隨著公路交通事業(yè)的發(fā)展，大大提高了車(chē)輛運(yùn)行速度及流通密度，但交通事故也頻頻發(fā)生。如何減少交通事故已成為當(dāng)務(wù)之急，這對(duì)汽車(chē)安全技術(shù)提出了新要求。安全性和智能化將成為今后汽車(chē)安全新技術(shù)最重要的發(fā)展趨勢(shì)。更注重的將是主動(dòng)式安全技術(shù)，即防止事故的發(fā)生。具體地說(shuō)，關(guān)注每個(gè)細(xì)微的環(huán)節(jié)比如對(duì)油壓、氣壓及溫度進(jìn)行檢測(cè)，并且能夠及時(shí)便捷地將異常情況告知駕駛者，最大可能地降低安全隱患。為此，本文將介紹一種汽車(chē)安全報(bào)警器，它能自動(dòng)檢測(cè)溫度、壓力、車(chē)速等汽車(chē)系統(tǒng)參量，異常情況時(shí)發(fā)出語(yǔ)音警報(bào)。該系統(tǒng)制作成本低、體積小、安全性高、便于安裝、語(yǔ)音清晰，適應(yīng)于一般汽車(chē)使用。
一、 總體方案
如圖1 所示，該系統(tǒng)主要由檢測(cè)子系統(tǒng)、報(bào)警子系統(tǒng)、顯示子系統(tǒng)和語(yǔ)音子系統(tǒng)構(gòu)成。檢測(cè)子系統(tǒng)有多個(gè)傳感器構(gòu)成，每一傳感器構(gòu)成一個(gè)參量的檢測(cè)系統(tǒng)，并將該數(shù)值輸入至主控制器。溫度檢測(cè)子模塊選用DS18B20 傳感器，車(chē)速檢測(cè)、壓力檢測(cè)可以采用合適的傳感器，便于控制器的信號(hào)采集。采用AT89C52 單片機(jī)作為主控制器，語(yǔ)音芯片選用WT588D作為語(yǔ)音報(bào)警的輸出裝置；采用4×4矩陣鍵盤(pán)和LCD12232 提供人機(jī)接口，便于對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和整定。此外，該系統(tǒng)中還安裝了時(shí)鐘系統(tǒng)，有效紀(jì)錄車(chē)輛系統(tǒng)的實(shí)時(shí)參數(shù)，這些參數(shù)可以按鍵查詢。在對(duì)系統(tǒng)的參量進(jìn)行設(shè)置后，系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)。以溫度監(jiān)控為例，主控制器周期性地掃描傳感器接口，進(jìn)行報(bào)警信號(hào)的收集。主控制器將DS18B20 的檢測(cè)信號(hào)和系統(tǒng)設(shè)定的警戒值進(jìn)行處理，判斷該值是否滿足報(bào)警條件。主要參數(shù)可以在人機(jī)接口LCD 上實(shí)時(shí)顯示，增加其可靠性。系統(tǒng)有可能要判斷測(cè)量數(shù)值對(duì)應(yīng)的報(bào)警等級(jí)，并據(jù)此對(duì)語(yǔ)音系統(tǒng)發(fā)出控制命令，將報(bào)警信息以聲光的形式輸出，便于使用人員的及時(shí)處理。對(duì)車(chē)體的其他參數(shù)也有同樣的監(jiān)控機(jī)制。作為智能化和人性化的體現(xiàn)，本系統(tǒng)可以自主錄入報(bào)警提示語(yǔ)音，并選擇不同的語(yǔ)音服務(wù)模式。對(duì)每一參數(shù)，都可以播放其個(gè)性化的語(yǔ)音提示，便于在報(bào)警迅速查找報(bào)警原因。對(duì)于某一參數(shù)的重要級(jí)別，可以分別選用循環(huán)播放模式和單次播放模式。可以按鍵查詢不同參數(shù)的實(shí)時(shí)信息、報(bào)警信息和報(bào)警次數(shù)及時(shí)間。
二、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)硬件電路主要由信號(hào)采集與處理模塊、語(yǔ)音模塊和鍵盤(pán)顯示模塊三部分組成。采用AT89C52 單片機(jī)作為主控制器，采用WT588D語(yǔ)音模塊作為語(yǔ)音提示
1. 信號(hào)采集與處理模塊系統(tǒng)采用DS18B20 檢測(cè)車(chē)體重要位置的溫度參量，例如油溫、重要輪軸附近的溫度。多個(gè)溫度傳感器的信號(hào)通過(guò)控制器以片選的方式讀取。壓力傳感器的信號(hào)還需專(zhuān)用處理芯片進(jìn)行信號(hào)的初步處理。信號(hào)采集與處理模塊的硬件連接如圖2 所示。
2.語(yǔ)音錄放模塊
語(yǔ)音模塊硬件由WT588D 芯片、AT89C52控制線、內(nèi)存由SPI flash同WT588D主控組成和報(bào)警語(yǔ)音輸出裝置（喇叭），如圖3 所示。WT588D 芯片是本模塊的核心部分，接受控制指令且具有立的存儲(chǔ)單元。WT588D可以反復(fù)擦寫(xiě)的功能和長(zhǎng)時(shí)間放音，對(duì)開(kāi)發(fā)者非常方便，有限的解決OTP短時(shí)間、貴、不能重復(fù)燒寫(xiě)等問(wèn)題，是非常優(yōu)秀的語(yǔ)音電路之一。WT588D主控可以外掛2-32M的SPI flash，介于OTP和MP3中間之間的價(jià)格，而且可以反復(fù)下載，可拿芯片方案。
3.鍵盤(pán)顯示模塊
