基于單片機(jī)的車輛交通事故智能報(bào)警系統(tǒng)

王玉婷

摘 要： 高速公路事業(yè)的迅速發(fā)展，給人們生活出行帶來便利的同時(shí)，也帶來交通事故的高態(tài)發(fā)展，給高速公路的安全運(yùn)營(yíng)造成了隱患。我國(guó)高速公路上的事故發(fā)生率和死亡率均大于普通公路，并呈明顯上升趨勢(shì)。并且高速公路上由于汽車行駛速度快，運(yùn)行動(dòng)量大，因而沖擊力強(qiáng)，一旦發(fā)生事故則危害性大，后果嚴(yán)重。本次設(shè)計(jì)主要目的只針對(duì)這種現(xiàn)象設(shè)計(jì)了車輛交通事故智能報(bào)警系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)生交通事故時(shí)，如果車主受傷情況嚴(yán)重，無法進(jìn)行求救，而四周又無車輛或行人經(jīng)過時(shí)，車上人員的情況往往變得很危險(xiǎn)。針對(duì)以上問題，設(shè)計(jì)了車輛交通事故智能報(bào)警系統(tǒng)，本系統(tǒng)由單片機(jī)、GPS、GSM和安全氣囊的振動(dòng)傳感器這幾個(gè)主要部分組成，其中的GPS主要用于定出交通事故地點(diǎn);單片機(jī)除了控制系統(tǒng)工作以外，還有整合報(bào)警信息的功能;GSM則用于發(fā)送報(bào)警信息。

關(guān)鍵詞： 高速公路;交通事故;報(bào)警系統(tǒng);單片機(jī);振動(dòng)傳感器

人們的生活節(jié)奏隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展而逐漸加快，因此對(duì)汽車的需求量日益膨脹。人們注重生活品質(zhì)的同時(shí)對(duì)汽車的安全性能也有更高的要求，近年來由于交通事故造成的傷亡人數(shù)不斷增多，所以汽車安全問題已經(jīng)成為人們廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。車輛安全性也成為衡量汽車品質(zhì)最重要的參數(shù)之一。

1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和原理

1.1 智能報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路

本系統(tǒng)硬件電路由單片機(jī)模塊、GPS定位系統(tǒng)模塊、GSM通信模塊和安全氣囊的振動(dòng)傳感器模塊和報(bào)警裝置模塊這幾個(gè)主要部分組成，其中的單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的MCU，用于控制系統(tǒng)工作和實(shí)現(xiàn)整合報(bào)警信息。GPS定位系統(tǒng)主要用于定出交通事故地點(diǎn);GSM通信模塊則用于發(fā)送報(bào)警信息給報(bào)警平臺(tái)等。報(bào)警裝置模塊則是整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)中心。

系統(tǒng)硬件原理圖

本方案的設(shè)計(jì)思路是利用安全氣囊的震動(dòng)傳感器在汽車發(fā)生事故有碰撞的條件下判定碰撞強(qiáng)度是否達(dá)到或超過判定值，因而判斷交通事故等級(jí)。如果此次交通事故的等級(jí)達(dá)到或者已經(jīng)超過設(shè)定等級(jí)，即碰撞強(qiáng)度達(dá)到或者已經(jīng)超過判定值，那么安全氣囊引爆袋引爆，安全氣囊充氣之后保護(hù)駕駛員。碰撞產(chǎn)生的信號(hào)傳輸給單片機(jī)之后30s內(nèi)無人消除輸入信號(hào)，則需利用GPS定位器定位事故具體位置。再利用GSM模塊傳送交通事故相關(guān)信息和車主電話號(hào)碼等信息至119、110、120，保險(xiǎn)公司等。當(dāng)遇到突發(fā)狀況，系統(tǒng)未能自動(dòng)報(bào)警，可按緊急按鈕進(jìn)行求救。系統(tǒng)設(shè)置報(bào)警延遲時(shí)間，以判斷車上人員受傷程度，以便車主在意識(shí)清醒的情況下自行決定報(bào)警與否，減少誤報(bào)。

1.2 智能報(bào)警系統(tǒng)的工作原理

1.2.1 車載安全氣囊的工作原理

車載安全氣囊的工作原理是：當(dāng)汽車發(fā)生碰撞事故時(shí)，碰撞信號(hào)被傳感器檢測(cè)并輸入ECU。ECU迅速對(duì)信號(hào)做出判斷，如若數(shù)值達(dá)到或者超過判定值，氣體發(fā)生器會(huì)接收到信號(hào)并引燃?xì)怏w發(fā)生劑，此時(shí)安全氣囊會(huì)極速展開，形成對(duì)車內(nèi)人員具有保護(hù)作用的彈性氣墊。

1.2.2 單片機(jī)的工作原理

該系統(tǒng)只有在車輛在發(fā)生碰撞并滿足氣囊展開條件時(shí)，ECU將向氣體發(fā)生器及單片機(jī)模塊同時(shí)發(fā)出信號(hào)。

1.2.3 單片機(jī)工作流程

1）正常情況下單片機(jī)模塊處于信號(hào)監(jiān)視狀態(tài)，若接收到安全氣囊打開的信號(hào)，則進(jìn)入步驟2）;

2）單片機(jī)模塊從GPS模塊中調(diào)取車輛當(dāng)前位置信息，并整合已存儲(chǔ)于單片機(jī)模塊中的救援信息（車輛信息、車主信息等）進(jìn)入待發(fā)送狀態(tài)。同時(shí)啟動(dòng)聲、光警報(bào)裝置進(jìn)行報(bào)警提醒，進(jìn)入步驟3）;

