車輛行駛安全語(yǔ)音提示器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

一、主要功能

1.行駛狀況監(jiān)測(cè)

可對(duì)車輛行駛的路況好／壞進(jìn)行監(jiān)測(cè)；可對(duì)在霧天、雨天和夜晚的車輛行駛進(jìn)行監(jiān)測(cè)；可對(duì)行駛途中駕駛員打手機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)停行后車內(nèi)手機(jī)有電話打入進(jìn)行監(jiān)測(cè)；可對(duì)連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間行駛進(jìn)行監(jiān)測(cè)；可對(duì)駕駛員酒后駕車進(jìn)行監(jiān)測(cè)；可對(duì)行駛中車門是否關(guān)好進(jìn)行監(jiān)測(cè)和可對(duì)非法啟動(dòng)車輛進(jìn)行監(jiān)測(cè)等。在車輛左右轉(zhuǎn)彎、行駛時(shí)發(fā)出語(yǔ)音提示，既提醒駕駛員集中精力，謹(jǐn)慎駕駛，安全駕駛，市民出行時(shí)又多了一聲安全的提醒，從而避免或減少事故的發(fā)生。最終為行人帶來(lái)安全，為運(yùn)輸企業(yè)減少不必要的損失。

安全行駛語(yǔ)音提示器，包括設(shè)置于車體上的濕度傳感器，與所濕度傳感器連接的控制單元，依次與所述控制單元連接的語(yǔ)音芯片和揚(yáng)聲器；所述濕度傳感器的探頭設(shè)于車門外側(cè)，濕度傳感器為簧片濕度傳感器，濕度傳感器檢測(cè)的信號(hào)經(jīng)所述控制單元判斷，并控制所述語(yǔ)音信號(hào)中的預(yù)設(shè)語(yǔ)音經(jīng)所述揚(yáng)聲器傳出，所述語(yǔ)音芯片與所述揚(yáng)聲器之間設(shè)有語(yǔ)音功放電路。

2.實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的語(yǔ)音提示

（1）在啟動(dòng)車輛時(shí)，將有“祝您本次旅途愉快！”的語(yǔ)音提示。

（2）在啟動(dòng)車輛三分鐘后。將有提示系好安全帶的語(yǔ)音“為了您的安全，請(qǐng)系好安全帶”。

（3）對(duì)路況不好時(shí)，將有“路況不好，請(qǐng)注意安全”的語(yǔ)音提示。

（4）車輛在雨天行駛時(shí)，將有“雨天行車，請(qǐng)注意安全”。且每隔30分鐘進(jìn)行一次提示。在30分鐘內(nèi)車輛沒(méi)在雨中行駛，將停止下段時(shí)間語(yǔ)音提示。

（5）當(dāng)在霧天行駛時(shí)，將有“霧天行車，請(qǐng)注意安全”的語(yǔ)音提示。提示方式與雨天行車一樣。

（6）車輛在夜晚行駛時(shí)，將有“夜晚行車，請(qǐng)注意安全”的語(yǔ)音提示，提示方式與雨天行車一樣。

（7）在行駛途中打手機(jī)時(shí)，將有“行駛途中。請(qǐng)不要打電話”的語(yǔ)音提示。

（8）在停行時(shí)，如果有手機(jī)來(lái)電，將有“您有電話，請(qǐng)接聽(tīng)”的連續(xù)三聲語(yǔ)音提示。

（9）當(dāng)有超量的喝酒現(xiàn)象時(shí)，將有“為了您的安全，請(qǐng)不要駕車”的語(yǔ)音提示。且每隔5分鐘提示一次（還可增加禁止車輛啟動(dòng)功能）。

（10）當(dāng)車輛連續(xù)行駛4個(gè)小時(shí)以上時(shí)。將會(huì)每隔10分鐘有“行駛時(shí)間太長(zhǎng)，請(qǐng)休息后再繼續(xù)行駛”的語(yǔ)音提示。

（11）在車輛啟動(dòng)或行駛途中。如車門沒(méi)關(guān)好，將會(huì)有“車門沒(méi)美好，請(qǐng)撿查”的語(yǔ)音提示。

（12）如果有不法分子利用非法手段將車輛啟動(dòng)行駛，將會(huì)有大聲的“非法行駛本車輛”的警示語(yǔ)音。

3.功能擴(kuò)展防盜功能：非法啟動(dòng)車輛后，不斷撥打設(shè)定的電話號(hào)碼以示警情。

二、電路原理

實(shí)現(xiàn)上述功能的框圖見(jiàn)右圖，電路見(jiàn)下圖所示。現(xiàn)將各個(gè)部分電路原理介紹如下：

1.信號(hào)檢測(cè)部分

（1）啟動(dòng)檢測(cè)

