王国军机电名师工作室
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智能预防儿童遗留车内窒息死亡报警系统设计研究报告
参赛 学生： 刘念、高嘉君、吴成科、马彬煜
年 级： 18级
所在 学校： 江苏省陶都中等专业学校
辅导 教师： 朱栩 郭天立
实践 小组： 创新社团
目录
当今社会，越来越多的家庭都购置了汽车，周末或者平时使用汽车出去玩，或者工作都是非常方便的，汽车给人们的生产生活带来了极大的便利。
但是，近年来，时常有小孩甚至大人在汽车内窒息而亡的新闻，究其原因，主要是酷热及缺氧导致的，而目前市面的汽车极少关注到此类问题。我们就针对着这些意外设计了这个系统，系统可以安装在车内，首先为儿童降温，另外亦可以提醒车外的人们作出相应的帮助，所以我们希望这个系统可以减少这些同类事情再次发生。
本系统属于汽车安全领域，尤其涉及一种防止在汽车内窒息的方法和系统。
系统以STC89C52单片机为核心，通过数位温度传感器对外界环境温度进行资料获取，从而建立一个控制系统，使电风扇随温度的变化而自动调节档位元，实现“智能预防儿童遗留车内窒息死亡报警”的性能。
本设计主要内容如下：
（1）由红外线检测模块实现检测车内是否有人体的功能，当车内没有人体时，系统不启动；当车内有人体时，系统启动，此时指示灯指示。
（2）风速设为从低到高共5个档位，可由使用者通过键盘设定。
（3）电风扇模拟制冷通风系统，当红外线检测模块检测到人体，系统启动，此时指示灯指示：
Ø 每当温度低于下限值时，则电风扇风速关闭。
Ø 每当温度在下限和上限之间时，则电风扇转速缓慢。每当温度高于上限值时,则电风扇风速全速运转。
STC89C52是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位元单片机，片内4bytes的可反复擦写的唯读程序存储器（PEROM）和128 bytes的随机存取资料存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大。STC89C52单片机可灵活应用于各种控制领域。
STC89C52单片机提供以下标准功能：4K字节Flash闪速记忆体，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时、计数器，一个5矢量两级中断结构，一个全双工串列通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，STC89C52单片机可降至0Hz的静态逻辑操作，并支援两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时、计数器，串列通行口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件重定。
在本系统的设计中，我们由红外线检测模块实现检测车内是否有人体的功能，当车内没有人体时，系统不启动；当车内有人体时，系统启动，此时指示灯指示。电风扇模拟制冷通风系统。
4.1 硬件总体设计
本系统的运行程序采用C语言编写，整体程序由主程序和显示、键盘扫描、红外线接收以及电机控制等子程序模块组成。简单介绍下主程序：
在主程序进行初始化后，开始反复检测各模块相关部分的缓冲区的标志，如果缓冲区置位，说明相应的数据需要处理，然后主程序调用相应的处理子模块。如图所示。
电路板会在5v的电压下运作，首先使用者在设定按钮设定最高温度和最低温，当红外线温度感应器感应到温度达到所设定的最低温度时并且红外线人体感应器感应到有生物时， LED指示灯便会亮起并且风扇会启动，当温度达到最高温度时，风扇便会全速转动。
相反，当温度下降到低于最低温度是风扇便会停止转动，而且当红外线人体感应器探测不到任何生物都LED指示灯便会熄灭。如果温度达到所设定的最高或最低温度是，但是红外线人体感应器感应不到任何生物时，风扇也不会转动。
STC89C52单片机的智慧电风扇调速器的设计，该设计巧妙利用红外线遥控技术、单片机控制技术、无级调速技术和温度传感技术，把智慧控制技术应用于家用电器的控制中，将电风扇的电机转速作为被控制量，由单片机分析采集到的数位温度信号，再通过可控硅对风扇电机进行调速。从而达到无须人为控制便可自动调整风速的效果。
可以选用LM324A运算放大器作为温度传感器，将其设计成比例控制调节器，输出电压与热敏电阻的阻值成正比，但这种方案需要多次检测后方可使采样精确，过于烦琐。所以我采用更为优秀的DS18B20数位温度传感器。
DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智慧温度传感器。与传统的热敏电阻相比，它能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的程序设计实现9～12位元的数位值读数方式。
我们用了一个模型车来模拟情况，我们会在模型车外放置LED指示灯，而红外线温度计感应器会放置在车来，因为我们无法模拟车来有生物所以我们将感应器放置在车外，再用高功率的钨丝灯来模拟街外的阳光照射模型车外部，令车来的温度上升，并且将最高温度设置在34度，最低温度为30度，以测试当车来的温度高于30度时风扇是否会转动，而且当温度高于34都是风扇是否会造成全速转动， LED指示灯是否会亮起。
模型车 电路糸统
高功率卤素灯光源 5v usb 输入电源
组装完成图
我们设定最高温度为30度和最高温度为34度并且开启高功率卤素灯
如图所见，当温度上升到30度时，风扇至1档位开始转动, 而且温度上升到34度时，风扇至5档全速转动，风扇转到报警灯亮起。
上述的实验所见，当我们当我们用高功率钨丝灯照射模型车的内部一段时间，系统的红外线温度感应器探测到车的温度高于我们所设定的最低温度30到时，风扇并立即转动，当温度达到34都时，风扇转速地转动，并且系统的红外线人体感应器探测到环境中有生物时，会启动系统工作，报警灯亮起。
（1）目前产品实际运用较少，发展前景广。目前在整个汽车行业，无论是制造商还是消费者，越来越重视汽车的安全系统，本系统目前大部分车企较少涉及，是排除危险和挽救生命的必要系统，具有一定的实用价值及发展前景,相信是未来发展的趋势。
（2）安装操作便利。系统的体积十分细小而且轻便，适合批量安装，安装此系统工序是十分简单，经济效益高，对制造厂商是一个很大的商机。
（3）该系统作为基本架构未来升级改善多。结合汽车物联网,顺应时代发展。在本系统的基础上,还可以进行下一步功能提升,如加入酒精检测传感器模块,检测司机是否酒驾,以提醒其行驶安全等。
随着科技发展，社会上的人需要教育外还需要科技来避免一些意外或人为疏忽。从以上的介绍和实验，我们认为这个系统是可以防止儿童因温度过高而在车内窒息致死，而且系统的原理较简单和价格平宜，所以这个系统较容易应用在现实中。
[1]王海宁. 基于单片机的温度控制系统的研究[D].合肥工业大学,2008.
[2]齐磊. 基于AT89C52单片机温度控制系统的设计[D].内蒙古大学,2013.
[3]张菁. 单片机温度控制系统方案的研究[J]. 上海交通大学学报,2007,01:142-144+148.
[4]余瑾,姚燕. 基于DS18B20测温的单片机温度控制系统[J]. 微计算机信
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