客车超载智能检测毕业论文

1、河北农业高校 2022 届本科毕业论文（设计） 论文题目：客车超载智能检测 摘 要 针对目前客车超载所引发的重大交通事故,而设计了一种客车超载检测系 统；本设计以 AT89C51 单片机为核心, 通过红外线发射接收装置对客车的载客 人 数进行检测, 并由单片机对检测到的数据进行分析与处理, 同时将检测到的结果 由 LED 显示出来；假如客车超载,扬声器先进行报警,然后由继电器切断汽车 的 打火装置,最终实现对超载情形的相关把握； 关键词 : 客车超载把握系统；红外线传感器；单片机 Absract According to the overloading of the current bus c

2、ausing the major accident,the paper designs a kind of monitoring system about the bus overloading.The designing is at the core of AT8951 single-chip.This designing detects the number of passengers on bus by Fired infra-red receiver,and then it analyses detected data through the single-chip,as the sa

3、me time LED will displayed detected the bus overloads,the speaker will alarms,and then the relay will cuts off the brand devices on bus,finally it achieves the related control of overloading. Key words : Carriage overload monitor system ; Inf rared sensor ; MCU 第 1 页,共 15 页目 录 1绪论 . 2. 2系统的整体结构 . 3.

4、 系统的组成 . 3. 系统的原理 . 4. 3系统的硬件设计 . 4. 系统硬件总体的组成. 4. 检测模块电路 . 5. 单片机模块电路 . 9. 把握模块电路 .1.1 数码管显示电路设计 .1.1 报警电路设计 .1.3 继电器把握电路设计 .1.44.系统的软件设计 .1.5. 4.1 系统软件的整体设计 .1.5 计数功能程序设计 .1.5 显示电路的程序设计 .1.6 报警电路程序设计 .1.6 5结语 .1.6. 谢辞 .1.6. 参考文献： .1.7. 1 绪论 长期以来, 客运车辆超载违章, 始终是交通安全的顽症； 特别是逢年过节的 时候,大的客流量为不法分子供应了可乘之机

5、； 如今社会, 道路交通运输作为国 民经济的大动脉, 客车超载已显得相当一般, 也已成为交通治理的一大难题； 客 车超载不仅给国家的大路设施和客运市场造成了不良影响,也影响车辆 本 身的驾驶和把握,由此导致的交通事故更给人民的生命和财产造成了重大 缺失,这已经成为一个严肃的社会问题；目前,国家出台了一系列的法律 最新可编辑 word 文档 第 2 页,共 15 页法规来禁止客车超载 ,各地政府也制定了相关的政策对客车超载现象进行 治理；虽然这在确定程度上削减了客车的超载 ,但在节假日等客流高峰期 , 超载现象仍是屡禁不止；因此 ,在实行行政监督治理的同时 ,用科学技术的 手段来排除客车超载的现

6、象有着极其重要的意义和有用性； 本系统通过用红外线发射接收对管实现对人数的检测,然后由单片机组成 的中心处理单元对客车的人数进行分析, 以判定客车是否超载, 假如超载, 通过扬声器报警发出警告,同时通过继电器把握电路对发动机进行锁定以 抑制事故的发生,削减对国家和人民的缺失和损害； 2 系统的整体结构 系统的组成 本系统简洁来说由三个部分构成,前端检测模块,单片机模块,把握 模块；系统的总体设计框架如图 1 所示； 检测模块的功能是通过两组红外线发射接收对管来判定旅客上车的 和下车的人数,从而对客车上的人数进行统计；单片机系统主要是对乘客 的人数进行分析处理, 同时把分析结果输给把握模块以实现

7、对其把握； LED 显示模块用于对当车内乘客人数进行显示,当客车超载时通过扬声器报 警,并通过继电器对客车执行锁定； 最新可编辑 word 文档 第 3 页,共 15 页红外线发射 1） 双 D 触 片 单 数码管 接收对管（ 显示电路 红外线发射 2） 发 器 组 片 继电器 机 成 的 互 把握电路 系 统 扬声器 锁电路 接收对管（ 报警电路 图 1 系统设计框图 系统的原理 系统由两组红外线发射接收对管来实现对上下车人员的检测；两组红 外线发射接收对管把收集到的信息传递给单片机系统,单片机系统完成对 人数的加计数和减计数,并把这些信息转化为 BCD 码通过 LED 数码管显示 出来；同

