客車超載智能檢測畢業(yè)論文

1、河北農(nóng)業(yè)高校 2022 屆本科畢業(yè)論文（設計） 論文題目：客車超載智能檢測 摘 要 針對目前客車超載所引發(fā)的重大交通事故,而設計了一種客車超載檢測系 統(tǒng)；本設計以 AT89C51 單片機為核心, 通過紅外線發(fā)射接收裝置對客車的載客 人 數(shù)進行檢測, 并由單片機對檢測到的數(shù)據(jù)進行分析與處理, 同時將檢測到的結(jié)果 由 LED 顯示出來；假如客車超載,揚聲器先進行報警,然后由繼電器切斷汽車 的 打火裝置,最終實現(xiàn)對超載情形的相關把握； 關鍵詞 : 客車超載把握系統(tǒng)；紅外線傳感器；單片機 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 頁,共 15 頁目 錄 1緒論 . 2. 2系統(tǒng)的整體結(jié)構 . 3.

4、 系統(tǒng)的組成 . 3. 系統(tǒng)的原理 . 4. 3系統(tǒng)的硬件設計 . 4. 系統(tǒng)硬件總體的組成. 4. 檢測模塊電路 . 5. 單片機模塊電路 . 9. 把握模塊電路 .1.1 數(shù)碼管顯示電路設計 .1.1 報警電路設計 .1.3 繼電器把握電路設計 .1.44.系統(tǒng)的軟件設計 .1.5. 4.1 系統(tǒng)軟件的整體設計 .1.5 計數(shù)功能程序設計 .1.5 顯示電路的程序設計 .1.6 報警電路程序設計 .1.6 5結(jié)語 .1.6. 謝辭 .1.6. 參考文獻： .1.7. 1 緒論 長期以來, 客運車輛超載違章, 始終是交通安全的頑癥； 特別是逢年過節(jié)的 時候,大的客流量為不法分子供應了可乘之機

5、； 如今社會, 道路交通運輸作為國 民經(jīng)濟的大動脈, 客車超載已顯得相當一般, 也已成為交通治理的一大難題； 客 車超載不僅給國家的大路設施和客運市場造成了不良影響,也影響車輛 本 身的駕駛和把握,由此導致的交通事故更給人民的生命和財產(chǎn)造成了重大 缺失,這已經(jīng)成為一個嚴肅的社會問題；目前,國家出臺了一系列的法律 最新可編輯 word 文檔 第 2 頁,共 15 頁法規(guī)來禁止客車超載 ,各地政府也制定了相關的政策對客車超載現(xiàn)象進行 治理；雖然這在確定程度上削減了客車的超載 ,但在節(jié)假日等客流高峰期 , 超載現(xiàn)象仍是屢禁不止；因此 ,在實行行政監(jiān)督治理的同時 ,用科學技術的 手段來排除客車超載的現(xiàn)

6、象有著極其重要的意義和有用性； 本系統(tǒng)通過用紅外線發(fā)射接收對管實現(xiàn)對人數(shù)的檢測,然后由單片機組成 的中心處理單元對客車的人數(shù)進行分析, 以判定客車是否超載, 假如超載, 通過揚聲器報警發(fā)出警告,同時通過繼電器把握電路對發(fā)動機進行鎖定以 抑制事故的發(fā)生,削減對國家和人民的缺失和損害； 2 系統(tǒng)的整體結(jié)構 系統(tǒng)的組成 本系統(tǒng)簡潔來說由三個部分構成,前端檢測模塊,單片機模塊,把握 模塊；系統(tǒng)的總體設計框架如圖 1 所示； 檢測模塊的功能是通過兩組紅外線發(fā)射接收對管來判定旅客上車的 和下車的人數(shù),從而對客車上的人數(shù)進行統(tǒng)計；單片機系統(tǒng)主要是對乘客 的人數(shù)進行分析處理, 同時把分析結(jié)果輸給把握模塊以實現(xiàn)

