智能型客車超載檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì).doc

學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）題 目： 智能型客車超載檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 姓 名： 李 航 學(xué) 號(hào)： 2010015024 學(xué) 院： 工 學(xué) 院 專業(yè)/屆別: 電氣工程及其自動(dòng)化（工業(yè)電氣）/2014屆 指導(dǎo)教師： 付 東 輝 職 稱： 副 教 授 表1 牡丹江師范學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）選 題 論 證 報(bào) 告姓 名李航專 業(yè)/年 級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化（工業(yè)電氣）/2010級(jí)題 目智能型客車超載檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選題的目的和意義通過對(duì)客車超載系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握檢測(cè)系統(tǒng)的原理，將所學(xué)理論和社會(huì)實(shí)踐初步結(jié)合。實(shí)現(xiàn)對(duì)客車載客人數(shù)的檢測(cè)、分析處理以及結(jié)果顯示。本系統(tǒng)通過紅外線發(fā)射接收對(duì)管來實(shí)現(xiàn)對(duì)人數(shù)的檢測(cè)，以判斷客車是否超載，如果超載，可通過揚(yáng)聲器報(bào)警發(fā)出警告，同時(shí)通過繼電器控制電路對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行鎖定以抑制事故的發(fā)生，減少國家和人民群眾的損失和傷害。研究?jī)?nèi)容與方法主要研究?jī)?nèi)容：通過對(duì)當(dāng)前客車超載產(chǎn)生危害的分析，完成智能型客車超載檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。主要研究方法：1. 分析實(shí)踐法：根據(jù)文獻(xiàn)資料了解研究對(duì)象，分析整個(gè)系統(tǒng)的需求，科學(xué)進(jìn)行實(shí)踐配置。2. 數(shù)據(jù)辯證法：通過實(shí)際操作，記錄運(yùn)行過程中的錯(cuò)誤，進(jìn)行研究辯證。3. 調(diào)查研究法：通過考察了解客觀情況直接獲取有關(guān)材料，并對(duì)這些材料進(jìn)行分析的研究方法。研究進(jìn)度安排第一階段 2013年6月20日 論文開題第二階段 2013年10月5日 完成論文提綱第三階段 2013年12月19日 完成論文一稿第四階段 2013年12月19日 中期檢查第五階段 2013年12月25日 完成論文二稿第六階段 2014年4月15日 完成論文三稿第七階段 2014年4月21日 論文答辯指導(dǎo)教師意見：指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日開題報(bào)告專家論證意見：專家組長(zhǎng)（簽名）： 年 月 日摘 要對(duì)于客車的超載經(jīng)常造成重大事故，設(shè)計(jì)了一種智能型客車超載檢測(cè)系統(tǒng)。本系統(tǒng)所用的核心為AT89S51單片機(jī)。以紅外線發(fā)射和接收裝置檢測(cè)客車的載客人數(shù)，進(jìn)而由單片機(jī)對(duì)所檢測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，同時(shí)LED會(huì)顯示出檢測(cè)的結(jié)果，如果客車已超載，揚(yáng)聲器先報(bào)警，然后由繼電器將汽車的打火裝置切斷，最終實(shí)現(xiàn)超載情況的相關(guān)控制。