基于單片機(jī)的校車專用集中控制式安全帶設(shè)計(jì)

許春平

摘 要：本設(shè)計(jì)屬于行車安全控制技術(shù)領(lǐng)域。意在《專用小學(xué)生校車安全技術(shù)條件》國家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，擬利用單片機(jī)與傳感器原理設(shè)計(jì)一種校車安全帶專用集中控制裝置。該裝置包括一個主機(jī)和若干個安裝在乘客座椅上分機(jī)。一是乘客可以利用每個座椅分機(jī)單獨(dú)操控安全帶；二是駕駛員和監(jiān)護(hù)人利用主機(jī)集中操縱安全帶；三是當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí)，可以根據(jù)預(yù)定條件自動打開安全帶。防止緊急事故時(shí)，孩子因?yàn)榫o張自己打不開安全帶?？梢杂行Ы档蜕踔帘苊鈱W(xué)生受傷的機(jī)會。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；集控式；傳感器；安全帶

1 概述

近年來，校車安全事故頻發(fā)。為確保小學(xué)生的安全，國標(biāo)《專用小學(xué)生校車安全技術(shù)條件》強(qiáng)制要求每個學(xué)生座位必須安裝安全帶，同時(shí)安裝司機(jī)或監(jiān)護(hù)人能集中打開的控制裝置。這是為了防止緊急事故時(shí)，孩子因?yàn)榫o張自己打不開安全帶。本文擬利用單片機(jī)與傳感器原理設(shè)計(jì)一種校車安全帶專用集中控制裝置。該裝置包括一個主機(jī)和若干個安裝在乘客座椅上分機(jī)。一是乘客可以利用每個座椅分機(jī)單獨(dú)操控安全帶；二是駕駛員和監(jiān)護(hù)人利用主機(jī)集中操縱安全帶；三是當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí)，可以根據(jù)預(yù)定條件自動打開安全帶。防止緊急事故時(shí)，孩子因?yàn)榫o張自己打不開安全帶。可以有效降低甚至避免學(xué)生受傷的機(jī)會。

2 硬件總體方案

系統(tǒng)總體方案框圖如圖1所示。包括一個主機(jī)和若干分機(jī)，主機(jī)和分機(jī)均可采用AT89S52單片機(jī)。其中控制主機(jī)信號輸入端與碰撞傳感器、水壓傳感器和煙霧傳感器連接。信號輸出端接HD7279A顯示模塊和CR7942語音模塊；控制分機(jī)輸入端接數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和帶扣信息采集，帶扣信息采集包含壓力傳感和帶扣鎖止傳感。輸出連接安全帶開鎖控制馬達(dá)繼電器。單片機(jī)之間不用通信，所有單片機(jī)的接收線并聯(lián)，發(fā)送線也并聯(lián)，各發(fā)送線要接一個緩沖電阻防止發(fā)送沖突，主機(jī)發(fā)有地址的數(shù)據(jù)，所有單片機(jī)接收到數(shù)據(jù)包后比較地址是否和本身地址相同，每次只能有一個是相同的，此單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，和stm32通信。只有發(fā)送的單片機(jī)才把發(fā)送線端口置成強(qiáng)推拉方式，平時(shí)則為懸空或弱上拉方式以緩解發(fā)送單片機(jī)的驅(qū)動壓力。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用一個主機(jī)，其他為從機(jī)，每個從機(jī)分配一個地址，協(xié)議中加入地址信息即可。

AT89C52為8位處理器單片機(jī)，內(nèi)含256RAM。它有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器2個全雙工串行通信口，2 個讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。

3 方案實(shí)施

本設(shè)計(jì)的方案實(shí)施包括AT89C52單片機(jī)的工作電源獲取，傳感器信號獲取，執(zhí)行器的觸發(fā)應(yīng)用以及繼電器常開常閉觸點(diǎn)安裝位置以及各相應(yīng)元件的選取等。

3.1 電源獲取

由于汽車上的電源是12V的直流電源，但是AT89C52需5V電源，這里可以通過7805來實(shí)現(xiàn)，其中主機(jī)本身要留有備用電源，安裝應(yīng)該可靠。防止進(jìn)水、碰撞造成斷電。

