幼儿遗忘乘用车内报警器的设计
近几年来，随着社会经济水平的快速提高，大多数家庭都有车子，有的家庭甚至不止一辆。不容辩解，汽车给我们的出行带来了很大的方便，但也使我们面对更多的未知的伤害，特别是幼儿，车主由于一时的疏忽大意，幼儿可能会被遗忘在车内好长一段时间，幼儿长期处于封闭的车内不能主动打开汽车门窗，时间一长，车内二氧化碳浓度和温度的提高会严重影响幼儿的身心健康和以后的发育。本论文主要控制芯片为最基础的单片机AT89C51，车主熄火下车四门车窗紧锁后，通过红外探测器，二氧化碳传感器自行检测是否有幼儿在车内以及在车内的生存状况，如果车内有幼儿并且车内环境给幼儿的身体带来严重影响时，单片机经无线通讯系统自动拨号向车主发出警报。红外探测器，二氧化碳传感器，单片机模块是本设计的三个重要组成部分并且这些技术已经发展的相当成熟，可靠性高。同时，本应用从三个方面考虑引发事故的各种因素，保障幼儿被长时间单独留在车内的安全并且及时通知车主，保证儿童的安全。
目录
第一章 报警器的设计内容 2
（一） 设计内容 2
（二） 题目解析 2
第二章 系统硬件 2
（一） 红外传感器 2
（二） 二氧化碳报警器 4
（三） AT89C51单片机 5
第三章 传感器电路的设计 8
(一） 红外传感器电路设计 8
1.红外报警系统工作流程 8
2. 放大电路 8
3.时钟电路 9
4.复位电路 10
(二) 二氧化碳浓度传感器电路设计 10
1．放大电路 11
2．模数转换电路 11
3． 报警电路 12
第四章 软件的程序实现 12
（一） 主程序工作流程图 12
（二） 设计编程程序 15
（三） 报警系统总体接线图 17
第五章、结论 19
致谢 20
参考文献 21
引言
?如今在汽车市场不断扩大情况下，汽车安全技术越来越受到广大车主的关注，在我国汽车安全技术已经逐渐应用在汽车制造行业，汽车安全技术的发展从未中断过。关于儿童安全的产品在国内
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
汽车行业应用的不是很多，这项技术有着十分广阔发展前景。20世纪90年代以来，传感器技术、数据通讯技术、控制技术、计算机处理技术和车载网络技术等广泛应用于汽车安全技术得益于电子信息技术的飞速发展，也促进了汽车自动检测技术和报警技术的发展和完善。为了减少儿童反锁汽车内发生事故概率，给孩子一个健康的乘车环境，研制出一种简单方便可靠，能够检测到儿童在汽车内感应周围环境是否适合幼儿具有报警功能的装置，具有重要意义。
第一章 报警器的设计内容
（一） 设计内容
1)车内二氧化碳浓度的监测。
2)车内活体存在的检测。
3)车体自身启动报警功能的设计与实现。
4)报警信息通知给车主功能的设计与实现。
（二） 题目解析
本课题主要任务是人体红外探测器、二氧化碳传感器、单片机的选取及电路设计。其中较为困难的方面是以单片机为主要控制芯片传感器如何接收信号和输出电信号？电信号如何转换到无线通信接收模块？本设计通过红外传感器识别车内是否有幼儿，如果有，则检测车内二氧化碳浓度和车内温度，并向车主报警，避免儿童长时间遗留在车内。
第二章 系统硬件
（一） 红外传感器
在八九十年代，一种能检测物体发射红外线，并输出电信号的高灵敏度新型探测元件—红外传感器应运而生，在自然界中只要是有温度的生物或多或少都会向外辐射红外线，人的红外线波长为1000020000nm，红外线传感器就是通过这个特性研发的。
图21人体红外检测器工作电路图
如图21所示，人体红外检测器的工作原理就是热释电效应就是一种元件随温度变化而产生电荷现象。
物体辐射出来的热能峰值和波长会随着温度的升高而下降，幼儿的正常体温在37度左右 ，辐射的红外线峰值约为1000nm，红外传感器就是靠这个原理检测车内有没有幼儿的存在。红外线传感器在设计之初就已经考虑到其它光源会对它产生影响，在传感器表面加上滤光片，过滤其它光源，从而实现检测活体的功能。
图22人体红外感应系统
红外传感器模块的特点:
1.体积小；
2.方便；
3.工作可靠；
4.检测角度大；
5.抗无线电干扰及杂波干扰能力强等。
如图22所示人体红外感应系统由菲涅尔透镜、热释电型传感器、带通放大器、比较器、光控电路、输出电路等组成。
人体辐射红外光通过红外传感器把接收到化学信号的转换成电信号, 微弱的电信号再通过过放大及处理电路进行放大,然后按某种方进行处理转化成较强的电信号，最后单片机接收较强电信号，对数据进行处理比较并向执行器发送指令。
