基于STM32與GSM的車載兒童安全智能報警系統的設計

劉瓊瓊+游專+張永生+張夢杰+范金鑫

摘要： 設計一種基于STM32單片機和GSM通訊模塊的車載兒童安全報警系統，主要由信號采集模塊、單片機STM32F103為核心的控制模塊、SIM900A為核心的GSM/GPRS通訊模塊和用戶終端組成。能夠實現對車內滯留兒童進行監測，由控制器控制GSM模塊向駕駛員或車主發出短信報警，提醒駕駛員或車主及時關注和糾正兒童的生存環境狀態，避免安全事故的發生。

Abstract： A vehicular child safety alarm system is designed based on STM32 SCM and GSM communication module， which is mainly composed of the signal acquisition module， control module with STM32F103 SCM as the core， the GSM/GPRS communication module with SIM900A as the core and the user terminal. It can monitor the children trapped in the vehicle， send SMS alarm to the driver or car owner by the controller to control the GSM module， and remind the driver or owner timely pay attention to and correct the child's survival state of the environment， so as to avoid accidents.

關鍵詞： STM32；GSM；兒童安全；智能報警；系統設計

Key words： STM32；GSM；child safety；intelligent alarm；systematic design

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）33-0076-02

0 引言

據公安部交管局發布數據顯示，截至2016年底，全國機動車保有量達2.9億輛，私家車達到1.46億輛，占小型載客汽車的92.60%。2011-2016年國內私家車保有量，如圖1所示。

機動車及駕駛人數量迅速增長，給人們生產生活帶來便捷的同時，也帶來不容忽視的安全隱患。據統計，從2010年到2016年，國內至少發生近30起兒童被忘在車內的事件，造成多名孩子死亡。即使是車主臨時下車處理事情，在汽車門、窗關閉的情況下，大約10分鐘，車內溫度便急速上升6至7攝氏度。人體核心溫度閾值生理安全上限為38.5℃，耐受極限為39.4℃。在太陽光的照射下，汽車內溫度會快速上升，對單獨滯留在車內的幼童會造成致命的傷害。所以設計一款車載兒童安全智能報警系統是十分必要的。

1 系統整體設計

本系統的組成，如圖2所示。該系統是由檢測模塊、單片機控制模塊、通訊模塊和用戶終端構成。

1.1 檢測模塊

檢測模塊由鎖車信號的檢測和車內滯留兒童的檢測兩部分組成。

鎖車信號的檢測，通過點煙器外接線束，將電壓信號輸入給控制模塊。當點火開關關閉后，點煙器輸出信號電壓0V給控制模塊，控制模塊判斷私家車主或駕駛員鎖車離開；當點火開關打開或者啟動后，點煙器輸出信號電壓12V給控制模塊，控制模塊判斷私家車主或駕駛員未鎖車。

車內滯留兒童的檢測，采用兩個HC-SR501熱釋電人體紅外傳感器。利用永久磁鐵或真空吸盤吸附在前擋風玻璃的上方。一個傳感器的安裝位置朝向主駕駛位置，另一個傳感器的安裝位置朝向后排座椅。檢測駕駛位和后排駕駛位人員信號，并將檢測的信號發送給控制模塊。

1.2 控制模塊

控制模塊采用STM32F103型單片機，供電方式可采用電池供電或車上的常電供電。控制模塊根據鎖車信號的檢測、車內滯留兒童的檢測兩個信號，決定是否發送指令觸發通訊模塊，向用戶終端即私家車主或駕駛員發送報警信息。

1.3 通訊模塊

采用SIM900A模塊，接收控制模塊的觸發指令信息，調用短信報警程序，向用戶終端即私家車主或駕駛員發出報警信息。

1.4 用戶終端

用戶終端采用私家車主或駕駛員的手機卡。

該車載兒童安全智能報警系統的電路原理圖，如圖3所示。電源模塊的供電采用電池供電或車上的常電，并將電壓進行轉換后給其他模塊供電，轉換電壓在3.3-4.1V之間。為了直觀地描述各模塊之間的連接關系，電路簡圖中只標注出電路板焊接時所需的有效端子。

根據系統工作的控制原理，可分析出系統主程序，工作流程圖，如圖4所示。系統啟動后，首先進行初始化，當車輛駐停、鎖車后，由點煙器采集鎖車信號發送到單片機，若檢測到鎖車信號，系統開始啟動工作。利用熱釋電人體紅外傳感器檢測駕駛位和后排駕駛位人員信號。若檢測到駕駛位有信號，無論后排座椅位有無信號，則系統認為無滯留兒童，系統自行關閉；若檢測到駕駛位無信號、后排座椅有信號，則系統認為有滯留兒童，傳感器將信號發送至單片機控制器，控制器將信號處理后，向GSM模塊發出指令，將無線報警信號發送至車主手機。

2 結論

經測試表明，利用STM32F103單片機和SIM900A通訊模塊設計的車載兒童安全智能報警系統，通過檢測車內的滯留兒童，向車主發送報警信息，有效地保護了車內兒童的人身安全。該系統操作簡單，性能穩定，有較好的應用前景。

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