基于單片機的校車專用集中控制式安全帶設計

許春平

摘 要：本設計屬于行車安全控制技術領域。意在《專用小學生校車安全技術條件》國家標準的基礎上，擬利用單片機與傳感器原理設計一種校車安全帶專用集中控制裝置。該裝置包括一個主機和若干個安裝在乘客座椅上分機。一是乘客可以利用每個座椅分機單獨操控安全帶；二是駕駛員和監護人利用主機集中操縱安全帶；三是當發生緊急情況時，可以根據預定條件自動打開安全帶。防止緊急事故時，孩子因為緊張自己打不開安全帶。可以有效降低甚至避免學生受傷的機會。

關鍵詞：單片機；集控式；傳感器；安全帶

1 概述

近年來，校車安全事故頻發。為確保小學生的安全，國標《專用小學生校車安全技術條件》強制要求每個學生座位必須安裝安全帶，同時安裝司機或監護人能集中打開的控制裝置。這是為了防止緊急事故時，孩子因為緊張自己打不開安全帶。本文擬利用單片機與傳感器原理設計一種校車安全帶專用集中控制裝置。該裝置包括一個主機和若干個安裝在乘客座椅上分機。一是乘客可以利用每個座椅分機單獨操控安全帶；二是駕駛員和監護人利用主機集中操縱安全帶；三是當發生緊急情況時，可以根據預定條件自動打開安全帶。防止緊急事故時，孩子因為緊張自己打不開安全帶。可以有效降低甚至避免學生受傷的機會。

2 硬件總體方案

系統總體方案框圖如圖1所示。包括一個主機和若干分機，主機和分機均可采用AT89S52單片機。其中控制主機信號輸入端與碰撞傳感器、水壓傳感器和煙霧傳感器連接。信號輸出端接HD7279A顯示模塊和CR7942語音模塊；控制分機輸入端接數模轉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。輸出連接安全帶開鎖控制馬達繼電器。單片機之間不用通信，所有單片機的接收線并聯，發送線也并聯，各發送線要接一個緩沖電阻防止發送沖突，主機發有地址的數據，所有單片機接收到數據包后比較地址是否和本身地址相同，每次只能有一個是相同的，此單片機發送數據，和stm32通信。只有發送的單片機才把發送線端口置成強推拉方式，平時則為懸空或弱上拉方式以緩解發送單片機的驅動壓力。系統設計中采用一個主機，其他為從機，每個從機分配一個地址，協議中加入地址信息即可。

AT89C52為8位處理器單片機，內含256RAM。它有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數器2個全雙工串行通信口，2 個讀寫口線，AT89C52可以按照常規方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的 Flash存儲器可有效地降低開發成本。

3 方案實施

本設計的方案實施包括AT89C52單片機的工作電源獲取，傳感器信號獲取，執行器的觸發應用以及繼電器常開常閉觸點安裝位置以及各相應元件的選取等。

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7805來實現，其中主機本身要留有備用電源，安裝應該可靠。防止進水、碰撞造成斷電。

3.2 傳感器信號獲取

傳感器信號分為主機信號和分機信號。主機信號主要用來檢測汽車整體運行狀況，而分機傳感器主要用于獲得座椅本身信號。

主機信號的獲取是在車輛發生緊急狀況。比如汽車碰撞側翻、著火，進水等。分別連相應傳感器（煙霧傳感器、傾斜傳感器、進水傳感器）。三類傳感器可在車頭，車中和車尾并行布置。不分主次結構，并行傳輸。

分機信號的獲取主要用來檢測座椅本身信號。主要利用座椅壓力傳感器（重量大于12KG）和座椅安全帶保險扣傳感（是否系扣）。其中前者為主，后者為次。在滿足第一個條件的時候才檢測第二個條件是否滿足。兩者信號都獲取到才向主機報告信號。主機接受信號并在HD7279A上顯示。提醒駕駛員根據信號來執行動作。

3.3 執行器觸發

執行器主要是指安裝在每個安全帶鎖口上的驅動馬達，其中驅動馬達有12V電源，可用汽車本身和備用電源并行供電。驅動馬達由繼電器控制，其中因單片機本身輸出信號較弱，繼電器需要安裝放大電路（可參照汽車開鎖門電路）。執行方式分為手動和自動兩種針對不同情況選取。

手動方式下，駕駛員可以通過主機操作向主機發送手動釋放信號，主機向個分機發送信號，分機再根據接收信號對驅動馬達供電使安全帶鎖扣自動打開。

自動方式下。當車輛遇緊急狀況，例如比如汽車碰撞側翻、著火，進水等。主機可依照RAM預存儲數據自動向各個分機發出指令，使各個座椅安全帶鎖扣驅動馬達得到開鎖信號。

3.4 編程方法

本設計的編程可采用51單片機匯編語言編寫，主要包括主機三類傳感器信號輸入轉換和分級兩類傳感器信號輸入轉換。一主機可同時與數個單片機并行通訊。包括地址碼和信號電平高低。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 結束語

本文基于單片機對校車安全帶的集控設計，經試驗總體達到要求。校車安全牽涉千家萬戶，關乎社會穩定。校車安全帶集中控制裝置可在校車發生緊急情況時，集中打開安全帶。防止緊急事故時，孩子因為緊張自己打不開安全帶。可以有效降低甚至避免學生受傷的機會，確保校車的行車安全。

參考文獻

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