基于ATIME 庫和單片機的

汽車安全駕駛系統

李鵬輝 李鑫楠 王冠宇 北華航天工業學院 河北廊坊 065000 

【文章摘要】 

汽車安全駕駛系統是以提高駕駛員對汽車行駛狀態了解為目的設計的一種行車輔助設備。本系統硬件以IAP15F2K61S2 型單片機為核心，軟件設計基于ATIME 庫。本系統實現了汽車行駛過程中必要參數的獲取與分析，能夠及時對危險情況做出必要報警，基本達到了設計要求。

【關鍵詞】

ATIME 庫；IAP15F2K61S2 單片機；傳感器；控制

0 引言

據不完全統計，2014 年一季度，全國發生涉及人員傷亡的道路交通事故40283 起，造成10575 人死亡、直接財產損失2.1 億元。而這其中很多交通事故是因駕駛員安全意識不足，沒有認識到危險造成的。

因此，我們設計了這套系統。這套系統可以檢測汽車安全帶狀態、駕駛員是否酒駕、駕駛員是否疲勞駕駛、車廂內好似否存在有害氣體等參數，并對這些情況及時作出報警，必要時進行短信發送報警。

1 汽車安全駕駛系統原理概述

本系統以IAP15F2K60S2 單片機和ATIME 庫為基礎，軟件通過C 語言開發實現。通過高速A/D 轉換器獲取的傳感器數據，單片機系統判斷當前汽車行駛狀態與駕駛員狀態。當檢測結果為安全后系統正常運行，當檢測到異常時開始報警，必要時發送短信報警。

2 系統硬件設計

2.1 系統供電電路和系統核心電路

我們設計的系統使用兩種供電電路。當汽車自帶USB 接口時，可以方便的使用USB 給系統供電。當汽車上沒有空余接口時，可以直接通過汽車電瓶供電。考慮到復雜環境下的系統工作的穩定性，我們在電源處添加了電源反接保護，確保系統的安全工作。

IAP15F2K61S2 型單片機最小系統已經大大簡化，只需要提供5V 電源即可正常工作（如圖1）。

2.2 傳感器檢測電路

一氧化碳傳感器和易燃性氣體傳感器采用模塊化設計，對外部發出模擬信號，經過高速A/D 轉換器采樣獲取一氧化碳濃度、可燃性氣體濃度。溫濕度傳感器采用DHT11 溫濕度傳感器，通過串口直接將溫度濕度值發送給單片機。

2.3 時鐘模塊

時鐘模塊負責對駕駛員開車時間記錄，以判定駕駛員是否疲勞駕駛。時鐘芯片采用DS1302 芯片，在本系統中采用軟件模擬SPI 時序完成數據通訊（如圖2）。

2.4 語音報警電路

語音報警電路可以通過單片機控制對外發出語音報警，當單片機檢測到危險時，控制語音報警模塊報警。同時單片機還可以控制短信發送模塊發送短信（如圖3）。

2.5 交互顯示屏和按鍵電路

本系統采用1.7 寸TFT 屏幕作為交互界面，主要顯示系統所檢測的物理量。TFT 屏幕接口為通用并行接口。按鍵使用以TTP229 為核心的觸摸按鍵模塊，使用串行通信。

3 系統軟件架構

3.1 系統總流程圖

系統上電后，首先進行硬件的檢測與初始化，當硬件檢測成功后進行軟件初始化。當所有初始化項目成功之后系統進入正常工作狀態（如圖4）。 

3.2 系統初始化

系統初始化分硬件初始化和軟件初始化。硬件初始化指：對本系統的各個硬件進行上電初始化，使其進入正常工作狀態。軟件初始化指：對顯示器排版，確定顯示界面的設置，對時鐘芯片進行設置。初始化完成后會自動進入正常工作狀態。

3.3 狀態監測與報警

系統可以檢測汽車環境的一氧化碳濃度、可燃性氣體濃度、當前溫度、濕度、安全帶狀態和駕駛員累計開車時間等參數。檢測結果會實時顯示到顯示器上，當某一參數超過設定好的閾值時，系統發出報警。同時，單片機每15 秒進行一次寫EEPROM 操作，保存當前的參數到單片機內部EEPROM 中。

3.4 系統交互界面設計

交互界面采用層次化設計，首先將待顯示的邊框、提示信息等顯示出來，然后再把需要實時顯示的數據顯示在特定的顯示區域內。這樣，就可以大大提高顯示效率，減少顯示數據花費的時間。也確保了系統的實時性。

3.5 ATIME 庫

ATIME 庫是為51 內核的單片機編寫的通用性驅動代碼，提供了大量接口，方便程序開發。

如圖為程序庫總體框架： 

本程序框架以STC 公司的各個系列單片機為平臺，根據不同系列的單片機還提供設置好的代 碼庫，代碼結構清晰。

4 結語

本系統在汽車安全駕駛檢測方面已經基本達到既定目標，可以根據汽車行駛狀態做出正確的提示，達到了設計目的。同時，通過采用ATIME 庫作為底層硬件驅動程序，簡化了程序的開發流程，更便捷的設計出功能豐富的單片機程序。

【參考文獻】

[1] 李鵬輝，ATIME 程序庫，https:// github.com/EleVenPerfect/ATIME_51_ MCU 

[2] 普拉塔, 人民郵電出版社,《C primer plus 中文版》