單片機技術(shù)下車(chē)輛生命監控報警系統設計論文

　　摘要：近些年， 意外將兒童鎖在車(chē)內導致死亡的問(wèn)題不斷發(fā)生， 為了避免此類(lèi)事故， 研發(fā)了基于單片機的車(chē)輛生命監控報警系統， 采用單個(gè)傳感器來(lái)分別檢測一氧化碳濃度、溫度、人離開(kāi)車(chē)內時(shí)間。產(chǎn)品內安裝了兩個(gè)移動(dòng)4G卡， 即讓此裝置與兩部手機相連通。這樣， 當車(chē)內兒童遇險時(shí)可以向2個(gè)人求救。保證了當其中一位家長(cháng)無(wú)法及時(shí)接通手機時(shí)， 可以向4G卡中的另一位監護人求救。利用上述手段， 可以有效避免兒童車(chē)內窒息死亡事故的發(fā)生。

　　關(guān)鍵詞：車(chē)輛生命監控報警系統； 單片機； 兒童窒息；

　　Abstract:In recent years, the problem of accidental death of children in the car has occurred continuously. In order to avoid this kind of accident, a vehicle life monitoring and alarming system based on single-chip microcomputer has been developed. A single sensor is used to detect the concentration of carbon monoxide, temperature, and the time people leave the car. Two mobile 4 G cards are installed in the product to connect the device to two mobile phones. In this way, when a child in the car is in danger, two people can be called for help. This ensures that if one of the parents is unable to connect to his cell phone in time, he can call the other guardian on the 4 G card for help. Using the above means, we can effectively avoid the occurrence of suffocation death accidents in children's cars.

　　Keyword:vehicle life monitoring alarm system; single chip microcomputer; asphyxiation of children;

　　近年來(lái)， 隨著(zhù)經(jīng)濟的快速增長(cháng)， 人們的生活越來(lái)越富有， 很多家庭都開(kāi)始以汽車(chē)作為主要的交通工具。但是隨之而來(lái)的， 除了汽車(chē)出行的方便快捷， 還存在著(zhù)一些安全問(wèn)題。夏天出行， 室外溫度高， 有的家長(cháng)攜帶孩子出行， 為了防止孩子受到太陽(yáng)的暴曬， 往往會(huì )將兒童放置在車(chē)內， 自己獨自出去辦事， 這樣雖然方便了許多， 但是卻造成了另外一種更加致命的危險。由于室外的溫度高， 在太陽(yáng)的照射下， 車(chē)內溫度會(huì )上升的很快， 被鎖在汽車(chē)內的兒童由于家長(cháng)將車(chē)門(mén)鎖上而無(wú)法及時(shí)向外呼救， 導致孩子在車(chē)內窒息死亡。美國研究表明， 當氣溫達到35℃時(shí)， 陽(yáng)光照射15分鐘， 封閉車(chē)廂里溫度就能升至65℃， 在這樣的環(huán)境里呆上半小時(shí)就能致命。因此， 解決兒童滯留車(chē)輛導致死亡的安全問(wèn)題刻不容緩。美國研究調查表明， 美國對于過(guò)去10年間發(fā)生的339起兒童死于車(chē)內的案件， 無(wú)論是父母還是教師都受到了不同形式的懲罰。這一點(diǎn)也值得中國借鑒， 懲罰不是撕裂親情而是為了讓此類(lèi)事件不再發(fā)生， 讓父母不再犯同樣的錯誤。對此， 我們團隊研發(fā)了一項車(chē)輛生命監控報警系統來(lái)解決此類(lèi)問(wèn)題。

