基于单片机的客车超载监控系统的设计 毕业论文 终稿

1、基于单片机的客车超载监控系统的设计 毕业论文 终稿 基于单片机的客车超载监控系统的设计2021年6月摘要LED显示器显示车内的实时乘客人数。当客车内人数超载时，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。本设计共分两局部，硬件系统设计和软件系统设计。硬件局部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。软件局部用汇编语言进行编程，采用模块化设计思想

2、。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：his paper illustrates the design of a carriage overload monitoring systerm.MCS-51 MCU as core is used to design hardware circuit and software.In this subject we use infrared sensors,identify circuit and alarmcircuit latch circuit to design a carriage overl

3、oad monitoring systerm 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 systerm cuts off the bus through the electronic launch devices.By doi

4、ng this,the overload monitoring systerm can lock the car,so that the car cant 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 systerm design and software systerm desi

5、gn.The hardware systerms part uses infrated sensors and identify circuit to detect and judge the situation whether the passengers are getting on or off the bus.This systerm can display the number of passengers on LED. The sound and light alarm circuit is composed of buzzer and LEDs,the lock function

6、 of the buss 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 mut uality cont rol will be adopted.Key words: carriage;overloading;

7、monitoring; SCM single chip micro computer 目 录第1章 绪论11.1立题的意义11.2课题研究任务及目标31.3课题主要内容3第2章 客车超载监控系统的方案论证42.1系统的原理42.2系统的组成4第3章 客车超载监控系统的硬件设计63.1客车超载监控系统的检测电路63.1.1传感器的选择63.1.2反射式红外传感器检测原理73.1.3方向识别电路的设计83.2单片机最小系统的设计113.2.1单片机的选择113.2.2单片机外围电路的设计133.3显示电路的设计153.4键盘电路的设计173.5报警电路的设计183.6客车锁定电路的设计19第4章

8、客车超载监控系统的软件设计214.1客车超载监控系统的软件设计方案214.2 T0、T1中断计数程序的设计234.3按键子程序的设计244.4报警与锁定子程序的设计254.5显示子程序的设计26第5章 系统调试与分析275.1系统的硬件调试275.2系统的软件调试285.3调试故障及原因分析28结论30社会经济效益分析31致 谢32参考文献33附录I 客车超载监控系统硬件系统原理图34附录 客车超载监控系统程序清单35附录III 客车超载监控系统硬件实物图41附录IV 客车超载监控系统元器件清单42第1章 绪论本课题主要任务是以MCS-51单片机为控制核心，能够自动检测车内乘客的人数并用LED

9、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，同时锁定车的启动装置。它的硬件电路局部主要包括检测电路红外传感器和向电路、键盘显示电路、控制电路和报警电路五大局部。其中，主要研究内容为：红外检测技术、向电路、LED的显示单片机控制系统等。该设计技术指标如下：能够内人数，并用LED即时显示超载人数的上限值可以通过键盘设置默认人数为30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。光报警信号要实现闪烁功能，声音报警电路蜂鸣器。1.本文主要介绍了客车超载监系统的软硬设计思想、各功能的实现方法相应的电路原理、以及元器件性能型号的选择内容主要分为三局部：第一局部是硬件和软

10、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向电路，AT89C51单片机的小系统电LED显示电路、声光报警电路锁定电路等。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。第二局部是软、硬件仿真，程序采用汇编语言编写，通过Keil软件进行编译调试，硬件电路用protues软件绘制。程序调好后，利用Keil软件生成单片机能识别的后缀为“.hex的机器码文把程序下载到protues电路图中的单片机运行程序和protues电路即protues和Keil的联调来实现设计要求的各功能。 第三局部是在实验板上焊接硬件电路的各个模块，每一局部

11、单独调试，在各个局部调试成功后，联调整个硬件电路，全部调通后用烧录器把程序烧到AT89C51单片机里，上电后一切运行正常，系统实现预期的目标。本课题所设计的客车超载监控系统主要是防止因人数超载而引发的交通事故，所以本系统应该具备对乘客上、下车动作的智能检测，通过单片机来处理传感器获取的信息，即自动统计客车内的具体人数，能用LED进行实时显示。当客车内的实际人数超过设置值的上限值时，系统将自动进行声光报警，同时客车的启动装置也被锁定，这样可以有效地阻止超载情况的发生。本系统中智能监控的方法显得尤为重要。其中，智能监控包括两局部：第一是检测模块局部。通过E3F-DS30C4反射式红外传感器和双D触

