CN102646317B - 校车检测报警装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及校车检测报警装置，包括电源模块、单片机控制模块、检测模块和报警模块，电源模块由汽车电源供电的主电源电路和与主电源电路并联连接的辅助电源电路组成，所述的单片机控制模块，接收检测模块采集检测的数据信息，分析处理后将数据输送至报警模块；所述的检测模块由声音检测模块和微波检测模块组成，分别用于采集检测人体红外线和声音的数据信息；所述的报警模块包括车门自动打开模块、语音提醒模块和GSM手机短信报警模块，用于执行单片机控制模块传送的数据信息；针对孩童自救意识薄弱，负责人粗心大意等弱点，采用该装置的检测及报警模块，能够检测遗忘在汽车中的儿童，并及时告知司机及其相关人员，防止幼儿遗忘车中被闷死事件的发生。

Description

校车检测报警装置

技术领域

本发明属于电子检测技术领域，具体涉及一种校车上儿童用检测报警装置，安装于汽车内作为辅助设备。

背景技术

2011年7月31日，西安市一家幼儿园发生一起惨案，一名两岁大的小女孩被遗忘在幼儿园接送孩子的校车内不幸身亡，医院开出的死亡证明上注明死因是“窒息”。当前儿童校车缺少必要的检测报警装置，使得幼儿被遗忘在车中并最终被闷死的悲剧一次又一次的上演；

而目前的同类产品中也有其缺陷之处，首先在于其检测方面，他们主要是采集光、空气、温度等环境因素的改变来判断是否有儿童滞留，我们知道儿童活动造成环境的改变比较小，所以检测效果必定不理想。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题而提供一种校车检测报警装置，针对孩童自救意识薄弱，负责人粗心大意等弱点，采用该装置的检测及报警模块，能够检测遗忘在汽车中的儿童，并及时告知司机及其相关人员，防止幼儿遗忘车中被闷死事件的发生。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种校车检测报警装置，安装在车体上用于检测滞留车上的儿童并通过该装置进行自动报警救助，包括电源模块、单片机控制模块、检测模块和报警模块，所述的电源模块由汽车电源供电的主电源电路和与主电源电路并联连接的辅助电源电路组成，其电源模块的输出端与汽车的启动开关相连接；所述的辅助电源模块由备用电池和一个整流二极管串联之后与主电源模块并联对所述装置供电；所述的单片机控制模块，接收检测模块采集检测的数据信息，分析处理后将数据输送至报警模块；所述的检测模块由声音检测模块和微波检测模块组成，分别用于采集检测人体红外线和声音的数据信息；所述的报警模块包括车门自动打开模块、语音提醒模块和GSM手机短信报警模块，其用于执行单片机控制模块传送的数据信息。

所述的主电源电路包括稳压芯片LM2596、输入电容C4、调节电感L1、吸纳二极管1N5824、输出电容C5和防倒流二极管D2，其中稳压芯片LM2596的输入端引脚1接汽车电源正极，输入电容C4的正极性端接稳压芯片LM2596的输入端引脚1,负极性端接地，吸纳二极管1N5824负极性端接稳压芯片LM2596的输出端引脚2，正极性端接地，调节电感L1的一端接稳压芯片LM2596的输出端引脚2，另一端接防倒流二极管D2的正向输入端，输出电容C5的正向输入端接防倒流二极管的正向输入端，负向输入端接地，防倒流二极管D2一端接调节电感L1，另一端输出4.3V电压作为负载电源接在单片机控制模块的电源输入端，所述的辅助电源电路包括由干电池组成的备用电池和二极管D3，其中备用电池负极性端接地，正极性端接二极管D3的正极性输入端，该二极管D3负极性输出端接主电源电路输出端；

所述的单片机控制模块包括单片机主控芯片、晶振电路、复位电路，其中晶振电路由电容C2、电容C3、晶振Y1组成，其中电容C2一端接地，另一端接单片机主控芯片的时钟输入端XTAL1，电容C3一端接地，另一端接单片机主控芯片的时钟输入端XTAL2，晶振Y1连接在单片机主控芯片时钟输入端XTAL1和XTAL2的两端，复位电路由电容C1、按键S1、电阻R1组成，其中电阻R1一端接地，另一端接单片机主控芯片的复位端RST，按键S1一端接负载电源，另一端接单片机主控芯片的复位端RST，电容C1一端接负载电源，另一端接单片机复位端RST；

