關(guān)于客車超載自動(dòng)檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)

1、<p>　　關(guān)于客車超載自動(dòng)檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　作者：李青 關(guān)明 李忠良 張群</p><p>　　[摘要]利用紅外傳感器、辨向電路、報(bào)警電路、鎖定電路和單片機(jī)系統(tǒng),設(shè)計(jì)出一種超載監(jiān)測(cè)系統(tǒng),能夠通過(guò)鍵盤手動(dòng)設(shè)置乘客人數(shù)的上限值,并能用LED顯示器實(shí)時(shí)顯示車內(nèi)的乘客人數(shù)。當(dāng)客車發(fā)生超載時(shí),系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警,同時(shí)通過(guò)繼電器來(lái)切斷客車的電子啟動(dòng)裝置,從而鎖定汽車,使之無(wú)

2、法行駛。當(dāng)超載解除后,聲光報(bào)警也相應(yīng)的解除,客車解除鎖定,可以正常運(yùn)行。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]超載 紅外檢測(cè) 單片機(jī) 報(bào)警 鎖定 </p><p><b>　　一、引言 </b></p><p>　　針對(duì)我國(guó)國(guó)情,設(shè)計(jì)了一種客車載乘人員檢測(cè)系統(tǒng),當(dāng)超過(guò)規(guī)定人數(shù)時(shí),便鎖定汽車執(zhí)行機(jī)構(gòu),使之無(wú)法啟動(dòng)。主要任務(wù)有:⑴能夠手動(dòng)設(shè)置人數(shù)上限并

3、對(duì)其進(jìn)行顯示。⑵能夠?qū)崟r(shí)顯示出車廂內(nèi)乘客的實(shí)際人數(shù)。⑶光報(bào)警信號(hào)要實(shí)現(xiàn)閃爍功能。⑷聲音報(bào)警電路可由蜂鳴器完成。 </p><p><b>　　二、系統(tǒng)原理 </b></p><p>　　系統(tǒng)的前端檢測(cè)部分有兩個(gè)熱釋電紅外傳感器安裝于車的前后兩個(gè)門上 前門的傳感器用于檢測(cè)上車人員, 后門的傳感器用于檢測(cè)下車人員, 車門開(kāi)時(shí)系統(tǒng)及時(shí)啟動(dòng), 由于熱釋電紅外傳感器可檢測(cè)到人體

4、發(fā)射的紅外線且與穿衣多少無(wú)關(guān),因此比較可靠。當(dāng)有人上車時(shí), 紅外傳感器檢測(cè)上車人數(shù), 單片機(jī)累加計(jì)數(shù)并通過(guò)LED 屏顯示; 當(dāng)有人下車時(shí)單片機(jī)減法計(jì)數(shù)。由于單片機(jī)內(nèi)預(yù)設(shè)規(guī)定人數(shù), 當(dāng)超過(guò)此人數(shù)時(shí), 單片機(jī)控制汽車鎖定執(zhí)行機(jī)構(gòu)使其無(wú)法啟動(dòng), 并以LED 屏顯示數(shù)字。 </p><p>　　三、系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及功能設(shè)計(jì) </p><p>　　1.控制單元?？刂茊卧饕瓿蓹z測(cè)信號(hào)處理, 并根據(jù)

5、處理結(jié)果通過(guò)LED 實(shí)時(shí)顯示人數(shù), 當(dāng)人數(shù)超出規(guī)定時(shí), 產(chǎn)生汽車執(zhí)行機(jī)構(gòu)的鎖定控制信號(hào)和報(bào)警信號(hào)。利用51單片機(jī)作為控制單元。因?yàn)?1 是一個(gè)低功耗、高性能的8位單片機(jī)。 </p><p>　　2.熱紅外檢測(cè)單元。紅外傳感器采用對(duì)紅外光線最敏感的光敏原件以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線, 并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào),經(jīng)搜索資料確定可使用美國(guó)的傳感元件———熱釋電紅外傳感器KDS9。它能鑒別出運(yùn)動(dòng)的生物與其他非生物。下

6、圖是其雙探測(cè)元熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。 </p><p>　　使用時(shí), D 端接電源正極, G 端接電源負(fù)極, S 端為信號(hào)輸出。該傳感器將兩個(gè)極性相反、特性一致的探測(cè)元串接在一起, 目的是消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾。它利用兩個(gè)極性相反、大小相等的干擾信號(hào)及內(nèi)部相互抵消的原理來(lái)使傳感器得到補(bǔ)償。對(duì)于輻射至傳感器的紅外輻射, 熱釋電傳感器通過(guò)安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個(gè)探測(cè)元上, 從而使

