一種車內嬰兒檢測報警裝置制造方法
【專利摘要】本發明的一種車內嬰兒檢測報警裝置，它包括控制模塊、電源模塊、按鍵模塊、振動檢測模塊、壓力檢測模塊、音頻報警模塊，控制模塊采用附帶晶振電路和復位電路的MSP430F1232單片機；電源模塊包括充電電路和電壓轉換電路，充電電路輸入端連接車內點煙頭，輸出端連接鋰電池輸入端，鋰電池輸出端接電壓轉換電路的輸入端，電壓轉換電路的輸出端輸出3V電壓；按鍵模塊、振動檢測模塊、壓力檢測模塊、音頻報警模塊分別電連接到單片機上，且壓力檢測模塊利用差動式電容傳感器作為核心檢測器件。該裝置利用差動式電容產生的電磁場以及其變化程度，實現對座椅上是否存在嬰幼兒的認定，并結合音頻報警、GPRS短信報警的方式，提醒父母。
【專利說明】一種車內嬰兒檢測報警裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種報警裝置，具體地說是一種車內嬰兒檢測報警裝置。
【背景技術】
[0002]近幾年來，隨著各種車輛的增多，兒童被鎖車內事件頻繁發生，汽車一旦熄火停止后，車門窗緊閉，車內溫度迅速增加，嬰幼兒的體溫調節系統不發達，自救能力薄弱，這種情況下很容易導致孩子中暑死亡。
[0003]目前，應用于兒童校車上的檢測裝置已有相關專利(專利號:2012101381302)，該裝置主要由電源模塊、單片機控制模塊、檢測模塊以及報警模塊組成。電源模塊由汽車電源和輔助電源電路組成；檢測模塊采用聲音檢測和微波檢測方式結合，分別用于采集人體活動所發出的聲音和人體紅外線數據；報警模塊包括車門自動打開模塊、語音提醒模塊和GSM手機短信報警模塊，用于執行單片機控制模塊傳送的數據信息，進而實現相應報警。
[0004]現有技術是針對兒童校車展開設計的，其中的檢測模塊主要為聲音檢測和微波檢測。微波檢測主要采集人體移動時所產生的信號，對于嬰兒座上的嬰兒而言，一旦孩子處于熟睡狀態，在裝置設定的檢測時間內，沒有出現移動情況也沒有發出聲音時，該裝置會判定車內沒人而自動進入待機狀態，可見，對于家用轎車而言，聲音檢測和微波檢測的可靠性較差。此外，該裝置在汽車熄火拔出鑰匙后被喚醒，若此時車內除了嬰兒本身之外還有其它監護人的話，裝置依然會報警，顯然這種報警是多余的。現在的嬰兒座椅都有安全帶固定，I歲左右的嬰幼兒自救能力相當薄弱，很難自行打開安全帶，車門自動打開裝置對于很小的孩子來講是不需要的，且車門打開后對孩子以及轎車而言都是不安全的。因此該裝置不適合安裝在家用轎車中。
【發明內容】
[0005]針對嬰幼兒自救能力薄弱以及現有技術存在不足等問題提出了一種適合在家用轎車內使用的嬰兒檢測報警裝置，防止了父母因日程繁忙、粗心大意將孩子遺忘在車內而導致的悲劇事件的發生。
[0006]本發明采用以下技術方案:一種車內嬰兒檢測報警裝置，其特征在于，包括控制模塊、電源模塊、按鍵模塊、振動檢測模塊、壓力檢測模塊、音頻報警模塊，所述的控制模塊采用附帶晶振電路和復位電路的MSP430F1232單片機；所述的電源模塊為裝置提供電力供應，所述的電源模塊包括充電電路和電壓轉換電路，所述的充電電路的輸入端連接車內點煙頭，所述充電電路的輸出端連接鋰電池輸入端，所述鋰電池的輸出端連接電壓轉換電路的輸入端，所述電壓轉換電路的輸出端輸出3V電壓；所述的按鍵模塊、振動檢測模塊、壓力檢測模塊、音頻報警模塊分別電連接到單片機上，且壓力檢測模塊利用差動式電容傳感器作為核心檢測器件。
[0007]進一步的，所述的裝置還包括連接到單片機上的GPRS模塊，所述的GPRS模塊采用MC52i芯片。
[0008]進一步的，所述的裝置包括JTAG接口，所述的JTAG接口連接到單片機上。
