在汽車發生意外碰撞時最大限度地確保駕駛員和乘客的安全，是汽車工業追求的目標之一。據我國衛生部的統計數據表明，在1 000例交通事故傷者中，只有14．3％的傷者能及時乘坐救護車到達醫院。道路交通事故表明，如果在交通事故發生5 min內采用應急救援措施，30 mm內采用急診，至少可以使18％～25％的重傷者免于死亡；另外，在我國車禍死亡中大約40％的傷者是當場死亡，其余60％是死于醫院或送往醫院途中，其中30％的傷者是因為搶救不及時而死亡。隨著汽車安全研究的深入，采用日趨完善的汽車碰撞保護系統(如氣囊等)可以有效地降低車禍死亡率，同時也有諸多弊端(如不能及時報警等待救援等)。本設計可以在車禍發生后自動撥打緊急電話，告知相關部門車禍發生的精確位置、時間，使其在第一時間派出救援隊，給援救傷員爭取更多時間，挽救更多的生命。
1 系統原理及結構框架
西方交通管理部門為了交通安全，特制定了死亡加速度500 g(g=10N／kg)這一數值，以醒世人。意思是如果行車加速度超過此值，將有生命危險，那么大的加速度，一般情況下緊急剎車是難以達到的，只有在發生猛烈撞擊后才會達到該數值。車輛碰撞的時間非常短，大多為毫秒級，而Atmega128單片機的處理速度是微秒級，甚至有更高級的芯片處理速度能達到納秒級，足以計算出撞車時的加速度。例如，兩輛摩托車時速20 km(5．6 m／s)，相向而行發生碰撞，碰撞時間為毫秒級，按0．001 s來計算，這樣短的時間內，產生的加速度為a1=V／t=5．6／0．001=560 g，如果是緊急剎車，從剎車開始到最終停止，時間按1 s來計算，產生加速度為a2=V／t=5．6／1=0．56 g，可見碰撞產生的加速度非常之大，證實了用檢測加速度的方法來判斷是否發生車禍是可行的。
本設計采用Atmega128單片機作為整個系統的中央處理器，與MEMS加速度傳感器、GPs定位模塊、GSM通信模塊相連。
一旦MEMS加速度傳感器檢測到有加速度變化，Atmega128將對此數據進行分析處理，若判為發生車禍，則GSM模塊以發短信或打電話的形式將GPS接收到的定位信息傳遞給有關部門，使其迅速派出急救隊進行救援工作；反之，系統自動復位，循環檢測。系統結構框圖如圖1所示。
2 主要硬件模塊
2．1 MEMS加速度傳感器模塊
加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子設備，有角加速度計和線加速度計兩種型號。本系統采用的MEMS加速度傳感器型號是ADX L202JE，此傳感器在同一硅片中刻蝕了一個多晶硅表面微機械傳感器，并集成了一套精密的信息處理電路，如圖2所示。
傳感器主要是由一個利用表面微機械加工的多晶硅機構和一個差動電容器組成。在加速度的作用下，多晶硅結構會產生偏移使電容值發生變化。在信號處理電路中，差動電容器的變化信號由調制器解調后通過一個RC濾波器(由內部RFx和外部CFx，RFx構成)送到占空比調制器中，由調制器轉換為占空比和加速度成正比的方波，方波的周期(T2)可以通過Rs確定。這個方波可以直接送到單片機進行處理，通過使用計數器測量方波周期T2以及脈的寬度T1(圖3)，從而得到加速度的值。
加速度：a=(T1／T2-Uog)／Ulg
式中：T2由占外接電阻器Rs確定，其關系為T2=Rs／125MΩ；Uog為0g對應的占空比，其變形值是50％；Ulg表示lg加速度變化引起的占空比變化值，對于ADXL202JE，lg的典型值是12．5％。
2．2 GPS定位模塊
GPS(Global Positioning System)是當前應用最為廣泛的衛星導航定位系統，使用方便、成本低廉。全球定位系統的主要特點有：全球性、全天候、連續性和實時性的導航、定位和定時功能。