本系统所用的人体红外检测器采用的是被动红外传感器，是双探测元的结构类型。如图23所示它的设计电路和工作电路原理： C1和R2是VCC电源端的稳定工作电压，通过稳压元件稳定的信号也加在了输出端。当人体信号被红外线传感器检测到时，经过FET放大的电荷信号通过过电阻R1和电容C2的稳压作用后使其输出高电平，高电平再通过晶体三极管NPN的转化，低电平被输出。
图23红外传感器电路图
（二） 二氧化碳报警器
当二氧化碳浓度大于等于300ppm时一氧化碳报警器需立刻报警。如图24所示，当二氧化碳传感器检测到车内的二氧化碳气体浓度大于等于300ppm，传感器把化学信号转化成电信号，放大器再把模拟信号放大，模拟信号再转化为数字信号，然后把数字信号输入到单片机进行比较处理，单片机最后输送指令给执行器是否启动报警。
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图24二氧化碳报警器原理图
如图25所示，本设计采用的是以固体离子导电为电解质固态电解质传感器MS4100。该传感器介于电化学传感器与半导体传感器之间。电化学传感器灵敏度高，稳定性好，但价格相比较贵；半导体传感器敏度较低，稳定性较差，但价格低廉，而MS4100相比另外两种二氧化碳传感器价格和性能比较适中，所以选取MS4100作为二氧化碳传感器。
图25MS4100二氧化碳传感器
控制模块
本系统运用AT89C51单片机作为控制系统， AT89C51单片机是美国因特尔公司开发的一种高性能8位单片微型计算机。它有4K字节的内存和程序保护系统，它的作用程序的调试修改和保密，各管脚的功能在以后的章节中再详细介绍补充。它的功能是接收数字信号后，将信号进行比较处理再下达指令给执行器。ADC0809芯片的作用是模数转换，就是接收放大器传输给它的模拟电信号，然后经过ADC0809芯片进行模数转换向单片机输入数字信号。单片机对比控制处理后的数字信号，以驱动报警。
报警模块
报警模块主要由蜂鸣器构成，当二氧化碳浓度过大，超过安全最大值300ppm时，蜂鸣器呤笛呼救，给车主报警。这个时候，车主可以被动意识到。
（三） AT89C51单片机
图26单片机引脚分布图
AT89C51单片机是一种高性能、低电压、可以编程和擦除只读存储器并且带4K字节闪烁的CMOS八位微处理器。AT89C51芯片通过一种ATME不容易丢失存储内容密度较高储存制造技术制造而成的。它与MCS51单片机的输出引脚和指令集相互通用的。AT89C51单片机是一种高效微控制器，它将多功能的8位CPU和闪烁存储器全部组合在一个芯片中。AT89C51单片机性价比高且灵活度高。该单片机的主要性能：
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第一章 报警器的设计内容 2
（一） 设计内容 2
（二） 题目解析 2
第二章 系统硬件 2
（一） 红外传感器 2
（二） 二氧化碳报警器 4
（三） AT89C51单片机 5
第三章 传感器电路的设计 8
(一） 红外传感器电路设计 8
1.红外报警系统工作流程 8
2. 放大电路 8
3.时钟电路 9
4.复位电路 10
(二) 二氧化碳浓度传感器电路设计 10
1．放大电路 11
2．模数转换电路 11
3． 报警电路 12
第四章 软件的程序实现 12
（一） 主程序工作流程图 12
（二） 设计编程程序 15
（三） 报警系统总体接线图 17
第五章、结论 19
致谢 20
参考文献 21
引言
?如今在汽车市场不断扩大情况下，汽车安全技术越来越受到广大车主的关注，在我国汽车安全技术已经逐渐应用在汽车制造行业，汽车安全技术的发展从未中断过。关于儿童安全的产品在国内
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
汽车行业应用的不是很多，这项技术有着十分广阔发展前景。20世纪90年代以来，传感器技术、数据通讯技术、控制技术、计算机处理技术和车载网络技术等广泛应用于汽车安全技术得益于电子信息技术的飞速发展，也促进了汽车自动检测技术和报警技术的发展和完善。为了减少儿童反锁汽车内发生事故概率，给孩子一个健康的乘车环境，研制出一种简单方便可靠，能够检测到儿童在汽车内感应周围环境是否适合幼儿具有报警功能的装置，具有重要意义。
第一章 报警器的设计内容
（一） 设计内容
1)车内二氧化碳浓度的监测。
2)车内活体存在的检测。
3)车体自身启动报警功能的设计与实现。
4)报警信息通知给车主功能的设计与实现。
