一种车内婴儿检测报警装置制造方法
【专利摘要】本发明的一种车内婴儿检测报警装置，它包括控制模块、电源模块、按键模块、振动检测模块、压力检测模块、音频报警模块，控制模块采用附带晶振电路和复位电路的MSP430F1232单片机；电源模块包括充电电路和电压转换电路，充电电路输入端连接车内点烟头，输出端连接锂电池输入端，锂电池输出端接电压转换电路的输入端，电压转换电路的输出端输出3V电压；按键模块、振动检测模块、压力检测模块、音频报警模块分别电连接到单片机上，且压力检测模块利用差动式电容传感器作为核心检测器件。该装置利用差动式电容产生的电磁场以及其变化程度，实现对座椅上是否存在婴幼儿的认定，并结合音频报警、GPRS短信报警的方式，提醒父母。
【专利说明】一种车内婴儿检测报警装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种报警装置，具体地说是一种车内婴儿检测报警装置。
【背景技术】
[0002]近几年来，随着各种车辆的增多，儿童被锁车内事件频繁发生，汽车一旦熄火停止后，车门窗紧闭，车内温度迅速增加，婴幼儿的体温调节系统不发达，自救能力薄弱，这种情况下很容易导致孩子中暑死亡。
[0003]目前，应用于儿童校车上的检测装置已有相关专利(专利号:2012101381302)，该装置主要由电源模块、单片机控制模块、检测模块以及报警模块组成。电源模块由汽车电源和辅助电源电路组成；检测模块采用声音检测和微波检测方式结合，分别用于采集人体活动所发出的声音和人体红外线数据；报警模块包括车门自动打开模块、语音提醒模块和GSM手机短信报警模块，用于执行单片机控制模块传送的数据信息，进而实现相应报警。
[0004]现有技术是针对儿童校车展开设计的，其中的检测模块主要为声音检测和微波检测。微波检测主要采集人体移动时所产生的信号，对于婴儿座上的婴儿而言，一旦孩子处于熟睡状态，在装置设定的检测时间内，没有出现移动情况也没有发出声音时，该装置会判定车内没人而自动进入待机状态，可见，对于家用轿车而言，声音检测和微波检测的可靠性较差。此外，该装置在汽车熄火拔出钥匙后被唤醒，若此时车内除了婴儿本身之外还有其它监护人的话，装置依然会报警，显然这种报警是多余的。现在的婴儿座椅都有安全带固定，I岁左右的婴幼儿自救能力相当薄弱，很难自行打开安全带，车门自动打开装置对于很小的孩子来讲是不需要的，且车门打开后对孩子以及轿车而言都是不安全的。因此该装置不适合安装在家用轿车中。
【发明内容】
[0005]针对婴幼儿自救能力薄弱以及现有技术存在不足等问题提出了一种适合在家用轿车内使用的婴儿检测报警装置，防止了父母因日程繁忙、粗心大意将孩子遗忘在车内而导致的悲剧事件的发生。
[0006]本发明采用以下技术方案:一种车内婴儿检测报警装置，其特征在于，包括控制模块、电源模块、按键模块、振动检测模块、压力检测模块、音频报警模块，所述的控制模块采用附带晶振电路和复位电路的MSP430F1232单片机；所述的电源模块为装置提供电力供应，所述的电源模块包括充电电路和电压转换电路，所述的充电电路的输入端连接车内点烟头，所述充电电路的输出端连接锂电池输入端，所述锂电池的输出端连接电压转换电路的输入端，所述电压转换电路的输出端输出3V电压；所述的按键模块、振动检测模块、压力检测模块、音频报警模块分别电连接到单片机上，且压力检测模块利用差动式电容传感器作为核心检测器件。
[0007]进一步的，所述的装置还包括连接到单片机上的GPRS模块，所述的GPRS模块采用MC52i芯片。
[0008]进一步的，所述的装置包括JTAG接口，所述的JTAG接口连接到单片机上。
[0009]进一步的，所述的充电电路包括极性电容C19、电容C21、降压芯片LM7805、电容C22、极性电容C20、电容C17、充电芯片TP4056、电容C18、prog脚电阻，所述极性电容C19的正极连接车内点烟头，极性电容C19的负极接地，电容C21与极性电容C19并联，降压芯片LM7805的第一引脚接极性电容C19正极，降压芯片LM7805的第二引脚通过电容C22接地，降压芯片LM7805的第三引脚接地，极性电容C20与电容C22并联，且极性电容的正极接5V电压，极性电容C20的负极接地，电容C17的一端接5V电压，电容C17的另一端接地，充电芯片TP4056的第四引脚和第八引脚分别连接5V电压，充电芯片TP4056的第三引脚、第六引脚和第七引脚分别接地，充电芯片TP4056的第一引脚接地，充电芯片TP4056的第二引脚通过prog脚电阻接地，充电芯片TP4056的第五引脚通过电容C18接地。
