智能客车超载检测系统的设计

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长春工业大学

毕业设计、毕业论文

题目智能型客车

超载检测系统设计

学院电气与电子工程学院

专业班级电气工程及其自动化090307

指导老师唐娜

姓名吴飞

2013年6月11日

指导教师签字：

年月日评阅人签字：

年月日

摘要

本文设计了一个客车超载监控系统，以MCS-51单片机为核心，利用反射式红外传感器、方向识别电路、报警电路、锁定电路设计，能够通过键盘手动设置乘客人数的上限值，并用LED显示器显示车的实时乘客人数。当客车人数超载时，系统发出声光报警，并通过继电器切断客车的电子启动装置，从而将汽车锁定，使之无法行驶。当超载解除后，声光报警也相应的解除，客车锁定解除，可以正常运行。

本设计共分两部分，硬件系统设计和软件系统设计。硬件部分利用红外传感器和方向识别电路将乘客的上、下车情况进行检测和判断并输入单片机系统。经过单片机系统将处理的数据送LED显示，声光报警电路由蜂鸣器和发光二极管组成，用继电器实现对客车启动装置的锁定。软件部分用汇编语言进行编程，采用模块化设计思想。该系统通过调试后，能够较好的完成客车超载的预警提示，并对超载情况进行相关控制。

关键词：客车；超载；监控；单片机

Intelligent Passenger Overload Detection System Design

Abstract:

This paper illustrates the design of a carriage overload monitoring system.MCS-51 MCU as core is used to design hardware circuit and software.In this subject we use infrared sensors,identify circuit and alarm-circuit latch circuit to design a carriage overload monitoring system that enables the keyboard to manually set limits on the number of passengers and can use LED at the same time to display the number of passengers inside.If the passenger overloading,the sound and light alarm system cuts off the bus through the electronic launch devices.By doing this,the overload monitoring system can lock the car,so that the car can’t be started.When the overload is canceled,the sound and light warning is canceled. The bus is also unlocked and can be operated normally.

The design is divided into two parts, hardware system design and software system design .The hardware systems parts uses infracted sensors and identify circuit to detect and judge the situation whether the passengers are getting on or off the bus .This system can display the number of passengers on LED. The sound and light alarm circuit is composed of buzzer and LEDs, the lock function of the bus’s launch devices achieves by using the relay unit. Assemble language is used in the software system and modularization design idea is adopted .The monitor system can complete an alarm beforehand for overload, meanwhile the mutuality control will be adopted.

Key words:carriage;overloading;monitoring; SCM(single chip micro computer)

目录

第1章绪论 (1)

1.1立题的意义 (1)

1.2课题研究任务及目标 (2)

1.3课题主要容 (2)

第2章客车超载检测系统的方案论证 (4)

2.1系统的原理 (4)

2.2系统的组成 (4)

第3章客车超载监控系统的硬件设计 (6)

3.1客车超载监控系统的检测电路 (6)

3.1.1传感器的选择 (6)

3.1.2反射式红外传感器检测原理 (7)

3.1.3方向识别电路的设计 (8)

3.1.4 双D触发器 (10)

3.1.5 7406 芯片 (10)

3.2单片机最小系统的设计 (13)

3.2.1单片机的选择 (13)

3.2.2单片机外围电路的设计 (15)

3.3显示电路的设计 (17)

3.3.1 7407集电极开路六正相高压驱动器 (17)

3.3.1LED显示器 (19)

3.3.3显示电路 (20)

3.4键盘电路的设计 (21)

3.5报警电路的设计 (22)

3.6客车锁定电路的设计 (23)

3.7供电电源电路的设计 (24)

第4章客车超载监控系统的软件设计 (26)

4.1客车超载监控系统的软件设计方案 (26)

4.2 T0、T1中断计数程序的设计 (28)

4.3按键子程序的设计 (29)

4.4报警与锁定子程序的设计 (30)

4.5显示子程序的设计 (31)

结论 (33)

致 (34)

参考文献 (35)

附录I 客车超载监控系统硬件系统原理图 (37)

附录Ⅱ客车超载监控系统程序清单 (38)

附录III 客车超载监控系统元器件清单 (44)

