基于单片机的停车撞击报警系统设计①

陈亚丽, 杨伟兵

(漯河职业技术学院电气电子工程系，河南 漯河 462000)

0 引 言

当车辆停在停车场或路边时，车也并不一定安全，尽管在未行驶中，仍会有被各种车辆撞击的可能性，这都会对车造成一定的损伤，有时还不能找到肇事者，造成不必要的损失，所以针对这种情况，设计一种停车撞击报警系统还是很有必要的[1]。随着经济的不断向前发展，对于车辆的保护已经由简单的机械式防盗、防撞逐渐向多功能化、网络化、可视化和便捷化发展，振动传感器法是目前最常见的一种侦测汽车被撞击的方法，当停放的车辆被撞击后产生振动，通过振动传感器有效获取撞击情况，利用单片机系统通知车主，帮助车主避免不必要的损失。

1 系统工作原理

设计的停车撞击报警系统，采用振动传感器监测车撞击情况，采用GSM模块的GPRS网络通信和电话通讯以及摄像头监测技术，以单片机系统为核心，集监测系统、通信系统和控制系统为一位的技术方法，解决传统监测系统单一、效率低下的问题，达到了自动监控撞击情况，并且实时传输撞击情况；达到实时监控停车时的情况；实时将问题向车主反映，车主采取相应措施的技术效果。

1.1 系统设计方案

一种停车撞击报警系统，包括单片机单元、振动传感器、振动传感器电路、摄像头模块、GSM模块和报警模块，振动传感器与振动传感器电路的输入端连接[2]；振动传感器电路的输出端与单片机单元的I/O口连接，摄像头模块的输出口与单片机单元的输入I/O口连接，单片机单元的输出I/O口与GSM模块的输入口连接，GSM模块与手机进行无线通讯，单片机单元的输出口与报警模块的输入口连接[3]；电源模块与单片机单元的电源口连接，振动传感器电路、摄像头模块、GSM模块和报警模块的电源口与单片机单元的电源口连接。系统主要构成如图1所示。

1.单片机单元；2.电源模块；3.振动传感器；4.振动传感器电；5.摄像头模块；6.GSM模块；7.手机；8.报警模块

若车主不在车上时，则振动传感器3通过振动传感器电路4将信号给到单片机单元1，单片机单元1通过摄像头将肇事车辆的车牌照和车型拍下来，然后通过GSM模块6的GPRS网络将图像信息传到手机7上，并且通过GSM模块6的短信通信模式将车辆被撞的信息传到手机7上，同时报警模块8发出声光报警，这样车主既可以知道肇事者的车牌车型信息[4]，还可以及时知道车辆被撞的信息，以便车主采取措施。当车主在车上的时候，停车状态下如果发生碰撞，则报警模块8会发出声光报警，告诉车主发生碰撞，便于车主采取相应措施将损失降为最低。

1.2 基于STC单片机停车撞击报警系统

系统由STC12C5201AD单片机做为控制单元，电源模块为5号干电池，GSM模块为SIM900A的通讯模块，摄像头模块为PTC08串口摄像头模组。

图2为设计的单片机的最小型系统，使用STC12C5201AD单片机作为主控单元，集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路，它自带A/D转换口，无须额外使用A/D转换芯片，同时此款单片机编程简单，运行速度快，具有极高性能价格比。

图2 STC12C5201AD单片机单元电路图

图3 振动传感器电路图

振动传感器电路包括振动传感器和运算放大器U2A；U2A的正向输入端与阻值为10kΩ的变位器R3的滑动端连接，R3的另外两端分别与单片机单元的VCC口和GND口连接，U2A的负向输入端分别与电容值为0.01uF的电容C4的一端、振动传感器一端和阻值为10kΩ的电阻R1的一端连接，C4的另一端与单片机单元的GND口连接，振动传感器的另一端与单片机单元的GND口连接，R1的另一端与单片机单元的VCC口连接，U2A的VCC口和GND口分别与单片机单元的VCC口和GND口连接，U2A的输出端与单片机单元的P2.1口连接；U2A为LM393芯片，振动传感器为常闭型振动开关传感器。

