CN204452356U - 一种汽车安全带未佩戴提醒和报警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽车安全带未佩戴提醒和报警装置，所述装置包括单片机控制模块、压力检测模块、安全带锁扣状态检测模块、对射式红外检测模块、车速检测模块、声光提醒模块、以及GSM短信报警模块，其中压力检测模块、安全带锁扣状态检测模块、对射式红外检测模块、车速检测模块将检测到的信号输入单片机控制模块，单片机控制模块将处理过的信号传给声光提醒模块、GSM短信报警模块、对射式红外检测模块，GSM短信报警模块将信息传给交通部门，本实用新型利用对射式红外检测可以更为准确和系统地判断安全带状态，通过智能语音提醒、指示灯提醒以及GSM短信报警模块，督促汽车驾驶员正确佩戴安全带，杜绝一些非正常佩戴安全带的行为。

Description

一种汽车安全带未佩戴提醒和报警装置

技术领域

    本实用新型属于提醒与报警装置，特别涉及一种汽车安全带未佩戴提醒和报警装置。

背景技术

随着现代社会的发展和科学技术的进步，人们的生活质量得到了不断的改善和提高，汽车逐渐取代自行车、摩托车等成为了主要的交通工具，同时，随着汽车技术的不断发展，驾驶安全也成为越来越多人关心的因素，为了给驾驶员及乘员在汽车行驶过程中的安全提供保障，众多的汽车保护约束设施应运而生，而在众多的安全配置中，安全带是最简单同时也是最为有效的，它是汽车制造历史上最伟大的发明之一，汽车安全带作为保护驾驶员和乘员的重要的汽车部件，发生交通事故时能明显降低人员的伤亡。

尽管安全带的重要性已被公众认知，但依然有一部分驾驶员在汽车行驶时不愿意佩戴安全带，为了使驾驶员在行车时养成佩戴安全带的习惯，目前汽车上都装有安全带未系的提醒装置，安全带提醒装置由探测汽车安全带未系的部件和发出提醒的声光信号构成，当驾驶员未佩戴安全带时，能及时发出提醒，该装置能够使得安全带的使用率明显提高，随着汽车技术的不断进步，汽车安全带提醒器已经日渐成熟，变得更加智能化和人性化，目前，市面上汽车比较常见的安全带提醒器都是利用安全带锁扣状态检测法对安全带的状态进行检测，并利用座椅下方的U型压力传感器检测驾驶员座位上是否有人，将这些检测结果作为判定是否发出提醒的依据，当检测到驾驶员座椅上有人且安全带锁扣未检测到安全带时，提醒器发出声光提醒，由于这种安全带提醒器在汽车只启动发动机但未前进时也会发出安全带未系的报警，因此一些提醒器也将车速作为另一个提醒依据，当车速达到20km/h、座椅上有人且驾驶员未佩戴安全带时才会发出提醒，但是，这种安全带提醒器只是利用安全带锁扣的状态对安全带状态进行检测，因此很多驾驶员以及乘员会采用一些方法使提醒器失效，如在市面上购买一种安全带替代插锁代替安全带或者在最开始就将安全带系上并将其置于身后以欺骗提醒器，使提醒器不再发出提醒，此外，警方为了监督驾驶员在汽车行驶过程中佩戴安全带的情况，常在一些交通路口设置电子警察，通过图像抓拍判断安全带的使用情况，但是在大部分未设置电子警察的路口则无法及时获取到信息，因此，设计一种高效以及智能的汽车安全带未佩戴提醒与报警装置，以逐渐杜绝采用非正常手段企图欺骗提醒器的现象，提高安全带的使用率，从而使得汽车安全带在降低交通事故中的伤亡人数和财产损失等方面发挥重要作用。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种汽车安全带未佩戴提醒和报警装置，解决目前汽车安全带提醒器在驾驶员采用非正常手段（如使用“安全带替代插锁”或将安全带系于身后）而不能工作的问题，它在传统安全带提醒器中增加了对射式红外检测，根据红外接收管的检测结果，更为准确地判断驾驶员是否佩戴安全带，针对在提醒器多次提醒下依然不能正确佩戴安全带的驾驶员，该装置通过GSM无线通信模块及时向交通部门反映。

为达到所述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种汽车安全带未佩戴提醒和报警装置，其特征在于：所述装置包括单片机控制模块、压力检测模块、安全带锁扣状态检测模块、对射式红外检测模块、车速检测模块、声光提醒模块、以及GSM短信报警模块，其中压力检测模块、安全带锁扣状态检测模块、对射式红外检测模块、车速检测模块将检测到的信号输入单片机控制模块，单片机控制模块将处理过的信号传给声光提醒模块、GSM短信报警模块、对射式红外检测模块，GSM短信报警模块将信息传给交通部门。