車輛啟動(dòng)檢測(cè)是由位移傳感器檢測(cè)實(shí)現(xiàn)的，檢測(cè)電路由下圖中位移傳感器、U1D等元器件組成。當(dāng)位移傳感器檢測(cè)到位移信號(hào)，并經(jīng)過(guò)U1D放大整形處理后，將信號(hào)傳到U3（5）腳，用于車輛啟動(dòng)檢測(cè)識(shí)別和提示。

位移傳感器又稱為線性傳感器，它分為電感式位移傳感器，電容式位移傳感器，光電式位移傳感器，位移傳感器超聲波式位移傳感器，霍爾式位移傳感器。 電感式位移傳感器是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件，接通電源后，在開關(guān)的感應(yīng)面將產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)，當(dāng)金屬物體接近此感應(yīng)面時(shí)，金屬中則產(chǎn)生渦流而吸取了振蕩器的能量，使振蕩器輸出幅度線性衰減，然后根據(jù)衰減量的變化來(lái)完成無(wú)接觸檢測(cè)物體的目的。

當(dāng)車鑰匙接通電源后，控制核心將初始化所有檢測(cè)功能。檢測(cè)的第一個(gè)功能就是看U3（5）腳有沒(méi)有信號(hào)出現(xiàn)，并是否達(dá)到某一電平程度。因位移傳感器檢測(cè)的信號(hào)輸出為模擬信號(hào)，若移動(dòng)加速度越快。則輸出量就越大。所以將U3（5）腳設(shè)置為模擬采樣口，即可輕松實(shí)現(xiàn)車輛啟動(dòng)檢測(cè)。

（2）行駛路況檢測(cè)

在車輛行駛過(guò)程中，會(huì)遇到路面很差的情況，使車輛大幅度顛簸或發(fā)生其他安全事故。車輛行駛路況檢測(cè)是由水銀開關(guān)檢測(cè)信號(hào)的。當(dāng)路面平穩(wěn)時(shí)，水銀開關(guān)一般不會(huì)動(dòng)作，U3（28）腳檢測(cè)為低電平，但當(dāng)遇到路況很差時(shí)。則可使水銀開關(guān)內(nèi)出現(xiàn)分?jǐn)唷?/p>

（3）濕度檢測(cè)

濕度傳感器檢測(cè)主要用于檢測(cè)9下雨天的車輛行駛，以便提醒在雨中行駛車輛的駕駛員小心駕車。濕度檢測(cè)采用最簡(jiǎn)的簧片濕度傳感器，見(jiàn)圖2中L2。當(dāng)沒(méi)有雨水侵蝕時(shí)。簧片傳感器兩簧片分離且中間無(wú)任何導(dǎo)電介質(zhì)，使得傳感器輸出為高電平；當(dāng)有雨水澆濕到傳感器L2兩簧片時(shí)，由于兩簧片間隔很近，雨水成為導(dǎo)體使傳感囂輸出為低電平。L2的低電平輸出。

為可靠檢測(cè)雨天行車?？蓪2探頭安放于車門外側(cè)。只要上空有雨水下落，則傳感器就可靈敏檢測(cè)到。

（4）霧天檢測(cè)

當(dāng)車輛行駛于大霧天氣時(shí)。駕駛員要特別小心。用于檢測(cè)霧天的傳感器是由光敏檢測(cè)電路和濕度檢測(cè)電路組合完成的。

當(dāng)光敏檢刪到環(huán)境亮度低到一定程度。加之如有霧結(jié)晶于濕度傳感器簧片時(shí)，系統(tǒng)則認(rèn)為是i芏霧天行駛車輛。在霧天行駛。雖然這種檢測(cè)方式不很科學(xué)，但為了節(jié)約成本。

只好用這種“替代”的組合方式進(jìn)行識(shí)別。在要求較高的場(chǎng)合，可采用霧氣傳感器進(jìn)行檢測(cè)識(shí)別。

（5）夜晚行車檢洲

由于夜晚光線暗淡，用光敏檢測(cè)的方式即可檢測(cè)出夜晚行車。當(dāng)在夜晚行車時(shí)。有“夜晚行車，請(qǐng)注意安全”的語(yǔ)音提示，且提示間隔為30分鐘。

（6）通訊設(shè)備開啟檢測(cè)

交通法規(guī)定不允許單手操作行駛車輛，主要針對(duì)駕駛員行駛途中接／打移動(dòng)電話等。這類通訊設(shè)備開啟（通話）檢測(cè)方法，可利用市面出售的“來(lái)電閃”。

由于移動(dòng)通訊設(shè)備在使用時(shí)，會(huì)向聯(lián)絡(luò)機(jī)站不斷發(fā)送高頻信號(hào)，即會(huì)有較強(qiáng)的高頻能輻射，利用市售“來(lái)電閃”即可檢測(cè)出有無(wú)打電話現(xiàn)象。具體電路見(jiàn)圖2中L1、VD1、VD2等器件。若U3第（5）腳檢測(cè)到有信號(hào)出現(xiàn)，則會(huì)有“行駛途中，請(qǐng)不要打手機(jī)”的語(yǔ)音提示。但是，如果車輛處于停止?fàn)顟B(tài)而有電話打進(jìn)來(lái)，則有“您有電話。請(qǐng)按聽(tīng)”的連續(xù)三聲語(yǔ)音提示。