3.2 傳感器信號獲取

傳感器信號分為主機(jī)信號和分機(jī)信號。主機(jī)信號主要用來檢測汽車整體運(yùn)行狀況，而分機(jī)傳感器主要用于獲得座椅本身信號。

主機(jī)信號的獲取是在車輛發(fā)生緊急狀況。比如汽車碰撞側(cè)翻、著火，進(jìn)水等。分別連相應(yīng)傳感器（煙霧傳感器、傾斜傳感器、進(jìn)水傳感器）。三類傳感器可在車頭，車中和車尾并行布置。不分主次結(jié)構(gòu)，并行傳輸。

分機(jī)信號的獲取主要用來檢測座椅本身信號。主要利用座椅壓力傳感器（重量大于12KG）和座椅安全帶保險(xiǎn)扣傳感（是否系扣）。其中前者為主，后者為次。在滿足第一個條件的時(shí)候才檢測第二個條件是否滿足。兩者信號都獲取到才向主機(jī)報(bào)告信號。主機(jī)接受信號并在HD7279A上顯示。提醒駕駛員根據(jù)信號來執(zhí)行動作。

3.3 執(zhí)行器觸發(fā)

執(zhí)行器主要是指安裝在每個安全帶鎖口上的驅(qū)動馬達(dá)，其中驅(qū)動馬達(dá)有12V電源，可用汽車本身和備用電源并行供電。驅(qū)動馬達(dá)由繼電器控制，其中因單片機(jī)本身輸出信號較弱，繼電器需要安裝放大電路（可參照汽車開鎖門電路）。執(zhí)行方式分為手動和自動兩種針對不同情況選取。

手動方式下，駕駛員可以通過主機(jī)操作向主機(jī)發(fā)送手動釋放信號，主機(jī)向個分機(jī)發(fā)送信號，分機(jī)再根據(jù)接收信號對驅(qū)動馬達(dá)供電使安全帶鎖扣自動打開。

自動方式下。當(dāng)車輛遇緊急狀況，例如比如汽車碰撞側(cè)翻、著火，進(jìn)水等。主機(jī)可依照RAM預(yù)存儲數(shù)據(jù)自動向各個分機(jī)發(fā)出指令，使各個座椅安全帶鎖扣驅(qū)動馬達(dá)得到開鎖信號。

3.4 編程方法

本設(shè)計(jì)的編程可采用51單片機(jī)匯編語言編寫，主要包括主機(jī)三類傳感器信號輸入轉(zhuǎn)換和分級兩類傳感器信號輸入轉(zhuǎn)換。一主機(jī)可同時(shí)與數(shù)個單片機(jī)并行通訊。包括地址碼和信號電平高低。接口定義此處不再贅述。部分編程如下：

#include

#define uchar unsigned char

#include

unsigned char* c；

sbit k0=P3^2；

sbit k1=P3^3；

sbit k2=P3^4；

sbit k3=P3^5；

sbit k4=P1^7；

sbit led1=P1^7；

sbit pcs=P3^7；

......（略）

// for（i = 0； i < 4000； i++）； //延遲一小段時(shí)間

}

}

void chuankou（void） interrupt 4

{

if（RI==1）

{

RI = 0；

if（t==1）

{

if（SBUF=='z'） { k++；ld=～ld； }

s=1； t=0；

if（k==10） { k=0；}

P1 =～table[k]；

led1=1；

}

if（SBUF=='a' && s==1） { t=1；s=0；}

4 結(jié)束語

本文基于單片機(jī)對校車安全帶的集控設(shè)計(jì)，經(jīng)試驗(yàn)總體達(dá)到要求。校車安全牽涉千家萬戶，關(guān)乎社會穩(wěn)定。校車安全帶集中控制裝置可在校車發(fā)生緊急情況時(shí)，集中打開安全帶。防止緊急事故時(shí)，孩子因?yàn)榫o張自己打不開安全帶。可以有效降低甚至避免學(xué)生受傷的機(jī)會，確保校車的行車安全。

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