8、时单片机系统通过比较指令与预先设定单元中的内容进行比较, 判定当前车内人数是否达到预定人数,假如当前车内人数小于预定人数, 就连续对车内人数进行判定,假如当前车内人数大于预定人数,就启动扬 声器报警电路,实现对人们的警告,假如在数分钟后人数仍是大于预定人 数就由继电器把握电路对汽车发电机进行锁定,假如人数削减到小于预定 人数的数值时,就解除对汽车发动机的锁定,使汽车连续运行； 3 系统硬件的设计 系统硬件总体的组成 硬件电路的设计是整个系统设计的核心部分；由系统的功能模块准备 了本系统主要包括三个部分的设计： 检测模块的设计, 单片机模块的设计, 最新可编辑 word 文档 第 4 页,共 1

9、5 页以及把握模块电路的设计； 检测模块电路 该部分的设计接受两组红外线发射接收对管,将其安装在客车车门的 适当位置,依据乘客经过车门时遮挡两个红外线发射接收对管发出的红外 线的不同时序,通过单片机判定乘客是上车仍是下车 1 ；该部分的硬件电 路设计总体电路图如图 2 所示； 12V R4 200 270k 光电传 感器 A1 R3 4069 270k 4069 DA2 Q 1CD4081 A3 100k 20k F1A F2A ICA C1R1 R2 S 32CD4013 200 光电传 感器 B1 R7 4069 F3A R8 4069 F4A CK RQ/ 1CD4081 B3 3227

10、0k 100k 20k B2 C2R5 R6 270k 图 2 检测电路模块 在图 2 的电路 ICA 是 CD4013 构成的 CMOS 双 D 触发器, Y1A , 是 CD4081 四个 2 输入端与门,这两部分 中, Y2A 4069 输出的两路传感器检测信号 与 进行规律运算,最终在 Y1A 和 Y2A 的输出端输出合适的电平信号,分别送 至 AT89C51 单片机的 T0 脚和 T1 脚（即计数器 0 和计数器 1 的时钟输入 端）； 最新可编辑 word 文档 第 5 页,共 15 页两个传感器安装在车门的两侧,安装位置间要有确定的距离（ 30cm 50cm 之间）；车门打开时,

11、系统开启,当没人经过传感器时（以下用 和 E1 E2 表示传感器）,红外线二极管发出的红外线照射不到光电三极管上, 送给单片机的信号是始终不变的低电平,系统不计数；当有人上车时,先 遮挡住 E1,E1 的红外线二级管发出的光照射在人身上,再从人身上反射到 受光三极管上,电路中的 A1 点产生一个高电平信号,经过放大滤波,规律 运算最终在 A3 端输出一个低电平信号； 随后人体全部遮挡 E1 和 E2,然后是 离开 E1 遮挡住 E2 ,最终离开； 由此类推在整个上车的过程中 A3 点的电平是 高低变化的,即一个上车脉冲信号,送至单片机的 STATUS 寄存器进行加 计数,而此时 B3 点的输出

12、状态是不变的；具体的检测方法和脉冲产生的时 2 序如图 3,图 4 所示 ； 人 E1 E2 图 3 人的走动方向 最新可编辑 word 文档 第 6 页,共 15 页A1 B1 A3 B3 图 4 各点时序波图 同时人上车时各点规律关系如表 1 所示 表 1 人上车时各点规律关系 传感器工作状态 A1 B1 A2 B2 A3 B3 1无人上车 0 0 0 0 0 02遮挡 E1 1 0 1 0 0 03遮挡 E1,E2 1 1 1 1 1 04遮挡 E2 0 1 0 1 0 05人离去 0 0 0 0 0 0当人下车的时候就是把这个遮挡的次序反过来, B3 点产生的脉冲 时序是相反的,信号送

13、至单片机的 STATUS 寄存器进行减计数,单片 机 即 可 通 过 程 序 模 拟 把 车 厢 内 的 实 际 人 数 计 算 出 来 并 寄 存 在 寄 存 器 中； 红外线传感器指能够发射红外线和接收红外线的器件；红外线传感器 依据其机理不同可以分为被动型红外线传感器和主动型传感器；其中主动 型红外线传感器 ,包括红外发射管和红外接收传感器 , 这两种传感器配套使 用可组成一个完整的红外线检测, 遥控系统 ,这类传感器也称光探测型感器 本系统使用了其中的红外发射二极管和红外接收三极管来检测判定客车 载客人数； CD4013 是 CMOS 双 D 触发器,内部集成了两个性能相同,引脚独立

14、最新可编辑 word 文档 第 7 页,共 15 页电源共用 的 D 触发器, 接受 14 引脚双列直插塑料封装, 是目前设计开发 电子电路的一种常用器件,它的使用相当灵敏便利且易把握,受到许多电 子爱好者的宠爱； CD4013 的管脚排列如图 5 所示,内部有两个完全相同的 D 触发器 FF1 和 FF2；图中, D 为数据输入端, CP 为时钟脉冲输入端, Q 和为 为一 对互补的输出端, S 为置位端, R为复位端, VDD 和 VCC 分别为电源正 负端 . Q1 Vpp Q2 CP1 1 F F 2 F F CP2 R1D1R2S1 D2 Vss CD40 13 S2 图 5 CD4