所述的声音检测模块由驻极体、电阻R3、电阻R5、电阻R4、电容C6、电容C7、三极管Q1组成，其中电阻R3一端接负载电源，另一端接驻极体，驻极体一端通过电容C6接入三级管Q1基极，电阻R4一端接三极管Q1基极，另一端接三极管Q1集电极，电阻R5一端接负载电源，另一端接三极管Q1的集电极，三级管Q1的集电极通过电容C7接单片机主控芯片的测试引脚TEST2，

所述的微波检测模块由微波传感器组成，其微波传感器引脚1和引脚3分别接地和负载电源，微波传感器的信号输出端引脚2接单片机主控芯片的测试引脚TEST1；

所述的车门自动打开模块由达林顿管、反向二级管和车门电磁阀组成，单片机主控芯片的控制信号端OUT1接达林顿管基极，达林顿管集电极接车门电磁阀，发射极接地，其车门电磁阀与反向二级管并联连接，该反向二级管负极性端接负载电源；

所述语音提醒模块包括语音控制芯片WT588D-U，功放芯片LM386、限流电阻R8、发光二极管D5、电阻R9、电容C8、电容C9、调节电容C10、旁路电容C11、耦合电容C12、扬声器，其中限流电阻R8一端接语音控制芯片WT588D-U的负载电源端VDD，另一端接发光二级管D5正极性端，同时发光二极管D5负极性端接语音控制芯片WT588D-U测试忙信号端BUSY，电阻R9和电容C9构成滤波电路，该滤波电路的一端接地，另一端接语音控制芯片WT588D-U信号输出端DAC，该语音控制芯片WT588D-U输出端DAC依次经过电容C8和滑动变阻器R11连接在功放芯片LM386正向输入端的引脚3上,功放芯片LM386的反向输入端的引脚2接地，其引脚6接负载电源，该功放芯片LM386的引脚1和引脚8之间串接有调节电容C10，其引脚7串接旁路电容C11后接地，功放芯片LM386的引脚5经耦合电容C12接至扬声器一端，扬声器的另一端接地；

所述GSM手机短信报警模块由GSM模块组成，其中GSM模块的数据接收端RXD端和数据发射端TXD端分别与上位机的TXD和RXD端连接，GSM模块的电源VCC端接负载电源， GND端接地。

在该装置中设有工作指示灯电路，其由发光二极管D1和电组R2组成，其中电阻R2一端直接接地，另一端接发光二极管D1负极性端，发光二极管D1正极性端接负载电源。

本发明的积极效果在于将校车检测报警装置应用于校车中，采用汽车蓄电池为主、干电池为辅的供电方式，能检测到密闭车中有无小孩，还能通过手机短信通知司机等人，通过汽车喇叭把由于睡熟而没有下车的小孩叫醒，通过把车门自动打开使滞留的孩子及时下车；另外本发明利用微波加声音的检测，确保了检测效果。同时我们在知道儿童一般是睡熟状态下才会被滞留，而如果检测到儿童滞留的情况下能及时唤醒睡熟下的儿童，让他们自动走下车，也无疑大大提高了救助成功率，本发明刚好具有以上的特点。这样从儿童自助，成人监护两个角度进行防范，确保了悲剧的发生，可广泛运用于各类儿童校车之中。

