基于ATIME 库和单片机的汽车安全驾驶系统
基于ATIME 库和单片机的
汽车安全驾驶系统
李鹏辉 李鑫楠 王冠宇 北华航天工业学院 河北廊坊 065000
【文章摘要】
汽车安全驾驶系统是以提高驾驶员对汽车行驶状态了解为目的设计的一种行车辅助设备。本系统硬件以IAP15F2K61S2 型单片机为核心，软件设计基于ATIME 库。本系统实现了汽车行驶过程中必要参数的获取与分析，能够及时对危险情况做出必要报警，基本达到了设计要求。
【关键词】
ATIME 库；IAP15F2K61S2 单片机；传感器；控制
0 引言
据不完全统计，2014 年一季度，全国发生涉及人员伤亡的道路交通事故40283 起，造成10575 人死亡、直接财产损失2.1 亿元。而这其中很多交通事故是因驾驶员安全意识不足，没有认识到危险造成的。
因此，我们设计了这套系统。这套系统可以检测汽车安全带状态、驾驶员是否酒驾、驾驶员是否疲劳驾驶、车厢内好似否存在有害气体等参数，并对这些情况及时作出报警，必要时进行短信发送报警。
1 汽车安全驾驶系统原理概述
本系统以IAP15F2K60S2 单片机和ATIME 库为基础，软件通过C 语言开发实现。通过高速A/D 转换器获取的传感器数据，单片机系统判断当前汽车行驶状态与驾驶员状态。当检测结果为安全后系统正常运行，当检测到异常时开始报警，必要时发送短信报警。
2 系统硬件设计
2.1 系统供电电路和系统核心电路
我们设计的系统使用两种供电电路。当汽车自带USB 接口时，可以方便的使用USB 给系统供电。当汽车上没有空余接口时，可以直接通过汽车电瓶供电。考虑到复杂环境下的系统工作的稳定性，我们在电源处添加了电源反接保护，确保系统的安全工作。
IAP15F2K61S2 型单片机最小系统已经大大简化，只需要提供5V 电源即可正常工作（如图1）。
2.2 传感器检测电路
一氧化碳传感器和易燃性气体传感器采用模块化设计，对外部发出模拟信号，经过高速A/D 转换器采样获取一氧化碳浓度、可燃性气体浓度。温湿度传感器采用DHT11 温湿度传感器，通过串口直接将温度湿度值发送给单片机。
2.3 时钟模块
时钟模块负责对驾驶员开车时间记录，以判定驾驶员是否疲劳驾驶。时钟芯片采用DS1302 芯片，在本系统中采用软件模拟SPI 时序完成数据通讯（如图2）。
2.4 语音报警电路
语音报警电路可以通过单片机控制对外发出语音报警，当单片机检测到危险时，控制语音报警模块报警。同时单片机还可以控制短信发送模块发送短信（如图3）。
2.5 交互显示屏和按键电路
本系统采用1.7 寸TFT 屏幕作为交互界面，主要显示系统所检测的物理量。TFT 屏幕接口为通用并行接口。按键使用以TTP229 为核心的触摸按键模块，使用串行通信。
3 系统软件架构
3.1 系统总流程图
系统上电后，首先进行硬件的检测与初始化，当硬件检测成功后进行软件初始化。当所有初始化项目成功之后系统进入正常工作状态（如图4）。
3.2 系统初始化
系统初始化分硬件初始化和软件初始化。硬件初始化指：对本系统的各个硬件进行上电初始化，使其进入正常工作状态。软件初始化指：对显示器排版，确定显示界面的设置，对时钟芯片进行设置。初始化完成后会自动进入正常工作状态。
3.3 状态监测与报警
系统可以检测汽车环境的一氧化碳浓度、可燃性气体浓度、当前温度、湿度、安全带状态和驾驶员累计开车时间等参数。检测结果会实时显示到显示器上，当某一参数超过设定好的阈值时，系统发出报警。同时，单片机每15 秒进行一次写EEPROM 操作，保存当前的参数到单片机内部EEPROM 中。
3.4 系统交互界面设计
交互界面采用层次化设计，首先将待显示的边框、提示信息等显示出来，然后再把需要实时显示的数据显示在特定的显示区域内。这样，就可以大大提高显示效率，减少显示数据花费的时间。也确保了系统的实时性。
3.5 ATIME 库
ATIME 库是为51 内核的单片机编写的通用性驱动代码，提供了大量接口，方便程序开发。
如图为程序库总体框架：
本程序框架以STC 公司的各个系列单片机为平台，根据不同系列的单片机还提供设置好的代 码库，代码结构清晰。
4 结语
本系统在汽车安全驾驶检测方面已经基本达到既定目标，可以根据汽车行驶状态做出正确的提示，达到了设计目的。同时，通过采用ATIME 库作为底层硬件驱动程序，简化了程序的开发流程，更便捷的设计出功能丰富的单片机程序。
【参考文献】
[1] 李鹏辉，ATIME 程序库，https:// github.com/EleVenPerfect/ATIME_51_ MCU
[2] 普拉塔, 人民邮电出版社,《C primer plus 中文版》
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