15、013 管脚 CD4013 的功能如表 2 所示,由表可见,当 R=S=0 时,在 CP 上升沿 作用下, Q 端状态与 D 端相同,即 Qn+1 =D ,也就是将 D 端数据置入触发 器；当 R= 0 ,S=1 时, Q=1 ；当 R=1,S=0 时, Q=0 ,称为直接置 1 和置 0, 无需 CP 和 D 的协作；一般情形下不答应同时在 R, S 两端加上高电平, 由于此时触发器的两个输出端为高电平,是不正常的工作状态 Qn+1 ； 表 2 CD4013 的功能表 CP DRS 0000 1001 x 00Qn 0X x 10 x 011X 最新可编辑 word 文档 第 8 页,共 1

16、5 页CD4013 有四种基本方式,即数据锁存器,单稳态工作方式,无稳态工 作方式和双稳态工作方式； 单片机模块电路 单片机模块主要用来实现对上,下车人数的加,减计数；单片机模块 的设计中 ,考虑到系统中的程序量和数据量较少 ,需要的 I/ O 口资源也相对 较少 ,ATMEL 公司的 AT89C51 芯片的资源就能很好的中意系统的需求 ,所 以在系统设计中接受了 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 系列的标准型单片机 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

17、 可 编程可擦除只读储备器（ EPROM ）,它接受了 CMOS 工艺和 ATMEL 公司 的高密度非易失性储备器 NURAM 技术,而且其输出引脚和指令系统都与 MCS- 51 兼容；另外, AT89C51 仍具有 MCS-51 系列单片机的全部优点； 128X8 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准时钟发生器等；片 内的 FLASH 储备器答应在系统内改编程序或用常规的非易失性储备器来 编程；因此 AT89C51 是一种功能强,灵敏性高且价格合理的单片机,它可 便利地应用在各种把握领域 3 ； AT89C

18、51 的主要性能有： 与 MCS- 51 微把握器产品兼容； 4KB 可改编程序 FLASH 储备器 ; 可经受 1,000 次的写入 /擦除周期 全静态工作： 0Hz-24MHz ； 三级储备器保密； 128x8 字节内部 RAM ； 32 条可编程 I/O 线； 最新可编辑 word 文档 第 9 页,共 15 页 2 个 16 位定时器 / 计数 器； 6 个中断源； 可编程串行通道； 片内时钟振荡器； 闲暇状态保护低功耗RAM 中的内容； 和掉电状态储存片内 管脚功能： AT89C51 单片机为 RST 40 引脚芯片如 图 1 2 34 5 6 7 8RXD TXD INT INT

19、T0P T1P RD XTA L2 XTA L1 GND 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 6 所 示 VCC 40 P0.0 AD0 39 38 P0.1 AD1 P0.2 AD2 37 36 P0.3 AD3 P0.4 AD4 35 34 P0.5 AD5 P0.6 AD6 33 P0.7 AD7 32 31 AT89C51 EA/V pp ALE /PROG 30 29 PSENP2.7 A15 28 27 P2.6 A14 P2.5 A13 26 25 P2.4 A12 P2.3 A11 24 23 P2.2 A10 22 P2.1 A9 21 P2

20、.0 A8 1 I/0 口线： P0, P1, P2, P3 共四个八位口 P0 口是三态双向 通称数据总线口 . 由于只有该口能直接用于对外部 口, 储备器的读 / 写操作； P0 口也用以输出外部储备器的 8 位地址；由于是低 分 时复用,故外部加锁存器将此地址数据锁存,地址锁存信号用 ALE ； P1 口是特地供用户使用 I/O 口 .是准双向口； 的 8 位地址线用；不扩展外部储备器 P2P2 口是在系统扩展时作 时, 口 也可以作为用户 I/O 口线使用, 高 P2 口也是准双向口； P3 口是双功能口,该口的每一位均可独立地定义为第 I/O 功能或 一 其次 I/O 功能；作为第一

21、功能使用时操作同 P1口； 2把握口线： PSEN 片外取把握 , ALE 地址锁存把握 , EA 片外储 器选择 , RE-SET 复位把握 ； 3电源准时钟： Vcc , Vss； XTAL1 , XTAL2 最新可编辑 word 文档 第 10 页,共 15 页本文选用如此高性能的单片机便利了以后的功能扩展,基本电路如 图 7 所 示 4 ； 图 7 单片机基本电路 把握模块电路 把握模块利用在单片机内预先设定载客人数 值时 , 单片机便通过继电器把握客车的电子打火器 ,当上车人数超过此设定 , 锁定客车执行机构 , 使客 车无法启动 ,并以 LED 显示当前人数 ,同时通过扬声器发出报