附图说明

图1为本发明的模块连接关系框图。

图2为本发明中主电源模块的电路图。

图3为本发明中辅助电源模块的电路图。

图4为本发明中工作指示灯电路图。

图5为本发明中单片机控制模块的电路图。

图6为本发明中声音检测模块的电路图。

图7为本发明的微波检测模块的电路图。

图8为本发明中车门自动打开模块的电路图。

图9为本发明中语音提醒模块的电路图。

图10为本发明中GSM手机短信报警模块的电路图。

图11为本发明中汽车的启动开关与该装置的电路连接图。

图12为本发明的整体电路连接图。

具体实施方式

实施例：如图1-12所示，该校车检测报警装置安装在车体上用于检测滞留车上的儿童并通过该装置进行自动报警救助，包括电源模块、单片机控制模块、检测模块和报警模块，所述的电源模块由汽车电源供电的主电源电路和与主电源电路并联连接的辅助电源电路组成，其电源模块的输出端与汽车的启动开关相连接；所述的辅助电源模块由备用电池和一个整流二极管串联之后与主电源模块并联对所述装置供电；所述的单片机控制模块，接收检测模块采集检测的数据信息，分析处理后将数据输送至报警模块；所述的检测模块由声音检测模块和微波检测模块组成，分别用于采集检测人体红外线和声音的数据信息；所述的报警模块包括车门自动打开模块、语音提醒模块和GSM手机短信报警模块，其用于执行单片机控制模块传送的数据信息。

所述的主电源电路包括稳压芯片LM2596、输入电容C4、调节电感L1、吸纳二极管1N5824、输出电容C5和防倒流二极管D2，其中稳压芯片LM2596的输入端引脚1接汽车电源正极，输入电容C4的正极性端接稳压芯片LM2596的输入端引脚1,负极性端接地，吸纳二极管1N5824负极性端接稳压芯片LM2596的输出端引脚2，正极性端接地，调节电感L1的一端接稳压芯片LM2596的输出端引脚2，另一端接防倒流二极管D2的正向输入端，输出电容C5的正向输入端接防倒流二极管的正向输入端，负向输入端接地，防倒流二极管D2一端接调节电感L1，另一端输出4.3V电压作为负载电源接在单片机控制模块的电源输入端，所述的辅助电源电路包括由干电池组成的备用电池和二极管D3，其中备用电池负极性端接地，正极性端接二极管D3的正极性输入端，该二极管D3负极性输出端接主电源电路输出端；

所述的单片机控制模块包括单片机主控芯片、晶振电路、复位电路，其中晶振电路由电容C2、电容C3、晶振Y1组成，其中电容C2一端接地，另一端接单片机主控芯片的时钟输入端XTAL1，电容C3一端接地，另一端接单片机主控芯片的时钟输入端XTAL2，晶振Y1连接在单片机主控芯片时钟输入端XTAL1和XTAL2的两端，复位电路由电容C1、按键S1、电阻R1组成，其中电阻R1一端接地，另一端接单片机主控芯片的复位端RST，按键S1一端接负载电源，另一端接单片机主控芯片的复位端RST，电容C1一端接负载电源，另一端接单片机复位端RST；

所述的声音检测模块由驻极体、电阻R3、电阻R5、电阻R4、电容C6、电容C7、三极管Q1组成，其中电阻R3一端接负载电源，另一端接驻极体，驻极体一端通过电容C6接入三级管Q1基极，电阻R4一端接三极管Q1基极，另一端接三极管Q1集电极，电阻R5一端接负载电源，另一端接三极管Q1的集电极，三级管Q1的集电极通过电容C7接单片机主控芯片的测试引脚TEST2，

所述的微波检测模块由微波传感器组成，其微波传感器引脚1和引脚3分别接地和负载电源，微波传感器的信号输出端引脚2接单片机主控芯片的测试引脚TEST1；

所述的车门自动打开模块设置有两个，分别连接在单片机主控芯片上，其由反向二级管和车门电磁阀组成，单片机主控芯片的控制信号端OUT1接达林顿管基极，达林顿管集电极接车门电磁阀，发射极接地，其车门电磁阀与反向二级管并联连接，该反向二级管负极性端接12V电源；

另一个车门自动打开模块中的林顿管基极接单片机主控芯片的AD3引脚，该车门自动打开模块中的反向二级管负极性端接12V电源；所述的汽车启动开关一端连接12V电源端，其中的电阻R7一端连接汽车启动开关，另一端连接电阻R6，电阻R7与电阻R6之间接入单片机主控芯片中断引脚IT0，R6另一端接地，汽车启动开关的另一端连接汽车内部的电路。