12、发器对乘客的上、下车动作进行检测和判断。第二是数据统计局部。由单片机对接收的脉冲信号进行相应的加减计数，即完成统计乘客人数的功能。只有对车内人数准确的监控，才能判断出是否超载，来防止交通事故的发生，从而到达防患于未然的现实意义。2.2系统结构框图如图2.1所示。主要包括：检测电路红外传感器和方向识别电路、键盘电路、单片机系统、LED显示电路、继电器控制电路、报警电路六局部。图2.1 系统的总体设计框图系统各局部的根本功能简介1反射式红外传感器该传感器一种集发射器和接收器于一体的传感器，当探测器前方有障碍物时，物体将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。当探

13、测器前方没有障碍物时，探测器输出端输出高电平，当检测到障碍物时，探测器输出端输出低电平。因此，当有乘客经过车门完成一个上车或者下车的动作时就会产生脉冲信号，这样就完成了对乘客上、下车动作的检测，实现了将动作信号转换成电信号的功能。2方向识别电路方向识别电路是由D触发器组成的双稳态电路，它可以通过自身的逻辑电路，来实现辨向的功能。方向识别电路与单片机的T0 、T1口相连，当乘客上车时会产生一个相应的负脉冲信号，把其接入T0端作为乘客上车动作信号的输入端，从而实现区分乘客运动方向的功能。同理，当乘客下车时也会产生一个相应的负脉冲信号，把其接入T1端，即T1端作为乘客下车动作信号的输入端。社会UCH

14、U 3单片机系统单片机是本系统的核心元件，它实现了对传感器采集信号的判断和处理，控制硬件局部的键盘电路、显示电路、报警电路从而完成客车超载的智能监控4键盘键盘采用个独立式的按键来手动设置客车乘客人数的上限值。5LED显示电路该电路用位共阴极LED来即时显示，其显示预置上限人数，显示客车乘客的实际人数。6继电器在该系统中用继电器来模拟客车的启动装置。假设继电器断开，那么代表客车已被锁定无法开启；假设继电器闭合那么代表客车恢复正常的启动，可以运行。7报警电路报警电路由蜂鸣器和发光二极管组成，当接收到单片机的命令时进行相应的声光报警和解除报警。硬件设计主要完成：检测电路、单片机小系统电路、LED显示

15、电路、继电器控制电路、报警电路、键盘电路。在本系统中传感器的主要作用是完成上、下车乘客动作信号的检测，因而在对传感器选择时应尽量考虑实际需求。其中包括适当的检测范围、灵敏度、调理电路简单、高性价比等。图3.1 红外传感器该漫反射型光电开关检可以检测前方3-80 可以调节；工作电压为5V直流电压。工作电流小于10；输出驱动电流为00mA； 使用温度范围为4070；这是一种应用最为广泛的光电开关，它的直径为1，固定时只要在设备外壳上打一个1的园孔就能轻松固定，长度约引线长度为。3.2反射式红外传感器检测原理漫反射式光电开关是一种集发射器和接收器于一体的传感器当有被检测物体经过时物体将光电开关发射器

16、发射的足够量的光线反射到接收器于是光电开关就产生了开关信号当被检测物体的外表光亮或其反光率极高时漫反射式的光电开关是首选的检测模式漫反射式光电开关工作在系统的设计中，传感器单元的功能是检测乘客经过车门的动作信号，但是对乘客的具体上、下车的动作不能作出判断，因而采用方向识别电路对传感器的输出信号进行区分、判断就成为了一个必要的环节。在本课题的设计中，反射式红外传感器安装在客车车门附近，其具体安置方法如图3.所示。图3.3 检测传感器安放图本对方向识别电路的设计采用了双D触发器，实现了对乘客方向的别。方向识别电路如图3.所示。图3.4 区分方向电路图 如图3.所示，将双D触发器的复位端分别与740

