基于單片機的車輛交通事故智能報警系統

王玉婷

摘 要： 高速公路事業的迅速發展，給人們生活出行帶來便利的同時，也帶來交通事故的高態發展，給高速公路的安全運營造成了隱患。我國高速公路上的事故發生率和死亡率均大于普通公路，并呈明顯上升趨勢。并且高速公路上由于汽車行駛速度快，運行動量大，因而沖擊力強，一旦發生事故則危害性大，后果嚴重。本次設計主要目的只針對這種現象設計了車輛交通事故智能報警系統。當發生交通事故時，如果車主受傷情況嚴重，無法進行求救，而四周又無車輛或行人經過時，車上人員的情況往往變得很危險。針對以上問題，設計了車輛交通事故智能報警系統，本系統由單片機、GPS、GSM和安全氣囊的振動傳感器這幾個主要部分組成，其中的GPS主要用于定出交通事故地點;單片機除了控制系統工作以外，還有整合報警信息的功能;GSM則用于發送報警信息。

關鍵詞： 高速公路;交通事故;報警系統;單片機;振動傳感器

人們的生活節奏隨著經濟的高速發展而逐漸加快，因此對汽車的需求量日益膨脹。人們注重生活品質的同時對汽車的安全性能也有更高的要求，近年來由于交通事故造成的傷亡人數不斷增多，所以汽車安全問題已經成為人們廣泛關注的焦點。車輛安全性也成為衡量汽車品質最重要的參數之一。

1 系統的設計思路和原理

1.1 智能報警系統的設計思路

本系統硬件電路由單片機模塊、GPS定位系統模塊、GSM通信模塊和安全氣囊的振動傳感器模塊和報警裝置模塊這幾個主要部分組成，其中的單片機是整個系統的MCU，用于控制系統工作和實現整合報警信息。GPS定位系統主要用于定出交通事故地點;GSM通信模塊則用于發送報警信息給報警平臺等。報警裝置模塊則是整個系統的響應中心。

系統硬件原理圖

本方案的設計思路是利用安全氣囊的震動傳感器在汽車發生事故有碰撞的條件下判定碰撞強度是否達到或超過判定值，因而判斷交通事故等級。如果此次交通事故的等級達到或者已經超過設定等級，即碰撞強度達到或者已經超過判定值，那么安全氣囊引爆袋引爆，安全氣囊充氣之后保護駕駛員。碰撞產生的信號傳輸給單片機之后30s內無人消除輸入信號，則需利用GPS定位器定位事故具體位置。再利用GSM模塊傳送交通事故相關信息和車主電話號碼等信息至119、110、120，保險公司等。當遇到突發狀況，系統未能自動報警，可按緊急按鈕進行求救。系統設置報警延遲時間，以判斷車上人員受傷程度，以便車主在意識清醒的情況下自行決定報警與否，減少誤報。

1.2 智能報警系統的工作原理

1.2.1 車載安全氣囊的工作原理

車載安全氣囊的工作原理是：當汽車發生碰撞事故時，碰撞信號被傳感器檢測并輸入ECU。ECU迅速對信號做出判斷，如若數值達到或者超過判定值，氣體發生器會接收到信號并引燃氣體發生劑，此時安全氣囊會極速展開，形成對車內人員具有保護作用的彈性氣墊。

1.2.2 單片機的工作原理

該系統只有在車輛在發生碰撞并滿足氣囊展開條件時，ECU將向氣體發生器及單片機模塊同時發出信號。

1.2.3 單片機工作流程

1）正常情況下單片機模塊處于信號監視狀態，若接收到安全氣囊打開的信號，則進入步驟2）;

2）單片機模塊從GPS模塊中調取車輛當前位置信息，并整合已存儲于單片機模塊中的救援信息（車輛信息、車主信息等）進入待發送狀態。同時啟動聲、光警報裝置進行報警提醒，進入步驟3）;

3）在單片機模塊接收到信號的30秒內，如果單片機接收到來自人機交互裝置的關閉報警信號，則關閉聲、光報警裝置，返回步驟1）;否則聲、光報警裝置的持續開啟，進入步驟4）;