作为本实用新型的一种改进，所述单片机控制模块包括单片机时钟电路和复位电路。

作为本实用新型的一种改进，所述装置还包括LCD显示模块，单片机控制模块将处理过的信号传给LCD显示模块。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型在在传统安全带锁扣检测法的基础上增加了红外对射式检测模块电路，分别在位于驾驶员胸前汽车安全带区域和方向盘中心位置上安装了红外收发管，利用对射式红外检测可以更为准确和系统地判断安全带状态，有效避免驾驶员利用安全带锁扣或将安全带置于身后致使现有提醒器不能发挥作用的弊端，同时，本实用新型所设计的安全带未佩戴提醒和报警装置能结合智能语音提醒、指示灯提醒以及GSM短信报警模块，督促汽车驾驶员正确佩戴安全带，杜绝一些非正常佩戴安全带的行为，提高安全带的正确使用率，这在交通事故中降低伤亡人数以及财产损失将会发挥重要作用。

附图说明

图1  汽车安全带的未佩戴提醒与报警装置的硬件系统结构框图。

图2  单片机主控电路图。

图3  电源电路图。

图4  座椅压力检测电路图。

图5  安全带状态检测电路图。

图6  车速检测电路图。

图7  声光提醒电路图 。

图8  时钟电路图 。

图9  报警电路。

具体实施方式

本实用新型一种汽车安全带的未佩戴提醒与报警装置，具体实现方法如下：

（1）单片机主控电路：本实用新型选择低功耗的STC89C52单片机，它是一种低功耗、高性能且系统内带有8KB可编程Flash存储器的8位CMOS微处理器，具有速度快、可靠性高、功耗低、价格低等优点，单片机STC89C52主要负责处理各个传感器采集的汽车安全带状态信号以及协调外围设备之间的通信等，单片机主控模块电路如图2所示，主要包括单片机时钟电路和复位电路，当单片机加电，振荡器就会一直工作，产生持续的振荡时钟，复位电路具有上电自动复位和手动复位两种功能，当晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。

单片机主控电路中时钟电路和复位电路控制程序参考《新概念51单片机C语言教程:入门、提高、开发、拓展全攻略》（郭天祥 著）。

（2）电源电路：如图3所示，将点火开关与汽车中的电瓶相连，当点开关打到ON时，采用三端式的正源稳压电路LM7805芯片将汽车电瓶提供的12V电压转换+5V，由于本装置中的仪表放大器AD620芯片需要-5V的电压，因此通过ICL7660芯片将由LM7805输出的+5V电压转换为-5V，其中采用介质损耗低、漏电小的10μF电容C3和C4来提高电源的转换效率，同时为了避免芯片的损坏，在输出电路中串联一个二极管保护芯片。

（3）座椅压力检测电路：该电路对座椅承受压力进行检测，从而判断驾驶员座椅上是否有人，如图4所示，座椅压力检测电路主要由全桥式压力传感器、仪表放大电路和AD转换电路构成，当其中任何一个应变片感受到压力使得对应电阻值产生变化，使得桥式压力传感器输出毫伏级电压，然后利用放大器AD620对输出电压进行放大，以达到AD转换器正常工作所需的输入电压，AD转换器采用TI公司生产的TLC549，片选端CS与单片机的P0.2相连，由单片机控制AD转换器工作，SCLK引脚与与单片机的P0.0口相连，由单片机提供TLC549输入时钟信号，引脚SDO与单片机P0.1相连，采用串行方式将AD转换后数据送入单片机内进行处理。

座椅压力检测模块利用单片机控制AD转换器TLC549来采集压力传感器的输出电压变化，单片机控制AD转换器TLC549的程序代码参考单片机教程网上的一篇文章《TLC549模数转换C51程序》。

（4）安全带状态检测电路：安全带状态检测电路由锁扣状态检测电路和对射式红外检测电路组成，安全带锁扣检测电路由安装在安全带锁扣内的常闭开关和电阻构成，如图5所示，在安全带未插入锁扣时，常闭开关处于闭合状态，电路导通，输出口为低电平；当安全带插入锁扣时，常闭开关断开，输出口为高电平，单片机根据P0.3口的输入电压对驾驶座上安全带的状态做出初步判定，对射式红外检测电路由红外收发管和一些限流电阻构成，由于红外发射管具有一定范围的额定工作电流，如果发射管长时间工作在过高的电流下，会使其损坏，因此在电路中加入330Ω的限流电阻以保护红外发射管，当驾驶座上的安全带锁扣检测到安全带插入且车速达到20km/h时，单片机定时地在P0.4端口输出低电平给红外检测电路，开启定时检测，这样的设计减少了红外检测工作的时间，在一定程度上延长了红外收发管的使用寿命，红外检测电路工作后，单片机根据单片机P0.5口的输入电平对安全带的状态做出准确的判断，在实际运用中，为了提高红外检测的正确性，可以在位于驾驶员胸前汽车安全带区域和方向盘中心位置上布置多个接收管或者发射管，只要某个接收管检测到红外信号，则可判定安全带已被正确系上。