17、4相连。由于双D触发器的置位端为低电平有效，将置位端接+5V电压，从而对置位信号进行屏蔽。将D触发器的端与端连接起来，这样D触发器的特征方程为。当时钟信号CLK 0时，D触发器的端和端保持逻辑状态不变；当CLK 1时，即D触发器时钟信号的上升沿到达时，端和端的状态要进行翻转，转变成相反的逻辑状态。其特性表如表3.所示。3.2 边沿触发器特性表CRSD ×01×0×10×101× 11001111当没有乘客经过车门时，传感器1、2均输出为高电平,经7404 反相处理后，输出为低电平。触发器的复位端和置位端为低电平有效，在本设计中对触发器的置位端接

18、入+5V进行屏蔽。在没有乘客上车时，两个D触发器的时钟信号CLK1、CLK2均等于0, 0, 0,D1 0,D2 0。如图3.3所示，当有乘客上车时，乘客先经过1号传感器，此时传感器1输出信号为低电平，经第一个7404后变为高电平，CLK1 0,CLK2 1；D1 0，D2 1； 0， 1,即的状态发生翻转。当乘客离开1号传感器时，由于此时CLK1 0, D1 0,R1 1，D1触发器的和端状态将会保持不变，CLK2 0, R2 , 1也保持为高电平状态。当乘客进入2号传感器的检测范围时，传感器2输出信号为低电平，这样CLK1 1，CLK2 0；D1 1，D2 1；R1 1，R2 0；和逻辑状

19、态要进行翻转 0，的状态仍保持不变。在上车这一过程中，只有和状态发生了变化，从低电平变为高电平再变为低电平。这样就产生了一个可由单片机T0端识别的脉冲信号。根据本电路的设计，T0端为乘客上车动作信号的输入端，从而实现了区分乘客运动方向的功能。同理，当乘客下车时也会产生一个相应的脉冲信号接入T1端，在本设计中T1端是乘客下车动作信号的输入端。单片机MCS-51系列单片机AT89C51芯片的最小系统来实现。我们选用ATMEL公司89系类的标准型单片机AT89C51,AT89C51是一种低功耗、高性能的8位单片机，片内带有一个4K字节的FLASH可编程可擦除只读存储器 EPROM ,它采用了CMOS

20、工艺和ATMEL公司的高密度非易失性存储器 NURAM 技术，而且其输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容。另外，AT89C51还具有MCS-51系类单片机的所有优点。128*8位内部RAM，32位双向输入输出线，两个十六位定时/计时器，5个中断源，两级中断优先级，一个全双工异步串行口及时钟发生器等。片内的FLASH存储器允许在系统内改编程序或用常规的非易失性存储器来编程。因此AT89C51是一种功能强、灵活性高且价格合理的单片机，它可方便地应用在各个领域。89C51引脚图如图3.所示。图3.5 89C51芯片引脚图下面介绍89C51的主要脚功能如下：VCC40：电源+5V；VSS20：接地；

21、P0口32-39：双向I/O口，既可作低8位地址和8位数据总线使用，也可作普通I/O口；P3口10-17：多用途端口，既可作普通I/O口，也可按每位定义的第二功能操作；P2口21-28：既可作高8位地址总线，也可作普通I/O口；P1口1-8： 准双向通用I/O口；PSEN：内外程序存储器选择线；XTAL119和XTAL218：外接石英晶体振荡器；RST9：复位信号输入端，高电平有效；ALE/PROG30：地址锁存允许信号；31：内、外程序存储器控制端；由于本需要用到单片机内部的计数器，所以在这里有必要介绍定时/计数器的工作原理，定时/计数器的结构图如图3.6所示。图3.6 定时/计数器的结构原

22、理图从定时/计数器的结构图中我们可以看出，16位的定时/计数器分别由两个8位专用存放器组成，即：T0由TH0和TL0构成；T1由TH1和TL1构成。其访问地址依次为8AH-8DH。每个存放器均可单独访问。这些存放器是用于存放定时或计数初值的。此外，其内部还有一个8位的定时器方式存放器TMOD和一个8位的定时控制存放器TCON。这些存放器之间是通过内部总线和控制逻辑电路连接起来的。TMOD主要是用于选定定时器的工作方式；TCON主要是用于控制定时器的启动停止，此外TCON还可以保存T0、T1的溢出和中断标志。当定时/计数器用作计数器时，计数脉冲来自相应的外部输入引脚T0或T1。当输入信号产生由1