3）在單片機(jī)模塊接收到信號(hào)的30秒內(nèi)，如果單片機(jī)接收到來自人機(jī)交互裝置的關(guān)閉報(bào)警信號(hào)，則關(guān)閉聲、光報(bào)警裝置，返回步驟1）;否則聲、光報(bào)警裝置的持續(xù)開啟，進(jìn)入步驟4）;

4）單片機(jī)控制GSM模塊，將求救信號(hào)和事故定位發(fā)送給相關(guān)報(bào)警平臺(tái)及車輛所屬的保險(xiǎn)公司。

1.2.4 報(bào)警模式介紹

該系統(tǒng)有兩種報(bào)警模式，第一種是車輛發(fā)生碰撞后，ECU控制安全氣囊打開，單片機(jī)監(jiān)測(cè)到輸出信號(hào)并從GPS模塊中提取車輛具體位置信息，同時(shí)119和110及相關(guān)部門會(huì)接收到由GSM模塊發(fā)送的報(bào)警信息，在30s過后判斷是否需要聯(lián)系120急救中心。第一種方案適用于部分特種車輛，如長(zhǎng)途客運(yùn)車、危險(xiǎn)品貨運(yùn)車等，這些特殊車輛在事故發(fā)生時(shí)不論駕駛?cè)藛T意識(shí)是否清楚，都會(huì)先發(fā)送報(bào)警信號(hào)，因此便于交通管理部門對(duì)這些車輛進(jìn)行規(guī)范管理。

另一種方案則是在碰撞發(fā)生后，由聲、光警報(bào)裝置進(jìn)行報(bào)警提醒，駕駛員在碰撞后意識(shí)清醒，可自行通過按鍵操作關(guān)閉報(bào)警裝置，系統(tǒng)則不需要發(fā)送求救信息。若駕駛員在碰撞后處于無意識(shí)狀態(tài)，系統(tǒng)在超過規(guī)定限制時(shí)間內(nèi)默認(rèn)駕駛員喪失自主求救能力，并立即發(fā)送求救信息，此方案更適用于私家車。如遇特殊情況，有人員受傷但安全氣囊并未展開，也可通過人工按鈕進(jìn)行緊急求救。

2 系統(tǒng)的硬件組成及功能介紹

2.1 單片機(jī)的選用

AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了靈活性高且價(jià)廉的方案。

2.2 GSM模塊選擇

GSM是全球移動(dòng)通信系統(tǒng)，是世界上主要的蜂窩系統(tǒng)之一。GSM模塊，是將GSM射頻芯片、基帶處理芯片、存儲(chǔ)器、功放器件等集成在一塊線路板上，具有獨(dú)立的操作系統(tǒng)、GSM射頻處理、基帶處理并提供標(biāo)準(zhǔn)接口的功能模塊。此設(shè)計(jì)可選用西門子TC35系列的TC35i。TC35i性價(jià)比高，傳輸性能安全、穩(wěn)定、可靠。

2.3 安全氣囊

安全氣囊是設(shè)置在車內(nèi)前方（正副駕駛位），車內(nèi)側(cè)方（車內(nèi)前排和后排）和車頂三個(gè)方向。旨在減輕乘員的傷害程度，當(dāng)發(fā)生事故碰撞時(shí)，避免乘員發(fā)生二次碰撞，或車輛發(fā)生翻滾時(shí)被拋離座位。

2.4 GPS模塊

GPS是英文Global Positioning System（全球定位系統(tǒng)）的簡(jiǎn)稱。GPS 功能是在地球經(jīng)緯坐標(biāo)系下對(duì)被測(cè)對(duì)象的方位進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)可以提供較高精度與實(shí)時(shí)的測(cè)定數(shù)據(jù)。對(duì)于基于單片機(jī)的便攜式設(shè)備，如果要獲取持有者的位置信息，則 GPS 是最好的解決方案。一般的 GPS 接收器都是采用串口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

2.5 ECU（Electronic Control Unit）電子控制單元

ECU（Electronic Control Unit）電子控制單元，又稱“行車電腦”，主要負(fù)責(zé)采集汽車內(nèi)各傳感器的信號(hào)，從而檢測(cè)或判斷汽車內(nèi)部是否有故障。ECU也被稱作汽車的專用微機(jī)控制器，可以理解為汽車的專用單片機(jī)。ECU能承受振動(dòng)上限為1000HZ，使其具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性，不會(huì)輕易發(fā)生故障。

2.6 報(bào)警裝置

該系統(tǒng)的報(bào)警裝置采用聲光報(bào)警，聲光報(bào)警裝置分別采用蜂鳴器和發(fā)光二極管。

2.7 系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的電源采用直流9V和USB雙重供電，用一個(gè)檔位開關(guān)進(jìn)行切換，當(dāng)用DC9V時(shí)，電路連接了反向二極管與三端穩(wěn)壓管，不但可以防止電壓過高對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的其他元器件沖擊過大而造成損壞，且能提供穩(wěn)定的5V直流電壓，當(dāng)用USB口進(jìn)行供電時(shí)，由于本身USB電源就是5V的直流電，而且比較穩(wěn)定，所以可以直接連接使用。

3 結(jié)論

國(guó)內(nèi)外的類似產(chǎn)品不僅能夠減少交通事故死亡率，而且能夠減少交通事故的發(fā)生率。而該系統(tǒng)只是針對(duì)減少交通事故的死亡率而開發(fā)，并且在這方面功能更完善，能夠?qū)崿F(xiàn)交通事故的智能報(bào)警，報(bào)警信息全面，報(bào)警模式多樣靈活，可靠性能好，誤報(bào)率低。本系統(tǒng)具有先進(jìn)性和科學(xué)性，本身又具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)和自身特點(diǎn)。

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