基于单片机的车祸智能报警系统*

侯俊涛，罗 山

(攀枝花学院智能制造学院，四川 攀枝花 617000)

0 引言

随着社会生活节奏的加快，人们对于交通出行的速度和效率要求也随之越来越高，在这样的交通背景下，我国的高速公路网络迅速建成。而近年来，随着交通事故造成的死亡人数连年递增，交通安全问题也引起人们广泛的关注，成为当下社会的焦点问题之一。针对高速公路发生车祸后的安全保障问题，吴林[1]提出一种基于北斗卫星的车祸报警装置，能够迅速识别车祸的发生并进行报警，但存在结构复杂，判定时间长的缺点。王小红[2]提出一种基于STM32的车祸自动报警系统，但存在灵敏度过高导致误报警的情况。黄岳劲[3]提出一种基于STM32的车祸远程报警系统，但存在报警对象无抢救能力，易丧失最佳抢救时机的情况。

针对目前高速公路交通事故报警存在的不足，设计一种基于MCS-51单片机的车祸智能报警系统，提升在紧急情况下的报警速度，降低系统成本，减少误报警情况的发生。

1 系统设计

1.1 系统设计思路

系统框架结构由单片机、GPS定位系统、安全气囊触发传感器[4]、报警器[5]组成。单片机负责控制系统的正常运行和处理来自安全气囊触发传感器的信号，并将工作指令发送至报警器和GPS定位系统。GPS定位系统负责定位车祸车辆的位置，以便于后续救援工作的展开。安全气囊触发传感器用于车祸发生时触发安全气囊弹出后，传输电路激活信号至单片机内部，从而使后者开始按照程序进行工作。报警器则是在单片机下达工作指令后，发送报警信号至远端数据中心，数据中心得到发出的信号后，立刻展开救援。

图1 系统工作流程

如图1所示，当车祸发生后，安全气囊弹出保护驾驶员，同时从安全气囊触发传感器发出电路信号至单片机，再由单片机控制GPS系统和报警器运作，将车祸发生的信息和车祸地点发送给救援人员，救援人员得到信息和位置后立刻开始救援工作，若不需要救援，可手动关闭系统，系统立即停止工作。

1.2 系统工作原理

1.2.1 安全气囊触发传感器工作原理

在汽车行驶中，安全气囊触发传感器中3个传感器不断将车速变化的信息输入到电子控制器，经电子控制器不断地计算、分析、比较和判断，并随时准备发出指令。当车速小于30 km/h冲撞时，前方传感器和其串联的安全传感器同时向电子控制器输入撞车信号，并发出引爆安全带预紧器电雷管的指令，而中央传感器发出的信号不能使电子控制器发出引爆气囊电雷管的指令。所以，在低速(减速度较小)冲撞时，只要预紧器向后拉紧安全带，就足以保护驾乘人员不撞向前方。而目前高速公路最低限速为60 km/h，所以完全满足安全气囊的基本触发条件，从而实现自动报警。在安全气囊触发的同时，传感器传递一个电信号至单片机，后者在检测到电信号后开始按照已经写好的程序进行工作和后续部分的控制。

1.2.2 单片机工作原理

本系统采用MCS-51单片机，单片机具有系统结构简单，使用方便，实现模块化以及处理功能强，速度快、低电压、低功耗、便于生产便携式产品、控制功能强等显著特点，因此经常被用作于某个系统的控制核心部件。在接收到来自安全气囊触发传感器的电路刺激信号后，单片机开启工作模式，按照原先写好的程序对系统进行控制，使得GPS系统和报警器迅速进行工作，从而在有限的时间内积极抢救驾驶员、乘客的生命及其财产安全。