7、對其把握； LED 顯示模塊用于對當車內(nèi)乘客人數(shù)進行顯示,當客車超載時通過揚聲器報 警,并通過繼電器對客車執(zhí)行鎖定； 最新可編輯 word 文檔 第 3 頁,共 15 頁紅外線發(fā)射 1） 雙 D 觸 片 單 數(shù)碼管 接收對管（ 顯示電路 紅外線發(fā)射 2） 發(fā) 器 組 片 繼電器 機 成 的 互 把握電路 系 統(tǒng) 揚聲器 鎖電路 接收對管（ 報警電路 圖 1 系統(tǒng)設計框圖 系統(tǒng)的原理 系統(tǒng)由兩組紅外線發(fā)射接收對管來實現(xiàn)對上下車人員的檢測；兩組紅 外線發(fā)射接收對管把收集到的信息傳遞給單片機系統(tǒng),單片機系統(tǒng)完成對 人數(shù)的加計數(shù)和減計數(shù),并把這些信息轉(zhuǎn)化為 BCD 碼通過 LED 數(shù)碼管顯示 出來；同

8、時單片機系統(tǒng)通過比較指令與預先設定單元中的內(nèi)容進行比較, 判定當前車內(nèi)人數(shù)是否達到預定人數(shù),假如當前車內(nèi)人數(shù)小于預定人數(shù), 就連續(xù)對車內(nèi)人數(shù)進行判定,假如當前車內(nèi)人數(shù)大于預定人數(shù),就啟動揚 聲器報警電路,實現(xiàn)對人們的警告,假如在數(shù)分鐘后人數(shù)仍是大于預定人 數(shù)就由繼電器把握電路對汽車發(fā)電機進行鎖定,假如人數(shù)削減到小于預定 人數(shù)的數(shù)值時,就解除對汽車發(fā)動機的鎖定,使汽車連續(xù)運行； 3 系統(tǒng)硬件的設計 系統(tǒng)硬件總體的組成 硬件電路的設計是整個系統(tǒng)設計的核心部分；由系統(tǒng)的功能模塊準備 了本系統(tǒng)主要包括三個部分的設計： 檢測模塊的設計, 單片機模塊的設計, 最新可編輯 word 文檔 第 4 頁,共 1

9、5 頁以及把握模塊電路的設計； 檢測模塊電路 該部分的設計接受兩組紅外線發(fā)射接收對管,將其安裝在客車車門的 適當位置,依據(jù)乘客經(jīng)過車門時遮擋兩個紅外線發(fā)射接收對管發(fā)出的紅外 線的不同時序,通過單片機判定乘客是上車仍是下車 1 ；該部分的硬件電 路設計總體電路圖如圖 2 所示； 12V R4 200 270k 光電傳 感器 A1 R3 4069 270k 4069 DA2 Q 1CD4081 A3 100k 20k F1A F2A ICA C1R1 R2 S 32CD4013 200 光電傳 感器 B1 R7 4069 F3A R8 4069 F4A CK RQ/ 1CD4081 B3 3227

10、0k 100k 20k B2 C2R5 R6 270k 圖 2 檢測電路模塊 在圖 2 的電路 ICA 是 CD4013 構成的 CMOS 雙 D 觸發(fā)器, Y1A , 是 CD4081 四個 2 輸入端與門,這兩部分 中, Y2A 4069 輸出的兩路傳感器檢測信號 與 進行規(guī)律運算,最終在 Y1A 和 Y2A 的輸出端輸出合適的電平信號,分別送 至 AT89C51 單片機的 T0 腳和 T1 腳（即計數(shù)器 0 和計數(shù)器 1 的時鐘輸入 端）； 最新可編輯 word 文檔 第 5 頁,共 15 頁兩個傳感器安裝在車門的兩側(cè),安裝位置間要有確定的距離（ 30cm 50cm 之間）；車門打開時,

11、系統(tǒng)開啟,當沒人經(jīng)過傳感器時（以下用 和 E1 E2 表示傳感器）,紅外線二極管發(fā)出的紅外線照射不到光電三極管上, 送給單片機的信號是始終不變的低電平,系統(tǒng)不計數(shù)；當有人上車時,先 遮擋住 E1,E1 的紅外線二級管發(fā)出的光照射在人身上,再從人身上反射到 受光三極管上,電路中的 A1 點產(chǎn)生一個高電平信號,經(jīng)過放大濾波,規(guī)律 運算最終在 A3 端輸出一個低電平信號； 隨后人體全部遮擋 E1 和 E2,然后是 離開 E1 遮擋住 E2 ,最終離開； 由此類推在整個上車的過程中 A3 點的電平是 高低變化的,即一個上車脈沖信號,送至單片機的 STATUS 寄存器進行加 計數(shù),而此時 B3 點的輸出

