CN205068701U - 基于超声波测距原理防止汽车内人窒息的报警器 - Google Patents

Abstract

基于超声波测距原理防止汽车内人窒息的报警器，包括温度传感器、人体传感器、氧气传感器，所述温度传感器、人体传感器、氧气传感器均连接单片机模块，所述单片机模块分别连接时钟模块、键盘模块、存储模块、蜂鸣器、GPRS模块、液晶显示模块。本实用新型一种基于超声波测距原理防止汽车内人窒息的报警器，该报警器利用超声波本身具有频率高、声波长、绕声响小的优势，采用时间差测距法，根据检测到的汽车内的温度和氧气浓度有效的提示车主，防止意外再次发生。

Description

基于超声波测距原理防止汽车内人窒息的报警器

技术领域

本实用新型涉及一种报警器，特别是一种基于超声波测距原理防止汽车内人窒息的报警器。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，拥有汽车的家庭数量越来越多，汽车为人们的出行带来了巨大的便利，在出行的时候，家长可能由于粗心或有急事处理导致孩子被锁在车内，当外界阳光照射后，封闭车厢内的温度会逐渐升高，由于小孩子体温调节系统发育尚不完全、不稳定，体温调节功能很容易失去平衡，再加上密闭空间不通风，极容易导致孩子缺氧、脱水昏迷、甚至窒息身亡。有实验数据显示，当室外温度约为37℃，在太阳暴晒下仅20分钟，车厢内的温度就会飙升至50℃甚至更高，据国外研究，气温29℃可以看成是车内热射病致命与否的分界点。当室外气温达到35℃时，阳光照射15分钟，封闭车厢里的温度就能升至65℃，在这样的环境里待半小时就能致命。由于新闻媒体对此类事件的高度关注，也引起了私家车车主的注意，但是到目前为止，也没有针对此类事故的有效防范措施，防止车内人员窒息仅仅靠人为预防，尚无有效装置来防止车内人员窒息。

发明内容

本实用新型提供一种基于超声波测距原理防止汽车内人窒息的报警器，该报警器利用超声波本身具有频率高、声波长、绕声响小的优势，采用时间差测距法，根据检测到的汽车内的温度和氧气浓度有效的提示车主，防止意外再次发生。

本实用新型所采用的技术方案是：

基于超声波测距原理防止汽车内人窒息的报警器，包括温度传感器、人体传感器、氧气传感器，所述温度传感器、人体传感器、氧气传感器均连接单片机模块，所述单片机模块分别连接时钟模块、键盘模块、存储模块、蜂鸣器、GPRS模块、液晶显示模块。

该报警器还包括电源模块，所述电源模块分别连接温度传感器、人体传感器、氧气传感器、单片机模块、时钟模块、键盘模块、存储模块、蜂鸣器、GPRS模块、液晶显示模块，为这些模块提供电源；

所述人体传感器用于检测车内是否有人；

所述氧气传感器用于检测车内的氧气浓度；

所述时钟模块用于记录数据和数据出现的时间；

所述液晶显示模块用于显示时间、温度、氧气浓度；

所述GPRS模块用于报警器和车主之间发短信、打电话进行报警；

所述蜂鸣器用于发出报警声音；

所述存储模块用于数据的实时存储。

所述人体传感器由超声波发送电路、超声波接收电路、控制电路以及信号输出电路组成；由单片机模块发送超声波信号给超声波发送电路，进行信号放大并由超声波换能器向空间传送，同时单片机模块开始计时，当超声波接收电路接受到超声波信号，先放大并检波输出信号给单片机模块，单片机模块发现电平则停止计时。

所述存储模块包括EPROM2732、存储器电路，所述存储器电路包括74LS373锁存器，74LS373锁存器连接EPROM2732。

所述温度传感器为DS18B20数字式温度传感器。

所述氧气传感器为AO2型氧气浓度传感器。

所述单片机模块为ATmega16单片机。

所述液晶显示模块为OLED显示屏。

所述键盘模块包括TM1638芯片。

所述GPRS模块连接电压转换电路。

所述GPRS模块为SIM300模块。

本实用新型基于超声波测距原理防止汽车内人窒息的报警器，优点在于：

利用超声波测距的原理对汽车内是否有人进行判断，采用单片机作为主要的控制中心，以声波的形式来进行科学合理的设计，这种人体感在应用中更为稳定可靠；同时温度传感器和氧气浓度传感器采用分布式的结构，防止了汽车局部的温度高或者氧气浓度低造成的保护装置误动作；最后本实用新型通过GPRS网络把异常情况通过短信发送给车主，突破了地域的限制，有效的降低了由于粗心导致人在车中窒息的事情发生。

附图说明

图1是本实用新型报警器的模块连接示意图；

图2是本实用新型报警器的系统控制流程图；

图3是本实用新型报警器的单片机模块电路图；

图4是本实用新型报警器的存储器电路图；

图5是本实用新型报警器的电压转换电路图。

具体实施方式

基于超声波测距原理防止汽车内人窒息的报警器，包括温度传感器、人体传感器、氧气传感器，所述温度传感器、人体传感器、氧气传感器均连接单片机模块，所述单片机模块分别连接时钟模块、键盘模块、存储模块、蜂鸣器、GPRS模块、液晶显示模块。

