公交车超载智能识别系统毕业设计与制作.docx

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公交车超载智能识别系统毕业设计与制作

论文题目：

公交车超载智能识别系统设计与制作

GraduationThesisofChongqingUniversityofArtsandsciences

TheDesignandManufactureofBusOverloadIntellectualDistinguishingSystem

Candidate:

ZhouHui-fei

Supervisor:

ChenXiao-hong

Major:

ElectronicInformationScienceandTechnology

DepartmentofPhysics&InformationEngineering

ChongqingUniversityofArtsandSciences

May,2008

目录

摘要I

AbstractII

1引言1

1.1问题的提出及研究意义1

1.1.1问题的提出1

1.1.2研究的意义1

1.2国内外研究现状1

2系统组成结构1

3系统硬件的设计与实现1

3.1前端检测模块2

3.2单片机系统AT89C52芯片3

3.3控制电路模块（包括显示电路、报警电路和复位电路）3

4系统软件的设计与实现5

5结语6

参考文献6

致谢7

摘要

现目前国内外公交车超载智能识别系统主要有以下方式：

公交车影象监视系统、公交车ic卡限制刷卡系统、公交车重量超载的智能检测等。

但这些智能识别系统都或多或少存在一些缺陷，不能完全杜绝公交车的超载。

而公交车超载智能识别系统的设计是对上下车人数进行统计，来了解客车的载客人数。

然后在单片机中判断客车是否超载,车内人员一旦超载,系统将产生报警信号。

本设计采用高频脉冲驱动喇叭报警，具有报警声大。

体积小，成本低；安装隐蔽，不易被发现等优点。

真正意义上实现杜绝公交车的超载。

关键词：

超载；热释电红外传感器；人数

Abstract

Atpresentthemainwaysofinternalandexternalbusoverloadintellectualdistinguishingsystemareinthefollowing:

theimagemonitorsystem,theICcardrestrictingsystem,theoverloadintellectualtestingsystemandsoon.However,thosesystemsaremoreorlessdisadvantageous.Theycannotcompletelyeradicatebusesoverload.Thedesignofbusoverloaddistinguishingsystembymeansofcountingthenumberofpeoplegettingonandoffthebusinordertofindoutthenumberinthebus.Thusitjudgingwhetherthebusisoverloadingornotfromsinglechip.Assoonasthebusoverload,thesystemwillgivinganalarm.Thisdesignincludesmanyhighcharacteristics.Ithasbigwarningsound,smallvolumeandlowcost.Peoplecan'tbeeasytodiscoveritforitshidinginstallment.Itissignificanttoeradicatethebusoverload.

Keywords:

overload;infraredsensor;thenumberofpeople

1引言

1.1问题的提出及研究意义

1.1.1问题的提出

随着人们生活水平的不断提高，人们外出的需求量也就越来越大。

由于大部分公共客车是私营的，这些私营车站的交通安全意识不够强，以及车主为了自身利益需求，拼命地往车里塞人，使人民的生命财产安全受到了严重的威胁。

当客车超载的时候他的负荷就增加了，增加了以后就会产生早期损坏，甚至一些零件会产生早期的疲劳断裂。

不仅如此，车辆超限运输长期处于超负荷状态，就会导致车辆的制动和操作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。

据统计道路交通事故中80%以上是由于超限超载运输所造成的。

超载的车辆容易发生事故，而客车一旦发生事故，极易诱发群死群伤特大恶性事故。

给国家、群众带来了重大的损失和伤害。

目前，国家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。

虽然这在一定程度上减少了客车的超载现象，但在节假日和农忙等客流高峰期，超载现象还是屡禁不止。

因此，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。

1.1.2研究的意义

本系统是通过对上、下车人数的检测,来了解客车的载客人数。

然后在单片机中判断客车是否超载，车内人员一旦超载，便产生报警信号。

真正意义上实现杜绝公交车的超载。

通过本产品的设计和制作，能够综合应用各种电子技术知识，掌握一些小型电子系统的设计方法和制作过程的能力；提高自身的科学性、系统性及全面性的设计素质；开拓自身的设计思路，增强理论知识与实践相结合的能力。

1.2国内外研究现状

公交车超载智能识别系统的设计大有意义。

现目前国内外公交车超载智能识别系统主要有以下方式：

公交车影像监视系统、公交车ic卡限制刷卡系统、公交车重量超载的智能检测等。

但这些智能识别系统都或多或少存在一些缺陷，不能完全杜绝公交车的超载。

据问卷调查显示，公交车主与乘客为了一时的方便，有时利用车内的一些角落或者故意遮掩来躲避影像监视系统的影像监视，公交车ic卡现目前在我国很大程度上没有普及，所以公交车ic卡限制刷卡系统在很多城市根本不能使用。

