CN105882529A - 一种车载儿童安全监测仪及其程序控制方法 - Google Patents

一种车载儿童安全监测仪及其程序控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明旨在设计一款保障汽车内儿童安全的监测仪器及其程序控制方法。监测仪分为主机和从机两部分，主机置于驾驶员前端，从机捆绑在儿童座椅前面的座椅靠背上，两者通过SPI总线进行信息交互。从机上装有摄像头，在汽车开动过程中，摄像头实时获取后排座椅图像，显示在主机的液晶显示屏上，这样便保证驾驶员在不回头的情况下也能方便观察后排儿童情况。在汽车熄火后，液晶显示功能关闭，监测仪将启动人体检测传感器和环境检测传感器，若检测到车内有儿童驻留，且车内环境不利于人体健康时，监测仪会通过GSM模块，向预先设置好的手机号码发送提示信息，儿童也可通过呼救按键向手机号码拨打电话。

Description

一种车载儿童安全监测仪及其程序控制方法
技术领域
本发明具体涉及一种车载儿童安全监测仪及其程序控制方法，属于汽车制造领域。
背景技术
汽车作为常用的代步工具，已成为出行的主要选择方式之一。尤其是有儿童的家庭，接送孩子上下学、带孩子外出旅行等，为给孩子提供一个更舒适的出行环境，家长往往选择开车前往。然而，这其中也存在许多安全隐患。例如：1）当事故发生时，副驾驶位出险几率高，儿童应急处理能力较低，所以建议儿童坐于后排座位，但是，当儿童坐于后排时，因为儿童体型较小，车内后视镜视野容易受到座椅遮挡，驾驶员需经常回头查看，这不利于行车安全；2）在夏、冬两季，汽车熄火后车门车窗会锁死，封闭的汽车置于室外，车内温度会迅速升高或降低，若将儿童遗忘在车内，酷暑或严寒会严重危害儿童的身体健康甚至生命安全。
发明内容
为解决以上安全问题，本发明设计了一款汽车内置安全监测仪，不仅方便驾驶员照看汽车后座儿童，也可在儿童被遗忘车内时及时向驾驶员提出安全警示。
一种车载儿童安全监测仪，包括主机、从机及SPI总线；主机设置在驾驶员前端，从机设置在儿童座椅前端，SPI总线连接主机和从机，所述主机包括电源模块、显示模块、环境检测模块、GSM模块和按键模块，所述从机包括摄像头模块、呼救模块和人体检测模块，所述显示模块显示摄像头模块拍摄的影像信息、环境检测模块的检测信息以及手机号码，所述按键模块对显示模块内的手机号码进行更换。
所述电源模块由稳压电路、锂电池和锂电池充电保护电路组成；主机实时检测稳压电路输出端电平，若输出端电平为高，则稳压电路直接供电，锂电池充电；若输出端电平为低，则锂电池为监测仪提供电能。
所述显示模块由彩色液晶显示屏及其驱动电路组成；显示模块分为“工作界面”和“设置界面”，通过按键模块切换；“工作界面”下，彩色液晶显示屏实时显示摄像头模块拍摄的影像信息，彩色液晶显示屏下边沿显示车内温度、湿度和二氧化碳浓度信息；“设置界面”下，彩色液晶显示屏显示当前手机号码，或通过按键模块更改为其他手机号码。
所述环境检测模块由温度传感器、湿度传感器和二氧化碳浓度传感器组成；环境检测模块实时获取车内的温度、湿度和二氧化碳浓度数据，用于显示模块显示和是否发出警报的判断。
所述GSM模块包含手机卡；GSM模块向显示模块中预先储存的手机号码发送信息或拨打电话，手机号码主人通过短信指令获取车内是否有人员滞留，以及温度、湿度和二氧化碳浓度信息。
所述按键模块由0~9十个数字按键和“设置”、“确认”、“返回”三个指令按键构成；通过按键模块对预留手机号码进行更改。
所述摄像头模块由CCD摄像头和外围电路构成；汽车处于行驶状态时，实时拍摄后排影像，经数据传输后，在主机的液晶屏上显示。
所述呼救模块由呼救按键、话筒和扬声器组成；汽车处于熄火状态时，车内滞留人员通过呼救按键向显示模块内的手机号码拨打电话。
所述人体检测模块由人体接近传感器和人体红外传感器组成；两种传感器分别采用微波和人体红外辐射的检测方式，效提高人体检测的准确度。
一种车载儿童安全监测仪的程序控制方法：
(1) 主机检测到稳压电路输出端为高电平时，判定汽车处于行驶状态，此时监测仪进入工作模式一：稳压电路直接供电，锂电池充电，显示模块、摄像头模块、环境检测模块和按键模块启动，GSM模块、人体检测模块和呼救模块关闭；
