1 概述

由驾驶违规行为以及儿童被遗忘在车内等造成死亡的事件时有发生，车内驾驶环境安全检测与防护系统通过运用红外探测技术、气体传感器、温度传感器等一系列现有技术和装置，能够实时检测车内环境和人员是否安全，并采取有效的防护措施保证驾驶安全和车内环境安全，避免酒后驾驶和儿童被滞留车内导致的悲剧发生。

2 系统整体工作流程

系统整体流程如图1所示，系统启动后通过热释红外判断驾驶座是否有人，如果有人检测车内温度是否正常，驾驶人员是否喝酒，如果检测到车内温度超过阈值，则打开风扇降温，如果检测到驾驶员喝酒，则通过车内蜂鸣器和OLED提醒驾驶员“喝酒不开车”。 如果驾驶座没人，则检测车内是否有儿童滞留，当检测到有儿童滞留时，一方面打开风扇降温，同时开始安全锁，方便儿童可以打开车门，另一方面将儿童滞留信息和车辆位置发送到驾驶人员APP，提醒驾驶人员实施车外救援。

图1 系统整体流程

3 系统硬件设计

3.1 系统硬件架构

本系统由硬件模块和软件模块两部分组成，总体设计包括微处理器模块、温度数据采集模块、酒精数据采集模块、红外检测模块、防护处理模块和数据传输模块等。整体硬件架构如图2所示。

图2 系统整体硬件架构

系统采用STM32F103C8T6单片机作为主处理器，使用MQ-3传感器采集酒精气体数据，使用温度传感器DS18B20采集车内温度数据，人体红外感应使用HC-SR501模块，数据传输使用NB-IoT模块，车辆定位使用GPS北斗ATGM336H-5N模块，使用OLED液晶显示屏显示检测到的数据。此外，还包括电机、电路、蜂鸣器、风扇、锁等硬件。

3.2 主要硬件模块

3.2.1人体红外线感应模块

HC-SR501红外传感器具有极低的工作适应电压和较高的灵敏度，当HC-SR501红外传感器检测到有人员存在时，其输出的电平将达到一个较高的水平，当被测人员未超出传感器的监测范围时，则持续向单片机输出高电平。

3.2.2温度采集模块

DS18B20温度传感器利用传感器的特性将温度变化转化为电压信号，并内置A/D转换模块，能够直接输出数字信号给主控制器，从而实现高效的温度采集。本系统中DS18B20工作流程如下：

（1）温度转换44H启动DS18B20进行温度转换；

（2）读取BEH暂存器中的9位二进制数字；

（3）暂存器4EH的TH、TL字节写入数据；

（4）暂存器的TH、TL字节复制到 E2RAM的48H 位置；

（5）重新调用B8H函数，E2RAM中的TH、TL字节写入暂存器的TH、TL字节中；

（6）启动DS18B20，主CPU接收电源供电方式的信号并且读取电源供电方式B4H的值。

3.2.3 NB-IoT 模块

本系统使用一个MCU与NB-IoT的BC35模组进行通讯，首先设计MCU的外设电路以及BC35的外设电路，随后进行焊接并进行调试。进行数据传输时，先将模拟信号传送到MCU，经过MCU对其格式进行处理，然后经由串口与BC35通讯，并利用AT指令实现NB-IoT模块的数据传送。

4 系统软件设计

4.1 温度采集程序设计

首先主程序进行初始化，探测到DS18B20的存在后，发出温度转换命令和温度读取命令，紧接着调用相应的数据处理子程序，以完成温度测量和显示的任务。主要代码如图3所示。

图3 DS18B20的主要代码

4.2 手机APP程序设计

手机APP使用Qt Creator和Android SDK进行开发，界面如图6所示，主要显示驾驶座是否有人、车内温度、酒精浓度、温度阈值、酒精阈值和经纬度等。

图4 手机APP

6 结语

基于STM32的车内驾驶环境安全检测与防护系统通过对车内环境参数的实时监测，可以有效识别危险状况，警示驾驶人员并采取相应措施，从而保障驾驶人员和乘客的生命安全。本系统具有效率高成本低等特点，家用汽车安装此系统，可以大大减少此类事故的发生。

参考文献

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[2]林倩,陈思维,胡单辉. 基于无线传感器网络的车内儿童滞留检测系统的研究[J]. 佳木斯大学学报（自然科学版）,2020,38(04):59-63.

[3]王泓淇,陈守满,文雅宏等. 基于FPGA的智能车内安全检测系统[J]. 微型电脑应用,2022,38(08):15-18.

[4]卓丽,卢晓婷,程登等. 空气滞留监测系统在汽车上的应用[J]. 信息与电脑（理论版）,2022,34(02):34-37.

作者简介：周岩（1979-），男，山东临沂人，本科，研究方向：交通信息工程