图3中，振动传感器电路4是调理振动传感器3的信号调理电路，实现了模拟信号与数字信号的转换，完全克服了模拟信号带来不精准的问题，同时这种电路还可以调节灵敏度，依不同的振动情况发生报警。

图4 GSM模块管脚图 图5 摄像头模块管脚图

图4 中，GSM模块6具有电话通讯和GPRS网络多种工作形式，既可以满足GPRS网络的通讯，又可以实现电话通讯的功能，此系统完美地将两种功能结合，无须再额外配备其他模块，实现对功能的互补；图5PTC08串口摄像头模组具有接线端子简单，功能强大，操作简单，编程简单，同时又能够满足所需要的功能，性价比高。

图6 报警模块电路图

图6报警模块包括NPN型的三极管Q4、蜂鸣器LS1和LED灯D1；Q4的基极经阻值为10kΩ的电阻R9与阻值为5kΩ的电阻R10的一端和振动传感器电路的U2A的输出端连接，R10的另一端与单片机单元的VCC连接；Q4的集电极与LS1的一端和D1的阴极连接，LS1的另一端与单片机单元的VCC口连接，D1的阳极经阻值为5kΩ的电阻R2与单片机单元的VCC口连接，Q4的发射极与单片机单元的GND口连接。

所述的单片机单元1为STC12C5201AD单片机，电源模块2为5号干电池，GSM模块6为SIM900A的通讯模块，摄像头模块5为PTC08串口摄像头模组；所述的振动传感器电路4包括振动传感器3和运算放大器U2A；U2A的正向输入端与阻值为10kΩ的变位器R3的滑动端连接，R3的另外两端分别与单片机单元1的VCC口和GND口连接，U2A的负向输入端分别与电容值为0.01uF的电容C4的一端、振动传感器3一端和阻值为10kΩ的电阻R1的一端连接，C4的另一端与单片机单元1的GND口连接，振动传感器3的另一端与单片机单元1的GND口连接，R1的另一端与单片机单元1的VCC口连接，U2A的VCC口和GND口分别与单片机单元1的VCC口和GND口连接，U2A的输出端与单片机单元1的P2.1口连接；U2A为LM393芯片，振动传感器3为常闭型振动开关传感器；所述的报警模块8包括NPN型的三极管Q4、蜂鸣器LS1和LED灯D1；Q4的基极经阻值为10kΩ的电阻R9与阻值为5kΩ的电阻R10的一端和振动传感器电路4的U2A的输出端连接，R10的另一端与单片机单元1的VCC口连接；Q4的集电极与LS1的一端和D1的阴极连接，LS1的另一端与单片机单元1的VCC口连接，D1的阳极经阻值为5kΩ的电阻R2与单片机单元1的VCC口连接，Q4的发射极与单片机单元1的GND口连接。

图7 软件设计流程图

1.3 系统软件设计

主程序流程图如图7所示。程序初始为各个引脚IO初始化，单片机相应外设功能初始化；初始化完成程序先判断振动传感器是否检测到振动。如果检测到振动。则蜂鸣器和LED灯报警。紧接着判断车主是否在车上。如果车主不在车上则发送指令给PTC008拍照，将获取的照片通过SIM900A发送到指定手机上。延时一段时间，关闭声光报警。如果车主在车上，则程序延时一段时间，关闭声光报警；振动传感器检测到整栋，则程序就一直检测模拟量是否超过设定的值(即振动大小是否超过设定的振动大小)，来判断程序的运行。

2 结 论

使用STC12C5201AD单片机作为主控单元，集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路,它自带A/D转换口，无须额外使用A/D转换芯片，同时此款单片机编程简单，运行速度快，具有极高性能价格比；GSM模块具有电话通讯和GPRS网络多种工作形式，可以满足GPRS网络的通讯，又可以实现电话通讯的功能，达到自动监控并实时向车主传输车被撞击情况。