当拔下车钥匙，车内电路断电，检测模块由待机状态被唤醒，进行工作。如图11所示，其由R7，R6分压电阻构成，汽车启动时装置工作于待机状态。

所述语音提醒模块包括语音控制芯片WT588D-U，功放芯片LM386、限流电阻R8、发光二极管D5、电阻R9、电容C8、电容C9、调节电容C10、旁路电容C11、耦合电容C12、扬声器，其中限流电阻R8一端接语音控制芯片WT588D-U的负载电源端VDD，另一端接发光二级管D5正极性端，同时发光二极管D5负极性端接语音控制芯片WT588D-U测试忙信号端BUSY，电阻R9和电容C9构成滤波电路，该滤波电路的一端接地，另一端接语音控制芯片WT588D-U信号输出端DAC，该语音控制芯片WT588D-U输出端DAC依次经过电容C8和滑动变阻器R11连接在功放芯片LM386正向输入端的引脚3上,功放芯片LM386的反向输入端的引脚2接地，其引脚6接负载电源，该功放芯片LM386的引脚1和引脚8之间串接有调节电容C10，其引脚7串接旁路电容C11后接地，功放芯片LM386的引脚5经耦合电容C12接至扬声器一端，扬声器的另一端接地；

所述GSM手机短信报警模块由GSM模块组成，其中GSM模块的数据接收端RXD端和数据发射端TXD端分别与上位机的TXD和RXD端连接，GSM模块的电源VCC端接负载电源， GND端接地。

在该装置中设有工作指示灯电路，其由发光二极管D1和电组R2组成，其中电阻R2一端直接接地，另一端接发光二极管D1负极性端，发光二极管D1正极性端接负载电源。

在该装置中其主电源模块采用汽车电源供电，减少了外加电源电路造成的成本，而且本模块直接与汽车的启动开关相连，当司机关闭汽车开关拔出钥匙后即车门关闭、司机、乘员离开，即将本装置的电源打开，当司机打开汽车开关时本装置断电停止工作。防止了装置一直工作造成的电能浪费以及装置误报现象发生。LM2596 开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路，能够输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性。固定输出5V，该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为150KHz，与低频开关调节器相比较，可以使用更小规格的滤波元件。由于该器件只需4个外接元件，可以使用通用的标准电感，这更优化了LM2596 芯片的使用，简化了开关电源电路的设计，极大地提高了电源的可靠性。另外辅助电源模块中采用三节干电池串联一个整流二极管，与主电源并联对装置供电，使检测装置更可靠的工作。由于LM2596正常工作时的电压高于干电池的电压，故正常情况下，与干电池串联的二极管关断，干电池不工作。只有在汽车电源发生故障，即LM2596电压降低到4.3V以下时，干电池才开始工作，为装置供电。

其单片机控制模块采用中国宏晶公司的增强型51单片机STC12C5A60S2作为核心处理器（电路图见附图图4），该单片机采用宏晶第六代加密技术无法解密，超强抗干扰能力，速度快，多IO口（双串口，集成AD转换），芯片内RAM存储量大，支持掉电唤醒功能，超低功耗，适用于电池供电装置。价格低廉，功能强大，非常适用于本装置，另外当司机拔下车钥匙时，唤醒单片机由待机状态转化为启动状态，开始工作，当司机启动汽车或长时间检测确保车内无人时装置进入待机。

其检测模块中的微波检测模块内主要针对车内空间的人体活动。微波传感器YTMW8630，是根据微波多普勒效应原理（也就是雷达基本原理）制作成的，这种探测方式与其它探测方式相比具有如下的优点：１、非接触探测；２、不受温度、湿度、噪声、光线等影响；3、抗射频干扰能力强；４、输出功率仅有5mW，对人体构不成危害。安装及接线简单。探测灵敏度、距离可调，报警时间、距离可设置。 高可靠微波探测器内部由环形天线和微波三极管组成一个工作频率为2.4GHz的微波振荡器，环形天线既做发射天线也可接收由人体移动而反射的回波。内部微波三极管的半导体PN结混频后差拍检出微弱的频移信号（即检测到人体的移动信号)。当有人体活动时，输出有效信号被检测到。其各项数据指标为：