[0010]进一步的，所述的电压转换电路包括电容C12、稳压芯片PAM2312、电感L1、电阻R7、电阻R8、电容(:11、电容(:13，电容C12的一端接锂电池输出端，电容C12的另一端接地，稳压芯片PAM2312的第一引脚和第四引脚接锂电池输出端，稳压芯片PAM2312的第二引脚接地，稳压芯片PAM2312的第三引脚通过电感LI接输出端，稳压芯片PAM2312的第五引脚通过电容Cll接输出端，电阻R7的一端接输出端，电阻R7的另一端分别连接稳压芯片PAM2312的第五引脚和电阻R8 —端，电阻R8另一端接地，电容C13的一端接输出端，电容Cl3的另一端接地。
[0011]进一步的，所述的振动检测模块包括电阻R1、可变电阻R2、电阻R3、发光二级管D1、振动传感器ANS-801S、比较器LM393AH，电阻Rl的一端连接3V供电电压，电阻Rl的另一端连接发光二级管Dl的正极，发光二级管Dl的负极接输出端，所述可变电阻R2的一端接3V电压，可变电阻R2的另一端接地，可变电阻R2的滑片连接比较器LM393AH的第二引脚，电阻R3的一端接3V电压，电阻R3的另一端分别连接振动传感器ANS-801S —端和比较器LM393AH的第三引脚，振动传感器ANS-801S的另一端接地，比较器LM393AH的第八引脚接3V电压，比较器LM393AH的第四引脚接地，比较器LM393AH的第一引脚接输出端。
[0012]进一步的，所述的压力检测模块包括电容数字转换器AD7746、可调电容C5、可调电容C6、可调电容C7、可调电容C8、电容C4、极性电容C2、0值电阻R4，电容数字转换器AD7746的第三引脚分别连接可调电容C5 —端和可调电容C6 —端，可调电容C5的另一端接电容数字转换器AD7746第八引脚，可调电容C6的另一端接电容数字转换器AD7746的第七引脚，电容数字转换器AD7746的第四引脚分别连接可调电容C7 —端和可调电容CS —端，可调电容C7的另一端接电容数字转换器AD7746第九引脚，可调电容C8的另一端接电容数字转换器AD7746的第十引脚，电容数字转换器AD7746的第十三引脚接地，电容数字转换器AD7746的第十四引脚通过电容C4接地，极性电容C2与电容C4并联，且极性电容C2的正极接3V电压，极性电容C2的负极接地，所述O值电阻R4的两端分别接模拟地和数字地。
[0013]进一步的，所述的音频报警模块包括数字电位器MCP41010、语音芯片WTV020、音频功放LM4871、电阻R6、电容C10、电阻R9、极性电容C14、电容C15、电容C16、电阻R11、电阻R12、扬声器，数字电位器MCP41010的第四引脚和第五引脚接地，数字电位器MCP41010的第八引脚接3V电压，数字电位器MCP41010的第六引脚接电容C16 —端，电容C16另一端接电阻Rll —端，电阻Rll另一端接音频功放LM4871第四引脚，数字电位器MCP41010的第七引脚分别连接电阻R9 —端和语音芯片WTV020第七引脚，电阻R9的另一端接3V电压，极性电容C14的正极接3V电压，极性电容C14的负极接地，语音芯片WTV020的第五引脚接3V电压，语音芯片WTV020的第二引脚接地，语音芯片WTV020的第三引脚接电容ClO—端，电容ClO另一端接语音芯片WTV020第四引脚，电阻R6与电容ClO并联，语音芯片WTV020的第H^一引脚和第十二引脚分别接3V电压，音频功放LM4871第一引脚接地，音频功放LM4871第二引脚和第三引脚分别通过电容C15接地，音频功放LM4871的第四引脚连接电阻R12 —端，电阻R12另一端接音频功放LM4871第五引脚，音频功放LM4871的第六引脚接3V电压，音频功放LM4871的第七引脚接地，音频功放LM4871的第五引脚和第八引脚分别接到扬声器的输入端。
[0014]本发明的有益效果是:
[0015]1、该装置利用差动式电容产生的电磁场以及其变化程度，实现对座椅上是否存在婴幼儿的认定，并结合音频报警、GPRS短信报警的方式，提醒父母，避免将婴幼儿锁在车内的悲剧。
[0016]2、本设计采用MSP430F1232单片机作为主控制器，它是一款超低功耗系列单片机，具有5种低功耗模式，运行电流200 μ A (2.2VlMHz)，待机模式下电流只有0.7 μ A，从待机到唤醒不超过6 μ S，响应速度快，功耗极低。