(2)显示模块默认处于“工作界面”，从机通过摄像头模块获取后座影像数据，经SPI传输至主机，由彩色液晶显示屏显示，环境检测模块获取温度、湿度和二氧化碳浓度数据，并在彩色液晶显示屏下边沿显示；
(3) 若按键模块中“设置”键按下，显示模块切换到“设置界面”；在此界面下，通过数字按键输入手机号码后，按“确认”键可实现手机号码更改；当显示模块处于“设置界面”时，按“返回”可使显示模块切换回“工作界面”；
(4) 主机检测到稳压电路输出端为低电平时，判定汽车处于熄火状态，此时监测仪进入工作模式二：此时锂电池供电，人体检测模块、环境检测模块、呼救模块和GSM模块启动，显示模块、摄像头模块和按键模块关闭；
(5) 进入熄火状态后，定时器开启，5分钟后，启动人体检测模块；根据温度传感器测得的温度值，修正人体红外传感器参数；
(6) 若人体接近传感器和人体红外传感器同时检测到人体信号，则判定车内有人员滞留，否则判定车内无人；
(7) 环境检测模块实时检测车内温度、湿度和二氧化碳浓度信息，当温度高于30度或低于0度，二氧化碳浓度大于3000ppm时，GSM模块向手机号码发送警报短信，当温度高于40度或低于零下10度，二氧化碳浓度大于5000ppm时，GSM模块向手机号码拨打警报电话；
(8) 汽车处于熄火状态下，车内人员通过紧急呼救按键向手机号码主人拨打呼救电话；
(9) 手机号码主人通过短信指令，随时获取是否有人员滞留，以及车内温度、湿度和二氧化碳浓度信息；当手机号码主人通过手机短信发送拍照指令时，摄像头启动，拍摄一张车内图像后，经GSM模块以彩信的形式反馈给手机号码主人。
本发明旨在设计一款保障汽车内儿童安全的监测仪器。监测仪分为主机和从机两部分，主机置于驾驶员前端，从机捆绑在儿童座椅前面的座椅靠背上，两者通过SPI总线进行信息交互。从机上装有摄像头，在汽车开动过程中，摄像头实时获取后排座椅图像，显示在主机的液晶显示屏上，这样便保证驾驶员在不回头的情况下也能方便观察后排儿童情况。
在汽车熄火后，液晶显示功能关闭，监测仪将启动人体检测传感器和环境检测传感器，若检测到车内有儿童驻留，且车内环境不利于人体健康时，监测仪会通过GSM模块，向预先设置好的驾驶员手机号码发送提示信息，儿童也可通过呼救按键向驾驶员拨打电话。
驾驶员既可向监测仪拨打电话，又可通过短信指令，查询车内是否有人员驻留，以及温度、湿度和二氧化碳浓度等信息，并调动摄像头拍摄驾驶室内影像，以彩信形式反馈到驾驶员手机上。
本发明采用电源线供电和锂电池供电的混合供电模式，当汽车发动时，电源线通过汽车上的电源插口直接为监测仪提供电能，并向锂电池充电。汽车熄火后，锂电池中的电能可维持监测仪在低功耗状态下长期运行。本发明只需一处电源插口，可在原有汽车配置的基础上直接使用，安装简单，使用方便。
本发明采用集成电路，体型小，稳定性好；采用多种传感器，信息检测准确，安全性高；设置了两种工作模式，分别对应汽车行驶和汽车熄火两种状态，即满足了 实际需要，又可有效节约电能，增强续航能力；设置了驾驶员查询功能，可通过手机远程查询车内温湿度和二氧化碳浓度等信息；采用混合供电模式，汽车熄火后也可保证长时间的基本运行。
本发明的有益效果是：通过环境模块的检测，可以及时开展应对极端问题的措施，呼救模块及人体检测模块的设置，能够监测儿童被滞留到汽车内，能有效的呼救及报警，极大的避免了不幸的发生，本发明结构紧凑，信息检测准确，安全性高。
附图说明
图1是封装后的实物图；
图2是系统结构框图；
图3是工作模式一（汽车行驶）下的程序流程图；
图4是工作模式二（汽车熄火）下的程序流程图；
图中：1、显示屏，2、按键，3、电源线，4、SPI总线，5、摄像头，6、呼救按键，7、扬声器，8、话筒。
具体实施方式
一种车载儿童安全监测仪，包括主机、从机及SPI总线；主机的MCU为STM32F1，从机的MCU为DSP，主机设置在驾驶员前端，从机设置在儿童座椅前端，SPI总线连接主机和从机，所述主机包括电源模块、显示模块、环境检测模块、GSM模块和按键模块，所述从机包括摄像头模块、呼救模块和人体检测模块，所述显示模块显示摄像头模块拍摄的影像信息、环境检测模块的检测信息以及手机号码，所述按键模块对显示模块内的手机号码进行更换。