频率范围	约2.4GHZ
		待机电流	10mA以下
工作电压	6V-12V
		工作电流	15mA以内
工作温度	-25-+70摄氏度
		电源	蓄电池或其他供应式电源
微波探头	0-7m

考虑到一般儿童接送车，长一般在4-10米之间，宽3米左右，根据车的长度，可以安装多个微波传感器，传感器之间间隔为2米，这样可以有效保证车厢内不留检测死角。将微波传感器调节到适当的灵敏度，可以实现车内滞留儿童的检测。其检测模块中的声音检测模块内，采用驻极体作为声音传感器，驻极体具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点。使用驻极体一般需要对其进行前置放大，一方面对驻极体电容传声头的信号进行预放大，另一方面将驻极体电容传声头的高输出阻抗转换为低阻抗输出（电路图见附图图5）。本装置选用的这款驻极体放大电路具有外围器件少，制作简单，音质好的优点。采集后的声音经过放大后输入单片机，然后通过单片机内部的AD转换成数字信号，通过软件对声音进行滤波和判断识别，从而准确检测到人体活动发出的声音。

由于驻极体的检测范围有限，经过调试后单个驻极体只有3米的有效检测范围。为了确保能够检测到车内的声音，根据车型的长度，我们按照每2米放置一个驻极体的安装密度，将驻极体安装在车的顶部位置。

其报警模块中的语音提醒模块内，当单片机控制模块CPU检测到有人滞留车内时，语音提醒模块会发出语音提示进行提醒报警，其报警模块中的GSM手机短信报警模块内，GSM网是目前移动通信体制中最成熟，最完善，应用最广的一种装置。数据业务作为基于GSM网络的一种基本业务,已得到越来越多的装置运营商和开发商的重视。GSM模块采用西门子MC391高度集成的GSM/GPRS模块，ZIF模块的40个引脚可以划分为5类，即电源、数据输入输出、SIM卡、音频接口和控制。它易于集成，可以在较短的时间内，花费较少的成本开发出新颖的成本。它具有以下技术特点：1、支持EGSM900和GSM1800双频，支持数字、语音、短消息和传真。2、低功耗：处于睡眠状态时电流为3mA，支持3中语言编码的传送速率。3、基本免提操作标准协议的认证，采用GSM Phase2/2+标准。模块的工作电压是3.3-4.8V，在传输瞬间消耗电流可以达到2A，这是设计电路应考虑到的问题。由于其支持串口通信，在检测到车上有滞留儿童后，GSM模块会向指定的一个或几个手机发送“有小孩滞留车上”等类似短信。

本报警模块采用声光信号和全球移动通信系统GSM进行报警，能够进行多种方式的报警，其模块具备功耗低、体积小，可靠性高的特点，检测效果显著，确保报警信号能够得到人响应，并使幼儿的生命安全得到了充分的保证。此外其能够改变传统的以人为主体的服务机制，使作为主体的人、作为客体的真实世界以及经由网络传输的数字世界三者无缝的结合起来，最终能够根本性地避免校车内闷死小孩事件的发生。应用领域和应用前景广阔。

Claims (1)

1.一种校车检测报警装置，安装在车体上用于检测滞留车上的儿童并通过该装置进行自动报警救助，包括电源模块、单片机控制模块、检测模块和报警模块，其特征在于：所述的电源模块由汽车电源供电的主电源电路和与主电源电路并联连接的辅助电源电路组成，其电源模块的输出端与汽车的启动开关相连接；所述的辅助电源模块由备用电池和一个整流二极管串联之后与主电源模块并联对所述装置供电；所述的单片机控制模块，接收检测模块采集检测的数据信息，分析处理后将数据输送至报警模块；所述的检测模块由声音检测模块和微波检测模块组成；所述的报警模块包括车门自动打开模块、语音提醒模块和GSM手机短信报警模块，其用于执行单片机控制模块传送的数据信息；