（二） 题目解析
本课题主要任务是人体红外探测器、二氧化碳传感器、单片机的选取及电路设计。其中较为困难的方面是以单片机为主要控制芯片传感器如何接收信号和输出电信号？电信号如何转换到无线通信接收模块？本设计通过红外传感器识别车内是否有幼儿，如果有，则检测车内二氧化碳浓度和车内温度，并向车主报警，避免儿童长时间遗留在车内。
第二章 系统硬件
（一） 红外传感器
在八九十年代，一种能检测物体发射红外线，并输出电信号的高灵敏度新型探测元件—红外传感器应运而生，在自然界中只要是有温度的生物或多或少都会向外辐射红外线，人的红外线波长为1000020000nm，红外线传感器就是通过这个特性研发的。
图21人体红外检测器工作电路图
如图21所示，人体红外检测器的工作原理就是热释电效应就是一种元件随温度变化而产生电荷现象。
物体辐射出来的热能峰值和波长会随着温度的升高而下降，幼儿的正常体温在37度左右 ，辐射的红外线峰值约为1000nm，红外传感器就是靠这个原理检测车内有没有幼儿的存在。红外线传感器在设计之初就已经考虑到其它光源会对它产生影响，在传感器表面加上滤光片，过滤其它光源，从而实现检测活体的功能。
图22人体红外感应系统
红外传感器模块的特点:
1.体积小；
2.方便；
3.工作可靠；
4.检测角度大；
5.抗无线电干扰及杂波干扰能力强等。
如图22所示人体红外感应系统由菲涅尔透镜、热释电型传感器、带通放大器、比较器、光控电路、输出电路等组成。
人体辐射红外光通过红外传感器把接收到化学信号的转换成电信号, 微弱的电信号再通过过放大及处理电路进行放大,然后按某种方进行处理转化成较强的电信号，最后单片机接收较强电信号，对数据进行处理比较并向执行器发送指令。
本系统所用的人体红外检测器采用的是被动红外传感器，是双探测元的结构类型。如图23所示它的设计电路和工作电路原理： C1和R2是VCC电源端的稳定工作电压，通过稳压元件稳定的信号也加在了输出端。当人体信号被红外线传感器检测到时，经过FET放大的电荷信号通过过电阻R1和电容C2的稳压作用后使其输出高电平，高电平再通过晶体三极管NPN的转化，低电平被输出。
图23红外传感器电路图
（二） 二氧化碳报警器
当二氧化碳浓度大于等于300ppm时一氧化碳报警器需立刻报警。如图24所示，当二氧化碳传感器检测到车内的二氧化碳气体浓度大于等于300ppm，传感器把化学信号转化成电信号，放大器再把模拟信号放大，模拟信号再转化为数字信号，然后把数字信号输入到单片机进行比较处理，单片机最后输送指令给执行器是否启动报警。
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图24二氧化碳报警器原理图
如图25所示，本设计采用的是以固体离子导电为电解质固态电解质传感器MS4100。该传感器介于电化学传感器与半导体传感器之间。电化学传感器灵敏度高，稳定性好，但价格相比较贵；半导体传感器敏度较低，稳定性较差，但价格低廉，而MS4100相比另外两种二氧化碳传感器价格和性能比较适中，所以选取MS4100作为二氧化碳传感器。
图25MS4100二氧化碳传感器
控制模块
本系统运用AT89C51单片机作为控制系统， AT89C51单片机是美国因特尔公司开发的一种高性能8位单片微型计算机。它有4K字节的内存和程序保护系统，它的作用程序的调试修改和保密，各管脚的功能在以后的章节中再详细介绍补充。它的功能是接收数字信号后，将信号进行比较处理再下达指令给执行器。ADC0809芯片的作用是模数转换，就是接收放大器传输给它的模拟电信号，然后经过ADC0809芯片进行模数转换向单片机输入数字信号。单片机对比控制处理后的数字信号，以驱动报警。
报警模块
报警模块主要由蜂鸣器构成，当二氧化碳浓度过大，超过安全最大值300ppm时，蜂鸣器呤笛呼救，给车主报警。这个时候，车主可以被动意识到。
（三） AT89C51单片机
图26单片机引脚分布图
AT89C51单片机是一种高性能、低电压、可以编程和擦除只读存储器并且带4K字节闪烁的CMOS八位微处理器。AT89C51芯片通过一种ATME不容易丢失存储内容密度较高储存制造技术制造而成的。它与MCS51单片机的输出引脚和指令集相互通用的。AT89C51单片机是一种高效微控制器，它将多功能的8位CPU和闪烁存储器全部组合在一个芯片中。AT89C51单片机性价比高且灵活度高。该单片机的主要性能：
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