该报警器还包括电源模块，所述电源模块分别连接温度传感器、人体传感器、氧气传感器、单片机模块、时钟模块、键盘模块、存储模块、蜂鸣器、GPRS模块、液晶显示模块，为这些模块提供电源。

人体传感器采用超声波时间差测距法，超声波向某一方向发射超声波，在发射时刻开始计时，超声波在空气中传播，途中遇到障碍物就立刻返回，超声波接收器收到反射波便立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，可以根据记录的时间t，就可以计算发射点距障碍物的距离s，即s=340t/2，这就是时间差测距法。人体传感器由超声波发送电路、超声波接收电路、控制电路以及信号输出电路组成，由单片机模块发送超声波信号给超声波发送电路，进行信号放大并由超声波换能器向空间传送，同时单片机模块开始计时，当超声波接收电路接受到超声波信号，先放大并检波输出信号给单片机模块，单片机模块发现电平则停止计时，根据计算时间推算出超声波传送的距离，以此来判断车内是否有人。

本实用新型如图1所示，汽车在外界阳光照射后，如果汽车的窗户紧闭，车内温度会逐渐升高，氧气浓度会逐渐减小，报警系统通过键盘模块来设置参数，包括温度阀值设定、氧气浓度阀值设定、手机号码的更改、温度和氧气数据的查询等，利用液晶显示模块显示查询的数据，对于不同的车型、不同的部件、不同的时节报警的阀值不同，可以通过手动进行相应调节。温度传感器和氧气传感器作为采集单元，分布式地进行多个关键点温度和氧气浓度检测，防止由于局部的温度不准确导致报警器的误动作。报警系统在运行时，温度传感器以及氧气传感器不断检测汽车关键部位的温度和氧气浓度，人体传感器检测车内是否有人并将检测的车内是否有人，和温度信息以及氧气信息以电信号的形式发送给单片机模块，单片机模块将温度和氧气浓度与设置的温度和氧气浓度阈值进行比较，若车内检测的温度超过温度阈值或者氧气浓度低于氧气浓度阈值并且车内有人，则系统报警，为了防止蜂鸣器声音的传播会由于反射、衰减等因素而导致传播距离短、传播范围不是很广泛的缺点，该报警系统通过GPRS网络传送短信，并且在短时间内通过电话通知车主，充分利用无线通讯的传播距离远不受地域限制的优点，考虑了声音和微波两种传播方式的差异性，利用两种方式各自优点工作，普及两种传播应用范围，该报警器可以有效的防止窒息事件的发生。

工作原理：

在报警器第一次使用前，必须设置车主的电话号码，并保存在报警器中，如果没有设置电话号码，则蜂鸣器一直会进行声音提示。报警器在使用过程中可以对温度阀值，氧气浓度阀值随着外界环境的改变进行相应调整，如果氧气浓度阈值和温度阈值设置超过一定的范围，则提示重新输入阈值，氧气浓度阈值和温度阈值设置成功后，在液晶显示模块上显示所设置的参数值，需要操作人员进行再一次确认，防止报警器由于参数设置不准确而误动作，在参数确认后报警器可以正常运行，温度检测模块和氧气浓度检测模块以及人体感应模块不停的检测车的环境情况，若车内检测的温度超过温度阈值或者氧气浓度低于氧气浓度阈值并且车内有人，则蜂鸣器进行声音提醒，车主有可能距离太远或者车内的小孩没有足够的意识导致没有及时采取相应的措施例如打开车窗通风或者逃出车外等，报警器则会在1分钟后通过GPRS模块电话和短信通知车主紧急采取相应的措施。

图1是本实用新型设计方案，主要包括温度传感器、人体传感器、氧气传感器、电源模块、时钟模块、键盘模块、液晶显示模块、GPRS模块、蜂鸣器、存储模块、计算机采集系统，温度传感器用于检测车内的温度，分布在车内重要的部位；人体传感器用于检测车内是否有人；氧气传感器用于检测车内的氧气浓度，同样分布在车内的重要部位；电源模块用于提供报警器所需的电源；时钟模块不仅可以记录数据和出现这个数据的时间，还可以记录某些具有特殊意义的数据点；液晶显示模块用于显示时间、关键部位的温度以及氧气浓度等；GPRS模块是实现报警器和车主之间发短信打电话进行报警功能；蜂鸣器用于发出警告以及报警等类似的声音；存储模块主要用于数据的实时存储包括时间、温度、氧气浓度、电话号码等信息。

图2是本实用新型的系统流程图，首先是系统初始化，然后设置电话号码，不成功则蜂鸣器报警，成功以后设置温度和氧气浓度阈值，然后判断是否在合理的范围，不在则提示需要重新输入，如果是在合理范围则需要对设置的参数进行确认，然后启动传感器进行检测，如果温度超过阈值或者氧气浓度低于阈值并且车内有人则蜂鸣器报警，时钟模块开始及时，如果任然没有采取必要的措施降低温度和氧气浓度，在1分钟后则会短信电话通知车主。

