車內(nèi)被困幼童GSM呼救器的設(shè)計(jì)

孫立香　黃春香　鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院　江蘇鹽城　224005

?

車內(nèi)被困幼童GSM呼救器的設(shè)計(jì)

孫立香黃春香鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院江蘇鹽城224005

【文章摘要】

本文介紹了一種車內(nèi)被困幼童GSM呼救器，其利用STC89C52單片機(jī)作為核心控制部件，TC35模塊作為GSM通訊模塊，當(dāng)幼童被困車內(nèi)，呼救器能分析三種傳感器信息，同時(shí)將報(bào)警信息通過短信方式發(fā)送至預(yù)設(shè)的接收者手機(jī)上，從而使得幼兒成功獲救。

【關(guān)鍵詞】

單片機(jī)；TC35模塊；傳感器

隨著車輛的增多，兒童乘坐車輛的機(jī)會(huì)也大幅增加，相應(yīng)兒童被留置車內(nèi)的事件也不斷增多。不同于其他傷害，兒童被留置車內(nèi)，所受到的傷害經(jīng)常是致命的、不可逆轉(zhuǎn)的，這已經(jīng)成了危害兒童成長和健康的重要因素。主因在于封閉車內(nèi)缺氧和高溫，這會(huì)讓孩子出現(xiàn)窒息等癥狀，哪怕只有幾分鐘，對(duì)他們來說都是非常危險(xiǎn)的。畢竟孩子小自我保護(hù)意識(shí)相對(duì)缺乏，尤其對(duì)于尚無自救能力的嬰幼兒，僅僅通過教育如何開展自救的方式來減少這種致命的傷害是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，為此，迫切需要研究一款車內(nèi)被困幼童GSM呼救器，當(dāng)幼童被困車內(nèi)時(shí)，呼救器能立即將報(bào)警信息通過短信方式發(fā)送至預(yù)設(shè)的接收者手機(jī)上，使接收者能在第一時(shí)間獲知進(jìn)而采取相應(yīng)的救助措施。

1　總體設(shè)計(jì)方案

本文設(shè)計(jì)的車內(nèi)被困幼童GSM呼救器整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，主要包括三個(gè)模塊：采集模塊、控制模塊和通訊模塊。采集模塊主要完成幼童的生理信息及環(huán)境溫度的采集，并將采集的信息傳送給控制模塊;控制模塊是整個(gè)呼救器的調(diào)度和運(yùn)算的關(guān)鍵，它將采集模塊的模擬信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再進(jìn)行必要的分析，若判斷幼童可能發(fā)生被困情況后，立即將報(bào)警信息通過GSM通訊模塊發(fā)送至預(yù)設(shè)的接收者手機(jī)上，使接收者能在第一時(shí)間獲知并立即采取救助措施。

2　硬件介紹

2.1核心控制部件

系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)作為控制核心，它是一種低功耗、高性能、CMOS八位微處理器，片內(nèi)有4K字節(jié)的在線可重復(fù)編程、快速擦除、快速寫入程序的存儲(chǔ)器。

圖1　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

2.2TC35模塊介紹

TC35模塊是繼GSM手機(jī)外又一種非常重要的GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)的終端設(shè)備，即通常所說的GSM Modem，其引腳圖如圖2所示。它以GSM網(wǎng)絡(luò)作為無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，不受地域、線路等影響，且運(yùn)行成本低，TC35模塊是西門子公司為適應(yīng)各個(gè)領(lǐng)域?qū)o線數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的需求而開發(fā)的GSM模塊，它設(shè)計(jì)小巧、功耗很低，主要由GSM基帶處理器、GSM射頻部分、電源、閃存（Flash）等四部分組成。

圖2　TC35引腳圖

GSM基帶處理器是整個(gè)模塊的核心，它控制著模塊內(nèi)各種信號(hào)的傳輸、轉(zhuǎn)換、放大等處理過程。GSM射頻部分是一個(gè)單片收發(fā)器，它完成對(duì)射頻信號(hào)的接收和發(fā)送等處理。GSM模塊電源把外部輸入的電源電壓進(jìn)行穩(wěn)壓處理后供GSM基帶處理器和GSM射頻部分使用。TC35支持TIU TRS 232標(biāo)準(zhǔn)串行總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，所有操作的高電平都是CMOS電壓（2.65V），因而RS232接口芯片選用MAX公司的MAX232實(shí)現(xiàn)3.3V邏輯電平的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

2.3信號(hào)輸入模塊

本設(shè)計(jì)中涉及到的傳感器有三種：加速度傳感器，聲音傳感器和溫度傳感器，其中加速度和聲音傳感器作為直接檢測(cè)的傳感器，溫度傳感器用于間接檢測(cè)的傳感器。加速度傳感器選用MMA7260QT三軸加速度傳感器，其利用了壓電效應(yīng)的原理。由慣性定理：a=F/m?？芍?，在質(zhì)量恒定（幼兒體重）的情況下，加速度與外力成正比例關(guān)系。又由加速度造成的晶體變形會(huì)產(chǎn)生電壓，只需計(jì)算產(chǎn)生電壓與加速度的關(guān)系，輸出電壓對(duì)應(yīng)加速度的線性變化，同時(shí)對(duì)應(yīng)外作用力的線性變化，即外作用力轉(zhuǎn)換成了單片機(jī)可以接收的電信號(hào)。溫度傳感器選用常用的三線制數(shù)字式DS18B20型溫度傳感器，具有小體積，低硬件開銷，強(qiáng)抗干擾能力，高精度的優(yōu)點(diǎn)。聲音傳感器選用樂源測(cè)控公司最新研發(fā)的LY-S01聲音傳感器。

3　軟件結(jié)構(gòu)

3.1總體流程

系統(tǒng)主要的任務(wù)是接收到幼兒哭鬧發(fā)出的振動(dòng)頻率、聲音頻率、溫度及氧氣濃度等信息的上下限值，然后系統(tǒng)采集當(dāng)前的上述各參數(shù)的實(shí)際值，若超過設(shè)定范圍則向指定者手機(jī)上發(fā)送短信。本系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)均保存于STC89C52單片機(jī)自帶FLASH存儲(chǔ)器中。

3.2抗干擾和軟件濾波

由于在實(shí)際環(huán)境中會(huì)存在干擾信號(hào)，為了防止干擾對(duì)系統(tǒng)的影響而采用了各種抗干擾的算法。如采用中值濾波法對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行了處理，有效的保證了信號(hào)的準(zhǔn)確性，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。

4　小結(jié)

本文設(shè)計(jì)的呼救器是基于被困幼童而考慮的，具有一定的可行性，但系統(tǒng)存在許多缺點(diǎn)，如GSM短信在傳輸過程中由于網(wǎng)絡(luò)的問題可能存在丟失現(xiàn)象，如何獲得被困幼兒的最有利的信息等，但這些問題將在后續(xù)的精心設(shè)計(jì)中予以解決。

【參考文獻(xiàn)】

[1]彭芬．單片機(jī)C語言應(yīng)用技術(shù)，西安電子科技大學(xué)出版社.2012.02

[2]吳玉田，王瑞光，鄭喜鳳，肖傳武.GSM模塊TC35及其應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)量與控制，2002，08：557-560.

[3]劉濤，張春業(yè)，韓旭東，李鵬.基于手機(jī)模塊TC35的單片機(jī)短消息收發(fā)系統(tǒng)[J].電子技術(shù)，2003，03：36-38.

【作者簡介】

孫立香，1981年1月出生，女，籍貫：山東淄博，講師，研究方向：嵌入式應(yīng)用，儀器儀表。