4）單片機控制GSM模塊，將求救信號和事故定位發送給相關報警平臺及車輛所屬的保險公司。

1.2.4 報警模式介紹

該系統有兩種報警模式，第一種是車輛發生碰撞后，ECU控制安全氣囊打開，單片機監測到輸出信號并從GPS模塊中提取車輛具體位置信息，同時119和110及相關部門會接收到由GSM模塊發送的報警信息，在30s過后判斷是否需要聯系120急救中心。第一種方案適用于部分特種車輛，如長途客運車、危險品貨運車等，這些特殊車輛在事故發生時不論駕駛人員意識是否清楚，都會先發送報警信號，因此便于交通管理部門對這些車輛進行規范管理。

另一種方案則是在碰撞發生后，由聲、光警報裝置進行報警提醒，駕駛員在碰撞后意識清醒，可自行通過按鍵操作關閉報警裝置，系統則不需要發送求救信息。若駕駛員在碰撞后處于無意識狀態，系統在超過規定限制時間內默認駕駛員喪失自主求救能力，并立即發送求救信息，此方案更適用于私家車。如遇特殊情況，有人員受傷但安全氣囊并未展開，也可通過人工按鈕進行緊急求救。

2 系統的硬件組成及功能介紹

2.1 單片機的選用

AT89C51是一種帶4K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統提供了靈活性高且價廉的方案。

2.2 GSM模塊選擇

GSM是全球移動通信系統，是世界上主要的蜂窩系統之一。GSM模塊，是將GSM射頻芯片、基帶處理芯片、存儲器、功放器件等集成在一塊線路板上，具有獨立的操作系統、GSM射頻處理、基帶處理并提供標準接口的功能模塊。此設計可選用西門子TC35系列的TC35i。TC35i性價比高，傳輸性能安全、穩定、可靠。

2.3 安全氣囊

安全氣囊是設置在車內前方（正副駕駛位），車內側方（車內前排和后排）和車頂三個方向。旨在減輕乘員的傷害程度，當發生事故碰撞時，避免乘員發生二次碰撞，或車輛發生翻滾時被拋離座位。

2.4 GPS模塊

GPS是英文Global Positioning System（全球定位系統）的簡稱。GPS 功能是在地球經緯坐標系下對被測對象的方位進行測定，同時可以提供較高精度與實時的測定數據。對于基于單片機的便攜式設備，如果要獲取持有者的位置信息，則 GPS 是最好的解決方案。一般的 GPS 接收器都是采用串口進行數據通信。

2.5 ECU（Electronic Control Unit）電子控制單元

ECU（Electronic Control Unit）電子控制單元，又稱“行車電腦”，主要負責采集汽車內各傳感器的信號，從而檢測或判斷汽車內部是否有故障。ECU也被稱作汽車的專用微機控制器，可以理解為汽車的專用單片機。ECU能承受振動上限為1000HZ，使其具有很強的穩定性，不會輕易發生故障。

2.6 報警裝置

該系統的報警裝置采用聲光報警，聲光報警裝置分別采用蜂鳴器和發光二極管。

2.7 系統電源設計

本系統的電源采用直流9V和USB雙重供電，用一個檔位開關進行切換，當用DC9V時，電路連接了反向二極管與三端穩壓管，不但可以防止電壓過高對整個系統的其他元器件沖擊過大而造成損壞，且能提供穩定的5V直流電壓，當用USB口進行供電時，由于本身USB電源就是5V的直流電，而且比較穩定，所以可以直接連接使用。

3 結論

國內外的類似產品不僅能夠減少交通事故死亡率，而且能夠減少交通事故的發生率。而該系統只是針對減少交通事故的死亡率而開發，并且在這方面功能更完善，能夠實現交通事故的智能報警，報警信息全面，報警模式多樣靈活，可靠性能好，誤報率低。本系統具有先進性和科學性，本身又具有技術優勢和自身特點。

參考文獻：

[1]劉甘娜.IBM.PC微機原理及接口技術.西安：西安交通大學出版社，2010.

[2]高曉蓉.傳感器技術.成都：西南交通大學出版社，2007.

[3]韋巍.智能控制技術.北京：機械工業出版社，2000.1.

[4]劉福全.汽車安全控制技術[J].交通科技與經濟，2008（4）：62-63.

[5]呂立波.汽車防撞報警系統的研究與開發[J].公安大學學報，2002：59-62.

[6]楊曉林.與汽車發動機電噴系統配套的壓力傳感器設計[J].微計算機信息，2006，7-2：264-266.