安全带状态检测模块包括锁扣状态检测模块和对射式红外检测模块组成，其中锁扣状态检测模块的程序设计参考期刊文章《基于单片机的安全带警示系统》作者:吕俊亚；对射式红外检测模块的红外线发射和接收控制代码参考百度文库资料。

（5）车速检测电路：车速检测电路用来测量汽车的实时速度，为了避免汽车只启动发动机但未前进时因驾驶员未系安全带而产生不必要的提醒，该车速检测电路利用霍尔元件A44E对车速进行检测，如图6所示，霍尔传感器的输出引脚OUT连接单片机的P3.5口。

车速检测电路利用霍尔元件A44E对车速进行检测，霍尔元件A44E与单片机之间的控制程序设计参考期刊文章《霍尔传感器A44E在车轮测速中的应用研究》作者：杨继生，刘芬。

（6）声光提醒电路：当达到提醒条件时，提醒器会发出语音提醒并且警示灯随之闪烁直至驾驶员佩戴上安全带为止，声光提醒电路如图7所示。声光提醒电路由语音录放电路和指示灯提醒电路构成，本实用新型采用ISD1760作为语音芯片，芯片ISD1760的Mic+与Mic-端接入咪头，可以录入语音信号至芯片；在引脚Rosc接一个80kΩ的振荡电阻，使其能够存储90秒的音频；SP+和SP-为音频输出端，连接上阻抗为8Ω的喇叭，实现音频信号输出；LED端接入一个发光二级管用来显示语音芯片的工作状态，如当二极管常亮时，说明该电路正在录入语音，语音提醒的音频信号可以预置在芯片内，指示灯提醒电路由发光二极管与限流电阻构成，当达到提醒条件时，单片机给P0.6口以间隔为0.5秒的交替高低电平，使指示灯闪烁。

声光提醒电路模块包括语音录放芯片ISD1760模块和指示灯提醒模块，其中语音录放芯片ISD1760模块程序设计参考博客文章《ISD1700模块程序》，指示灯提醒模块程序设计参考期刊文章《基于单片机汽车防盗报警系统设计与实现》作者：谢海军， 吴钟云， 杨艳华， 安玉磊。

（7）时钟电路：本装置发送的报警短信中需要违章行为发生的时间，因此设计了时钟电路，如图8所示， 时钟电路由DS1302时钟芯片构成，能够提供年、月、日、时、分、秒等信息，并具有智能的月末日期及闰年校准的功能，采用纽扣电池提供的3V电压作为其备用电源，使其在汽车蓄电池不能正常供电时依然能正常运行，保证了时钟电路的准确性，由于该芯片内部已经集成了6μF的电容，所以只需在在X1于X2引脚间接上一个32.768kHz的晶振就能实现计时的功能，将芯片的串行时钟引脚SCLK、数据输入/输出引脚IO以及复位RST引脚分别与单片机的P1.4、P1.5以及P1.6口相连，通过单片机对该模块实现读写的操作，在对芯片进行读写操作时，都需要对RST端给高电平，随后在SCLK脉冲的作用下，通过引脚IO实现写入和读取时间。

时钟电路模块利用DS1302时钟芯片组成，其程序设计主要参照数据手册。

（8）GSM无线报警电路：本实用新型采用西门子公司的TC35芯片作为GSM短信报警模块在提醒器多次提醒下，驾驶员依然未正确佩戴安全带时，系统启动GSM报警模块，发送包括车牌号、报警原因以及违章时间等信息的短信给交通部门，使得交通部门能够及时获取未正确佩戴安全带的车主信息，提高交通部门的管理和监督力度，GSM短信报警电路如图9所示，TC35模块与单片机的连接十分简单，由于现在TC35模块能够直接提供TTL接口，所以只需将TC35模块的TXD、RXD端与单片机直接相连，引脚IGT与单片机P0.7口相连，在需要报警时，TC35模块的启动信号由单片机P0.7口送至TC35的引脚IGT，来启动GSM无线报警电路，在无需报警时，该模块电路处于待机状态。

GSM无线报警电路采用西门子公司的TC35通信模块，其程序设计开发主要参照百度文库中的芯片手册及其控制程序代码。

Claims (3)

1.一种汽车安全带未佩戴提醒和报警装置，其特征在于：所述装置包括单片机控制模块、压力检测模块、安全带锁扣状态检测模块、对射式红外检测模块、车速检测模块、声光提醒模块、以及GSM短信报警模块，其中压力检测模块、安全带锁扣状态检测模块、对射式红外检测模块、车速检测模块将检测到的信号输入单片机控制模块，单片机控制模块将处理过的信号传给声光提醒模块、GSM短信报警模块、对射式红外检测模块，GSM短信报警模块将信息传给交通部门。

2.根据权利要求1所述的一种汽车安全带未佩戴提醒和报警装置，其特征在于：所述单片机控制模块包括单片机时钟电路和复位电路。

3.根据权利要求1所述的一种汽车安全带未佩戴提醒和报警装置，其特征在于：所述装置还包括LCD显示模块，单片机控制模块将处理过的信号传给LCD显示模块。