng)然，這要?dú)w功于該千斤頂?shù)穆?lián)動(dòng)裝置，因?yàn)榇艘簤呵Ы镯敹嗵幨褂玫氖锹?lián)動(dòng)裝置，所以該裝置的高度伸縮性是非常完善的，在開關(guān)沒有觸發(fā)之前，高度近似于油缸座的高度；而當(dāng)開關(guān)觸發(fā)后，在活塞桿的推動(dòng)力作用之下，聯(lián)動(dòng)支撐桿將由水平位置逐漸升至垂直位置，到達(dá)高度極限。因此，本系統(tǒng)選擇液壓千斤頂來作為其一部分是非常合適的，由此而可以使汽車盡可能的擺脫被水淹沒的局面。

3 結(jié)語

綜述所示，本文所設(shè)計(jì)的汽車浸水自動(dòng)提升裝置的系統(tǒng)相對(duì)于別的裝置有了更多的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)橄到y(tǒng)在對(duì)各配件的選用上，都是相對(duì)來說是最好的，而在同種配件中，它們都有著許多突出的優(yōu)勢(shì)，所以在將它們共同運(yùn)用到本系統(tǒng)上后，本系統(tǒng)也就要比別的系統(tǒng)擁有了更多突出的優(yōu)勢(shì)，而該汽車浸水自動(dòng)提升裝置在整體上具有以下這些特點(diǎn)：（1）在汽車發(fā)生事故后，車輛能夠在第一時(shí)間內(nèi)自主的向交警部門和車主發(fā)出求助的信息；（2）能夠發(fā)出語音警示；（3）在汽車被水淹沒后，裝置將會(huì)自動(dòng)的將受困車輛提升到足夠的安全高度。而對(duì)于該汽車浸水自動(dòng)提升裝置來說，其最大特點(diǎn)是智能性高、誤報(bào)率低、靈敏、安全，加之操作簡(jiǎn)單，使用方便，對(duì)于許多普遍的車輛都可以進(jìn)行使用。

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