23、到0的负跳变时，计数器的值加1。每个机器周期的S5P2期间，对外部输入引脚进行采样。如在第一个机器周期中采得的值为1，而在下一个周期中采得的值为0，那么在紧跟着的再下一个周期S3P1的期间，计数器加1。由于确认一次负跳变要花两个机器周期，即24个振荡周期，因此外部输入的计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的1/24。本课题选用MHz频率的晶体，允许输入的脉冲频率为MHz。由于本课题所利用的是计数器T0、T1，并且是工作在工作方式2。所以以下重点介绍工作方式2的特点。工作方式2是自动恢复初值的位计数器，可以将计数器的计数初值设为0FFFFH，当计数器加1产生溢出中断后执行中断子程序，TLX作为常数

24、缓冲器，当TLX计数溢出时，在置“ 1溢出标志TFX的同时，还自动地将THX中的初值送至TLX，以便TLX从初值重新开始计数。这种工作方式可以省去用户软件中重装初值的程序，所以，工作方式2是一种不需重装初值的计数器，这就给软件系统中T0、T1中断子程序中反复利用计数溢出产生中断带来了方便。89C51单片机的时钟可以两种方式产生，一种是内部方式，利用芯片内部的振荡电路；另一种方式为外部方式。本系统采用内部时钟电路。单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反应元件的片外晶体或陶瓷谐振器一起构成一个自激振荡器。图3.

25、7是89C51片内振荡器电路。89C51虽然有内部振荡电路，但要形成时钟，必须外接元件，图3.8是内部时钟方式的电路。外接晶体在频率稳定性不高，而尽可能要求廉价时，可选用陶瓷谐振器以及电容CX1和CX2构成并联谐振电路，接在放大器的反应回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响振荡频率的上下，外接陶瓷谐振器时，CX1和CX2的典型值约为47pF。晶体可在1.2MH12MH之间任选，电容CX1和CX2的典型值在20pF100pF之间选择，在本课题中CX1和CX2选择值为30pF。晶体的振荡频率越高，那么系统的时钟频率也就越高，单片机的运行速度也就越快。为了提高温度稳定性，应采用

26、温度稳定性能好的NPO高频电容。在本课题中晶振采用1MHz。3.7 89C51片内振荡器电路图 图3.8 内部时钟方式电路图2复位电路89C51的复位输入引脚RST即RESET为89C51提供了初始化的手段。有了它可以使程序从指定处开始执行，即从程序存储器中的0000H地址单元开始执行程序。在89C51的时钟电路工作后，只要在RST引脚上出现两个机器周期以上的高电平时，单片机内部那么初始复位。只要RST保持高电平，那么89C51循环复位。只有当RST由高电平变成低电平以后，89C51才从0000H地址开始执行程序。 图3.9 单片机复位电路图当89C51的RST引脚为高电平时，单片机复位。本系

27、统采用的复位电路如图3.9所示,其复位可分为两种方式，即上电复位和手动按键复位。在接通电源时，系统的复位为上电复位方式，复位电路是电容C和电阻组成的微分电路，此时电容C相当于被瞬间短路，RST端输入为高电平，持续时间取决于电容的充电时间，而微分电路的时间常数 C，选择 1K，C 22F可以满足RST引脚持续出现两个机器周期的正脉冲的需要。当按键按下时，复位电路工作在按键复位方式，RST端电压为： 3.1由于手动按键复位的按键时间，其电平一般都能使脉冲宽度维持10ms以上，所以对单片机的RST端能持续提供高电平以确保单片机可靠的复位。本课题中为单片机提供的复位高电平约为+4.V，经设计 200，