[0017]3、采用差动式电容传感器进行检测，由于人体是一个介电常数近似为80的良好导电体，因此利用电容传感器原理，通过电容数字转换器(CDC)输出的电容变化可以准确判断座椅上有无人体存在。由于CDC输出的电容大小取决于物体本身的导电性和介电常数，因此，通过检测、分析电容值的大小可以较容易的区分出人体和其它物体，减小误判几率。
[0018]4、采用高精度电容数字转换芯片AD7746与电容传感器直接相连进行电容值测量。AD7746是由美国ADI公司最新推出的一款24位电容式带有片上温度传感器的数字转换器，具有较高的分辨率、准确度和线性度等内在特性，其功耗仅为0.7mA，且具有两个外接电容通道，两个电容传感器可共用一个CDC器件，降低了装置的开发成本。
[0019]5、由于汽车发动机一旦运转，势必会产生振动现象，发动机停止，振动消失，因此采用灵敏度可调的振动传感器检测汽车熄火停止，这样无需在汽车点火开关处安装复杂的电路来监控汽车运行状态。装置采用型号为ANS-801S的振动传感器，其为电阻式振动传感器，振动时电阻的大小随着振动的力度而变化，有极宽的振动侦测范围，低功耗，灵敏度可由电路自行调整。
[0020]6、GPRS模块西门子公司推出的双频模块MC52i，它适用于亚洲的频段场的900/1800MHZ，支持GSM/GPRS功能。此外，该模块内嵌TCP/IP协议栈，降低了开发难度，且提供了标准UART接口，可直接与单片机控制器的UART接口进行连接，硬件电路实现简单。
[0021]7、报警单元采用音频报警、短信报警、拨号报警三者之间相互结合的方式进行报警，提高报警的可靠性。
[0022]8、锂电池供电，可利用汽车点烟头随时充电，当充电完成时，TP4056将自动终止充电循环，因此不会出现过充情况，该装置可以一直与点烟头接口相连，充电自动完成，无需人工干涉。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本发明原理结构框图；
[0024]图2是本发明控制模块的原理结构示意图；
[0025]图3是本发明电源模块中充电电路的电路原理图；
[0026]图4是本发明电源模块中电压转换电路的电路原理图；
[0027]图5是本发明压力检测模块的电路原理图；
[0028]图6是本发明振动检测模块的电路原理图；
[0029]图7是本发明音频报警模块的电路原理图；
[0030]图8是本发明按键模块的电路原理图；
[0031]图9是本发明GPRS模块的电路原理图；
[0032]图10是本发明JTAG接口的电路原理图。
【具体实施方式】
[0033]如图1所示的一种车内婴儿检测报警装置，其特征在于，包括控制模块、电源模块、按键模块、振动检测模块、压力检测模块、音频报警模块、GPRS模块、JTAG接口，所述的控制模块采用附带晶振电路和复位电路的MSP430F1232单片机；所述的电源模块为装置提供电力供应，所述的电源模块包括充电电路和电压转换电路，所述的充电电路的输入端连接车内点烟头，所述充电电路的输出端连接锂电池输入端，所述锂电池的输出端连接电压转换电路的输入端，所述电压转换电路的输出端输出3V电压；所述的按键模块、振动检测模块、压力检测模块、音频报警模块、GPRS模块、JTAG接口分别电连接到单片机上，且压力检测模块利用差动式电容传感器作为核心检测器件，所述的GPRS模块采用MC52i芯片。
[0034]整个装置的工作原理:振动传感器检测到振动信号后通过中断方式唤醒单片机，此时整个装置开始正常工作。一旦检测到振动信号消失，单片机控制器便通知⑶C去测量电容值并提供数据，单片机对每个CDC发过来的数据进行分析、处理、判断，如果出现婴儿座椅上有人体存在而其他座椅上无人体存在的情况时，装置中的音频报警模块开始报警，报警音量每I分钟增加一次，直至孩子被抱走。若报警5分钟后孩子依然未被抱走，装置中的GPRS短信模块便会向指定一个(或几个)手机号码发送形如“有孩子滞留在您车上，请马上采取措施”的短信提醒，倘若发送短信后的5分钟内孩子还是未被抱走，GPRS模块随即向预存的手机号码拨号，提醒司机或父母尽快解救孩子。当装置检测到振动信号消失后(熄火停止)的15分钟内，未检测到人体存在的信号，装置自动进入睡眠状态，有效降低功耗，等待振动信号再次出现将其唤醒。整个装置采用可充电的锂电池供电，可通过连接线将装置连接至车内点烟头，随时给锂电池充电。