[0009]進一步的，所述的充電電路包括極性電容C19、電容C21、降壓芯片LM7805、電容C22、極性電容C20、電容C17、充電芯片TP4056、電容C18、prog腳電阻，所述極性電容C19的正極連接車內點煙頭，極性電容C19的負極接地，電容C21與極性電容C19并聯，降壓芯片LM7805的第一引腳接極性電容C19正極，降壓芯片LM7805的第二引腳通過電容C22接地，降壓芯片LM7805的第三引腳接地，極性電容C20與電容C22并聯，且極性電容的正極接5V電壓，極性電容C20的負極接地，電容C17的一端接5V電壓，電容C17的另一端接地，充電芯片TP4056的第四引腳和第八引腳分別連接5V電壓，充電芯片TP4056的第三引腳、第六引腳和第七引腳分別接地，充電芯片TP4056的第一引腳接地，充電芯片TP4056的第二引腳通過prog腳電阻接地，充電芯片TP4056的第五引腳通過電容C18接地。
[0010]進一步的，所述的電壓轉換電路包括電容C12、穩壓芯片PAM2312、電感L1、電阻R7、電阻R8、電容(:11、電容(:13，電容C12的一端接鋰電池輸出端，電容C12的另一端接地，穩壓芯片PAM2312的第一引腳和第四引腳接鋰電池輸出端，穩壓芯片PAM2312的第二引腳接地，穩壓芯片PAM2312的第三引腳通過電感LI接輸出端，穩壓芯片PAM2312的第五引腳通過電容Cll接輸出端，電阻R7的一端接輸出端，電阻R7的另一端分別連接穩壓芯片PAM2312的第五引腳和電阻R8 —端，電阻R8另一端接地，電容C13的一端接輸出端，電容Cl3的另一端接地。
[0011]進一步的，所述的振動檢測模塊包括電阻R1、可變電阻R2、電阻R3、發光二級管D1、振動傳感器ANS-801S、比較器LM393AH，電阻Rl的一端連接3V供電電壓，電阻Rl的另一端連接發光二級管Dl的正極，發光二級管Dl的負極接輸出端，所述可變電阻R2的一端接3V電壓，可變電阻R2的另一端接地，可變電阻R2的滑片連接比較器LM393AH的第二引腳，電阻R3的一端接3V電壓，電阻R3的另一端分別連接振動傳感器ANS-801S —端和比較器LM393AH的第三引腳，振動傳感器ANS-801S的另一端接地，比較器LM393AH的第八引腳接3V電壓，比較器LM393AH的第四引腳接地，比較器LM393AH的第一引腳接輸出端。
[0012]進一步的，所述的壓力檢測模塊包括電容數字轉換器AD7746、可調電容C5、可調電容C6、可調電容C7、可調電容C8、電容C4、極性電容C2、0值電阻R4，電容數字轉換器AD7746的第三引腳分別連接可調電容C5 —端和可調電容C6 —端，可調電容C5的另一端接電容數字轉換器AD7746第八引腳，可調電容C6的另一端接電容數字轉換器AD7746的第七引腳，電容數字轉換器AD7746的第四引腳分別連接可調電容C7 —端和可調電容CS —端，可調電容C7的另一端接電容數字轉換器AD7746第九引腳，可調電容C8的另一端接電容數字轉換器AD7746的第十引腳，電容數字轉換器AD7746的第十三引腳接地，電容數字轉換器AD7746的第十四引腳通過電容C4接地，極性電容C2與電容C4并聯，且極性電容C2的正極接3V電壓，極性電容C2的負極接地，所述O值電阻R4的兩端分別接模擬地和數字地。
