基于单片机的车辆交通事故智能报警系统

王玉婷

摘 要： 高速公路事业的迅速发展，给人们生活出行带来便利的同时，也带来交通事故的高态发展，给高速公路的安全运营造成了隐患。我国高速公路上的事故发生率和死亡率均大于普通公路，并呈明显上升趋势。并且高速公路上由于汽车行驶速度快，运行动量大，因而冲击力强，一旦发生事故则危害性大，后果严重。本次设计主要目的只针对这种现象设计了车辆交通事故智能报警系统。当发生交通事故时，如果车主受伤情况严重，无法进行求救，而四周又无车辆或行人经过时，车上人员的情况往往变得很危险。针对以上问题，设计了车辆交通事故智能报警系统，本系统由单片机、GPS、GSM和安全气囊的振动传感器这几个主要部分组成，其中的GPS主要用于定出交通事故地点;单片机除了控制系统工作以外，还有整合报警信息的功能;GSM则用于发送报警信息。

关键词： 高速公路;交通事故;报警系统;单片机;振动传感器

人们的生活节奏随着经济的高速发展而逐渐加快，因此对汽车的需求量日益膨胀。人们注重生活品质的同时对汽车的安全性能也有更高的要求，近年来由于交通事故造成的伤亡人数不断增多，所以汽车安全问题已经成为人们广泛关注的焦点。车辆安全性也成为衡量汽车品质最重要的参数之一。

1 系统的设计思路和原理

1.1 智能报警系统的设计思路

本系统硬件电路由单片机模块、GPS定位系统模块、GSM通信模块和安全气囊的振动传感器模块和报警装置模块这几个主要部分组成，其中的单片机是整个系统的MCU，用于控制系统工作和实现整合报警信息。GPS定位系统主要用于定出交通事故地点;GSM通信模块则用于发送报警信息给报警平台等。报警装置模块则是整个系统的响应中心。

系统硬件原理图

本方案的设计思路是利用安全气囊的震动传感器在汽车发生事故有碰撞的条件下判定碰撞强度是否达到或超过判定值，因而判断交通事故等级。如果此次交通事故的等级达到或者已经超过设定等级，即碰撞强度达到或者已经超过判定值，那么安全气囊引爆袋引爆，安全气囊充气之后保护驾驶员。碰撞产生的信号传输给单片机之后30s内无人消除输入信号，则需利用GPS定位器定位事故具体位置。再利用GSM模块传送交通事故相关信息和车主电话号码等信息至119、110、120，保险公司等。当遇到突发状况，系统未能自动报警，可按紧急按钮进行求救。系统设置报警延迟时间，以判断车上人员受伤程度，以便车主在意识清醒的情况下自行决定报警與否，减少误报。

1.2 智能报警系统的工作原理

1.2.1 车载安全气囊的工作原理

车载安全气囊的工作原理是：当汽车发生碰撞事故时，碰撞信号被传感器检测并输入ECU。ECU迅速对信号做出判断，如若数值达到或者超过判定值，气体发生器会接收到信号并引燃气体发生剂，此时安全气囊会极速展开，形成对车内人员具有保护作用的弹性气垫。

1.2.2 单片机的工作原理

该系统只有在车辆在发生碰撞并满足气囊展开条件时，ECU将向气体发生器及单片机模块同时发出信号。

1.2.3 单片机工作流程

1）正常情况下单片机模块处于信号监视状态，若接收到安全气囊打开的信号，则进入步骤2）;

2）单片机模块从GPS模块中调取车辆当前位置信息，并整合已存储于单片机模块中的救援信息（车辆信息、车主信息等）进入待发送状态。同时启动声、光警报装置进行报警提醒，进入步骤3）;

3）在单片机模块接收到信号的30秒内，如果单片机接收到来自人机交互装置的关闭报警信号，则关闭声、光报警装置，返回步骤1）;否则声、光报警装置的持续开启，进入步骤4）;

4）单片机控制GSM模块，将求救信号和事故定位发送给相关报警平台及车辆所属的保险公司。

1.2.4 报警模式介绍

该系统有两种报警模式，第一种是车辆发生碰撞后，ECU控制安全气囊打开，单片机监测到输出信号并从GPS模块中提取车辆具体位置信息，同时119和110及相关部门会接收到由GSM模块发送的报警信息，在30s过后判断是否需要联系120急救中心。第一种方案适用于部分特种车辆，如长途客运车、危险品货运车等，这些特殊车辆在事故发生时不论驾驶人员意识是否清楚，都会先发送报警信号，因此便于交通管理部门对这些车辆进行规范管理。

另一种方案则是在碰撞发生后，由声、光警报装置进行报警提醒，驾驶员在碰撞后意识清醒，可自行通过按键操作关闭报警装置，系统则不需要发送求救信息。若驾驶员在碰撞后处于无意识状态，系统在超过规定限制时间内默认驾驶员丧失自主求救能力，并立即发送求救信息，此方案更适用于私家车。如遇特殊情况，有人员受伤但安全气囊并未展开，也可通过人工按钮进行紧急求救。

2 系统的硬件组成及功能介绍

2.1 单片机的选用

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了灵活性高且价廉的方案。

2.2 GSM模块选择

GSM是全球移动通信系统，是世界上主要的蜂窝系统之一。GSM模块，是将GSM射频芯片、基带处理芯片、存储器、功放器件等集成在一块线路板上，具有独立的操作系统、GSM射频处理、基带处理并提供标准接口的功能模块。此设计可选用西门子TC35系列的TC35i。TC35i性价比高，传输性能安全、稳定、可靠。

2.3 安全气囊

安全气囊是设置在车内前方（正副驾驶位），车内侧方（车内前排和后排）和车顶三个方向。旨在减轻乘员的伤害程度，当发生事故碰撞时，避免乘员发生二次碰撞，或车辆发生翻滚时被抛离座位。

2.4 GPS模块

GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称。GPS 功能是在地球经纬坐标系下对被测对象的方位进行测定，同时可以提供较高精度与实时的测定数据。对于基于单片机的便携式设备，如果要获取持有者的位置信息，则 GPS 是最好的解决方案。一般的 GPS 接收器都是采用串口进行数据通信。

2.5 ECU（Electronic Control Unit）电子控制单元

ECU（Electronic Control Unit）电子控制单元，又称“行车电脑”，主要负责采集汽车内各传感器的信号，从而检测或判断汽车内部是否有故障。ECU也被称作汽车的专用微机控制器，可以理解为汽车的专用单片机。ECU能承受振动上限为1000HZ，使其具有很强的稳定性，不会轻易发生故障。

2.6 报警装置

该系统的报警装置采用声光报警，声光报警装置分别采用蜂鸣器和发光二极管。

2.7 系统电源设計

本系统的电源采用直流9V和USB双重供电，用一个档位开关进行切换，当用DC9V时，电路连接了反向二极管与三端稳压管，不但可以防止电压过高对整个系统的其他元器件冲击过大而造成损坏，且能提供稳定的5V直流电压，当用USB口进行供电时，由于本身USB电源就是5V的直流电，而且比较稳定，所以可以直接连接使用。

3 结论

国内外的类似产品不仅能够减少交通事故死亡率，而且能够减少交通事故的发生率。而该系统只是针对减少交通事故的死亡率而开发，并且在这方面功能更完善，能够实现交通事故的智能报警，报警信息全面，报警模式多样灵活，可靠性能好，误报率低。本系统具有先进性和科学性，本身又具有技术优势和自身特点。

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