图3是本实用新型的单片机模块电路图，单片机模块采用ATmega16单片机，其有32个可编程的I/O口，处理速度快、功耗低，具有很高的性价比。

图4是本实用新型的存储器电路。电路中的74LS373是带三态缓冲输出的8D锁存器，EPROM2732的容量是4K×8位，2732采用单一5V供电，最大静态工作电流为100mA，维持电流为35mA。存储电路即使在食堂突然断电的时候，数据也不会突然丢失。其输出端口P10、P11、P12、P13、P14、P15、P16、P17、P20、P21、P22、P23分别与单片机ATmega16的P10、P11、P12、P13、P14、P15、P16、P17、P20、P21、P22、P23端口相连。

超声波发送电路采用CD4069对发动信号进行整形放大并经换能器输出，超声波接收电路采用集成电路CX20106A，这是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。温度传感器采用DS18B20数字式温度传感器，使用中不需要任何外部器件，可以进行多点温度测量，支持多点组网功能。氧气浓度传感器采用AO2型传感器，适用于汽车行业。蜂鸣器采用无源蜂鸣器，液晶显示模块采用OLED显示屏，键盘输入采用TM1638,只需要三根线就可与单片机相连接，占用的单片机I/O口资源少，硬件连接简单。GPRS模块采用SIMCOM公司生产的SIM300模块，该模块低功耗、体积小、可靠性高，并且内置TCP/IP协议，内部集成了完整的射频电路和GSM基带处理器，提供了通用的AT控制命令，提供2个串口、一个SIM卡接口、通用的I/O接口等。

图5是本实用新型的电压转换电路，由于SIM300模块的工作电压是3.4-4.5V，与主模块的5V的工作电压不同，为此设计了一个电压转换模块，以达到系统正常工作的基本要求。本电路使用的主模块是MICREL公司的MIC29302，输出电压为4V,最大输出电流可达3A，EN为使能脚，讲电位拉高，ADJ为反馈引脚，反馈电压为1.24V，当芯片开始工作后，电容C16,C17开始充电，当充电至4V时，通过R19和R23分压，达到反馈电平1.24V，停止电容充电，当电压跌落后，电容继续充电，使电压稳定在4V输出。D18为电源指示灯，限流电阻R25使指示灯工作在安全的电流范围。

Claims (10)

1.基于超声波测距原理防止汽车内人窒息的报警器，包括温度传感器、人体传感器、氧气传感器，其特征在于，所述温度传感器、人体传感器、氧气传感器均连接单片机模块，所述单片机模块分别连接时钟模块、键盘模块、存储模块、蜂鸣器、GPRS模块、液晶显示模块；该报警器还包括电源模块，所述电源模块分别连接温度传感器、人体传感器、氧气传感器、单片机模块、时钟模块、键盘模块、存储模块、蜂鸣器、GPRS模块、液晶显示模块，为这些模块提供电源；

所述人体传感器用于检测车内是否有人；所述氧气传感器用于检测车内的氧气浓度；所述时钟模块用于记录数据和数据出现的时间；所述液晶显示模块用于显示时间、温度、氧气浓度；所述GPRS模块用于报警器和车主之间发短信、打电话进行报警；所述蜂鸣器用于发出报警声音；所述存储模块用于数据的实时存储。

2.根据权利要求1所述基于超声波测距原理防止汽车内人窒息的报警器，其特征在于，所述人体传感器由超声波发送电路、超声波接收电路、控制电路以及信号输出电路组成；由单片机模块发送超声波信号给超声波发送电路，进行信号放大并由超声波换能器向空间传送，同时单片机模块开始计时，当超声波接收电路接受到超声波信号，先放大并检波输出信号给单片机模块，单片机模块发现电平则停止计时。

3.根据权利要求1所述基于超声波测距原理防止汽车内人窒息的报警器，其特征在于，所述存储模块包括EPROM2732、存储器电路，所述存储器电路包括74LS373锁存器，74LS373锁存器连接EPROM2732。

4.根据权利要求1所述基于超声波测距原理防止汽车内人窒息的报警器，其特征在于，所述温度传感器为DS18B20数字式温度传感器。

5.根据权利要求1所述基于超声波测距原理防止汽车内人窒息的报警器，其特征在于，所述氧气传感器为AO2型氧气浓度传感器。

6.根据权利要求1所述基于超声波测距原理防止汽车内人窒息的报警器，其特征在于，所述单片机模块为ATmega16单片机。

7.根据权利要求1所述基于超声波测距原理防止汽车内人窒息的报警器，其特征在于，所述液晶显示模块为OLED显示屏。

8.根据权利要求1所述基于超声波测距原理防止汽车内人窒息的报警器，其特征在于，所述键盘模块包括TM1638芯片。

9.根据权利要求1所述基于超声波测距原理防止汽车内人窒息的报警器，其特征在于，所述GPRS模块连接电压转换电路。

10.根据权利要求1或9所述基于超声波测距原理防止汽车内人窒息的报警器，其特征在于，所述GPRS模块为SIM300模块。