[0013]進一步的，所述的音頻報警模塊包括數字電位器MCP41010、語音芯片WTV020、音頻功放LM4871、電阻R6、電容C10、電阻R9、極性電容C14、電容C15、電容C16、電阻R11、電阻R12、揚聲器，數字電位器MCP41010的第四引腳和第五引腳接地，數字電位器MCP41010的第八引腳接3V電壓，數字電位器MCP41010的第六引腳接電容C16 —端，電容C16另一端接電阻Rll —端，電阻Rll另一端接音頻功放LM4871第四引腳，數字電位器MCP41010的第七引腳分別連接電阻R9 —端和語音芯片WTV020第七引腳，電阻R9的另一端接3V電壓，極性電容C14的正極接3V電壓，極性電容C14的負極接地，語音芯片WTV020的第五引腳接3V電壓，語音芯片WTV020的第二引腳接地，語音芯片WTV020的第三引腳接電容ClO—端，電容ClO另一端接語音芯片WTV020第四引腳，電阻R6與電容ClO并聯，語音芯片WTV020的第H^一引腳和第十二引腳分別接3V電壓，音頻功放LM4871第一引腳接地，音頻功放LM4871第二引腳和第三引腳分別通過電容C15接地，音頻功放LM4871的第四引腳連接電阻R12 —端，電阻R12另一端接音頻功放LM4871第五引腳，音頻功放LM4871的第六引腳接3V電壓，音頻功放LM4871的第七引腳接地，音頻功放LM4871的第五引腳和第八引腳分別接到揚聲器的輸入端。
[0014]本發明的有益效果是:
[0015]1、該裝置利用差動式電容產生的電磁場以及其變化程度，實現對座椅上是否存在嬰幼兒的認定，并結合音頻報警、GPRS短信報警的方式，提醒父母，避免將嬰幼兒鎖在車內的悲劇。
[0016]2、本設計采用MSP430F1232單片機作為主控制器，它是一款超低功耗系列單片機，具有5種低功耗模式，運行電流200 μ A (2.2VlMHz)，待機模式下電流只有0.7 μ A，從待機到喚醒不超過6 μ S，響應速度快，功耗極低。
[0017]3、采用差動式電容傳感器進行檢測，由于人體是一個介電常數近似為80的良好導電體，因此利用電容傳感器原理，通過電容數字轉換器(CDC)輸出的電容變化可以準確判斷座椅上有無人體存在。由于CDC輸出的電容大小取決于物體本身的導電性和介電常數，因此，通過檢測、分析電容值的大小可以較容易的區分出人體和其它物體，減小誤判幾率。
[0018]4、采用高精度電容數字轉換芯片AD7746與電容傳感器直接相連進行電容值測量。AD7746是由美國ADI公司最新推出的一款24位電容式帶有片上溫度傳感器的數字轉換器，具有較高的分辨率、準確度和線性度等內在特性，其功耗僅為0.7mA，且具有兩個外接電容通道，兩個電容傳感器可共用一個CDC器件，降低了裝置的開發成本。
[0019]5、由于汽車發動機一旦運轉，勢必會產生振動現象，發動機停止，振動消失，因此采用靈敏度可調的振動傳感器檢測汽車熄火停止，這樣無需在汽車點火開關處安裝復雜的電路來監控汽車運行狀態。裝置采用型號為ANS-801S的振動傳感器，其為電阻式振動傳感器，振動時電阻的大小隨著振動的力度而變化，有極寬的振動偵測范圍，低功耗，靈敏度可由電路自行調整。
[0020]6、GPRS模塊西門子公司推出的雙頻模塊MC52i，它適用于亞洲的頻段場的900/1800MHZ，支持GSM/GPRS功能。此外，該模塊內嵌TCP/IP協議棧，降低了開發難度，且提供了標準UART接口，可直接與單片機控制器的UART接口進行連接，硬件電路實現簡單。
[0021]7、報警單元采用音頻報警、短信報警、撥號報警三者之間相互結合的方式進行報警，提高報警的可靠性。
[0022]8、鋰電池供電，可利用汽車點煙頭隨時充電，當充電完成時，TP4056將自動終止充電循環，因此不會出現過充情況，該裝置可以一直與點煙頭接口相連，充電自動完成，無需人工干涉。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明原理結構框圖；
[0024]圖2是本發明控制模塊的原理結構示意圖；