關(guān)鍵詞: 客車超載監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；紅外線發(fā)射和接收裝置；單片機(jī)AbstractAccording to the overloading of the current bus causing the major accident，the paper designs a kind of monitoring system about the bus overloading. The designing is at the core of AT89S51 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 same time LED will displayed detected results. If 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.Keywords: Carriage overload monitor system ; Infrared sensor ; MCU目 錄1 引言12 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)22.1 系統(tǒng)的組成22.2 系統(tǒng)的原理23 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)33.1 系統(tǒng)硬件總體的組成33.2 檢測(cè)模塊電路33.3 單片機(jī)模塊電路63.4 控制模塊電路93.4.1 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)103.4.2 報(bào)警電路設(shè)計(jì)113.4.3 繼電器控制電路設(shè)計(jì)134 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)144.1系統(tǒng)軟件的整體設(shè)計(jì)144.2 計(jì)數(shù)功能程序設(shè)計(jì)154.3 LED顯示電路的程序設(shè)計(jì)154.4 報(bào)警電路程序設(shè)計(jì)155 結(jié)論16參考文獻(xiàn)171 引言近年來，人民生活水平逐漸提高，導(dǎo)致旅游、探親、打工的人數(shù)越來越多，尤其是在節(jié)假日期間，然而，客車運(yùn)力卻沒有得到相應(yīng)的增加，致使超載現(xiàn)象不斷出現(xiàn)。到目前，它已經(jīng)是一個(gè)嚴(yán)重影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和交通運(yùn)輸環(huán)境的社會(huì)問題?？蛙嚦d給國家的客運(yùn)市場(chǎng)和公路設(shè)施造成了不良的影響，也對(duì)車輛的駕駛和控制產(chǎn)生影響，容易造成交通事故。為此，國家頒布了一系列的法律法規(guī)來制止超載，各地政府針對(duì)客車超載也制定了相關(guān)的制度進(jìn)行管理。雖然這一定程度上減輕了客車超載現(xiàn)象，但在農(nóng)忙和節(jié)假日等客流量高峰期，超載現(xiàn)象仍然很多。因此，在采取監(jiān)督管理的同時(shí)，通過科技的手段來減少客車超載也有著非常重要的意義。什么是客車超載呢？一般來說，大中型客車載客人數(shù)超過規(guī)定人數(shù)5人以內(nèi)為超載，超過規(guī)定人數(shù)6人以上的是嚴(yán)重超載?？蛙嚨膰?yán)重超載會(huì)帶來很多不安全的因素，例如制動(dòng)功效變差、橫向穩(wěn)定性變差、破壞公路設(shè)施等。 第一，制動(dòng)功效變差。通過汽車的制動(dòng)器熱衰退原理我們知道，當(dāng)制動(dòng)蹄片的溫度高達(dá)436460時(shí)，汽車的制動(dòng)力矩便會(huì)下降為前輪正常溫度時(shí)的23，后輪為正常溫度時(shí)的27。超載嚴(yán)重的車輛在下陡坡時(shí)制動(dòng)后，會(huì)由于制動(dòng)蹄片受熱衰退造成制動(dòng)功效變差，制動(dòng)距離增加，還會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)側(cè)滑、跑偏，甚至導(dǎo)致制動(dòng)失效。第二，橫向穩(wěn)定性變差。橫向穩(wěn)定是指汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)防止側(cè)滑和側(cè)翻的性能。這種性能是有限的，汽車在轉(zhuǎn)彎或行駛的過程中轉(zhuǎn)彎時(shí)。就會(huì)有一種離心力出現(xiàn)而直接抵抗橫向穩(wěn)定力，如果離心力大于等于橫向穩(wěn)定力時(shí)，就容易發(fā)生側(cè)滑或側(cè)翻。第三，破壞公路設(shè)施，會(huì)使公路的維護(hù)費(fèi)用增加、公路的使用壽命縮短。車輛超載和它對(duì)路面的傷害是成正比的，超載10%的車輛對(duì)公路損壞會(huì)增加40%。