（7）酒敏檢測(cè)

利用酒敏傳感器，可對(duì)一定濃度酒精含量的空氣進(jìn)行檢測(cè)。酒敏傳感器的體積小，主要應(yīng)用電路簡(jiǎn)單，靈敏度高，反應(yīng)快，檢測(cè)范圍廣，壽命長(zhǎng)，價(jià)格低，無(wú)需加熱，功耗極低。電路見(jiàn)圖2。

本提示器在U3（3）腳檢測(cè)到一定幅度信號(hào)后。則有“為了您的安全。請(qǐng)不要駕車”的語(yǔ)音提示，且每隔5分鐘提示一次。為了安全可靠，使用者還可添加限制車輛啟動(dòng)功能。

（8）門控檢測(cè)

利用門磁控制方式?？蓪?duì)行駛中車輛的車門是否關(guān)閉進(jìn)行檢測(cè)。由于目前很多車輛都安裝有防盜報(bào)警器，所以可直接從報(bào)警器的門磁器檢測(cè)信號(hào)線上提取信號(hào)。當(dāng)車輛啟動(dòng)后。如門磁信號(hào)檢測(cè)到?jīng)]有關(guān)好車門，即有“車門沒(méi)關(guān)好。請(qǐng)檢查”的語(yǔ)音提示。為了簡(jiǎn)單易制，四個(gè)車門的信號(hào)采用“相與”形式，如果將本提醒器加裝報(bào)警功能，則可利用門磁報(bào)警原理，將提醒和報(bào)警功能制作在_一起。

2.核心控制部分

該車輛行駛安全提醒器控制核心U3采用PIC16F73芯片。由于程序簡(jiǎn)單，占用空間較少，也可選用PIC16C72／73或PIC16F72等28腳單片機(jī)完成。在程序設(shè)計(jì)和對(duì)應(yīng)端口使用時(shí)，需要將單片機(jī)A口RA0～RA3（2）～（5）腳設(shè)置為模擬輸人口，其他輸入接口根據(jù)上述檢測(cè)部分，設(shè)置成高低電平檢測(cè)即可。由于本提醒器僅馓語(yǔ)音提示，則輸出直接控制語(yǔ)音錄放模塊或訂制單片放音芯片即可。

PIC16F73作下位機(jī)的一主多從系統(tǒng)，RS485總線半雙工，PC用VB6,MCU的ASM.MCU邊有按鍵，LCD顯示，A/D,I2C,等。除串口通訊用中斷外，其余子程序全用查詢（畢竟多機(jī)系通訊時(shí)間第一）共有5到10條指令，接收來(lái)自PC的查詢指令，將A/D結(jié)果，狀態(tài)，顯示數(shù)據(jù)送往PC顯示，PC邊用進(jìn)度條顯示A/D值，要求盡量要實(shí)時(shí)（實(shí)際是不可能真正實(shí)時(shí)），要求最多有32臺(tái)從機(jī)（從機(jī)數(shù)量不定，視實(shí)際而定），也就是說(shuō)PC要同時(shí)實(shí)時(shí)顯示從機(jī)狀態(tài)，不過(guò)可不是一秒更新一次，而要求更新越快越好，要達(dá)到MS級(jí)。

另外，除了外部影響駕駛員正常行駛因素外，還考慮到了駕駛員連續(xù)駕車的長(zhǎng)時(shí)間疲勞提醒。當(dāng)駕駛員對(duì)車輛啟動(dòng)行駛后，如果行車連續(xù)長(zhǎng)達(dá)4個(gè)小時(shí)以上時(shí)。將會(huì)每隔10分鐘有“行駛時(shí)間太長(zhǎng)，請(qǐng)休息后再繼續(xù)行駛”的語(yǔ)音提示。如果行車途中停止10分鐘以上繼續(xù)行車，本提醒器將作重新計(jì)時(shí)。

三、其他制作

由于本提醒器采用單片機(jī)為核心對(duì)行車狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和提醒，可利用舊手機(jī)制作遠(yuǎn)程報(bào)警器，其原理簡(jiǎn)單概述如下：利用門磁檢測(cè)車門是否被打開。再由單片機(jī)去模擬觸發(fā)手機(jī)的撥號(hào)按鍵，對(duì)預(yù)存號(hào)碼進(jìn)行依次撥打。由于撥號(hào)裝_置由手機(jī)本身完成。所以單片機(jī)僅需模擬撥號(hào)即可。同時(shí)，由于目前移動(dòng)電訊營(yíng)運(yùn)商已開通了多項(xiàng)定位服務(wù)，還可利用程序控制對(duì)車輛位置進(jìn)行監(jiān)控。