7、傳感器輸出電壓信號(hào)。制造熱釋電紅外探測(cè)元鍺二極管材料, 它的探測(cè)波長(zhǎng)最敏感范圍為1.5μm左右。為了對(duì)某一波長(zhǎng)范圍的紅外輻射有較高的敏感度, 該傳感器在窗口上加裝了一塊干涉濾波片。這種濾波片除了允許某些波長(zhǎng)范圍的紅外輻射通過(guò)外, 還能將燈光、陽(yáng)光和其他紅外輻射拒之門外。 </p><p>　　本系統(tǒng)中, 當(dāng)人體輻射的紅外線通過(guò)菲涅爾透鏡被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探測(cè)元上時(shí), 電路中的傳感器將輸出電壓信號(hào),應(yīng)對(duì)熱釋

8、紅外傳感器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行放大?？梢赃\(yùn)用集成運(yùn)算放大器來(lái)進(jìn)行兩級(jí)放大, 以使其獲得足夠的增益。當(dāng)傳感器探測(cè)到人體輻射的紅外線信號(hào)并經(jīng)放大后送給窗口比較器時(shí), 若信號(hào)幅度超過(guò)窗口比較器的上下限, 則系統(tǒng)將輸出高電平信號(hào);無(wú)異常情況時(shí)則輸出低電平信號(hào)。比較器的上下限電壓即參考電壓分別設(shè)為3.8V 和1.2V。將這個(gè)高低電平變化的信號(hào)上升沿信號(hào)作為單片機(jī)P3.0 的輸入信號(hào), 設(shè)計(jì)中采用中斷方式來(lái)檢測(cè)。 </p><p&

9、gt;　　3.報(bào)警部分。當(dāng)單片機(jī)判斷出車上人員數(shù)量超出規(guī)定時(shí), 將通過(guò)P1.0 口輸出1kHz 的音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器, 作報(bào)警信號(hào),經(jīng)查閱資料確定電路可使用音頻放大集成芯片LM386。 </p><p>　　4.鎖定部分。鎖定部分通過(guò)在點(diǎn)火線路中加一繼電器控制開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)單片機(jī)判斷出車上人員數(shù)量超出規(guī)定時(shí), 將通過(guò)P1.5 口輸出一高電平, 繼電器工作, 從而使點(diǎn)火線路斷開(kāi), 無(wú)法啟動(dòng)。 </p>

10、<p>　　5.乘員數(shù)顯示部分。由于客車載人數(shù)目都在100 人以內(nèi), 所以用兩個(gè)7段LED 已經(jīng)足夠。本設(shè)計(jì)采用P2 和P0 口的輸出來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)LED。 </p><p><b>　　四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) </b></p><p>　　人員檢測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)智能化的系統(tǒng), 它的軟件所完成的功能主要包括: </p><p>　　(1)信息處理

11、: 即當(dāng)單片機(jī)I/O 口接收到脈沖時(shí), 單片機(jī)做加/ 減法計(jì)數(shù)。(2)顯示輸出: 單片機(jī)將總?cè)藬?shù)輸出到LED 進(jìn)行顯示。(3) 控制輸出: 即當(dāng)車載人數(shù)超出規(guī)定時(shí), 產(chǎn)生鎖定和報(bào)警控制信號(hào)。主程序、中斷子程序流程圖如下所示。 </p><p><b>　　五、結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　該系統(tǒng)在精度和靈敏度上都能滿足實(shí)際的需求, 解決了通過(guò)加大檢測(cè)力度、行政

12、干預(yù)等手段檢查客車超載問(wèn)題帶來(lái)的不便,方便了交警, 保障了行車安全。如果進(jìn)一步擴(kuò)充, 可以增加語(yǔ)音提示, 發(fā)出“歡迎光臨”、“車已超載”等提示;可以擴(kuò)展日期和時(shí)鐘模塊, 記錄每日的載客量和發(fā)車時(shí)間; 還可加入鍵盤輸入模塊, 隨時(shí)輸入要顯示的提示信息; 甚至可以擴(kuò)展和上位機(jī)的通信模塊, 將載客及出發(fā)時(shí)間保存。但該系統(tǒng)要求乘客在乘車時(shí)必須從前門上后門下,當(dāng)不滿足此要求時(shí)就會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)結(jié)果與實(shí)際不符,因此,在此問(wèn)題上有待改進(jìn)。 </p

13、><p><b>　　參考文獻(xiàn): </b></p><p>　　[1]胡漢才.單片機(jī)原理及接口技術(shù)(第2 版). 北京:清華大學(xué)出版社,2006. </p><p>　　[2]童敏明,唐守峰 .檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù).徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2008. </p><p>　　[3]趙繼文,何玉彬.傳感器與應(yīng)用電路設(shè)計(jì) .北京:科學(xué)