公交车重量超载的智能检测又只能检测公交车的重量超载。

而公交车超载智能识别系统的设计是对上下车人数进行统计，来了解客车的载客人数。

然后在单片机中判断客车是否超载，车内人员一旦超载，便产生报警信号。

真正意义上实现杜绝公交车的超载。

2系统组成结构

本系统由前端的检测模块、单片机系统、控制模块等部分组成。

检测模块电路里有热释电红外传感器和红外热释电处理芯片BISS0001等主要器件组成。

检测模块的主要功能是对上下车人数进行统计。

单片机系统采用AT2MEL公司的AT89C52芯片。

单片机系统主要对乘客人数分析处理，同时对控制模块进行信号控制。

控制模块用于对当前车内乘客数进行不间断的实时显示，当超载时通过蜂鸣器报警。

3系统硬件的设计与实现

硬件电路的设计是整个系统设计的核心内容。

系统的硬件设计，主要包括检测模块电路、单片机系统、控制模块电路[8]。

3.1前端检测模块

检测模块电路里有热释电红外传感器和红外热释电处理芯片BISS0001等主要器件组成。

热释电红外传感器：

信号探测采用热释电红外传感器，它能以非接触形式检测出来自人体及外界物体放射出的微弱红外线能量并转化成电信号输出。

它既有主动式（检测静止或者移动极缓慢的人体及物体），又有被动式（检测运动人体及物体）[3]。

从原理上讲，任何发热物体都会产生红外线,所以凡是温度高于绝对零度的物体都是红外辐射源[2]，热释电红外传感器敏感单元对红外线的感受表现在敏感单元的温度变化，而温度的变化导致电信号的变化，环境与自身的温度变化由其内部结构决定了不向外输出信号，而传感器的低频响应和特定的红外波长（5～15μm）响应决定了传感器只对外界的红外辐射而引起本身的温度变化敏感，或者说只对人体或相关物体的运动敏感。

因此，传感器可以抗可见光及其中大部分红外线的干扰。

红外热释电处理芯片BISS0001：

红外热释电处理芯片BISS0001内部框图如图1，BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。

它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。

图1　BISS0001内部框图

BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。

在本设计中，采用新型热释电红外传感器RE200B。

热释电红外传感器RE200B是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器，热释电红外传感器RE200B探测外界信息，并将其换成微弱的电信号输出，（由于此时的信号十分微弱，而且是个变化的信号）所以先通过红外热释电处理芯片BISS0001的运算放大器OP1组成传感信号预处理电路，将信号放大。

然后耦合给运算放大器OP2，再进行第二级放大，同时将直流电位抬高为VM（≈0.5VDD）后，将输出信号V2送到由比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号Vs。

（由于VH≈0.7VDD、VL≈0.3VDD，所以，当VDD=5V时，可有效抑制±1V的噪声干扰，提高系统的可靠性。

COP3是一个条件比较器。

当输入电压VcVR时，COP3输出为高电平，进入延时周期。

当A端接“0”电平时，在Tx时间内任何V2的变化都被忽略，直至Tx时间结束，即所谓不可重复触发工作方式。

当Tx时间结束时，Vo下跳回低电平，同时启动封锁时间定时器而进入封锁周期Ti。

在Ti时间内，任何V2的变化都不能使Vo跳变为有效状态（高电平）,可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。