本系統(tǒng)對(duì)人數(shù)的檢測(cè)是用紅外線發(fā)射和接收對(duì)管實(shí)現(xiàn)的，再由單片機(jī)組成的中央處理單元分析客車的人數(shù)，來判斷客車當(dāng)前是否超載，如果超載，系統(tǒng)通過揚(yáng)聲器發(fā)出警告，并通過繼電器鎖定發(fā)動(dòng)機(jī)避免發(fā)生事故，使國家和人民群眾的損失和傷害降低。2 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)2.1 系統(tǒng)的組成本系統(tǒng)的組成分為三個(gè)部分，檢測(cè)模塊、單片機(jī)模塊和控制模塊。系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框架可由圖2-1所示。檢測(cè)模塊的功能是運(yùn)用兩組紅外線發(fā)射和接收對(duì)管來統(tǒng)計(jì)上車和下車的人數(shù)。單片機(jī)系統(tǒng)的功能是分析處理車上乘客的人數(shù)，與此同時(shí)把分析后得出的結(jié)果輸出到控制模塊來實(shí)現(xiàn)對(duì)其的控制。LED顯示模塊顯示當(dāng)前的乘客人數(shù)，當(dāng)客車超載時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行揚(yáng)聲器報(bào)警，并通過繼電器鎖定客車。紅外線發(fā)射接收對(duì)管（1）紅外線發(fā)射接收對(duì)管（2）雙D觸發(fā)器組成的互鎖電路單 片 機(jī) 系 統(tǒng)片機(jī)系統(tǒng)數(shù)碼管顯示電路繼電器控制電路揚(yáng)聲器報(bào)警電路圖2-1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖Figure 2-1 Diagram of the system design2.2 系統(tǒng)的原理系統(tǒng)對(duì)上車人員的檢測(cè)是由兩組紅外線發(fā)射和接收對(duì)管來實(shí)現(xiàn)的。紅外線發(fā)射和接收對(duì)管傳遞給單片機(jī)系統(tǒng)收集到的信息，由單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)人數(shù)進(jìn)行加計(jì)數(shù)和減計(jì)數(shù)，并且把它們轉(zhuǎn)化為BCD碼由LED數(shù)碼管加以顯示。與此同時(shí)，單片機(jī)系統(tǒng)還可以通過比較指令同預(yù)先設(shè)定的內(nèi)容相比較，來判斷當(dāng)前車內(nèi)的人數(shù)是否已達(dá)到預(yù)定人數(shù)，若當(dāng)前車內(nèi)的人數(shù)小于預(yù)定人數(shù)，則對(duì)車內(nèi)的人數(shù)繼續(xù)進(jìn)行判斷，反之，揚(yáng)聲器報(bào)警啟動(dòng)，對(duì)人們進(jìn)行警告，如果數(shù)分鐘后人數(shù)仍然大于預(yù)定的人數(shù)則由繼電器控制電路鎖定汽車發(fā)電機(jī)，若人數(shù)減少至小于預(yù)定人數(shù)時(shí)，系統(tǒng)則停止鎖定汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，使汽車可以繼續(xù)運(yùn)行。3 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)硬件總體的組成硬件電路的設(shè)計(jì)是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心工作。系統(tǒng)功能模塊決定了本設(shè)計(jì)包括三個(gè)部分：檢測(cè)模塊的設(shè)計(jì)、單片機(jī)模塊的設(shè)計(jì)和控制模塊的設(shè)計(jì)。3.2 檢測(cè)模塊電路該部分選用兩組紅外線發(fā)射和接收對(duì)管，在客車車門處適當(dāng)位置安裝，根據(jù)乘客經(jīng)過汽車車門時(shí)遮擋兩個(gè)紅外線發(fā)射和接收對(duì)管發(fā)出紅外線不同的時(shí)序，用單片機(jī)來判斷乘客上車或是下車。該部分硬件電路設(shè)計(jì)的電路圖如圖3-1。圖3-1 檢測(cè)電路模塊Figure 3-1 Detection circuit module在圖3-1所示的電路中，F(xiàn)1AF4A是由CMOS集成的反相放大器CD4069的放大濾波電路；ICA是由CD4013組成的CMOS雙D觸發(fā)器，Y1A、Y2A則是CD4081的四個(gè)2輸入端與門，它們與CD4069輸出的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，然后在Y1A和Y2A的輸出端輸出適合的電平信號(hào)，把它們分別送至AT89S51單片機(jī)的T0和T1（計(jì)數(shù)器0和1的時(shí)鐘輸入端）。