28、 1K，C 22F。单片机复位后，P0到P3并行I/O口全为高电平，其它存放器全部清零，只有SBUF存放器状态不确定。显示电路主要由74集电极开路六正相高压驱动器和位共阴极LED构成，其中74主要增加驱动LED能力，位LED采用ARKSR420561K型连体共阴极数码管。本设计以P0作为码段输出口，P2口的位作为位选口，以动态方式实时显示数据。mA -20mA,发光强度根本上与正向电流成正比，故电路须串联适当的限流电阻。LED显示器的发光管分别为a、b、c、d、e、f、g、dp,通过八个发光段的不同组合，可以显示09和A图3.10 结构外形图共阴极LED显示器的发光二极管的阴极连接在一起，通常

29、叫做共阴极接地。当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮，相应的段被显示。通常将控制发光二极管发光的8位字节数据编码称为LED显示的段选码，要构成多位LED显示时，除需要段选线外，还需要位选线，以确定段选码对应的显示位，位选线控制第几个LED显示，段选线那么控制显示字符。 本课题所设计的显示局部电路图如图3.1所示。图3.11 LED显示局部电路图在多位LED显示时，为了简化电路，节省I/O口，降低本钱，动态显示方案具备一定的实用性，也是目前单片机数码管显示较为常用的一种显示方法。本设计采用一个位LED动态显示，在位选线和段选线的共同作用下，可以使各个显示器显示各自的字符，当然这些字符

30、不是同时显示的，但由于人眼存在视觉暂留，加上发光二极管的余辉效应，由于扫描的速度足够快，每位显示的间隔时间足够短，就可以给人同时显示的感觉，而不会有闪烁感犹如同时显示一样。通过软件编程，先把所要显示的数据放入存储单元，然后把数据送入段选通对应的地址，再选通某一个LED，逐步完成个LED的显示。键盘也是微型机算机系统中最常用的人机对话输入设备。在单片机应用系统中，为了控制系统的工作状态，以及向系统输入数据，应用系统应设有按键或键盘。常用的键盘接口分为独立式按键接口和矩阵式键盘接口。矩阵式键盘适用按键比拟多的场合，它由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上，它的特点是比拟节省I/O端口；独立式按

31、键就是各按键相互独立，每个按键各接一根输入线，一根输入线上的按键工作状态不会影响其他输入线上的工作状态。因此，通过检测输入线上的电平状态可以很容易判断哪个键被按下了。键盘也有工作方式之分：分别为程序扫描方式、定时扫描方式和中断扫描方式。图3.12 键盘电路原理图当客车内乘客人数超过预置数值时，超载监测系统将会发出声光报警。本课题采用蜂鸣器作为声报警的发生元件，采用红色发光二极管作为光报警的发生元件。其具体的电路图如图3.13所示。3.13 蜂鸣器报警电路当客车超载时，为了阻止客车超载行驶，常常采用切断客车发动机的电子点火装置的方法。本课题中采用继电器元件，通过继电器的内部开关在常闭触点和常开触

32、点之间的切换来实现这一功能。继电器电路图如图3.1所示。图3.14 继电器电路图本系统所采用的继电器为五脚，工作电压为+5V直流电压，将单片机89C51的P口继电器的控制端，继电器常开触点的输出端接红色发光二极管。发光二极管是用来识别继电器是否动作的光指示信号，当继电器内部开关吸合至常闭触点时色二极管发光，表示客车的启动装置可以正常运行；当客车超载时由单片机控制继电器动作，使内部开关置于常开触点，此时色发光二极管，红色发光二极管点亮表示客车已被锁定无法正常运行。研制一台智能仪器是一个复杂的过程，这一过程包括分析仪表的功能要求和拟定总体设计方案，确定硬件结构和软件算法，研制逻辑电路和编制程序，以

33、及仪表的调试和性能的测试等等。软件的设计应遵循模块化设计原那么，在总体概况设计的根底上进行具体的子程序设计，功能分解，模块划分，细化软件层次，优化软件结构，以到达模块功能的独立性，执行的高效性。总之，设计的程序应该到达可读性，可理解性，可维护性，有效性。4.1在单片机系统程序的设计开发中，单片机是整个系统的核心局部，各个局部模块化的程序就是整个系统的组成成份。软件编写的好坏，语句运用的是否简洁直接关系单片机的工作效率。在各个模块化的程序中尽量用最少的语句做最多的事情，不让语句出现歧义，这样就可以使整个程序可以在系统中更好的运行，使单片机工作效率大大的提高。下面就对本次毕业设计的软件局部作些介绍

