基于单片机的行车状况实时监测和语音提醒的设计和实现

一、主要功能1.行驶状况监测 车辆语音提示器可对车辆行驶的路况好／坏（车辆颠簸是否严重）进行监测；可对在雾天、雨天和夜晚的车辆行驶进行监测；可对行驶途中驾驶员打手机进行监测，对停行后车内手机有电话打入进行监测；可对连续长时间行驶进行监测；可对驾驶员酒后驾车进行监测；可对行驶中车门是否关好进行监测和可对非法启动车辆进行监测等。2.实时监测的语音提示（1）在启动车辆时，将有“祝您本次旅途愉快！”的语音提示。（2）在启动车辆三分钟后。将有提示系好安全带的语音“为了您的安全，请系好安全带”。（3）对路况不好时，将有“路况不好，请注意安全”的语音提示。（4）车辆在雨天行驶时，将有“雨天行车，请注意安全”。且每隔30分钟进行一次提示。在30分钟内车辆没在雨中行驶，将停止下段时间语音提示。（5）当在雾天行驶时，将有“雾天行车，请注意安全”的语音提示。提示方式与雨天行车一样。（6）车辆在夜晚行驶时，将有“夜晚行车，请注意安全”的语音提示，提示方式与雨天行车一样。（7）在行驶途中打手机时，将有“行驶途中。请不要打电话”的语音提示。（8）在停行时，如果有手机来电，将有“您有电话，请接听”的连续三声语音提示。（9）当有超量的喝酒现象时，将有“为了您的安全，请不要驾车”的语音提示。且每隔5分钟提示一次（还可增加禁止车辆启动功能）。（10）当车辆连续行驶4个小时以上时。将会每隔10分钟有“行驶时间太长，请休息后再继续行驶”的语音提示。（11）在车辆启动或行驶途中。如车门没关好，将会有“车门没美好，请捡查”的语音提示。（12）如果有不法分子利用非法手段将车辆启动行驶，将会有大声的“非法行驶本车辆”的警示语音。 3.功能扩展防盗功能：非法启动车辆后，不断拨打设定的电话号码以示警情。电话号码可根据实际需要设置3—5个。二、电路原理实现上述功能的框图见右图，电路见下图所示。现将各个部分电路原理介绍如下：1.信号检测部分（1）启动检测 车辆启动检测是由位移传感器检测实现的，检测电路由下图中位移传感器、U1D等元器件组成。当位移传感器检测到位移信号，并经过U1D放大整形处理后，将信号传到U3（5）脚，用于车辆启动检测识别和提示。 当车钥匙接通电源后，控制核心将初始化所有检测功能。检测的第一个功能就是看U3（5）脚有没有信号出现，并是否达到某一电平程度。因位移传感器检测的信号输出为模拟信号，若移动加速度越快。则输出量就越大。所以将U3（5）脚设置为模拟采样口，即可轻松实现车辆启动检测。当检测到启动信号后，提示器将发出“祝您本次旅途愉快！”的语音提示。 当车辆启动三分钟后，为了提醒驾驶员系好安全带，则有“为了您的安全，请系好安全带”的语音提示。（2）行驶路况检测 在车辆行驶过程中，会遇到路面很差的情况，使车辆大幅度颠簸或发生其他安全事故。车辆行驶路况检测是由水银开关检测信号的。当路面平稳时，水银开关一般不会动作，U3（28）脚检测为低电平，但当遇到路况很差时。则可使水银开关内出现分断。即在U3（28）脚上出现高电平脉冲，即可检测到路况不好的信息。 当车辆出现大幅度颠簸后，提示器将有“路况不好，请注意安全”的语音提示。其提示方式是第一次提示后，在30分钟后才会出现第二次提示。（3）湿度检测 湿度传感器检测主要用于检测9下雨天的车辆行驶，以便提醒在雨中行驶车辆的驾驶员小心驾车。湿度检测采用最简的簧片湿度传感器，见图2中L2。当没有雨水侵蚀时。簧片传感器两簧片分离且中间无任何导电介质，使得传感器输出为高电平；当有雨水浇湿到传感器L2两簧片时，由于两簧片间隔很近，雨水成为导体使传感嚣输出为低电平。L2的低电平输出。送至U3（23）脚进行信号判断。 当U3（23）脚检测到低电平后。系统将报一声“雨天行车。请注意安全”。若L2一直为低电乎，则每隔30分钟报一次。以提醒驾驶员注意行车。 为可靠检测雨天行车。可将L2探头安放于车门外侧。