所述电源模块由稳压电路、锂电池和锂电池充电保护电路组成；主机实时检测稳压电路输出端电平，若输出端电平为高，则稳压电路直接供电，锂电池充电；若输出端电平为低，则锂电池为监测仪提供电能。
所述显示模块由彩色液晶显示屏及其驱动电路组成；显示模块分为“工作界面”和“设置界面”，通过按键模块切换；“工作界面”下，彩色液晶显示屏实时显示摄像头模块拍摄的影像信息，彩色液晶显示屏下边沿显示车内温度、湿度和二氧化碳浓度信息；“设置界面”下，彩色液晶显示屏显示当前手机号码，或通过按键模块更改为其他手机号码。
所述环境检测模块由温度传感器、湿度传感器和二氧化碳浓度传感器组成；环境检测模块实时获取车内的温度、湿度和二氧化碳浓度数据，用于显示模块显示和是否发出警报的判断。
所述GSM模块包含手机卡；GSM模块向显示模块中预先储存的手机号码发送信息或拨打电话，手机号码主人通过短信指令获取车内是否有人员滞留，以及温度、湿度和二氧化碳浓度信息。
所述按键模块由0~9十个数字按键和“设置”、“确认”、“返回”三个指令按键构成；通过按键模块对预留手机号码进行更改。
所述摄像头模块由CCD摄像头和外围电路构成；汽车处于行驶状态时，实时拍摄后排影像，经数据传输后，在主机的液晶屏上显示。
所述呼救模块由呼救按键、话筒和扬声器组成；汽车处于熄火状态时，车内滞留人员通过呼救按键向显示模块内的手机号码拨打电话。
所述人体检测模块由人体接近传感器和人体红外传感器组成；两种传感器分别采用微波和人体红外辐射的检测方式，效提高人体检测的准确度。
一种车载儿童安全监测仪的程序控制方法：
(1) 当主机检测到稳压电路输出端为高电平时，判定汽车处于行驶状态，此时监测仪进入工作模式一：稳压电路直接供电，锂电池充电，显示模块、摄像头模块、环境检测模块和按键模块启动，GSM模块、人体检测模块和呼救模块关闭；
(2)显示模块默认处于“工作界面”，从机通过摄像头模块获取后座影像数据，经SPI传输至主机，由彩色液晶显示屏显示，环境检测模块获取温度、湿度和二氧化碳浓度数据，并在彩色液晶显示屏下边沿显示；
(3) 若“设置”键按下，显示模块切换到“设置界面”；在此界面下，通过数字键输入手机号码后，按“确认”键可实现手机号码更改；当液晶屏处于“设置界面”时，按“返回”可使液晶屏切换回“工作界面”；
(4) 当主机检测到稳压电路输出端为低电平时，判定汽车处于熄火状态，此时监测仪进入工作模式二：此时锂电池供电，人体检测模块、环境检测模块、呼救模块和GSM模块启动，显示模块、摄像头模块和按键模块关闭；
(5) 进入熄火状态后，定时器开启，5分钟后，启动人体检测模块；根据温度传感器测得的温度值，修正人体红外传感器参数；
(6) 若人体接近传感器和人体红外传感器同时检测到人体信号，则判定车内有人员滞留，否则判定车内无人；
(7) 环境检测模块实时检测车内温度、湿度和二氧化碳浓度信息，当温度高于30度或低于0度，二氧化碳浓度大于3000ppm时，GSM模块向手机号码发送警报短信，当温度高于40度或低于零下10度，二氧化碳浓度大于5000ppm时，GSM模块向手机号码拨打警报电话；
(8) 汽车处于熄火状态下，车内人员通过紧急呼救按键向手机号码主人拨打呼救电话；
(9) 手机号码主人通过短信指令，随时获取是否有人员滞留，以及车内温度、湿度和二氧化碳浓度信息；当手机号码主人通过手机短信发送拍照指令时，摄像头启动，拍摄一张车内图像后，经GSM模块以彩信的形式反馈给手机号码主人。

Claims (10)

1.一种车载儿童安全监测仪，其特征在于：包括主机、从机及SPI总线；主机设置在驾驶员前端，从机设置在儿童座椅前端，SPI总线连接主机和从机，所述主机包括电源模块、显示模块、环境检测模块、GSM模块和按键模块，所述从机包括摄像头模块、呼救模块和人体检测模块，所述显示模块显示摄像头模块拍摄的影像信息、环境检测模块的检测信息以及手机号码，所述按键模块对显示模块内的手机号码进行更换。