）于是系统的前端检测部分利用热释电红外传感器,安装于车门两侧用于判断乘客上、下车，并向单片机系统送出计数信号。

BISS0001的热释电红外应用电路图如图2。

图2　BISS0001的热释电红外应用电路图

3.2单片机系统AT89C52芯片

单片机系统采用AT2MEL公司的AT89C52芯片。

AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合[1]。

AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程[14]。

其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。

单片机系统主要用来实现对上、下车人数的加、减计数，显示。

当有人上车时,前端检测模块检测上车人数，单片机系统实现对人数加计数，当有人下车时,单片机实现减计数；并且实时显示、报警。

3.3控制电路模块（包括显示电路、报警电路和复位电路）

显示电路：

本设计中采用的是1602型液晶显示屏，液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。

在单片机系统中应用液晶显示器作为输出器件有以下几个优点：

显示质量高：

由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新新亮点。

因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。

数字式接口：

液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。

体积小、重量轻：

液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。

功耗低：

相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上，因而耗电量比其它显示器要少得多。

液晶显示原理：

液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。

液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。

本设计中采用的1602型液晶显示屏显示容量为16×2个字符，芯片工作电压为4.5—5.5V，工作电流为2.0mA（5.0V），模块最佳工作电压为5.0V。

用液晶显示器显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由6×8或8×8点阵组成。

当客车超载时,通过AT89C52芯片输出信号控制显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。

这样一来就组成某个字符。

1602液晶显示模块可以和单片机AT89C52直接接口，如图3。

图3　硬件原理图

报警电路：

报警电路应用电路如图4。

报警电路为当超载时,通过AT89C52芯片输出1KHz的音频信号控制蜂鸣器实现报警。

本电路中使用了音频放大信号的集成芯片LM386。

LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，为使外围元件最少，电压增益内置为20[5]。

但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，直至200。

输入端以地位参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。

LM386具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点,广泛应用于录音机和收音机之中。

图4　报警电路应用电路图

复位电路：

该电路用于对单片机进行复位，并可以在系统出问题时使用，且可以用于复位显示数据。

4系统软件的设计与实现

按照整体方案的设计思想,系统程序框图如图5所示。

图5　程序框图

首先进行初始化系统,包括堆栈指针的设置、定时器计数初值的设置、定时器工作方式的设置、中断允许控制的设置等。

接着将通用寄存器清零,用来存放车内当前的乘客人数，其中30H单元存放预定客车能乘载的最大乘客数,然后将寄存器中存放的当前车内乘客数放入累加器A中，通过比较指令和单元的内容比较，判断当前车内人数是否达到预定人数。

如果当前车内人数小于预定人数，则继续对车内人数进行判断，程序设定AT89C52芯片不输出信号。

如果当前车内人数大于预定人数，则跳转到报警，使蜂鸣器报警，同时调用显示子程序显示当前车内人数，然后进行循环判断，直至车内人数小于预载人数，最后清除报警。

程序实现车内人数的实时显示，在显示子程序中,主要实现的是将单片机系统AT89C52芯片计数器中的当前车内人数以信号输出的方式通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以进行实时显示。

用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由6×8或8×8点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。

这样一来就组成某个字符。

但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。

当客车超载时,通过AT89C52芯片输出信号控制显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。

这样一来就组成某个字符。

而当车内人数降低到预设人数之下后要随时清除报警程序，以便汽车能再次正常运行。

5结语

本设计基本实现对客车人数的检测和计算，较好的完成了客车超载的预警提示。

系统运行稳定、准确，结果能够实时显示，且具有可扩张性强、操作方便等优点。

但是由于个别精密检测元器件价格昂贵和厂家的停产，造成了响应速度不够快，抗干扰能力不很强等缺点。

在本设计中广泛用到了电子信息技术与科学的基本知识，还有单片机、接口电路基本知识。

其中要求对热释电红外传感器及其检测电路、AT89C52单片机及其外围电路、1602液晶显示、报警电路、复位电路的简易设计和系统软件的设计与实现等知识灵活应用。

本设计中前端检测模块的电路结构比较复杂，电路不易调试这将直接影响到整个设计是否成功。

希望通过本设计制作的运用能够提升城市形象降低各类客运车辆的事故危害，杜绝车辆管理中存在的漏洞，实现公交车辆的智能化管理。

使人们的生活水平越来越高，生活质量也越来越高。

参考文献

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北京航空航天大学出版社,2001.

[2]陈永甫.红外探测与控制电路[M].北京:

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人民邮电出版社,2003.

[4]沈红卫.单片机应用系统设计实例与分析[M].北京:

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清华大学出版社，2003

[14]张毅刚.单片机原理及应用[M].高等教育出版社,2002年6月

致谢

本设计的研究工作是在我的导师陈晓红老师的精心指导和悉心关怀下完成的，在我的学业和论文的研究工作中无不倾注着导师辛勤的汗水和心血。

导师的严谨治学态度、渊博的知识、无私的奉献精神使我深受的启迪。

从尊敬的导师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。

在此我要向我的导师致以最衷心的感谢和深深的敬意。

在多年的学习生活中，还得到了许多领导和老师的热情关心和帮助，如廖老师为我设计的检测模块的调试和焊接进行了悉心的指导，刘洲虎、陈帅军同学对设计中编程调试给予了耐心帮助，在此，对他们提供的帮助致以崇高的敬礼！

在日常学习和生活中，我的师兄弟及校友给予了我很大帮助。

在此，向所有关心和帮助过我的领导、老师、同学和朋友表示由衷的谢意！

周辉飞

2008年5月于重庆

独创性声明

本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得有研究成果。

据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重庆文理学院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。

论文作者签名：

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版权与使用授权声明

重庆文理学院有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。

本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。

除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。

论文的公布（包括刊登）授权重庆文理学院教务处办理。

论文作者签名：

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指导教师签名：

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