[0025]圖3是本發明電源模塊中充電電路的電路原理圖；
[0026]圖4是本發明電源模塊中電壓轉換電路的電路原理圖；
[0027]圖5是本發明壓力檢測模塊的電路原理圖；
[0028]圖6是本發明振動檢測模塊的電路原理圖；
[0029]圖7是本發明音頻報警模塊的電路原理圖；
[0030]圖8是本發明按鍵模塊的電路原理圖；
[0031]圖9是本發明GPRS模塊的電路原理圖；
[0032]圖10是本發明JTAG接口的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0033]如圖1所示的一種車內嬰兒檢測報警裝置，其特征在于，包括控制模塊、電源模塊、按鍵模塊、振動檢測模塊、壓力檢測模塊、音頻報警模塊、GPRS模塊、JTAG接口，所述的控制模塊采用附帶晶振電路和復位電路的MSP430F1232單片機；所述的電源模塊為裝置提供電力供應，所述的電源模塊包括充電電路和電壓轉換電路，所述的充電電路的輸入端連接車內點煙頭，所述充電電路的輸出端連接鋰電池輸入端，所述鋰電池的輸出端連接電壓轉換電路的輸入端，所述電壓轉換電路的輸出端輸出3V電壓；所述的按鍵模塊、振動檢測模塊、壓力檢測模塊、音頻報警模塊、GPRS模塊、JTAG接口分別電連接到單片機上，且壓力檢測模塊利用差動式電容傳感器作為核心檢測器件，所述的GPRS模塊采用MC52i芯片。
[0034]整個裝置的工作原理:振動傳感器檢測到振動信號后通過中斷方式喚醒單片機，此時整個裝置開始正常工作。一旦檢測到振動信號消失，單片機控制器便通知⑶C去測量電容值并提供數據，單片機對每個CDC發過來的數據進行分析、處理、判斷，如果出現嬰兒座椅上有人體存在而其他座椅上無人體存在的情況時，裝置中的音頻報警模塊開始報警，報警音量每I分鐘增加一次，直至孩子被抱走。若報警5分鐘后孩子依然未被抱走，裝置中的GPRS短信模塊便會向指定一個(或幾個)手機號碼發送形如“有孩子滯留在您車上，請馬上采取措施”的短信提醒，倘若發送短信后的5分鐘內孩子還是未被抱走，GPRS模塊隨即向預存的手機號碼撥號，提醒司機或父母盡快解救孩子。當裝置檢測到振動信號消失后(熄火停止)的15分鐘內，未檢測到人體存在的信號，裝置自動進入睡眠狀態，有效降低功耗，等待振動信號再次出現將其喚醒。整個裝置采用可充電的鋰電池供電，可通過連接線將裝置連接至車內點煙頭，隨時給鋰電池充電。
[0035]如圖2所示，所述的控制模塊主要由MSP430F1232單片機、32.768kHz的低頻晶振電路、復位電路構成。
[0036]振蕩電路原理:振蕩電路的兩個30pF電容起并聯諧振的作用，兩個電容值的選取一般是相同的，如果相差太大，極易造成諧振不平衡，致使停振或者根本不起振。
[0037]復位電路原理:復位電路中電阻的作用是限制電流的大小。串聯時，電阻越大，對電容的充電就越慢，充電周期也就越長；并聯時，電阻越大，對電容的充電就越快，周期也就越快。該單片機為低電平復位，單片機上電后，首先電源通過電阻R5給電容C9充電，電容電壓緩慢上升，電壓沒升到電源電壓3.0V時，復位引腳為低電平，于是單片機復位，接近電源電壓3.0V時芯片復位完成，開始工作。當按下按鍵時，復位引腳呈現低電平，實現單片機復位。當單片機掉電后，電容會通過二極管迅速放電，保證短時間內再開機時的復位效果。