34、，如图4.1所示为软件总体流程图。首先是对系统的初始化，包括通过键盘手动设置乘客上限值，各个存放器、计数器的工作方式等。子程序包括：T0、T1计数中断程序的设计、按键处理子程序、报警子程序，显示子程序。下面就其主要局部进行分析。1T0、T1计数中断程序是将传感器产生的脉冲信号接入计数器的T0、T1口，首先把计数的初始值设为0FFFFH,然后计数器开始计数，当T0、T1口有上下电平变化时，计数器就产生溢出中断。2按键处理子程序用来实现手动设置上限值。3显示子程序是将数据处理的结果送显示器实时显示。4报警子程序是将统计脉冲信号的数目与所设预置数进行比拟，假设大于预置数那么进行报警，假设小于或等于预

35、置数那么解除报警。本系统软件总体流程图图4.1。图4.1 系统软件总流程图程序的初始化是对AT89C51的初始化，包括对中断计数器工作方式和计数初值的初始化，对堆栈的初始化，以及对暂存地址的分配等。在初始化结束以后，程序进入循环等待中断的环节。当发生中断时，单片机转入中断子程序进行相应的数据处理，同时还对显示子程序和报警子程序进行了调用，完成实时显示和实时监控的功能。当统计数值大于预置数值时，程序执行报警和锁定指令；当统计数值小于或等于预置数值，程序解除报警、锁定指令。4.2 T0、T1图4.2 中断程序流程图本设计采用T0、T1计数器对外部脉冲进行计数。T1、T0均设为计数器工作模式，工作方

36、式为方式2，即8位的常数自动重新装载的计数器。其计数初值均设为FFFFH，当单片机外部输入一个脉冲信号时，计数器计数溢出产生溢出中断，计数器T0、T1的溢出中断标志位TF0、TF1作为外部中断请求的标志位被置1，CPU经查询后便暂时终止当前的工作，转去执行中断效劳程序。所不同的是：T0计数器用做统计上车的人数，所以T0每中断一次数据存放器内容加1；T1计数器累计的是下车的人数，所以T1每中断一次数据存放器内容减1。在每次溢出中断子程序中都调用了显示子程序和报警子程序，这样就实现了实时显示和实时监控。进入中断子程序后，硬件会自动把断点地址16位程序计数器PC的值压入堆栈，保护有关工作存放器、累加

37、器、标志位等信息，在完成中断效劳程序后，恢复有关的工作存放器、累加器、标志位内容，最后执行中断返回指令，从堆栈中自动弹出断点地址到PC，继续执行被中断的程序。 4.3按键电路在本设计采用独立式接口电路，由于所用按键不多，不会占用大量I/O口线，所以采用设计和结构简单的独立式按键。考虑到客车的实际要求，客车的实际装载乘客的人数应小于100，所以只用键盘设置上限值。为了确保CPU对一次按图4.3 按键子程序流程图报警子程序流程图如图4.4。该模块的主要功能是实现客车是否超载的判断，假设检测值大于设置的上限值时，那么进行报警，通过软件程序控制继电器动作，切断客车的电子启动装置。报警时的现象为：红色发

38、光二极管进行闪烁，蜂鸣器发出蜂鸣声，由继电器控制的红色指示灯亮起。假设检测值等于或低于所设阈值那么解除报警，现象为：声光报警消失，由继电器控制的色指示灯其中P.6为继电器控制端口，P1.为红色二极管报警控制端口，P1.为蜂鸣器报警控制端口。图4.4 报警与锁定子程序流程图报警子程序是一个实时比拟程序，实现对超值报警的控制。将数据处理后的实时检测值与预置上限值进行比拟，报警子程序用SUBB语句进行判断，即预置值减测量值，假设后者大于前者那么进行报警，否那么消除报警。 在主程序的执行过程中，每次显示乘客人数值时都对报警子程序进行了调用，从而完成了实时监控的要求。 图4.5 显示子程序流程图数据处理

