基于單片機(jī)的校車專用集中控制式安全帶設(shè)計(jì)

許春平

摘 要：本設(shè)計(jì)屬于行車安全控制技術(shù)領(lǐng)域。意在《專用小學(xué)生校車安全技術(shù)條件》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，擬利用單片機(jī)與傳感器原理設(shè)計(jì)一種校車安全帶專用集中控制裝置。該裝置包括一個(gè)主機(jī)和若干個(gè)安裝在乘客座椅上分機(jī)。一是乘客可以利用每個(gè)座椅分機(jī)單獨(dú)操控安全帶；二是駕駛員和監(jiān)護(hù)人利用主機(jī)集中操縱安全帶；三是當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí)，可以根據(jù)預(yù)定條件自動(dòng)打開(kāi)安全帶。防止緊急事故時(shí)，孩子因?yàn)榫o張自己打不開(kāi)安全帶。可以有效降低甚至避免學(xué)生受傷的機(jī)會(huì)。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；集控式；傳感器；安全帶

1 概述

近年來(lái)，校車安全事故頻發(fā)。為確保小學(xué)生的安全，國(guó)標(biāo)《專用小學(xué)生校車安全技術(shù)條件》強(qiáng)制要求每個(gè)學(xué)生座位必須安裝安全帶，同時(shí)安裝司機(jī)或監(jiān)護(hù)人能集中打開(kāi)的控制裝置。這是為了防止緊急事故時(shí)，孩子因?yàn)榫o張自己打不開(kāi)安全帶。本文擬利用單片機(jī)與傳感器原理設(shè)計(jì)一種校車安全帶專用集中控制裝置。該裝置包括一個(gè)主機(jī)和若干個(gè)安裝在乘客座椅上分機(jī)。一是乘客可以利用每個(gè)座椅分機(jī)單獨(dú)操控安全帶；二是駕駛員和監(jiān)護(hù)人利用主機(jī)集中操縱安全帶；三是當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí)，可以根據(jù)預(yù)定條件自動(dòng)打開(kāi)安全帶。防止緊急事故時(shí)，孩子因?yàn)榫o張自己打不開(kāi)安全帶。可以有效降低甚至避免學(xué)生受傷的機(jī)會(huì)。

2 硬件總體方案

系統(tǒng)總體方案框圖如圖1所示。包括一個(gè)主機(jī)和若干分機(jī)，主機(jī)和分機(jī)均可采用AT89S52單片機(jī)。其中控制主機(jī)信號(hào)輸入端與碰撞傳感器、水壓傳感器和煙霧傳感器連接。信號(hào)輸出端接HD7279A顯示模塊和CR7942語(yǔ)音模塊；控制分機(jī)輸入端接數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和帶扣信息采集，帶扣信息采集包含壓力傳感和帶扣鎖止傳感。輸出連接安全帶開(kāi)鎖控制馬達(dá)繼電器。單片機(jī)之間不用通信，所有單片機(jī)的接收線并聯(lián)，發(fā)送線也并聯(lián)，各發(fā)送線要接一個(gè)緩沖電阻防止發(fā)送沖突，主機(jī)發(fā)有地址的數(shù)據(jù)，所有單片機(jī)接收到數(shù)據(jù)包后比較地址是否和本身地址相同，每次只能有一個(gè)是相同的，此單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，和stm32通信。只有發(fā)送的單片機(jī)才把發(fā)送線端口置成強(qiáng)推拉方式，平時(shí)則為懸空或弱上拉方式以緩解發(fā)送單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)壓力。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用一個(gè)主機(jī)，其他為從機(jī)，每個(gè)從機(jī)分配一個(gè)地址，協(xié)議中加入地址信息即可。

AT89C52為8位處理器單片機(jī)，內(nèi)含256RAM。它有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器2個(gè)全雙工串行通信口，2 個(gè)讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。

3 方案實(shí)施

本設(shè)計(jì)的方案實(shí)施包括AT89C52單片機(jī)的工作電源獲取，傳感器信號(hào)獲取，執(zhí)行器的觸發(fā)應(yīng)用以及繼電器常開(kāi)常閉觸點(diǎn)安裝位置以及各相應(yīng)元件的選取等。

3.1 電源獲取

由于汽車上的電源是12V的直流電源，但是AT89C52需5V電源，這里可以通過(guò)7805來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中主機(jī)本身要留有備用電源，安裝應(yīng)該可靠。防止進(jìn)水、碰撞造成斷電。

3.2 傳感器信號(hào)獲取

傳感器信號(hào)分為主機(jī)信號(hào)和分機(jī)信號(hào)。主機(jī)信號(hào)主要用來(lái)檢測(cè)汽車整體運(yùn)行狀況，而分機(jī)傳感器主要用于獲得座椅本身信號(hào)。