[0038]如圖3所示，所述的充電電路包括極性電容C19、電容C21、降壓芯片LM7805、電容C22、極性電容C20、電容C17、充電芯片TP4056、電容C18、prog腳電阻，所述極性電容C19的正極連接車內點煙頭，極性電容C19的負極接地，電容C21與極性電容C19并聯，降壓芯片LM7805的第一引腳接極性電容C19正極，降壓芯片LM7805的第二引腳通過電容C22接地，降壓芯片LM7805的第三引腳接地，極性電容C20與電容C22并聯，且極性電容的正極接5V電壓，極性電容C20的負極接地，電容C17的一端接5V電壓，電容C17的另一端接地，充電芯片TP4056的第四引腳和第八引腳分別連接5V電壓，充電芯片TP4056的第三引腳、第六引腳和第七引腳分別接地，充電芯片TP4056的第一引腳接地，充電芯片TP4056的第二引腳通過prog腳電阻接地，充電芯片TP4056的第五引腳通過電容C18接地。
[0039]由于汽車點煙頭輸出電壓一般為12V，而充電芯片TP4056的最大輸入電壓為10V，因此需要進行電壓裝換，這里采用LM7805芯片將輸入12V電壓轉換為5V。TP4056是一款給單節鋰離子電池充電的、采用恒定電流/恒定電壓充電方式的線性充電器，充電電流IBAT由電阻Rprog控制,其計算公式為:
【權利要求】
1.一種車內嬰兒檢測報警裝置，其特征在于，包括控制模塊、電源模塊、按鍵模塊、振動檢測模塊、壓力檢測模塊、音頻報警模塊，所述的控制模塊采用附帶晶振電路和復位電路的MSP430F1232單片機；所述的電源模塊為裝置提供電力供應，所述的電源模塊包括充電電路和電壓轉換電路，所述的充電電路的輸入端連接車內點煙頭，所述充電電路的輸出端連接鋰電池輸入端，所述鋰電池的輸出端連接電壓轉換電路的輸入端，所述電壓轉換電路的輸出端輸出3V電壓；所述的按鍵模塊、振動檢測模塊、壓力檢測模塊、音頻報警模塊分別電連接到單片機上，且壓力檢測模塊利用差動式電容傳感器作為核心檢測器件。
2.根據權利要求1所述的一種車內嬰兒檢測報警裝置，其特征在于，所述的裝置還包括連接到單片機上的GPRS模塊，所述的GPRS模塊采用MC52i芯片。
3.根據權利要求1所述的一種車內嬰兒檢測報警裝置，其特征在于，所述的裝置包括JTAG接口，所述的JTAG接口連接到單片機上。
4.根據權利要求1-3任意一項所述的一種車內嬰兒檢測報警裝置，其特征在于，所述的充電電路包括極性電容C19、電容C21、降壓芯片LM7805、電容C22、極性電容C20、電容C17、充電芯片TP4056、電容C18、prog腳電阻，所述極性電容C19的正極連接車內點煙頭，極性電容C19的負極接地，電容C21與極性電容C19并聯，降壓芯片LM7805的第一引腳接極性電容C19正極，降壓芯片LM7805的第二引腳通過電容C22接地，降壓芯片LM7805的第三引腳接地，極性電容C20與電容C22并聯，且極性電容的正極接5V電壓，極性電容C20的負極接地，電容C17的一端接5V電壓，電容C17的另一端接地，充電芯片TP4056的第四引腳和第八引腳分別連接5V電壓，充電芯片TP4056的第三引腳、第六引腳和第七引腳分別接地，充電芯片TP4056的第一引腳接地，充電芯片TP4056的第二引腳通過prog腳電阻接地，充電芯片TP4056的第五引腳通過電容C18接地。
5.根據權利要求1-3任意一項所述的一種車內嬰兒檢測報警裝置，其特征在于，所述的電壓轉換電路包括電容C12、穩壓芯片PAM2312、電感L1、電阻R7、電阻R8、電容C11、電容C13，電容C12的一端接鋰電池輸出端，電容C12的另一端接地，穩壓芯片PAM2312的第一引腳和第四引腳接鋰電池輸出端，穩壓芯片PAM2312的第二引腳接地，穩壓芯片PAM2312的第三引腳通過電感LI接輸出端，穩壓芯片PAM2312的第五引腳通過電容Cll接輸出端，電阻R7的一端接輸出端，電阻R7的另一端分別連接穩壓芯片PAM2312的第五引腳和電阻R8 —端，電阻R8另一端接地，電容C13的一端接輸出端，電容C13的另一端接地。