39、完后，显示子程序开始工作，由于LED显示为段码的显示，所以处理后的十进制数要首先，然后在发生中断和等待中断时，都对显示子程序进行了调用，完成了实时显示的要求。位位选码由P2.-P2.1控制。调试与分析的过程一般包括所有硬件电路的调试、程序的调试及它们的联合调试过程。一旦系统的工作总框图确定之后，电路原理图和程序的设计工作就可以迅速展开了。系统的硬件、软件的单独调试和软、硬联调是系统最后的步骤是系统特别重要的环节，因为设计和开发出的系统是否成功，功能是否完善只有在这里才能表达出来。所以为了保证设计系统能够正常工作，必须对软件和硬件局部的每一个局部进行调试和分析。本章详细的介绍了基于单片机的客车超

40、载监控系统的硬件调试、软件调试和软、硬联调的过程，并对调试结果进行了介绍和分析。5.1单片机小系统的调试：按照设计好的电路图焊接好单片机的小系统，主要包括晶振电路、复位电路。上电后用万用表测量各个端口的电压情况，查看18、19晶振引脚的电压是否在2.0V左右，用示波器检测ALE口是否有固定的方波信号输出。当复位键按下时，查看RST 9引脚是否能到达3.5V以上的高电平，一切都正常后，编制一段延时亮灭的小程序，然后烧到单片机中，再重新验证一下小系统是否全部正常工作。2方向识别电路的调试：按照设计好的方向识别电路图，把74LS04反相器和74LS74双D触发器安插在面包上，用两个按键一端接地，另外

41、两端代替传感器产生对应的脉冲信号，连接在方向识别电路的输入端。然后用万用表测试触发器Q1、Q2端的电平情况，调整相应的电路设计，直到实现辨向功能。此外，在硬件的焊接过程中，需要十分的仔细和认真，尽量防止虚焊、漏焊现象，并且在焊接管脚时，应把芯片取下来，再进行焊接，防止因芯片过热而烧坏。每焊接完一根导线，都使用万用表进行检查，查看是否构成通路。对焊点较近的点位也用万用表进行检测，查看焊点是否焊接在一起，以免出现混连的现象。这样逐一检查，容易发现问题排查故障，很有针对性。更重要的一点就是硬件系统必须要一局部一局部的焊接，即调通一局部再焊下一个小系统。假设在硬件全部焊接完毕再进行检测的话，因为导线、

42、焊点较多，对具体的线路很不容易分辨，排查故障也会很困难。5.软件的调试采用Keil Vision2编译与Proteus软件联调。其中Keil Vision2是Keil公司ARM子公司开发的一款用于MCS-51单片机开发的应用十分广泛的编译和调试软件。该软件可以编辑、编译汇编语言、C51语言，连接定位目标文件和库文件，创立HEX文件，调试目标程序等。而Proteus软件是Labcenter Electronics公司的一款电路设计与仿真软件，它包括ISIS、ARES等软件模块，ARES模块主要用来完成PCB的设计，而ISIS模块用来完成电路原理图的布图与仿真。Proteus的软件仿真基于VSM技

43、术，它与其他软件最大的不同也是最大的优势就在于它能仿真大量的单片机芯片，比方MCS-51系列、PIC系列等等，以及单片机外围电路，比方键盘、LED等。所以通过Proteus和Keil软件的仿真使我比拟方便、快捷的调通程序，确定好电路。在Keil工作窗口下观察存储单元数据的变化，查找并解决程序的语法和逻辑错误，具体的调试步骤如下：把系统的各个模块在仿真软件中逐个调试，如报警模块、显示模块等。对各个需要赋值模块调试时，赋入初值，单步调试，观察仿真器窗口，看输出结果是否为设计时想要的结果。把各个模块组合起来，全速运行，看程序是否运行流畅的，是否能实现系统的所有功能。5.本节对在智能客车超载监测系统的

44、设计中，所遇到的故障和调试方面出现的问题作一概要的表达。焊接错误在实际焊接硬件电路的过程中，由于线路较多，出现了交叉混接现象，导致局部电路短路；还有漏焊现象，如焊完蜂鸣器报警电路时发现三极管的发射极没有接地，导致报警时没有声音。2器件选择不当P0口的上拉电阻选择过大，致使LED数码管的亮度不够，重新更换电阻后LED亮度增强。报警电路中，蜂鸣器的控制端没加反相器，驱动能力不够，直接用单片机的端口控制三极管的导通和截止，效果不好致使报警声音微弱。加上反相器，重新更正程序后，蜂鸣器正常报警3调试方法及软件修改整体调试时显示器不工作，全部显示88，而且闪烁现象严重，经检查原因有几处：由于继电器的选择型

