基于单片机的校车专用集中控制式安全带设计

2017-02-21许春平

科技创新与应用 2016年36期

许春平

摘要：本设计属于行车安全控制技术领域。意在《专用小学生校车安全技术条件》国家标准的基础上，拟利用单片机与传感器原理设计一种校车安全带专用集中控制装置。该装置包括一个主机和若干个安装在乘客座椅上分机。一是乘客可以利用每个座椅分机单独操控安全带；二是驾驶员和监护人利用主机集中操纵安全带；三是当发生紧急情况时，可以根据预定条件自动打开安全带。防止紧急事故时，孩子因为紧张自己打不开安全带。可以有效降低甚至避免学生受伤的机会。

关键词：单片机；集控式；传感器；安全带

1 概述

近年来，校车安全事故频发。为确保小学生的安全，国标《专用小学生校车安全技术条件》强制要求每个学生座位必须安装安全带，同时安装司机或监护人能集中打开的控制装置。这是为了防止紧急事故时，孩子因为紧张自己打不开安全带。本文拟利用单片机与传感器原理设计一种校车安全带专用集中控制装置。该装置包括一个主机和若干个安装在乘客座椅上分机。一是乘客可以利用每个座椅分机单独操控安全带；二是驾驶员和监护人利用主机集中操纵安全带；三是当发生紧急情况时，可以根据预定条件自动打开安全带。防止紧急事故时，孩子因为紧张自己打不开安全带。可以有效降低甚至避免学生受伤的机会。

2 硬件总体方案

系统总体方案框图如图1所示。包括一个主机和若干分机，主机和分机均可采用AT89S52单片机。其中控制主机信号输入端与碰撞传感器、水压传感器和烟雾传感器连接。信号输出端接HD7279A显示模块和CR7942语音模块；控制分机输入端接数模转换模块和带扣信息采集，带扣信息采集包含压力传感和带扣锁止传感。输出连接安全带开锁控制马达继电器。单片机之间不用通信，所有单片机的接收线并联，发送线也并联，各发送线要接一个缓冲电阻防止发送冲突，主机发有地址的数据，所有单片机接收到数据包后比较地址是否和本身地址相同，每次只能有一个是相同的，此单片机发送数据，和stm32通信。只有发送的单片机才把发送线端口置成强推拉方式，平时则为悬空或弱上拉方式以缓解发送单片机的驱动压力。系统设计中采用一个主机，其他为从机，每个从机分配一个地址，协议中加入地址信息即可。

AT89C52为8位处理器单片机，内含256RAM。它有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器2个全双工串行通信口，2 个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash存储器可有效地降低开发成本。

3 方案实施

本设计的方案实施包括AT89C52单片机的工作电源获取，传感器信号获取，执行器的触发应用以及继电器常开常闭触点安装位置以及各相应元件的选取等。

3.1 电源获取

由于汽车上的电源是12V的直流电源，但是AT89C52需5V电源，这里可以通过7805来实现，其中主机本身要留有备用电源，安装应该可靠。防止进水、碰撞造成断电。

3.2 传感器信号获取

传感器信号分为主机信号和分机信号。主机信号主要用来检测汽车整体运行状况，而分机传感器主要用于获得座椅本身信号。

主机信号的获取是在车辆发生紧急状况。比如汽车碰撞侧翻、着火，进水等。分别连相应传感器（烟雾传感器、倾斜传感器、进水传感器）。三类传感器可在车头，车中和车尾并行布置。不分主次结构，并行传输。

分机信号的获取主要用来检测座椅本身信号。主要利用座椅压力传感器（重量大于12KG）和座椅安全带保险扣传感（是否系扣）。其中前者为主，后者为次。在满足第一个条件的时候才检测第二个条件是否满足。两者信号都获取到才向主机报告信号。主机接受信号并在HD7279A上显示。提醒驾驶员根据信号来执行动作。

3.3 执行器触发

执行器主要是指安装在每个安全带锁口上的驱动马达，其中驱动马达有12V电源，可用汽车本身和备用电源并行供电。驱动马达由继电器控制，其中因单片机本身输出信号较弱，继电器需要安装放大电路（可参照汽车开锁门电路）。执行方式分为手动和自动两种针对不同情况选取。

手动方式下，驾驶员可以通过主机操作向主机发送手动释放信号，主机向个分机发送信号，分机再根据接收信号对驱动马达供电使安全带锁扣自动打开。

自动方式下。当车辆遇紧急状况，例如比如汽车碰撞侧翻、着火，进水等。主机可依照RAM预存储数据自动向各个分机发出指令，使各个座椅安全带锁扣驱动马达得到开锁信号。