本模塊采用4×4 行列矩陣式非編碼鍵盤(pán)（見(jiàn)圖4）和LCD12232 單元（見(jiàn)圖5）顯示，提供人機(jī)接口。該模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息的顯示功能，接受用戶的輸入命令并做出響應(yīng)。鍵盤(pán)使用AT89C52 的4 個(gè)外設(shè)引腳。LCD12232 顯示單元使用AT89C52的1 個(gè)端口。
三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
按照上述的分析和硬件原理圖，軟件設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)溫度或壓力傳感器的數(shù)值和用戶的設(shè)定值比較判斷，控制語(yǔ)音芯片進(jìn)行報(bào)警。軟件流程如圖6 所示。單片機(jī)周期性地讀取溫度傳感器DS18B20 及其他傳感器的數(shù)值，讀取周期由時(shí)鐘芯片DS1302提供控制，以保障其精確性、實(shí)時(shí)性。AT89C52 將各傳感器測(cè)量值與監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)定值進(jìn)行比較。當(dāng)溫度或壓力、車(chē)速超過(guò)安全閾值時(shí)，AT89C52 播放控制引腳自動(dòng)輸出允許播放信號(hào)，同時(shí)，AT89C52也依據(jù)危險(xiǎn)的種類(lèi)查表語(yǔ)音提示錄音在WT588D 中的地址并將其輸出到地址線上，這兩個(gè)信號(hào)將會(huì)觸發(fā)語(yǔ)音芯片播放指定段的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音報(bào)警功能。同時(shí)，AT89C52 也會(huì)喚醒顯示單元，將報(bào)警原因的詳細(xì)信息顯示出來(lái)。下面給出的是WT588D 例程
說(shuō)明： 此程序?yàn)闇y(cè)試程序， 請(qǐng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用來(lái)更改MCU 端IO 口；
#include
sbit KEY=P1^1; /*P1_1 為P1 口的第2 位*/
sbit CS=P3^1; /*P3_1 為P3 口的第3 位*/
sbit SCL=P3^2; /*P3_2 為P3 口的第4 位*/
sbit SDA=P3^0; /*P3_0 為P3 口的第5 位*/
//sbit DENG=P3^7; /*P3_5 為P3 口的第6 位*/
void delay1ms(unsigned char count) //1MS 延時(shí)子程序
{
unsigned char i,j,k ;
for(k=count;k>0;k--)
for(i=2;i>0;i--)
for( j=248;j>0;j--);
}
void delay100us(void) //100US 延時(shí)子程序
{
unsigned char j;
for( j=50;j>0;j--);
}
Send_threelines(unsigned char addr) //三線發(fā)碼子程序
{unsigned char i;
CS=0;
delay1ms(5);
for(i=0;i<8;i++)
{SCL=0;
if(addr & 1)SDA=1;
else SDA=0;
addr>>=1;
Delay300us(); /* 300us */
SCL=1;
Delay300us();
}
CS=1;
}
main()
{unsigned char FD=0;
P3=0XFF;
while(1)
{
if(KEY==0)
{
delay1ms(20);
if(KEY==0) //通過(guò)按鍵P1.1 來(lái)進(jìn)行發(fā)碼值的遞增
{
Send_threelines(FD);
FD++;
if(FD==220//三線串口時(shí),語(yǔ)音段暫時(shí)最多為220 段
{
FD=0;
}
while(KEY==0); //等待按鍵釋放,以免一次按鍵誤判成幾次
}
}
}
工程師可以根據(jù)實(shí)際需要控制的地址來(lái)
下載聲音，下載軟件非常簡(jiǎn)單方便，
只要放聲音到相應(yīng)的地址位置顯示報(bào)警原因
在系統(tǒng)使用過(guò)程中，用戶可能根據(jù)實(shí)際需要察看或修改系統(tǒng)的設(shè)置信息或修改報(bào)警器的工作模式，測(cè)試過(guò)程中對(duì)報(bào)警系統(tǒng)的參數(shù)修改顯得更為重要。矩陣鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)了該功能。單片機(jī)以中斷的方式讀取鍵盤(pán)的輸入，接受用戶的設(shè)置命令，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音監(jiān)控功能。
四、小結(jié)
實(shí)際測(cè)試和使用證明，該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、方便實(shí)用、工作穩(wěn)定、可靠性高、成本低廉。除特殊位置的傳感器和線路需要特殊保護(hù)外，該系統(tǒng)不占用額外的空間，且和汽車(chē)已有系統(tǒng)具有良好的兼容性。該系統(tǒng)在汽車(chē)系統(tǒng)內(nèi)推廣使用將有效改善汽車(chē)系統(tǒng)的安全性。