本模塊使用SKYnav GB10，結構及其引腳如圖4所示。該模塊具有低功耗、抗干擾能力和抗遮擋能力強等特點，它具有12個數據并行接受通道，包括8個數據位、1個起始位、1個停止位、無校正位，輸出電平為CMOS電平、電流為1mA。通信方式是采用異步串行通信，電路連接方法非常簡便，只需將本模塊的TXD0和RXD0引腳分別與單片機的RXD0和TXD0引腳相連，即可進行數據傳輸，默認的通信速率是4 800 b／s，接受頻率為1 575．42±1．0MHz。
2．3 GSM通信模塊
TC35是Siemens公司推出的新一代無線通信GSM模塊，可以快速安全可靠地實現系統方案中的數據、語音傳輸、短消息服務(Short Message Service)和傳真。模塊的工作電壓為3．3～5．5 V，可以工作在900 MHz和1 800 MHz兩個頻段，所在頻段功耗分別為2 W(900 M)和1 W(1 800 M)。此外，該模塊還具有電話簿功能、多方通話，漫游檢測功能，常用工作模式有省電模式、IDLE、TALK等模式。通過獨特的40引腳的ZIF連接器，實現電源連接、指令、數據、語音信號、及控制信號的雙向傳輸。
TC35i有40個引腳，1～14引腳為電源部分，其中1～5引腳為電源電壓輸入端VBATT+，6～10引腳為電源地GND，11～12引腳為充電端，13引腳為對外輸出電壓(供外部電路使用)，24～29引腳為SIM卡連接端；33～40引腳為語音接口用來接電話手柄。15、30、31和32引腳為控制部分，15引腳為啟動線IGT(Ignition)。當TC35通電后必須給IGT一個大于100 mV的低電平，模塊才能啟動。30引腳為RTC BACK UP；31引腳為掉電控制：32引腳為SYNC，16～23引腳為數據輸入／輸出端。
在這里，著重介紹下SYNC引腳，因為該引腳可以很好地反映TC35的工作狀態。SYNC引腳可以用來輸出一個同步信號(synchronization sign-al)，也可以在應用時控制一個LED燈的輸出狀態。SYNC端通過一個三極管或門電路來控制LED。SYNC端通過一電阻接到NPN三極管(如9013)的基極，射極直接接地，集電極通過一個接限流電阻接到LED的負端，LED的正端接VCC。LED的工作模式完全類似于同步信號，顯示的是TC35i的工作狀態：LED燈滅，表示TC35i電源關閉，處于休眠、報警或單純的充電模式；600ms亮／600ms滅，表示未插入SIM卡，或者個人身份未登記／已注銷，或者網絡正在搜尋中，或者正在進行管理人員身份鑒定，或者網絡注冊正在進行中；75 ms亮／3 s滅，表示網絡注冊成功(控制通道和管理人員交換信息完成)，無來電；LED燈亮，依據不同的呼叫類型，有聲音呼叫，數據呼叫，在建立或者完畢等狀態。
TC35模塊發送短信常用Text和PDU(Protocol Data Unit，協議數據單元)模式。使用Text模式收發短信代碼簡單，實現起來十分容易，但最大的缺點是不能收發中文短信；而PDU模式不僅支持中文短信，也能發送英文短信。
下面是Text發送短信案例：
1)設置短消息中心
at+csca=“+813800731500”(短信中心)；
2)設置短信發送格式
at+cmgf=1(1-Text；0-PDU)；
3)發送短消息(短信內容為“Test”)
at+cmgs=“目地號碼”
>Test^z；
4)獲取短信內容(Once more)，假定Index=8
at+cmgr=8
返回信息如下：
+CMGR：“RECREAD”，“+8613225 168879”，“10／03／15,22：45：25+32”
Ni hao!
OK
3 系統軟件設計
中央處理器與各模塊之間通過UART進行信息數據傳輸，傳輸波特率為9 600 b／s，數據格式位為8位數據位，1位停止位，無奇偶校驗。軟件使用C語言編寫，C語言可讀性好，便于移植和管理。軟件流程圖如圖5所示。
4 結束語
本文設計了一種車禍自動定位報警系統．實現了加速度的實時判定、經緯度的實時顯示及自動發送信息的功能。借助于GPS全球定位系統和GSM通信技術提供的完善的數據通信平臺，達到了自動定位報警的目地，大大地減少了由于救援不及時造成的死亡。