12、狀態(tài)是不變的；具體的檢測方法和脈沖產(chǎn)生的時 2 序如圖 3,圖 4 所示 ； 人 E1 E2 圖 3 人的走動方向 最新可編輯 word 文檔 第 6 頁,共 15 頁A1 B1 A3 B3 圖 4 各點時序波圖 同時人上車時各點規(guī)律關系如表 1 所示 表 1 人上車時各點規(guī)律關系 傳感器工作狀態(tài) A1 B1 A2 B2 A3 B3 1無人上車 0 0 0 0 0 02遮擋 E1 1 0 1 0 0 03遮擋 E1,E2 1 1 1 1 1 04遮擋 E2 0 1 0 1 0 05人離去 0 0 0 0 0 0當人下車的時候就是把這個遮擋的次序反過來, B3 點產(chǎn)生的脈沖 時序是相反的,信號送

13、至單片機的 STATUS 寄存器進行減計數(shù),單片 機 即 可 通 過 程 序 模 擬 把 車 廂 內(nèi) 的 實 際 人 數(shù) 計 算 出 來 并 寄 存 在 寄 存 器 中； 紅外線傳感器指能夠發(fā)射紅外線和接收紅外線的器件；紅外線傳感器 依據(jù)其機理不同可以分為被動型紅外線傳感器和主動型傳感器；其中主動 型紅外線傳感器 ,包括紅外發(fā)射管和紅外接收傳感器 , 這兩種傳感器配套使 用可組成一個完整的紅外線檢測, 遙控系統(tǒng) ,這類傳感器也稱光探測型感器 本系統(tǒng)使用了其中的紅外發(fā)射二極管和紅外接收三極管來檢測判定客車 載客人數(shù)； CD4013 是 CMOS 雙 D 觸發(fā)器,內(nèi)部集成了兩個性能相同,引腳獨立

14、最新可編輯 word 文檔 第 7 頁,共 15 頁電源共用 的 D 觸發(fā)器, 接受 14 引腳雙列直插塑料封裝, 是目前設計開發(fā) 電子電路的一種常用器件,它的使用相當靈敏便利且易把握,受到許多電 子愛好者的寵愛； CD4013 的管腳排列如圖 5 所示,內(nèi)部有兩個完全相同的 D 觸發(fā)器 FF1 和 FF2；圖中, D 為數(shù)據(jù)輸入端, CP 為時鐘脈沖輸入端, Q 和為 為一 對互補的輸出端, S 為置位端, R為復位端, VDD 和 VCC 分別為電源正 負端 . Q1 Vpp Q2 CP1 1 F F 2 F F CP2 R1D1R2S1 D2 Vss CD40 13 S2 圖 5 CD4

15、013 管腳 CD4013 的功能如表 2 所示,由表可見,當 R=S=0 時,在 CP 上升沿 作用下, Q 端狀態(tài)與 D 端相同,即 Qn+1 =D ,也就是將 D 端數(shù)據(jù)置入觸發(fā) 器；當 R= 0 ,S=1 時, Q=1 ；當 R=1,S=0 時, Q=0 ,稱為直接置 1 和置 0, 無需 CP 和 D 的協(xié)作；一般情形下不答應同時在 R, S 兩端加上高電平, 由于此時觸發(fā)器的兩個輸出端為高電平,是不正常的工作狀態(tài) Qn+1 ； 表 2 CD4013 的功能表 CP DRS 0000 1001 x 00Qn 0X x 10 x 011X 最新可編輯 word 文檔 第 8 頁,共 1

16、5 頁CD4013 有四種基本方式,即數(shù)據(jù)鎖存器,單穩(wěn)態(tài)工作方式,無穩(wěn)態(tài)工 作方式和雙穩(wěn)態(tài)工作方式； 單片機模塊電路 單片機模塊主要用來實現(xiàn)對上,下車人數(shù)的加,減計數(shù)；單片機模塊 的設計中 ,考慮到系統(tǒng)中的程序量和數(shù)據(jù)量較少 ,需要的 I/ O 口資源也相對 較少 ,ATMEL 公司的 AT89C51 芯片的資源就能很好的中意系統(tǒng)的需求 ,所 以在系統(tǒng)設計中接受了 MCS-51 系列單片機 AT89C51 芯片的最小系統(tǒng)來 實現(xiàn)；我們選用 ATMEL 公司 89 系列的標準型單片機 AT89C51 ,AT89C51 是一種低功耗, 高性能的 8 位單片機,片內(nèi)帶有一個 4K 字節(jié)的 FLASH