[0035]如图2所示，所述的控制模块主要由MSP430F1232单片机、32.768kHz的低频晶振电路、复位电路构成。
[0036]振荡电路原理:振荡电路的两个30pF电容起并联谐振的作用，两个电容值的选取一般是相同的，如果相差太大，极易造成谐振不平衡，致使停振或者根本不起振。
[0037]复位电路原理:复位电路中电阻的作用是限制电流的大小。串联时，电阻越大，对电容的充电就越慢，充电周期也就越长；并联时，电阻越大，对电容的充电就越快，周期也就越快。该单片机为低电平复位，单片机上电后，首先电源通过电阻R5给电容C9充电，电容电压缓慢上升，电压没升到电源电压3.0V时，复位引脚为低电平，于是单片机复位，接近电源电压3.0V时芯片复位完成，开始工作。当按下按键时，复位引脚呈现低电平，实现单片机复位。当单片机掉电后，电容会通过二极管迅速放电，保证短时间内再开机时的复位效果。
[0038]如图3所示，所述的充电电路包括极性电容C19、电容C21、降压芯片LM7805、电容C22、极性电容C20、电容C17、充电芯片TP4056、电容C18、prog脚电阻，所述极性电容C19的正极连接车内点烟头，极性电容C19的负极接地，电容C21与极性电容C19并联，降压芯片LM7805的第一引脚接极性电容C19正极，降压芯片LM7805的第二引脚通过电容C22接地，降压芯片LM7805的第三引脚接地，极性电容C20与电容C22并联，且极性电容的正极接5V电压，极性电容C20的负极接地，电容C17的一端接5V电压，电容C17的另一端接地，充电芯片TP4056的第四引脚和第八引脚分别连接5V电压，充电芯片TP4056的第三引脚、第六引脚和第七引脚分别接地，充电芯片TP4056的第一引脚接地，充电芯片TP4056的第二引脚通过prog脚电阻接地，充电芯片TP4056的第五引脚通过电容C18接地。
[0039]由于汽车点烟头输出电压一般为12V，而充电芯片TP4056的最大输入电压为10V，因此需要进行电压装换，这里采用LM7805芯片将输入12V电压转换为5V。TP4056是一款给单节锂离子电池充电的、采用恒定电流/恒定电压充电方式的线性充电器，充电电流IBAT由电阻Rprog控制,其计算公式为:
【权利要求】
1.一种车内婴儿检测报警装置，其特征在于，包括控制模块、电源模块、按键模块、振动检测模块、压力检测模块、音频报警模块，所述的控制模块采用附带晶振电路和复位电路的MSP430F1232单片机；所述的电源模块为装置提供电力供应，所述的电源模块包括充电电路和电压转换电路，所述的充电电路的输入端连接车内点烟头，所述充电电路的输出端连接锂电池输入端，所述锂电池的输出端连接电压转换电路的输入端，所述电压转换电路的输出端输出3V电压；所述的按键模块、振动检测模块、压力检测模块、音频报警模块分别电连接到单片机上，且压力检测模块利用差动式电容传感器作为核心检测器件。
2.根据权利要求1所述的一种车内婴儿检测报警装置，其特征在于，所述的装置还包括连接到单片机上的GPRS模块，所述的GPRS模块采用MC52i芯片。
3.根据权利要求1所述的一种车内婴儿检测报警装置，其特征在于，所述的装置包括JTAG接口，所述的JTAG接口连接到单片机上。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种车内婴儿检测报警装置，其特征在于，所述的充电电路包括极性电容C19、电容C21、降压芯片LM7805、电容C22、极性电容C20、电容C17、充电芯片TP4056、电容C18、prog脚电阻，所述极性电容C19的正极连接车内点烟头，极性电容C19的负极接地，电容C21与极性电容C19并联，降压芯片LM7805的第一引脚接极性电容C19正极，降压芯片LM7805的第二引脚通过电容C22接地，降压芯片LM7805的第三引脚接地，极性电容C20与电容C22并联，且极性电容的正极接5V电压，极性电容C20的负极接地，电容C17的一端接5V电压，电容C17的另一端接地，充电芯片TP4056的第四引脚和第八引脚分别连接5V电压，充电芯片TP4056的第三引脚、第六引脚和第七引脚分别接地，充电芯片TP4056的第一引脚接地，充电芯片TP4056的第二引脚通过prog脚电阻接地，充电芯片TP4056的第五引脚通过电容C18接地。