　　1、產(chǎn)品概述

　　我們團隊是基于單片機來(lái)研發(fā)本產(chǎn)品的， 單片機是將具有數據處理作用的中央處理器， 只讀存儲器， 計時(shí)器和多種接口等一起集成在電路芯片上的一種小型計算機系統。單片機在我們的生活中處處可見(jiàn)， 如攝像機， 錄像機等。此產(chǎn)品采用單片機控制用的是51單片機， 51單片機是由美國公司研發(fā)的一種可編程存儲器， 具有低電壓， 高性能， 可編程的優(yōu)點(diǎn)。單片機的只讀存儲器可以使數據反復擦除， 并且長(cháng)時(shí)間保存。模數轉換芯片接收經(jīng)過(guò)運算放大器傳來(lái)的的一氧化碳傳感器、溫度傳感器、紅外人體感應器等檢測結果， 經(jīng)過(guò)處理后才傳給單片機進(jìn)行數據處理， 單片機進(jìn)行判斷是否需要進(jìn)行報警。

　　傳感器是指能把非電量轉換成電量的器件， 傳感器實(shí)質(zhì)是一種功能模塊， 它的作用是將來(lái)自外界的各種信號轉換為電信號， 是實(shí)現測試與自動(dòng)控制系統的首要環(huán)節。傳感器主要由敏感元件、傳感元件和測量電路、輔助電源四部分組成。結構圖如圖2.

　　2、產(chǎn)品組成

　　我們的產(chǎn)品采用單個(gè)傳感器來(lái)分別檢測一氧化碳濃度， 溫度， 人離開(kāi)車(chē)內時(shí)間。分別是紅外人體感應模塊， 有毒氣體感應器， 溫度傳感器， 移動(dòng)4G模塊和北斗導航模塊。該裝置的紅外人體感應模塊主要用于感應是否有兒童在車(chē)內， 當有人進(jìn)入感應范圍內人體紅外光譜會(huì )發(fā)生變化， 紅外傳感器會(huì )接通負載， 只要人在傳感器的感應范圍內， 裝置就會(huì )持續報警， 當人離開(kāi)感應范圍， 紅外傳感器就會(huì )自動(dòng)關(guān)閉負載， 報警結束；移動(dòng)4G模塊的安裝， 使產(chǎn)品相當于一個(gè)電話(huà)， 可以向外界呼救。并且我們的產(chǎn)品內安裝了兩個(gè)移動(dòng)4G卡， 即讓此裝置與兩部手機相連通。這樣， 當車(chē)內兒童遇險時(shí)可以向2個(gè)人求救。保證了當其中一位家長(cháng)無(wú)法及時(shí)接通手機時(shí)， 可以向4G卡中的另一位監護人求救。

　　溫度感應模塊用于測定車(chē)內溫度， 對于兒童車(chē)內致死事件， 溫度有很大的關(guān)系， 實(shí)驗表明， 在周?chē)�環(huán)境溫度僅有27℃的情況下， 人坐在陽(yáng)光直射的汽車(chē)內2分鐘后就會(huì )使人感到胸悶不適， 此時(shí)溫度已達到34℃， 10分鐘就可以達到人體體溫的37℃， 1小時(shí)后溫度可高達50℃， 足可以蒸熟雞蛋！本產(chǎn)品主要實(shí)現當車(chē)內溫度大于30℃時(shí)， 裝置報警；溫度大于35℃時(shí)， 給第一個(gè)人發(fā)消息打電話(huà)；溫度大于40℃時(shí)， 給第一個(gè)人和第二個(gè)人發(fā)消息， 并且給第二個(gè)人打電話(huà)。

　　下面我和大家介紹一下有毒氣體感應模塊。有毒氣體報警器主要采用具有高穩定性的一氧化碳氣體傳感器來(lái)檢測車(chē)內氣體濃度， 檢測結果通過(guò)高精度的運算放大器放大后送入模數轉換芯片中轉換， 從而讓51單片機來(lái)判斷是否需要報警。大家也許會(huì )有疑問(wèn)， 當車(chē)內開(kāi)空調時(shí)車(chē)內溫度降低為什么也會(huì )引發(fā)窒息？首先車(chē)內循環(huán)有兩種模式內循環(huán)模式和外循環(huán)模式， 當車(chē)門(mén)和車(chē)窗關(guān)閉時(shí)， 車(chē)內形成了一個(gè)封閉的內循環(huán)模式， 即關(guān)閉了車(chē)內與車(chē)外的氣流交換通道， 從而使氣流循環(huán)只是在車(chē)輛內部進(jìn)行。開(kāi)空調的時(shí)候如果開(kāi)啟的是內循環(huán)模式， 那么， 在密閉條件下車(chē)內的空氣是不能與外界新鮮的空氣進(jìn)行交換的， 這樣會(huì )導致車(chē)內一氧化碳濃度越來(lái)越高， 同時(shí)， 車(chē)內兒童吸收氧氣呼出大量二氧化碳， 導致車(chē)內氧氣減少， 會(huì )使人感到惡心、昏迷甚至窒息死亡。