17、 可 編程可擦除只讀儲備器（ EPROM ）,它接受了 CMOS 工藝和 ATMEL 公司 的高密度非易失性儲備器 NURAM 技術,而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與 MCS- 51 兼容；另外, AT89C51 仍具有 MCS-51 系列單片機的全部優(yōu)點； 128X8 位內(nèi)部 RAM , 32 位雙向輸入輸出線,兩個十六位定時 /計時器, 5個中斷源,兩級中斷優(yōu)先級,一個全雙工異步串行口準時鐘發(fā)生器等；片 內(nèi)的 FLASH 儲備器答應在系統(tǒng)內(nèi)改編程序或用常規(guī)的非易失性儲備器來 編程；因此 AT89C51 是一種功能強,靈敏性高且價格合理的單片機,它可 便利地應用在各種把握領域 3 ； AT89C

18、51 的主要性能有： 與 MCS- 51 微把握器產(chǎn)品兼容； 4KB 可改編程序 FLASH 儲備器 ; 可經(jīng)受 1,000 次的寫入 /擦除周期 全靜態(tài)工作： 0Hz-24MHz ； 三級儲備器保密； 128x8 字節(jié)內(nèi)部 RAM ； 32 條可編程 I/O 線； 最新可編輯 word 文檔 第 9 頁,共 15 頁 2 個 16 位定時器 / 計數(shù) 器； 6 個中斷源； 可編程串行通道； 片內(nèi)時鐘振蕩器； 閑暇狀態(tài)保護低功耗RAM 中的內(nèi)容； 和掉電狀態(tài)儲存片內(nèi) 管腳功能： AT89C51 單片機為 RST 40 引腳芯片如 圖 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 口線： P0, P1, P2, P3 共四個八位口 P0 口是三態(tài)雙向 通稱數(shù)據(jù)總線口 . 由于只有該口能直接用于對外部 口, 儲備器的讀 / 寫操作； P0 口也用以輸出外部儲備器的 8 位地址；由于是低 分 時復用,故外部加鎖存器將此地址數(shù)據(jù)鎖存,地址鎖存信號用 ALE ； P1 口是特地供用戶使用 I/O 口 .是準雙向口； 的 8 位地址線用；不擴展外部儲備器 P2P2 口是在系統(tǒng)擴展時作 時, 口 也可以作為用戶 I/O 口線使用, 高 P2 口也是準雙向口； P3 口是雙功能口,該口的每一位均可獨立地定義為第 I/O 功能或 一 其次 I/O 功能；作為第一

21、功能使用時操作同 P1口； 2把握口線： PSEN 片外取把握 , ALE 地址鎖存把握 , EA 片外儲 器選擇 , RE-SET 復位把握 ； 3電源準時鐘： Vcc , Vss； XTAL1 , XTAL2 最新可編輯 word 文檔 第 10 頁,共 15 頁本文選用如此高性能的單片機便利了以后的功能擴展,基本電路如 圖 7 所 示 4 ； 圖 7 單片機基本電路 把握模塊電路 把握模塊利用在單片機內(nèi)預先設定載客人數(shù) 值時 , 單片機便通過繼電器把握客車的電子打火器 ,當上車人數(shù)超過此設定 , 鎖定客車執(zhí)行機構 , 使客 車無法啟動 ,并以 LED 顯示當前人數(shù) ,同時通過揚聲器發(fā)出報

22、警； 3.4.1 LED 數(shù)碼管顯示電路設計 在數(shù)碼管顯示電路設計中 ,將待顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 BCD 碼輸出 ,經(jīng)過共 陰極數(shù)碼管譯碼驅(qū)動器 74LS48 將 碼轉(zhuǎn)換成七段碼送給數(shù)碼管顯示； BCD 最新可編輯 word 文檔 第 11 頁,共 15 頁顯示電路如圖 8 所示 圖 8 顯示電路 74LS48 為 3 8 線的數(shù)碼管譯碼驅(qū)動器,譯碼器輸入 A, B,C 分別端 接 AT89C51 的, P1.1,P1.2, 譯碼器輸出端 Y0 Y7 接 8 個數(shù)碼管從低位到高 位的共陰極端； 電路中要顯示的數(shù)字通過串行口 P1 送到 74LS48 ,經(jīng)過他的翻譯,把單 片機送過來的 BCD 碼,轉(zhuǎn)

