私家车自救安全系统设计

吕世林

摘要：针对私家车内环境安全问题，以STM32单片机为核心处理器设计一款私家车自救安全系统。该系统可以实现车内环境实时检测，当发现异常时，控制执行机构降低车窗等操作。采用人体红外检测模块检测车在停止运行后是否有人员滞留，若有，则立即发出警示灯提示车外行人，并通过GSM模块向预留的手机号自动发送求救短信完成自救，保证车内人员人身安全。该系统具有很强的实用价值。

关键词：车内环境;安全;检测;求救

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）09-0149-02

0 引言

随着科技的发展，越来越多的家庭拥有私家车。现在人们在追求便利、高效的同时，车内舒适环境和汽车安全越来越受到大家关注。尤其是安全问题我们应该秉持预防为主的原则。私家车发生火灾时，不小心被锁在车内时，尤其是孩子被关车内时，如何实现自救？医生说：在高温天气里，儿童如果被锁在密闭的车厢内15分钟，大脑和肾脏便会受到损伤，超过半个小时便有可能导致死亡。因此，孩子被锁在车内的自救更为重要[1，2]。针对以上问题，本文设计一款车内环境检测系统，可实时对车内温度、烟雾浓度和一氧化碳等信息进行采集，当发生超标时系统立即降低车窗进行调控。该系统还可以实现车在停止时，检测车内是否有人员滞留，如果有，实时对车内环境检测的同时控制警示灯亮起，向路人发出求救信号的同时采用GSM模块向车主发出求救短信，保证车内人员的安全。

1 系统总体设计

本系统以STM32单片机为核心，通过温湿度传感器SI7021、烟雾传感器MQ2、一氧化碳传感器ZE0-CO7实现车内环境检测，采用人体红外传感器HC-SR501实现车在停止运行后，检测车内是否有人员滞留，系统还具有GSM通信功能，可以实现对指定号码发送短信等功能[3，4]。总体设计如图1所示。

系统主要分为STM32最小系统、温湿度检测电路、烟雾浓度检测电路、一氧化碳浓度检测电路、人体红外检测电路、电机电路、GSM通信电路、警示灯电路、蜂鸣器报警电路，按键电路、显示电路和供电电路。单片机控制采集部分电路实现车内环境的实时采集并在LCD1602上进行显示，同时将采集值与设定值进行比较，如果出现异常，蜂鸣器报警电路报警并启动电机降低车窗;若检测到车内有人滞留时，控制左右车窗放置的警示灯闪烁，同时启动GSM通信电路发送短消息。按键电路实现预设值的设定，且配有取消键。

2 系统硬件组成

2.1 环境信息采集部分电路

温湿度采集采用低功耗（150uA）、高精度和高灵敏度的数字传感器SI7021实现。SI7021采用是IIC通信方式，具有传输速度快，一般可达到400kbps的传輸速率。温湿度采集电路如图1所示。

车内烟雾浓度采用高灵敏度的气体传感器MQ2，MQ2的模拟输出端送入ADC0832的CHO端完成模数转换，ADC0832的CLK端与单片机PC0相连，0832的DO和DI相连与单片机的PC1相接实现信息采集;采用ZE0-CO7实现一氧化碳浓度检测，该传感器具有高灵敏度、高分辨率等优点，提供UART、模拟电压和PWM等多种输出方式，设计中，采用串口通信方式完成车内一氧化碳浓度检测[5]。

2.2 人体红外电路设计

设计中，采用基于红外线技术的人体红外感应模块HC-SR501实现。模块的1引脚和3引脚分别连接VCC和GND，DO口接单片机的I/O端口PA0。当检测到车内有人时，输出高电平，常态是低电平。

2.3 GSM电路设计

GSM通信电路采用GPRS A6通信模块实现。可以实现多种数据间的传输，如语音、SMS等。在该设计中，该模块与单片机采用串行端口相连接的方式。由于GPRS A6模块的串口引脚是TTL电平，所以无需RS232信号转换电路，只需直接将单片机PB0接口与模块的RXD端连接，PB1与模块的TXD端连接，采用5V供电。通过单片机标准串口和AT指令与GPRS A6进行操作，以实现远程通讯系统的目的。电路如图2所示。

2.4 其他电路设计

电机驱动电路采用L298驱动，该模块可驱动两路直流电机。通过设置INT1和INT2确定电机转动方向，采用PWM脉冲输入方式实现速度调节。显示电路采用LCD1602实现;系统还设有功能按键电路，蜂鸣器报警电路和两路警示灯电路。为了确保系统在车停止运行时仍然工作，系统采用干电池供电方式。

3 软件设计

系统采用模块化思想进行设计。首先初始化，从端口读取各传感器测量值，并且将采集到的值在LCD上显示，同时单片机将测得的值与标准值进行比较，如果大于标准值则蜂鸣器报警以提示车内人员，并且控制执行机构降低车窗等操作。车停止运行后，启动人体红外传感器检测是否有人员滞留，若有，则立即发出报警信号并启动通信报警程序对指定号码发送求救短信;同时，当检测到车内环境超标时，降低车窗到3/4的位置，确保人身安全。如果以上检测均为否，则进行下一轮的检测。同时系统设有误报检测，车内人员可以通过按键自动取消报警。

4 结语

本文设计的私家车自救安全系统可以有效检测车内环境信息并在有人员滞留时，可以实现自救，该系统具有如下特点：（1）当环境信息超标时，可以及时打开车窗，完成优化调节;（2）可实现车内人员滞留检测，当检测到有人员时，及时发出警报并通知车主。该系统可以最大限度的减少汽车隐患，确保人身安全，具有很强的使用价值。

参考文献

[1] 王琨，刘大茂，等.基于多传感器的车内环境智能控制系统设计[J].洛阳师范学院学报，2016，35（2）：32-36.

[2] 佚名.兒童交通事故救援及自救知识[J].汽车与安全，2011（6）：29.

[3] 佚名.基于STM32的儿童安全座椅防遗忘检测报警系统[J].智能计算机与应用，2019，9（2）：123-125.

[4] 杨炜程，杨浩.基于STC89C52的车内幼儿遗留识别报警系统设计[J].汽车实用技术，2018（2）：180-182.

[5] 曹阳明，加克·乌云才次克.基于Proteus的车内智能检测自救报警装置控制仿真设计[J].汽车工业研究，2018（6）：31-33.

Abstract：Aiming at the problem of environment safety in private car， a self-rescue security system for private car is designed with STM32 microcontroller as the core processor. The system can realize the real-time detection of the car environment. When the exception is found， the control execution mechanism can lower the window and other operations. The use of the human infrared detection module to detect whether the vehicle is stranded after it has ceased operation， and if so， immediately send warning lights to pedestrians outside the vehicle， and automatically send help messages to the reserved mobile phone number through the GSM module to complete self-help. Ensure the safety of people in the car. The system has strong practical value.

Key words：vehicle environment; safety; detection; rescue