1.2.3 报警器工作原理

结合现代计算机技术、通信技术和控制技术，在原先的声光报警器的基础上加入与远端数据中心相联系的数据接口，当单片机开始工作后，报警器立刻向远端数据中心发射信号，后者得到信号数据后立即出警，能够减少因为报警延误带来的时间损耗，加强对生命财产安全的保护。报警信息会传到远端数据中心那里，报警主机内有警情信息属性之分，主机会把警情信息传到接警中心的主机上，接警的主机能分辨警情信息，值班人员会做出正确的判断，从而及时出警，挽救生命财产安全。

2 系统硬件组成

2.1 51单片机

MCS-51系列单片机属于哈佛结构体系体系结构，哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。中央处理器首先到程序指令存储器中读取程序指令内容，解码后得到数据地址，再到相应的数据存储器中读取数据，并进行下一步的操作(通常是执行)。

MCS-51单片机的内核：8051CPU的内部集成有运算器和控制器，运算器完成运算操作，包括数据运算、逻辑运算等，控制器完成取指令、对指令译码以及执行指令。

MCS-51单片机的片内资源：中央处理器、数据存储器、程序存储器、定时/计数器、并行输入输出口、全双工串行口、中断系统、时钟电路。

2.2 安全气囊触发传感器

安全气囊触发传感器一般也称碰撞传感器，按照用途的不同，碰撞传感器分为触发碰撞传感器和防护碰撞传感器。触发碰撞传感器也称为碰撞强度传感器，用于检测碰撞时的加速度变化，并将碰撞信号传给气囊电脑，作为气囊电脑的触发信号。防护碰撞传感器也称为安全碰撞传感器，它与触发碰撞传感器串联，用于防止气囊误爆，减少因为失误导致后续的警力资源的浪费。

2.3 报警器

目前来说，普通的报警器为声光双报警器，其核心部件为蜂鸣器和发光二极管，即在发生车祸后能够产生较大的声音和特殊的信号灯发光以警示其他驾驶员或者路人，该车出现车祸，合理避让，在特殊路段时也可以通过此方法进行救援。但存在的缺陷是驾驶员一旦出现昏迷，那么报警基本就需要路过的车辆或者路人来进行报警，随机性过大，这对于生命安全来说是高风险且不被允许的。本系统的报警器则在此基础上，加入一个能够与远端数据中心建立连接的数据接口，得到来自单片机的信号刺激后开始蜂鸣器、发光二极管以及信号发射口的工作，将交通事故的信息通过声音、光线和电信号发出，以此得到高效率且有效的救援。

3 系统软件设计

单片机在系统中作为核心的控制系统而存在，当接收到来自安全气囊触发传感器的电路信号以后，按照单片机内部写好的程序进行运作，所以内部程序的写作和嵌入运行，至关重要，因此使用Proteus对单片机的工作和流程进行仿真模拟，以此来检测单片机程序是否能够顺利完成控制的指示。

利用C程序和Proteus软件对其进行仿真，再将其程序写入单片机中，使得单片机能够完成自身在该系统中的作用，也是整个系统中最重要的一个环节。仿真元件采用了单片机、蜂鸣器、PNP三极管、LED灯模拟了报警器的工作及运行状况，单片机整个系统的控制情况等，实现了以MCS-51单片机控制为核心主体的智能报警系统。

仿真图如图2所示，其中R1、R2电阻值为10 kΩ，R3、R4电阻值为1 kΩ，R5电阻值为5.5 kΩ，为保持蜂鸣器的正常工作，将其两端电压控制在2 V，两个开关接地以维持电压平衡。当单片机受到激励后蜂鸣器，发光二极管及信号发射器开始工作，向外界不断传输发生车祸的信号，得以在有限的时间内得到救援。

图2 Proteus的模拟仿真原理图

4 结束语

设计的以MCS-51单片机为主体结构的智能车祸报警器，能够针对报警不及时从而导致的生命财产损失的情况做出有效改善。该系统具有结构简单、成本低廉、报警速度快以及报警判断率高的特点，改良了车祸报警误报、判断时间过长的缺点。