23、換成高低電平,通過 Y0 Y7 送給 LED 顯示器 , 不 同的電平會有次序的把握七個數(shù)碼管的滅與亮,進而顯示出不同的數(shù)字, 當檢測電路檢測到有 5 個人上車時,單片機會給第一 74LS48 送去一個顯 個 示 0 的數(shù)據(jù),同時給其次 74LS48 送去一個顯示 5 的數(shù)據(jù),這樣總體顯示“ 05的”字樣,當檢測到 16 個人上車時,單片機給第一 為 74LS48 送去顯示 有 1 的數(shù)據(jù),同時給其次送去顯 個 6 的數(shù)據(jù),這樣總體顯” 16”的字樣 示 示 全部的 LED 顯示器都是將多個發(fā)光二極管組合而成；段式 LED 顯示器 應用最廣泛,它是一種低成本,高牢靠性,高穩(wěn)固性的顯示器,而且亮

24、度 也比較高,使用壽命長；點陣 LED 顯示器作為戶外文字廣告和信息牌被廣 泛使用； LED 顯示器的缺點是消耗功率大, 簡潔發(fā)熱, 體積相對較大； LED 顯示器都是由如干 LED 組合而成的,當某一個 LED 導通時,該 LED 表示的 最新可編輯 word 文檔 第 12 頁,共 15 頁點或段被點亮,單片機把握多個不同的點或段的亮或滅,可以顯示出不同 的數(shù)碼或字符；常用段式 LED 顯示器包括 “七段 ”結(jié)構 LED顯示器和 “米字 ” 機構 LED 顯示器；它們都有共陰極和共陽極兩種結(jié)構,其中共陰極 LED 顯 示器內(nèi)部全部發(fā)光二極管的陰極連在一起,而全部發(fā)光二極管的陽極各自 獨立,

25、共陽極 LED 顯示器內(nèi)部發(fā)光二極管的陽極連接在一起,而全部發(fā)光 二極管的陰極各自獨立；段式 LED 顯示器的把握方式分為靜態(tài)顯示把握和 動態(tài)顯示把握兩種；所謂 “靜態(tài)顯示把握 ”,就是當一個 LED 顯示器顯示某 字符時,把握碼把握相應的 LED 段處于恒定的導通狀態(tài),靜態(tài)顯示把握在 電路上需要將把握碼鎖存在 LED 顯示器的各段輸入引腳,假如有多位 LED 顯示器,每個位必需一個 8 位的鎖存 AT89c51 單片機僅在需要更換顯示 器, 器的顯示內(nèi)容時,才重新將新的把握碼鎖存在 8 位鎖存器中；靜態(tài)顯示控 制的 LED 顯示器的亮度與各段的導通電流大小有關,靜態(tài)把握的顯示時非 常穩(wěn)固的；

26、 所謂 “動態(tài)顯示把握 ”,就是多位顯示器逐個掃描,任意時刻僅有某個 顯示器是亮的,而其他各位都不亮,一個位亮確定時間后轉(zhuǎn)向另一個位； 這種動態(tài)逐個掃描多位 LED 顯示器的方式會造成顯示位的 “閃爍 ”,但是, 適當?shù)卣{(diào)整掃描速度,利用人的視覺暫留,使人的眼睛看起來 “不閃爍 ”； 動態(tài)掃描 LED 顯示器方式比靜態(tài)顯示把握方式的電路更簡潔,將多位 LED 顯示器的段引腳對應連接成 把握線就可以達到把握多位 “段 ”總線,僅需要一個 8 位鎖存器和多個位選 通 LED 顯示器的目的；動態(tài)掃描 LED 顯示器的亮 度與各段的導通電流有關,另外,亮度仍與掃描頻率有關； 報警電路設計 在報警電路中,由單片機傳送過來的報警信號通過一個功率放大器來 驅(qū)動揚聲器,其總體設計框架如圖 9 所5 ； 示 最新可編輯 word 文檔 第 13 頁,共 15 頁單 功 揚 率 片 放 聲 大 機 器 器 圖 9 報警電路框圖 當單片機系統(tǒng)判定出車上的人員數(shù)量超出規(guī)定時,將通過 口輸出 1KHz 的音頻信號驅(qū)動揚聲器, 芯片 L