摘 要：本文基于保护人体生命安全的目的，开发一种车载式远程智能警报器。该警报器以单片机为控制核心，结合C语言编程，实现主控端与各个元器件的相互通信并协调工作。具体思路是通过温度传感器和CO浓度传感器对车内环境进行监测和信息的采集，然后将信号反馈到单片机，当接收到的数据超过预设数值，报警电路会发出警报，同时GSM模块会向用户发送短信息和拨打电话，及时通知用户采取措施，营救误锁在车内的小孩或宠物，避免悲剧发生。警报解除后，可手动对本装置进行恢复。增加人体红外传感器，车厢内没有人或者宠物时，报警器不工作。
关键词：警报器；单片机；传感器；GSM模块
中图分类号： TP277 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2017）05-0043-03
Abstract： Based on the purpose of protecting human life safety， this paper developed a vehicle-based remote intelligent alarm. The alarm is controlled by a single chip microcomputer， and it is programmed with C language to realize the mutual communication and coordination between the main control unit and each component. The specific idea is through the temperature sensor and CO concentration sensor to monitor the environment and information collection， and then the signal back to the micro-controller， when the received data exceeds the preset value， the alarm circuit will issue an alarm， while the GSM module will users send text messages and make phone calls， promptly notify the user to take measures to rescue the mistaken lock in the car children or pets， to avoid tragedy. After the alarm is released， the unit can be restored manually. Increase the body of infrared sensors， no one inside the car or pet， the alarm does not work.
Keywords： alarm；single chip；sensor；GSM module
目前，隨着科技进步和人民生活水平的提高，机动车成为了必不可少的交通工具。然而，许多人不注意把小孩留在车内，因为不通风和氧气含量不足等原因，导致车内温度升高，CO含量升高，会严重威胁车内儿童的生命安全，最终导致悲剧的发生。每年这种事件数不胜数，无数家庭会因为这样的小失误失去自己的亲人，从而导致家庭悲剧频生。
调查发现，市场上现有的车载警报器大多功能和用途比较单一，大部分都只是考虑汽车防盗和汽车定位方面的功能，几乎没有考虑到车内乘员安全问题。现有的车载防盗警报系统只包括3个部分电路，即震动检测电路、单片机控制电路和报警电路。当有振动时，检测电路产生数字脉冲信号，传送给单片机控制电路，单片机接收到信号，通过编好的程序处理和控制报警电路，接收到低电平，报警电路保持关闭状态，接收到脉冲信号时开启报警器，发出光和声音两种警报；另外一种是车载定位警报器，通过手机通讯网络传输信息，结合全球定位，进行手机与汽车的智能联动报警。这是目前市场上比较普遍的车载警报器。但是，他们没有考虑到在车内乘员的安全问题。一旦车内乘员行动能力不便，长期被困在密闭的车内，导致车内温度升高和缺氧，从而容易发生意外。因此，充分考虑到行动能力不便而被放在车内的乘员的问题，从车内空气温度、车内含氧量方面考虑，设计一种保护车内乘员生命安全的车载式智能警报器，通过这种警报器可以大大降低车内人员发生危险的概率。
1 功能与结构
本文设计的警报器主要实现以下功能：①利用人体红外传感器探测车厢内是否存在生命体；②当车内存在生命体时，单片机会命令温度传感器和CO浓度传感器进行工作；③温度传感器和CO浓度传感器测出来的数据在LCD显示模块上清晰可见；④一旦车厢内的温度和CO含量超出设定的数值，就会将信号反馈给单片机进行信号处理，单片机控制报警器发出报警声；⑤当警报器发出报警声后，通过GSM模块拨打系统内设定的电话号码，向用户报告警情；⑥行列式键盘可以实现向计算机输入数据，传达命令的功能，是人工干预的重要手段；⑦警报解除后，可实现手动复位的功能。
2 总体设计思路
综合本警报器的实现功能和实际用途，本警报器的控制核心采用单片机，配备有手动复位装置、看门狗电路、温度传感器、气体浓度传感器、人体红外探测器、GSM模块、三极管、LCD显示器和行列式键盘等。