　　一氧化碳是一種無(wú)色， 無(wú)味的氣體， 容易在無(wú)形中致人死亡， 并且它與血紅蛋白結合的能力是氧氣與血紅蛋白結合能力的200-300倍。一氧化碳氣體進(jìn)入人體血液后與人體內的血紅蛋白結合， 形成碳氧血紅蛋白， 導致血紅蛋白不能與氧氣結合， 當碳氧血紅蛋白的含量超過(guò)5%時(shí)， 就會(huì )對人體產(chǎn)生傷害， 達到60%時(shí)， 人體就會(huì )昏迷， 達到90%時(shí)， 人體就會(huì )因為缺氧而導致窒息死亡。血紅蛋白與氧氣和一氧化碳結合的方程式如下：

　　當一氧化碳含量為100ppm時(shí)， 人在此環(huán)境中呆2至3個(gè)小時(shí)， 會(huì )造成輕微的頭痛。在含量為200ppm的環(huán)境中呆3個(gè)小時(shí)會(huì )令人失去判斷能力。當CO含量達到1600ppm時(shí)2小時(shí)內可致命。并且由于孩子呼吸速率比成人更快， 每千克體重吸入的一氧化碳含量會(huì )更多， 所以?xún)和�比成人一氧化碳中毒的危害更大。我們產(chǎn)品的有毒氣體感應器主要是對車(chē)內一氧化碳氣體濃度的識別。對此， 我們團隊利用打火機來(lái)釋放一氧化碳， 用一氧化碳測試筆來(lái)測定此時(shí)一氧化碳的含量來(lái)證明， 當車(chē)內CO氣體含量大于100ppm時(shí)， 此裝置報警。當氣體含量大于130ppm時(shí)， 給第一人發(fā)消息并打電話(huà)。當氣體含量大于160ppm時(shí)， 給第一人和第二人都發(fā)消息， 并給第二人打電話(huà)。

　　3、項目創(chuàng )新點(diǎn)和發(fā)展前景

　　我們的產(chǎn)品與以往產(chǎn)品不同的是， 它是由多個(gè)感應器組裝而成， 功能具有多樣化， 從溫度， 一氧化碳含量等多個(gè)方面來(lái)保證車(chē)內兒童的安全。并且它的使用方法非常簡(jiǎn)單， 利用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )報警設備， 在該產(chǎn)品內放入兩部手機的移動(dòng)4G電話(huà)卡， 以此讓該裝置關(guān)聯(lián)兩部手機， 之后利用該裝置便可達到解救車(chē)內滯留兒童的問(wèn)題。

　　隨著(zhù)人們經(jīng)濟收入的不斷提高， 汽車(chē)保有量越來(lái)越大， 由汽車(chē)引起的安全事故也隨之而來(lái)， 也越來(lái)越引起人們的重視。我們的產(chǎn)品使互聯(lián)網(wǎng)+安全+車(chē)輛達到非常好的統一效果。所以， 我相信我們的產(chǎn)品未來(lái)發(fā)展是很可觀(guān)的。

　　4、結束語(yǔ)

　　本產(chǎn)品是一項車(chē)輛生命監控報警系統， 由紅外人體感應模塊， 有毒氣體感應器， 溫度傳感器， 移動(dòng)4G模塊和北斗導航模塊五部分構成， 打破了以往產(chǎn)品過(guò)于單一化的特點(diǎn)�？赏ㄟ^(guò)檢測車(chē)內溫度的變化、一氧化碳濃度、人離開(kāi)車(chē)內時(shí)間的方式來(lái)保護車(chē)內兒童的安全。

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