45、号不对，导致继电器的触头不动作，不能完成锁定汽车电子打火装置。经改正后，继电器可以正常工作。在软件调试时发现，LED显示不稳定，原因是在显示程序中的延时子程序时间不适宜，在对延时程序进行相应的修该后，数码显示清晰稳定，满足观察的要求该课题的主要任务是开发一个以MCS-51单片机为核心以红外传感器作为检测元件的客车超载监控系统。通过调，实验验证了系统的可行，能满足设计要求，到达设计指标。实现了自动对客车内乘客人数的统计，并用LED数码显示器实时显示。假设客车发生超载，那么进行相应的声光报警，并且切断客车的电子启动装置，锁定客车。当客车超载现象消除后，声光报警也相应的解除，系统对客车的锁定也解除，

46、客车可正常运行，实现了对客车的智能监控功能。这个开发过程主要包括了硬件电路设计和软件程序的编写两个局部。从确定毕设题目，到查阅资料、确定总体方案设计，总体方案论证，硬件电路的设计，硬件电路的优化，软件的设计，软件的优化，焊制硬件电路板，调试硬件电路，调试软件程序，到最后的软硬件联调，其中每一个过程都是精心设计、认真仔细完成的。但是该设计还是不尽完善的方面，比方传感器的检测还存在一定死角，两个人要并行一起上车，将无法正确统计人数，因此，在传感器方面应该进行更完善的设计。随着城市改革开放的进一步深化，人们生活的需要，客运业的迅速开展，越来越多的人会选择汽车作为旅行的交通工具。在节假日等客流顶峰期，

47、客车的超载现象十分的严重。超载的车辆容易发生事故，所以迫切需要智能化的对这一现象进行自动化的监控，以减少交通事故给国家、群众带来了重大的损失和伤害。由于本课题所设计的检测系统使用的是单片机作为核心的控制元件，以及灵敏的红外热释电型器件，所以本系统抗干扰能力强，对环境的要求不高，电路简单、本钱低、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，最重要的是具有很强的实用意义，而且如果能够随着电子技术的开展而对超载监测系统进行不断地改良和完善，相信该设计将会在客车平安控制领域的市场中占有一席之地。致 谢参考文献4 宋雨潭.DS12C887及其在智能化仪器仪表中的应用.黑龙江税专学报.200

48、2，293：87-8914 何希才. 传感器及其应用实例.北京：机械工业出版社，2015 张洪润.传感器技术与应用教程. 北京:清华大学出版社,2005.4 附录I附录ADD_SET BIT P3.7;设置加位DEC_SET BIT P3.6;设置减位JIANCE EQU 30HSHEZHI EQU 80HORG 0000HLJMP MAINORG 000BHLJMP IT0PORG 001BHLJMP IT1PORG 0050HMAIN: MOV SP,#60H ;设置堆栈区MOV TMOD,#66H ;设置方式字和初值MOV TL0,#0FFHMOV TH0,#0FFH MOV TL1,#

49、0FFHMOV TH1,#0FFHSETB TR1 ;中断设置SETB ET1SETB TR0SETB ET0SETB EA MOV DPTR,#TABLEMOV SHEZHI,#0 ;初始化MOV JIANCE,#0 MOV P0,#3FHMOV P2,#03HSTART: LCALL A1 LCALL ARM LJMP STARTHERE: AJMP HEREIT0P: PUSH PSW PUSH ACC INC JIANCE POP ACC POP PSW RETIIT1P: PUSH PSWPUSH ACC DEC JIANCE POP ACC POP PSW RETI;*;判断是否有控制键按下,是哪一个键按下A1: LCALL DISPLAYJNB ADD_SET,S1JNB DEC_SET,S2LJMP A1S1: LCALL DELAYJB ADD_SET,A1K1: INC SHEZHI MOV A,SHEZHICJNE A,#100,J1 MOV S