第1章绪论

1.1立题的意义

随着生活水平的不断提高，人们外出打工、探亲、旅游的人数越来越多，尤其是节假日，而与此相关的公路客运（长途客车，旅游客车等）的运力却没有相应增加，致使超员现象频频出现。目前，它已成为一个严重影响交通运输环境和社会经济可持续发展的社会问题。客车超载对国家的公路设施和客运市场造成了不良的影响，也影响车辆本身和车辆的驾驶、控制，容易引发事故，我们都知道车辆超载运输并且长期处于超负荷状态，就会导致车辆的制动装置和操作系统等安全性能迅速下降，表现为轮胎变形爆胎，刹车失灵，转向器轻飘抖动，钢板弹簧折断，半轴断裂等等。而客车一旦发生事故，给国家和百姓带来重大的经济损失和感情伤害。

目前，国家虽然出台了一系列的政策法规来制止客车超载，各地政府也制定了相关的制度来对客车超载进行管理，在一定程度上减少了客车超载现象，但在节假日等客流高峰期，超载现象还是屡禁不止。在采取行政监督管理的同时，通过科学技术的手段来消除客车超载的现象也有着极其重要的意义和实用性。

单片机作为微型计算机的一个很重要的分支，是将CPU、存储器、总线、I/O接线口电路集成在一片超大规模集成电路芯片上。自问世以来，以其极高的性价比，受到人们的重视和关注，应用很广，发展也很快。因此它广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个畴：

(1)在智能仪器仪表上的应用

单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。

(2)在工业控制中的应用

单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。

⑶在家用电器中的应用

现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。

⑷在计算机网络和通信领域中的应用

现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机、机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通

信、再到日常工作中随处可见的移动、集群移动通信、无线电对讲机等。

⑸单片机在医用设备领域中的应用

单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等。

因此单片机的出现应用于监测系统后，智能化的监测系统的模型也就基本具备了。单片机以其兼容性强，软件、硬件应用设计资源资料丰富，以及极高的性能价格比受到人们的重视和关注。单片机以及外围芯片的不断发展促进了超载、超量监测系统的发展。以单片机为核心的智能监控系统以其体积小，抗干扰能力强，对环境的要求不高，价格低廉，可靠性高，开发较为容易，并可获得较高的经济效益等特点，很快占有了监控器领域的市场,所以其应用很广，发展很快。

因此本课题正是基于此点，采用单片机为核心的智能监控系统可以对客车乘客人数的统计，并通过LED显示器实时显示。当客车出现超载时，系统进行声光报警。同时通过继电器关闭客车的启动装置来阻止超载客车的运行。反之，当超载解除后，声光报警被解除，系统也相应解除对客车的锁定，客车可正常运行，从而达到了智能监控客车超载的要求，大大减少因超载而发生交通事故，使乘客的生命财产安全得到有效的保障。

1.2课题研究任务及目标

本课题主要任务是以MCS-51单片机为控制核心，能够自动检测车乘客的人数并用LED即时显示，通过键盘设置超载人数的上限值，一旦客车超载时能进行声光报警，同时锁定客车的启动装置。它的硬件电路部分主要包括检测电路（红外传感器和方向识别电路）、键盘电路、显示电路、控制电路和报警电路五大部分。其中，主要研究容为：红外检测技术、运动方向识别电路、LED数码管的显示、单片机控制系统等。

该设计技术指标如下：

⑴能够完成车厢人数的显示，并用LED即时显示

⑵超载人数的上限值可以通过键盘设置（默认人数为30）

⑶客车一旦超载时将发出声光报警信号，并关闭汽车的启动装置。

⑷光报警信号要实现1S闪烁功能，声音报警电路要产生1kHz音频信号驱动蜂鸣器完成。

1.3课题主要容

本文主要介绍了客车超载监控系统的软硬件设计思想、各功能的实现方法、相应的电路原理、以及各元器件性能型号的选择，容主要分为两部分：

第一部分是硬件的设计，包括硬件电路方案的设计、元器件的选择等，具体的硬

件电路包括检测电路（传感器和方向识别电路），AT89C51单片机的最小系统电路、键盘输入电路、LED显示电路、声光报警电路、锁定电路等。以硬件来完成具体的功能使整个系统完整，并达到最终可以准确的检测客车超载检测的最终目的。

第二部分是软件的设计，软件设计采用模块化的思想，逐步完善设计功能，初步绘制出电路图和程序的流程图。以软件配合硬件，使其可以利用软件来使硬件相互关联、相互辅助，使整个设计完整。