重大交通事故自动报警系统_重大交通事故主要原因

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重大交通事故自动报警系统

摘要：本文应用GPS25-LVS系列OEM板、MG801A系列CDMA模块、ADXL103型加速度传感器和PCT-SK1-2S倾角传感器，利用PIC16F877A型号的单片机作为处理器设计了一种重大交通事故自动报警装置，对由高速碰撞产生的重大交通事故实现及时地自动报警。论文主要阐述了报警装置的方案设计，系统硬件和软件的组成与结构，并分别详细说明了本设计涉及的原理和功能。

关键词：GPS；CDMA;加速度传感器；PIC单片机；自动报警 1前言 汽车现在已经成为百姓日常生活的重要交通工具，但是由于交通事故的频繁发生，其在给我们生活带来便利的同时，对我们的人身以及财产安全也是一个威胁，每年世界 上因为车祸丧生的人数目巨大。在我国由于汽车事故死亡和受伤的人数也十分巨大，给 国家和人民带来了巨大的经济和精神损失，目前世界各国都在研究有关汽车安全的措

施，目的就是要尽量降低汽车的事故发生率，以减轻人民的生命财产损失。本着这一目的，本文设计了一种汽车重大交通事故自动报警装置，以避免因交通事故发生而又不能及时报警取得对受伤人员的抢救而造成的人员死亡和其他损失。2报警装置的工作原理 本装置主要由加速度传感器，倾斜开关，GPS定位模块，CDMA通信模块和PIC单片机及外围辅助电路构成，对于重大的交通

事故能够及时无误的报警。主要框图如图

1图1

PIC单片机循环扫描加速度传感器和倾角开关，当有异常情况发生时，加速度传感器能将其转换成电信号输入单片机，经过A/D转换与单片机内存储的碰撞时加速度峰

值相比较，以判断出是否有碰撞发生，当其不小于已存峰值或者当倾角开关闭合时都证明有事故发生，单片机将使能GPS模块获得事故的准确地点并点亮状态灯，然后经过CDMA模块将事故迅速的传送至交通控制中心和受害人家属，以达到迅速救治伤者的目的。3各模块硬件电路及可行性分析 3.1单片机本装置采用

PIC16F877型号的单片

机，主要优势：属于精简指令（RISC）的计算机结构，它只有35个汇编语言指令，且每一条指令都固定为14位长。PIC16F87X单片机采用哈佛总线结构，它的CPU分别使用不同字长的总线读取程序存储器、数据存储器以及堆栈。即它的程序存储器、数据存储器以及堆栈可以灵活设计

3.2加速度模块

经实验得知，在不同速度下，紧急制动时，车辆加速度峰值在-0.7g左右，明显比其它工况要高，加速度信号在紧急制动后短时间内急剧攀升，且峰值持续时间长。正常制动时，加速度峰值在左右-0.4g，制动时间比紧急制动长得多，且加速度信号较为平缓。点刹时，加速度峰值在+0.2g（-0.2g）左右，通过路障时，加速度峰值在-0.3g

左

右。因此，与其它工况加速度信号相比，紧急制动

工况下的加速度信号最为显著的特点是加速度值攀升急剧、峰值大、峰值持续时间长。故若对所得的加速度信号进行积分，其各自的积分曲线将会有明显的区别,据此可以区分出汽车的正常制动和碰撞事故。基本思路如下传感器实时地采集并输出与车辆制动加速度信号成正比的电压信号，经过信号调

整电路驱动放大后，送入单片机，经过A/D转换，由单片机判断是否达到临界值，并做出相应的处理，报警或者继续检测。硬件电路如图

图2加速度模块

ADXL10

型加速度传感器是一款高精

度、低功耗及单一的iMEMS型单轴加速度计，具有信号可调的电压输出。输出量为一个与加速度成比例的模拟电压信号，比例系数达到1000Mv/g。该加速度计既可以测量动态加速度，又可以用来实现诸如重力加速度的静态测量。ADXL103的典型测量范围为±1.7g。在一40℃～+125℃温度范围内，具有±0.3%的温度灵敏性;±25mg的零点漂移精度;在小于60Hz的带宽下具有小于1mg的解决方案(0.06°倾斜)以及优于0.1mg/°C的稳定性。其性能符合本文的设

计要求，选用5mm的封装。

ADXL103内部电路框图

ADXL103在安装时，必须保证其轴方向与汽车前后轴线基本平行。ADXL103典型的供电电压为5V。为了滤除供电电源产生的噪声，在加速度计的和COM引脚间接一只0.1uF的电容，即图中的。本控制系

统利ADXL103用采集汽车行驶过程中产生的加速度信号，为防止对加速度信号产生干扰，在加速度计的供电电路中串入了一个200Ω的电阻。ADXL103的带宽是通过引脚连接的电容来设置的。