只要上空有雨水下落，则传感器就可灵敏检测到。（4）雾天检测 当车辆行驶于大雾天气时。驾驶员要特别小心。用于检测雾天的传感器是由光敏检测电路和湿度检测电路组合完成的。由于光敏检测电路很简单，本电路由R25、VD3构成，原理就不再阐述。 当光敏检删到环境亮度低到一定程度。加之如有雾结晶于湿度传感器簧片时，系统则认为是i芏雾天行驶车辆。在雾天行驶时。则有“雾天行车，请注意安全”的语音提示。其提示方式为前一次提示与后一次提示相隔30分钟。 虽然这种检测方式不很科学，但为了节约成本。 只好用这种“替代”的组合方式进行识别。在要求较高的场合，可采用雾气传感器进行检测识别。（5）夜晚行车检洲 由于夜晚光线暗淡，用光敏检测的方式即可检测出夜晚行车。当在夜晚行车时。有“夜晚行车，请注意安全”的语音提示，且提示间隔为30分钟。（6）通讯设备开启检测 交通法规定不允许单手操作行驶车辆，主要针对驾驶员行驶途中接／打移动电话等。这类通讯设备开启（通话）检测方法，可利用市面出售的“来电闪”。检测高频发射信号是否存在。 由于移动通讯设备在使用时，会向联络机站不断发送高频信号，即会有较强的高频能辐射，利用市售“来电闪”即可检测出有无打电话现象。具体电路见图2中L1、VD1、VD2等器件。若U3第（5）脚检测到有信号出现，则会有“行驶途中，请不要打手机”的语音提示。但是，如果车辆处于停止状态（但钥匙接通电源）而有电话打进来，则有“您有电话。请按听”的连续三声语音提示。（7）酒敏检测 利用酒敏传感器，可对一定浓度酒精含量的空气进行检测。有关牺敏检测方面的电路，可以查阅相关资料。本制作为了节约成本，选用了灯丝型传感器，电路见图2。如要求灵敏度较高，则可选用半导体酒敏传感器。 本提示器在U3（3）脚检测到一定幅度信号后。则有“为了您的安全。请不要驾车”的语音提示，且每隔5分钟提示一次。为了安全可靠，使用者还可添加限制车辆启动功能。（8）门控检测 利用门磁控制方式。可对行驶中车辆的车门是否关闭进行检测。由于目前很多车辆都安装有防盗报警器，所以可直接从报警器的门磁器检测信号线上提取信号。当车辆启动后。如门磁信号检测到没有关好车门，即有“车门没关好。请检查”的语音提示。为了简单易制，四个车门的信号采用“相与”形式，即不能像某些高档车那样，直接提示是某个车门没有美好。如果将本提醒器加装报警功能，则可利用门磁报警原理，将提醒和报警功能制作在_一起。并可在语音模块中加入“非法行驶本车辆”的语音提示，井兼做报警器。2.核心控制部分 该车辆行驶安全提醒器控制核心U3采用PIC16F73芯片。由于程序简单，占用空间较少，也可选用PIC16C72／73或PIC16F72等28脚单片机完成。在程序设计和对应端口使用时，需要将单片机A口RA0～RA3（2）～（5）脚设置为模拟输人口，其他输入接口根据上述检测部分，设置成高低电平检测即可。由于本提醒器仅馓语音提示，则输出直接控制语音录放模块或订制单片放音芯片即可。 另外，在本提醒器中，除了外部影响驾驶员正常行驶因素外，还考虑到了驾驶员连续驾车的长时间疲劳提醒。当驾驶员对车辆启动行驶后，控制器将开始计时。如果行车连续长达4个小时以上时。将会每隔10分钟有“行驶时间太长，请休息后再继续行驶”的语音提示。如果行车途中停止10分钟以上继续行车，本提醒器将作重新计时。 本制作的单片机程序编制简单，读者只要直接参照20D2年删年《电子报》相关PIC单片机实例文章。即可轻松编制该控制程序。三、其他制作 由于本提醒器采用单片机为核心对行车状况进行实时监测和提醒，可方便制作者通过修改程序的方式对提醒器进行改进和其他功能扩展，还可利用旧手机制作远程报警器，其原理简单概述如下：利用门磁检测车门是否被打开。再由单片机去模拟触发手机的拨号按键，对预存号码进行依次拨打。由于拨号装_置由手机本身完成。所以单片机仅需模拟拨号即可。同时，由于目前移动电讯营运商已开通了多项定位服务，还可利用程序控制对车辆位置进行监控。