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种车内婴儿检测报警装置，其特征在于，所述的电压转换电路包括电容C12、稳压芯片PAM2312、电感L1、电阻R7、电阻R8、电容C11、电容C13，电容C12的一端接锂电池输出端，电容C12的另一端接地，稳压芯片PAM2312的第一引脚和第四引脚接锂电池输出端，稳压芯片PAM2312的第二引脚接地，稳压芯片PAM2312的第三引脚通过电感LI接输出端，稳压芯片PAM2312的第五引脚通过电容Cll接输出端，电阻R7的一端接输出端，电阻R7的另一端分别连接稳压芯片PAM2312的第五引脚和电阻R8 —端，电阻R8另一端接地，电容C13的一端接输出端，电容C13的另一端接地。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的一种车内婴儿检测报警装置，其特征在于，所述的振动检测模块包括电阻R1、可变电阻R2、电阻R3、发光二级管Dl、振动传感器ANS-801S、比较器LM393AH，电阻Rl的一端连接3V供电电压，电阻Rl的另一端连接发光二级管Dl的正极，发光二级管Dl的负极接输出端，所述可变电阻R2的一端接3V电压，可变电阻R2的另一端接地，可变电阻R2的滑片连接比较器LM393AH的第二引脚，电阻R3的一端接3V电压，电阻R3的另一端分别连接振动传感器ANS-801S —端和比较器LM393AH的第三引脚，振动传感器ANS-801S的另一端接地，比较器LM393AH的第八引脚接3V电压，比较器LM393AH的第四引脚接地，比较器LM393AH的第一引脚接输出端。
7.根据权利要求1-3任意一项所述的一种车内婴儿检测报警装置，其特征在于，所述的压力检测模块包括电容数字转换器AD7746、可调电容C5、可调电容C6、可调电容C7、可调电容C8、电容C4、极性电容C2、0值电阻R4，电容数字转换器AD7746的第三引脚分别连接可调电容C5 —端和可调电容C6 —端，可调电容C5的另一端接电容数字转换器AD7746第八引脚，可调电容C6的另一端接电容数字转换器AD7746的第七引脚，电容数字转换器AD7746的第四引脚分别连接可调电容C7 —端和可调电容CS —端，可调电容C7的另一端接电容数字转换器AD7746第九引脚，可调电容C8的另一端接电容数字转换器AD7746的第十引脚，电容数字转换器AD7746的第十三引脚接地，电容数字转换器AD7746的第十四引脚通过电容C4接地，极性电容C2与电容C4并联，且极性电容C2的正极接3V电压，极性电容C2的负极接地，所述O值电阻R4的两端分别接模拟地和数字地。
8.根据权利要求1-3任意一项所述的一种车内婴儿检测报警装置，其特征在于，所述的音频报警模块包括数字电位器MCP41010、语音芯片WTV020、音频功放LM4871、电阻R6、电容C1、电阻R9、极性电容C14、电容C15、电容C16、电阻R11、电阻R12、扬声器，数字电位器MCP41010的第四引脚和第五引脚接地，数字电位器MCP41010的第八引脚接3V电压，数字电位器MCP41010的第六引脚接电容C16 —端，电容C16另一端接电阻Rll —端，电阻Rll另一端接音频功放LM4871第四引脚，数字电位器MCP41010的第七引脚分别连接电阻R9 —端和语音芯片WTV020第七引脚，电阻R9的另一端接3V电压，极性电容C14的正极接3V电压，极性电容C14的负极接地，语音芯片WTV020的第五引脚接3V电压，语音芯片WTV020的第二引脚接地，语音芯片WTV020的第三引脚接电容ClO —端，电容ClO另一端接语音芯片WTV020第四引脚，电阻R6与电容ClO并联，语音芯片WTV020的第i^一引脚和第十二引脚分别接3V电压，音频功放LM4871第一引脚接地，音频功放LM4871第二引脚和第三引脚分别通过电容C15接地，音频功放LM4871的第四引脚连接电阻R12 —端，电阻R12另一端接音频功放LM4871第五引脚，音频功放LM4871的第六引脚接3V电压，音频功放LM4871的第七引脚接地，音频功放LM4871的第五引脚和第八引脚分别接到扬声器的输入端。
【文档编号】G08B21/02GK104200612SQ201410468732
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】孔雪卉, 张慧芬, 王超, 焦婷婷, 马新国 申请人:济南大学