6.根據權利要求1-3任意一項所述的一種車內嬰兒檢測報警裝置，其特征在于，所述的振動檢測模塊包括電阻R1、可變電阻R2、電阻R3、發光二級管Dl、振動傳感器ANS-801S、比較器LM393AH，電阻Rl的一端連接3V供電電壓，電阻Rl的另一端連接發光二級管Dl的正極，發光二級管Dl的負極接輸出端，所述可變電阻R2的一端接3V電壓，可變電阻R2的另一端接地，可變電阻R2的滑片連接比較器LM393AH的第二引腳，電阻R3的一端接3V電壓，電阻R3的另一端分別連接振動傳感器ANS-801S —端和比較器LM393AH的第三引腳，振動傳感器ANS-801S的另一端接地，比較器LM393AH的第八引腳接3V電壓，比較器LM393AH的第四引腳接地，比較器LM393AH的第一引腳接輸出端。
7.根據權利要求1-3任意一項所述的一種車內嬰兒檢測報警裝置，其特征在于，所述的壓力檢測模塊包括電容數字轉換器AD7746、可調電容C5、可調電容C6、可調電容C7、可調電容C8、電容C4、極性電容C2、0值電阻R4，電容數字轉換器AD7746的第三引腳分別連接可調電容C5 —端和可調電容C6 —端，可調電容C5的另一端接電容數字轉換器AD7746第八引腳，可調電容C6的另一端接電容數字轉換器AD7746的第七引腳，電容數字轉換器AD7746的第四引腳分別連接可調電容C7 —端和可調電容CS —端，可調電容C7的另一端接電容數字轉換器AD7746第九引腳，可調電容C8的另一端接電容數字轉換器AD7746的第十引腳，電容數字轉換器AD7746的第十三引腳接地，電容數字轉換器AD7746的第十四引腳通過電容C4接地，極性電容C2與電容C4并聯，且極性電容C2的正極接3V電壓，極性電容C2的負極接地，所述O值電阻R4的兩端分別接模擬地和數字地。
8.根據權利要求1-3任意一項所述的一種車內嬰兒檢測報警裝置，其特征在于，所述的音頻報警模塊包括數字電位器MCP41010、語音芯片WTV020、音頻功放LM4871、電阻R6、電容C1、電阻R9、極性電容C14、電容C15、電容C16、電阻R11、電阻R12、揚聲器，數字電位器MCP41010的第四引腳和第五引腳接地，數字電位器MCP41010的第八引腳接3V電壓，數字電位器MCP41010的第六引腳接電容C16 —端，電容C16另一端接電阻Rll —端，電阻Rll另一端接音頻功放LM4871第四引腳，數字電位器MCP41010的第七引腳分別連接電阻R9 —端和語音芯片WTV020第七引腳，電阻R9的另一端接3V電壓，極性電容C14的正極接3V電壓，極性電容C14的負極接地，語音芯片WTV020的第五引腳接3V電壓，語音芯片WTV020的第二引腳接地，語音芯片WTV020的第三引腳接電容ClO —端，電容ClO另一端接語音芯片WTV020第四引腳，電阻R6與電容ClO并聯，語音芯片WTV020的第i^一引腳和第十二引腳分別接3V電壓，音頻功放LM4871第一引腳接地，音頻功放LM4871第二引腳和第三引腳分別通過電容C15接地，音頻功放LM4871的第四引腳連接電阻R12 —端，電阻R12另一端接音頻功放LM4871第五引腳，音頻功放LM4871的第六引腳接3V電壓，音頻功放LM4871的第七引腳接地，音頻功放LM4871的第五引腳和第八引腳分別接到揚聲器的輸入端。
【文檔編號】G08B21/02GK104200612SQ201410468732
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月15日 優先權日:2014年9月15日
【發明者】孔雪卉, 張慧芬, 王超, 焦婷婷, 馬新國 申請人:濟南大學