人体红外探测模块采集到信号后，通过无线收发模块把信号送给单片机，单片机接收到信号以后开始进行处理，如果确认有车厢内有生命体存在，则通过单片机给温度传感器和CO浓度传感器发出工作信号，开始进行工作，车厢内的温度和CO含量清晰显示在LCD显示模块上，超出设定的数值时，警报器的报警装置发出报警声音，同时GSM模块拨打系统内设定的电话号码，向用户发送短信和拨打电话。警报接触后，可手动关闭开关，继续对车内情况进行监测。
3 系统硬件设计
3.1 主控单元设计
该系统的控制核心是单片机[1，2]，在电子行业中有着广泛的应用。，可以通过编程来控制人体红外传感器、温度传感器和CO浓度传感器的数据采集和数据处理，并通过控制LCD显示模块进行数据显示。该程序主要采取循环的方式，不断对车厢内的温度和CO浓度进行监测。工作过程为上电，单片机进入工作状态会对各个模块进行控制且初始化。传感器自动采集周围温度数据和CO浓度数据，最后将数据通过单片机在显示模块上显示出来。
3.2 检测单元设计
3.2.1 人体红外传感器。采用传感器为主动式红外传感器，车厢内有乘员时，红外线经人体反射，被红外接收处理电路接收处理，输出高电平；当车厢内无人时，红外接收处理电路保持低电平[3-6]。红外感应的范围为约1.5m，完全能够满足家庭用车的车厢内放置此传感器。
3.2.2 温度传感器。温度传感器选择DS18B20传感器[7，8]，优点是：此传感器适用于多点温度检测系统，占用端口较少，可节省大量引线和逻辑电路，使测温装置与各传感器的接口变得简单，由于成本低、体积小、可靠性高等特点，能较好地解决传统测温装置普遍存在的易受干扰、携带不便、易损坏等问题，可广泛应用于工业生产中的各种温度监控。
3.2.3 CO浓度传感器。采用的是MQ-7的CO浓度传感器[9，10]，当CO气体在内部半导体表面吸附后，会引起电学特性的变化，导致阻抗相应的发生变化，产生不同的模拟电压信号，采用并行的8位A/D转换器，将电压信号转换成数字信号，之后传送到单片机上。
3.3 报警单元设计
报警电路由报警装置和三极管两部分组成，当有电流通过时，从VCC到蜂鸣器到集电极也会有电流通过，这样会让SP1报警装置发出报警声音，如果来自单片机外接端的信号使三极管基极和发射极没有导通，则无电流通过，SP1不发声音。
3.4 显示电路设计
采用的显示电路是LCD12864液晶显示器[11]，可以通过程序控制128×64个点中的任一个点显示或不显示。由于液晶体积小，功耗低，操作简单，而且12864液晶串行接口与并行接口共用，所以可以很好地显示出车厢内温度数值和CO浓度数值。
3.5 键盘控制电路设计
使用键盘主要功能是向计算机输入数据、传达命令，是人工干预的重要手段。人们需要的是键数较多的场合，由于行列式键盘可以节省下许多I/O口，所以选择行列式键盘。行列式键盘工作方式是先由列线发送扫描字，后读取行线状态，查看是否有按键被按下。键盘提供扫描，能对键盘进行不间断的扫描、自动识别按下的键，并给出编码，能对多个键同时按下的情况实行保护。
3.6 GSM模块的设计
GSM在通讯行业中是一种比较成熟完善的系统，我国应用范围极广。GSM模块标准串行接口[12，13]与单片机系统通过串口连接，GSM模块的外接引脚经过变换放大与单片机串行通信口连接，进行通信和控制。
由于GSM技术的飞速发展，为数据采集与监视控制系统的数据传输[14-16]提供了更多的帮助。利用无线通讯技术可以对设备进行监控[17]，又由于其覆盖范围广、能耗低的特点，GSM模块与单片机相结合，可以使无线数据采集和传输技术运用于很多行业。
4 控制软件系统设计
4.1 主程序设计
所有元器件都连接在一块电路板上，电路板置于车内，直接与空气接触，通过数据线与车内电源连接，提前通过单片机编译好温度临界数值和气体浓度临界数值。先通过红外线探头探测车内是否有生命体存在，探测出不存在生命体，则GSM模块、温度探测器、气体浓度探测器不进行工作，否则就开始工作。红外线探测器检测出车内有生命时，温度传感器和气体浓度传感器开始工作，温度传感器感应出车内温度通过电信号传给单片机，单片机通过编译，把信号转变为数字信号传给LCD显示屏，上面能够准确地显示出车内当时的温度度数，超过设置的数值，温度传感器将信号传给单片机，单片机通过编译，将数字信号转变为电信号通过三极管的放大作用传给报警器，然后报警器发出报警声。气体浓度传感器的应用效果与温度传感器一样。主程序的设计是系统工作稳定的关键，总体设计思路控制核心，对各个电路模块进行中断和初始化；然后有单片机控制，允许各个元器件按照既定程序进行工作。
4.2 GSM模块
GSM模块通过串口利用AT指令控制模块实现初始化[18]，然后GSM模块开机和复位。发送“AT”监测通信是否正常，然后保存书记初始化完成，开始进行工作。由于发送的指令可能不会一次成功，需要通过多次发送進行调试，以避免在使用的过程中发生故障。
其他部分不再一一介绍。
5 结语
目前，私家车已成为现代家庭必不可少的出行工具，每年我国新增机动车超过千万量，但是如何保护遗留在车内的小孩或者宠物，是一个急需解决的现实问题。本警报器的设计主要是通过GSM模块发送短信和拨打电话给司机，解决了一个当车内儿童因为车厢内温度、CO浓度太高而造成生命威胁的大难题。本设计目的明确，工艺简单，成本较低，具有很强的实用性和经济价值。相信随着群众安全意识的提高，车载智能报警器必将具有广阔的市场应用前景。
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