22、警； 3.4.1 LED 数码管显示电路设计 在数码管显示电路设计中 ,将待显示数据转换为 BCD 码输出 ,经过共 阴极数码管译码驱动器 74LS48 将 码转换成七段码送给数码管显示； BCD 最新可编辑 word 文档 第 11 页,共 15 页显示电路如图 8 所示 图 8 显示电路 74LS48 为 3 8 线的数码管译码驱动器,译码器输入 A, B,C 分别端 接 AT89C51 的, P1.1,P1.2, 译码器输出端 Y0 Y7 接 8 个数码管从低位到高 位的共阴极端； 电路中要显示的数字通过串行口 P1 送到 74LS48 ,经过他的翻译,把单 片机送过来的 BCD 码,转

23、换成高低电平,通过 Y0 Y7 送给 LED 显示器 , 不 同的电平会有次序的把握七个数码管的灭与亮,进而显示出不同的数字, 当检测电路检测到有 5 个人上车时,单片机会给第一 74LS48 送去一个显 个 示 0 的数据,同时给其次 74LS48 送去一个显示 5 的数据,这样总体显示“ 05的”字样,当检测到 16 个人上车时,单片机给第一 为 74LS48 送去显示 有 1 的数据,同时给其次送去显 个 6 的数据,这样总体显” 16”的字样 示 示 全部的 LED 显示器都是将多个发光二极管组合而成；段式 LED 显示器 应用最广泛,它是一种低成本,高牢靠性,高稳固性的显示器,而且亮

24、度 也比较高,使用寿命长；点阵 LED 显示器作为户外文字广告和信息牌被广 泛使用； LED 显示器的缺点是消耗功率大, 简洁发热, 体积相对较大； LED 显示器都是由如干 LED 组合而成的,当某一个 LED 导通时,该 LED 表示的 最新可编辑 word 文档 第 12 页,共 15 页点或段被点亮,单片机把握多个不同的点或段的亮或灭,可以显示出不同 的数码或字符；常用段式 LED 显示器包括 “七段 ”结构 LED显示器和 “米字 ” 机构 LED 显示器；它们都有共阴极和共阳极两种结构,其中共阴极 LED 显 示器内部全部发光二极管的阴极连在一起,而全部发光二极管的阳极各自 独立,

25、共阳极 LED 显示器内部发光二极管的阳极连接在一起,而全部发光 二极管的阴极各自独立；段式 LED 显示器的把握方式分为静态显示把握和 动态显示把握两种；所谓 “静态显示把握 ”,就是当一个 LED 显示器显示某 字符时,把握码把握相应的 LED 段处于恒定的导通状态,静态显示把握在 电路上需要将把握码锁存在 LED 显示器的各段输入引脚,假如有多位 LED 显示器,每个位必需一个 8 位的锁存 AT89c51 单片机仅在需要更换显示 器, 器的显示内容时,才重新将新的把握码锁存在 8 位锁存器中；静态显示控 制的 LED 显示器的亮度与各段的导通电流大小有关,静态把握的显示时非 常稳固的；

26、 所谓 “动态显示把握 ”,就是多位显示器逐个扫描,任意时刻仅有某个 显示器是亮的,而其他各位都不亮,一个位亮确定时间后转向另一个位； 这种动态逐个扫描多位 LED 显示器的方式会造成显示位的 “闪烁 ”,但是, 适当地调整扫描速度,利用人的视觉暂留,使人的眼睛看起来 “不闪烁 ”； 动态扫描 LED 显示器方式比静态显示把握方式的电路更简洁,将多位 LED 显示器的段引脚对应连接成 把握线就可以达到把握多位 “段 ”总线,仅需要一个 8 位锁存器和多个位选 通 LED 显示器的目的；动态扫描 LED 显示器的亮 度与各段的导通电流有关,另外,亮度仍与扫描频率有关； 报警电路设计 在报警电路中,由单片机传送过来的报警信号通过一个功率放大器来 驱动扬声器,其总体设计框架如图 9 所5 ； 示 最新可编辑 word 文档 第 13 页,共 15 页单 功 扬 率 片 放 声 大 机 器 器 图 9 报警电路框图 当单片机系统判定出车上的人员数量超出规定时,将通过 口输出 1KHz 的音频信号驱动扬声器, 芯片 L