主機(jī)信號(hào)的獲取是在車輛發(fā)生緊急狀況。比如汽車碰撞側(cè)翻、著火，進(jìn)水等。分別連相應(yīng)傳感器（煙霧傳感器、傾斜傳感器、進(jìn)水傳感器）。三類傳感器可在車頭，車中和車尾并行布置。不分主次結(jié)構(gòu)，并行傳輸。

分機(jī)信號(hào)的獲取主要用來(lái)檢測(cè)座椅本身信號(hào)。主要利用座椅壓力傳感器（重量大于12KG）和座椅安全帶保險(xiǎn)扣傳感（是否系扣）。其中前者為主，后者為次。在滿足第一個(gè)條件的時(shí)候才檢測(cè)第二個(gè)條件是否滿足。兩者信號(hào)都獲取到才向主機(jī)報(bào)告信號(hào)。主機(jī)接受信號(hào)并在HD7279A上顯示。提醒駕駛員根據(jù)信號(hào)來(lái)執(zhí)行動(dòng)作。

3.3 執(zhí)行器觸發(fā)

執(zhí)行器主要是指安裝在每個(gè)安全帶鎖口上的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，其中驅(qū)動(dòng)馬達(dá)有12V電源，可用汽車本身和備用電源并行供電。驅(qū)動(dòng)馬達(dá)由繼電器控制，其中因單片機(jī)本身輸出信號(hào)較弱，繼電器需要安裝放大電路（可參照汽車開(kāi)鎖門電路）。執(zhí)行方式分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種針對(duì)不同情況選取。

手動(dòng)方式下，駕駛員可以通過(guò)主機(jī)操作向主機(jī)發(fā)送手動(dòng)釋放信號(hào)，主機(jī)向個(gè)分機(jī)發(fā)送信號(hào)，分機(jī)再根據(jù)接收信號(hào)對(duì)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)供電使安全帶鎖扣自動(dòng)打開(kāi)。

自動(dòng)方式下。當(dāng)車輛遇緊急狀況，例如比如汽車碰撞側(cè)翻、著火，進(jìn)水等。主機(jī)可依照RAM預(yù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)自動(dòng)向各個(gè)分機(jī)發(fā)出指令，使各個(gè)座椅安全帶鎖扣驅(qū)動(dòng)馬達(dá)得到開(kāi)鎖信號(hào)。

3.4 編程方法

本設(shè)計(jì)的編程可采用51單片機(jī)匯編語(yǔ)言編寫，主要包括主機(jī)三類傳感器信號(hào)輸入轉(zhuǎn)換和分級(jí)兩類傳感器信號(hào)輸入轉(zhuǎn)換。一主機(jī)可同時(shí)與數(shù)個(gè)單片機(jī)并行通訊。包括地址碼和信號(hào)電平高低。接口定義此處不再贅述。部分編程如下：

#include

#define uchar unsigned char

#include

unsigned char* c；

sbit k0=P3^2；

sbit k1=P3^3；

sbit k2=P3^4；

sbit k3=P3^5；

sbit k4=P1^7；

sbit led1=P1^7；

sbit pcs=P3^7；

......（略）

// for（i = 0； i < 4000； i++）； //延遲一小段時(shí)間

}

}

void chuankou（void） interrupt 4

{

if（RI==1）

{

RI = 0；

if（t==1）

{

if（SBUF=='z'） { k++；ld=～ld； }

s=1； t=0；

if（k==10） { k=0；}

P1 =～table[k]；

led1=1；

}

if（SBUF=='a' && s==1） { t=1；s=0；}

4 結(jié)束語(yǔ)

本文基于單片機(jī)對(duì)校車安全帶的集控設(shè)計(jì)，經(jīng)試驗(yàn)總體達(dá)到要求。校車安全牽涉千家萬(wàn)戶，關(guān)乎社會(huì)穩(wěn)定。校車安全帶集中控制裝置可在校車發(fā)生緊急情況時(shí)，集中打開(kāi)安全帶。防止緊急事故時(shí)，孩子因?yàn)榫o張自己打不開(kāi)安全帶。可以有效降低甚至避免學(xué)生受傷的機(jī)會(huì)，確保校車的行車安全。

參考文獻(xiàn)

[1]王懷玲.安全帶在汽車行駛中的保護(hù)作用淺析[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2008，10：57-59.

[2]彭漢銳.汽車主要安全配置與新技術(shù)[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2009（12）：12-14.

[3]志華，張維剛，曹立波.汽車碰撞安全技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005：4-5.

[4]陳嘵東，劉志強(qiáng).汽車安全工程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：179-182.

[5]趙桂范.現(xiàn)代汽車最新安全控制裝置[M].北京：人民交通出版社，2003：14-16.

[6]劉常初.PLC編程及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[7]于惠忠.溫度傳感器的響應(yīng)延遲[J].電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)，2003，17（4）：3-5.

[8]玉強(qiáng).克服溫度傳感器測(cè)量滯后的預(yù)測(cè)補(bǔ)償算法[J].傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2001，16（3）：216.

[9]何立民.單片機(jī)高級(jí)教程——應(yīng)用與設(shè)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.