2.根据权利要求1所述的一种车载儿童安全监测仪，其特征在于：所述电源模块由稳压电路、锂电池和锂电池充电保护电路组成；主机实时检测稳压电路输出端电平，若输出端电平为高，则稳压电路直接供电，锂电池充电；若输出端电平为低，则锂电池为监测仪提供电能。
3.根据权利要求1所述的一种车载儿童安全监测仪，其特征在于：所述显示模块由彩色液晶显示屏及其驱动电路组成；显示模块分为“工作界面”和“设置界面”，通过按键模块切换；“工作界面”下，彩色液晶显示屏实时显示摄像头模块拍摄的影像信息，彩色液晶显示屏下边沿显示车内温度、湿度和二氧化碳浓度信息；“设置界面”下，彩色液晶显示屏显示当前手机号码，或通过按键模块更改为其他手机号码。
4.根据权利要求1所述的一种车载儿童安全监测仪，其特征在于：所述环境检测模块由温度传感器、湿度传感器和二氧化碳浓度传感器组成；环境检测模块实时获取车内的温度、湿度和二氧化碳浓度数据，用于显示模块显示和是否发出警报的判断。
5.根据权利要求1所述的一种车载儿童安全监测仪，其特征在于：所述GSM模块包含手机卡；GSM模块向显示模块中预先储存的手机号码发送信息或拨打电话，手机号码主人通过短信指令获取车内是否有人员滞留，以及温度、湿度和二氧化碳浓度信息。
6.根据权利要求1所述的一种车载儿童安全监测仪，其特征在于：所述按键模块由0~9十个数字按键和“设置”、“确认”、“返回”三个指令按键构成；通过按键模块对预留手机号码进行更改。
7.根据权利要求1所述的一种车载儿童安全监测仪，其特征在于：所述摄像头模块由CCD摄像头和外围电路构成；汽车处于行驶状态时，实时拍摄后排影像，经数据传输后，在主机的液晶屏上显示。
8.根据权利要求1所述的一种车载儿童安全监测仪，其特征在于：所述呼救模块由呼救按键、话筒和扬声器组成；汽车处于熄火状态时，车内滞留人员通过呼救按键向显示模块内的手机号码拨打电话。
9.根据权利要求1所述的一种车载儿童安全监测仪，其特征在于：所述人体检测模块由人体接近传感器和人体红外传感器组成；两种传感器分别采用微波和人体红外辐射的检测方式，效提高人体检测的准确度。
10.一种车载儿童安全监测仪的程序控制方法，其特征在于：
(1) 主机检测到稳压电路输出端为高电平时，判定汽车处于行驶状态，此时监测仪进入工作模式一：稳压电路直接供电，锂电池充电，显示模块、摄像头模块、环境检测模块和按键模块启动，GSM模块、人体检测模块和呼救模块关闭；
(2)显示模块默认处于“工作界面”，从机通过摄像头模块获取后座影像数据，经SPI传输至主机，由彩色液晶显示屏显示，环境检测模块获取温度、湿度和二氧化碳浓度数据，并在彩色液晶显示屏下边沿显示；
(3) 若按键模块中“设置”键按下，显示模块切换到“设置界面”；在此界面下，通过数字按键输入手机号码后，按“确认”键可实现手机号码更改；当显示模块处于“设置界面”时，按“返回”键可使显示模块切换回“工作界面”；
(4) 主机检测到稳压电路输出端为低电平时，判定汽车处于熄火状态，此时监测仪进入工作模式二：此时锂电池供电，人体检测模块、环境检测模块、呼救模块和GSM模块启动，显示模块、摄像头模块和按键模块关闭；
(5) 进入熄火状态后，定时器开启，5分钟后，启动人体检测模块；根据温度传感器测得的温度值，修正人体红外传感器参数；
(6) 若人体接近传感器和人体红外传感器同时检测到人体信号，则判定车内有人员滞留，否则判定车内无人；
(7) 环境检测模块实时检测车内温度、湿度和二氧化碳浓度信息，当温度高于30度或低于0度，二氧化碳浓度大于3000ppm时，GSM模块向手机号码发送警报短信，当温度高于40度或低于零下10度，二氧化碳浓度大于5000ppm时，GSM模块向手机号码拨打警报电话；
(8) 汽车处于熄火状态下，车内人员通过紧急呼救按键向手机号码主人拨打呼救电话；
(9) 手机号码主人通过短信指令，随时获取是否有人员滞留，以及车内温度、湿度和二氧化碳浓度信息；当手机号码主人通过手机短信发送拍照指令时，摄像头启动，拍摄一张车内图像后，经GSM模块以彩信的形式反馈给手机号码主人。
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