引脚必须连接电

容以实现低通滤波，从而实现对信号的去锯齿和噪声削弱。根据文献中Table8，本文选择Cx为0.47uF的容量，实现带宽为10Hz的低通滤波，其输出信号的噪声大小为0.4mg，不会对A/D转换信号产生大的影响并且可以实现较高精度的加速度测量。由于ADXL103 压，输出的电压并非标准的0-5V一电

必须对其输出电压进行放大才能很好的满足A/D

转换的要求。因此电路中采用LT1013放大器处理后再输出，将输出信号送给PIC16F877A的RA2进行A/D转换。

3.3倾角传感器

当汽车的的倾角大于60度的时候，我们认为已经发生了重大事故，即汽车翻转，装置将自动报警。为此我们采用PCT-SK1-2S倾角开关，其主要特点是 ：单、双轴倾角开关--开关量输出与继电器开关输出，量程±1～±90°可选，宽电压输入9～36V。3.4 GPS模块

本装置采用GPS25-LVS系列OEM板。其采用单一+5V供电，内置保护电池，RS232、TTL两种电平自动输出NMEA 0183 2.0格式(ASCII字符型)语句。GPS25-LVS接收板主要由变频器、信号通道、存储器、中央处理器和输入输出接口构成。它接收天线获取的卫星信号,经过变频、放大、滤波、相关、混频等一系列处理,可以实现对天线视界内卫星的跟踪、锁定和测量。在获取了卫星的位置信息和测算出卫星信号传播时间之后，就可计算出当前天线位置。输出定位、导航、定时及其他数据。当发生事故时，单片机给出使能信号，GPS模块则经过串口输出准确的位置信息给单片机，由其再将信息传送给CDMA模块。单片机与GPS25LVC模块通信电路如图3所示

图3 3.5 CDMA通信模块

本装置CDMA通讯模块采用中兴通讯公司开发生产的MG80

1。此模块用于交

通运输管理中心与单片机通讯，由它把单片机中要传输的数据发送给交通控制中心和受害者家属。

MG801A系列CDMA模块是ZTEiT基于CDMA2000 REV0标准的工业级应用模块，工作频段为800MHz。能完成语音、数据、传真、短信息服务以及多种附加业务的功能。具有容量大、辐射小、低功耗、体积小的特点。模块具有AT命令集接口。利用此接口可完成模块的相应功能。从图中可看出模块主要由电源部分、射频部分、基带处理部分、存储器和系统连接器组成。电源部分用来给模块供电。RF射频部分包括三个主要部分：发射机、接收机、频率合成器。发射机将基带信号进行I／Q调制后，上变频到发射频段，并通过功放模块将射频信号放大到所需水平；接收机将从天线接收到的射频信号放大后下变频到中频，经滤波后进行I／Q解调：频率合成器为发射机和接收机提供所需的(本机振荡器)频率。存储器包括工业标准的SRAM存储器和Flash存储器。模块的核心部分采用的是高通的MSM5105作为基带部分的硬件，内置QDSP2000数字信号处理器，有语音识别、语音信箱、数据压缩和消除回声等功能。

MG801A结构模块框图

PIC单片机与MG801A通信电路如图4所示

图4 PIC单片机与CDMA模块通信电路图 PIC单片机的TXD发送端与RS232的接收端Tin1引脚连接，PIC单片机的RXD接收端与RS232的发送端Rout1引脚连接。RS232的O1发送端与MG801A的接收端RXD引脚

连接，RS232的接收端I2与MG801A的发送端TXD引脚连接，这样PIC单片机就可以通过RS232串口和CDMA模块进行通信。控制软件流程图

控制系统软件采用了通用的模块化编程手段，由主程序、初始化子程序、执行元件控制子程序等模块组成。系统软件工作流程为：首先，在系统上电（汽车启动）后700ms内每隔1ms记录一个加速度值，这样就能在汽车启动后内完成系统初始化。然后每隔1s读取一次当前加速度值，做一次积分，并判断积分结果是否达到预先设定的危险值如果积分值大于或等于危险值，且当前时刻的加速度值大于设定值,则调用执行元件控制程序以驱动相应的装置，反之则在下一个1s定时时间到来时重新读取加速度值，做积分并判断。系统软件流 程如图

图5结束语

以单片机为核心，借助加速度传感器和倾角传感器可以实现重大交通事故的准确报警，对挽救生命有重大意义。

6参考文献

[1]孙安青 PIC系列单片机开发实例精解.中国电力出版社，2011

[2]Abalog Devices,Inc.ADXL103Data Sheet[DB/OL]

[3] 刘和平等.PIC16F87X单片机实用软件与接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社，2002.