所述的主电源电路包括稳压芯片LM2596、输入电容C4、调节电感L1、吸纳二极管1N5824、输出电容C5和防倒流二极管D2，其中稳压芯片LM2596的输入端引脚1接汽车电源正极，输入电容C4的正极性端接稳压芯片LM2596的输入端引脚1,负极性端接地，吸纳二极管1N5824负极性端接稳压芯片LM2596的输出端引脚2，正极性端接地，调节电感L1的一端接稳压芯片LM2596的输出端引脚2，另一端接防倒流二极管D2的正向输入端，输出电容C5的正向输入端接防倒流二极管的正向输入端，负向输入端接地，防倒流二极管D2一端接调节电感L1，另一端输出4.3V电压作为负载电源接在单片机控制模块的电源输入端，所述的辅助电源电路包括由干电池组成的备用电池和二极管D3，其中备用电池负极性端接地，正极性端接二极管D3的正极性输入端，该二极管D3负极性输出端接主电源电路输出端；

所述的单片机控制模块包括STC12C5A60S2型单片机主控芯片、晶振电路、复位电路，其中晶振电路由电容C2、电容C3、晶振Y1组成，其中电容C2一端接地，另一端接单片机主控芯片的时钟输入端XTAL1，电容C3一端接地，另一端接单片机主控芯片的时钟输入端XTAL2，晶振Y1连接在单片机主控芯片时钟输入端XTAL1和XTAL2的两端，复位电路由电容C1、按键S1、电阻R1组成，其中电阻R1一端接地，另一端接单片机主控芯片的复位端RST，按键S1一端接负载电源，另一端接单片机主控芯片的复位端RST，电容C1一端接负载电源，另一端接单片机复位端RST；

所述的声音检测模块由驻极体、电阻R3、电阻R5、电阻R4、电容C6、电容C7、三极管Q1组成，其中电阻R3一端接负载电源，另一端接驻极体，驻极体一端通过电容C6接入三级管Q1基极，电阻R4一端接三极管Q1基极，另一端接三极管Q1集电极，电阻R5一端接负载电源，另一端接三极管Q1的集电极，三级管Q1的集电极通过电容C7接单片机主控芯片的测试引脚TEST2，

所述的微波检测模块由YTMW8630型微波传感器组成，其微波传感器引脚1和引脚3分别接地和负载电源，微波传感器的信号输出端引脚2接单片机主控芯片的测试引脚TEST1；

所述的车门自动打开模块由达林顿管、反向二级管和车门电磁阀组成，单片机主控芯片的控制信号端OUT1接达林顿管基极，达林顿管集电极接车门电磁阀，发射极接地，其车门电磁阀与反向二级管并联连接，该反向二级管负极性端接负载电源；

所述语音提醒模块包括语音控制芯片WT588D-U，功放芯片LM386、限流电阻R8、发光二极管D5、电阻R9、电容C8、电容C9、调节电容C10、旁路电容C11、耦合电容C12、扬声器，其中限流电阻R8一端接语音控制芯片WT588D-U的负载电源端VDD，另一端接发光二级管D5正极性端，同时发光二极管D5负极性端接语音控制芯片WT588D-U测试忙信号端BUSY，电阻R9和电容C9构成滤波电路，该滤波电路的一端接地，另一端接语音控制芯片WT588D-U信号输出端DAC，该语音控制芯片WT588D-U输出端DAC依次经过电容C8和滑动变阻器R11连接在功放芯片LM386正向输入端的引脚3上,功放芯片LM386的反向输入端的引脚2接地，其引脚6接负载电源，该功放芯片LM386的引脚1和引脚8之间串接有调节电容C10，其引脚7串接旁路电容C11后接地，功放芯片LM386的引脚5经耦合电容C12接至扬声器一端，扬声器的另一端接地；

所述GSM手机短信报警模块由GSM模块组成，其中GSM模块的数据接收端RXD端和数据发射端TXD端分别与单片机主控芯片的TXD和RXD端连接，GSM模块的电源VCC端接负载电源， GND端接地。

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