如圖3-2E1E2人，兩個(gè)傳感器（E1和E2）之間要存在一定距離（30cm50cm），當(dāng)沒有人經(jīng)過傳感器時(shí)，紅外線二極管發(fā)出的光線照射不到光敏三極管上，給單片機(jī)的一直是保持不變的低電平信號(hào)，系統(tǒng)不會(huì)計(jì)數(shù)。有人上車時(shí)，E1先被遮擋住，與E1相對(duì)應(yīng)的紅外線二級(jí)管發(fā)出的光則照射在人的身上，反射到光敏三極管上，故電路中的A1端發(fā)出一個(gè)高電平信號(hào)，經(jīng)放大濾波、邏輯運(yùn)算，最后在A3輸出一個(gè)低電平信號(hào)。繼而E1和E2都被遮擋，然后是撤離E1遮擋住E2，最后離開。由以上可知在整個(gè)過程中A3點(diǎn)的電平是高低變化的，即一個(gè)上車脈沖信號(hào)，送至單片機(jī)的STATUS寄存器進(jìn)行加計(jì)數(shù)，而B3的輸出狀態(tài)是不變的。具體的檢測(cè)方法和脈沖產(chǎn)生的時(shí)序如圖3-3所示。圖3-2 人的走動(dòng)方向Figure 3-2 People walking directionA11B1A3B3圖3-3 各點(diǎn)時(shí)序波圖Figure 3-3 Each point sequential porto同時(shí)人上車時(shí)各點(diǎn)的邏輯關(guān)系如表3-1所示。表3-1 人上車時(shí)各點(diǎn)邏輯關(guān)系Table 3-1 Each point when people get on the bus logic relationship傳感器工作狀態(tài)A1B1A2B2A3B31無人上車0000002遮擋E11010003遮擋E1，E21111104遮擋E20101005人離去000000當(dāng)人下車時(shí)則是把之前遮擋的順序剛好反過來，B3點(diǎn)的脈沖是相反的，信號(hào)送至單片機(jī)的STATUS寄存器進(jìn)行減計(jì)數(shù)，單片機(jī)即可通過內(nèi)部程序計(jì)算出車廂內(nèi)的實(shí)際人數(shù)并存儲(chǔ)于寄存器中。紅外線傳感器是指能夠發(fā)射和接收紅外線的機(jī)器或器件。根據(jù)其機(jī)理不同可以分為主動(dòng)型紅外線傳感器和被動(dòng)型紅外線傳感器。其中主動(dòng)型紅外線傳感器，包括紅外發(fā)射傳感器和紅外接收傳感器，兩種傳感器配套使用可以組成一套完整的紅外線遙控、檢測(cè)系統(tǒng)，此類傳感器也被稱為光探測(cè)傳感器，本設(shè)計(jì)使用紅外發(fā)射二極管和紅外接收三極管來檢測(cè)和判斷客車當(dāng)前的載客人數(shù)。CD4013是CMOS雙D觸發(fā)器，在它的內(nèi)部集成了兩個(gè)性能相同、引腳獨(dú)立的D觸發(fā)器，采用14引腳雙排直插塑料封裝，在目前來看，是開發(fā)和設(shè)計(jì)電子電路的常用器件，使用很是靈活方便且容易掌握，受到電子愛好者的一致喜愛。CD4013管腳的排列如圖3-4所示，其內(nèi)部有兩個(gè)相同的D觸發(fā)器FF1和FF2。圖中，CP為時(shí)鐘脈沖輸入端，D為數(shù)據(jù)輸入端，Q和Q為一對(duì)互補(bǔ)的輸出端，R為復(fù)位端，S為置位端，Vpp和Vss分別為電源正負(fù)端。 圖3-4 CD4013管腳Figure 3-4 CD4013 pinCD4013的功能如表3-2所示，由表可知，當(dāng)R=S=0時(shí)，在CP上升沿的作用下，Q端與D端的狀態(tài)相同，即Qn+1=D，也就是將D端數(shù)據(jù)置入觸發(fā)器。當(dāng)R=0、S=1時(shí)，Q=1；當(dāng)R=1、S=0時(shí)，Q=0，叫做直接置1和置0，無需CP和D的配合。一般情況下不允許在R、S兩端同時(shí)加上高電平，因?yàn)檫@時(shí)高電平會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在觸發(fā)器的兩個(gè)輸出端，這是不正常的工作狀態(tài)。 表3-2 CD4013的功能表Table 3-2 CD4013 function tableCPD R S Qn+1XX0 0 0 01 0 0 1x 0 0 Qnx 1 0 0x 0 1 1CD4013有四種基本方式，即數(shù)據(jù)鎖存器、無穩(wěn)態(tài)工作方式、單穩(wěn)態(tài)工作方式和雙穩(wěn)態(tài)工作方式。3.3 單片機(jī)模塊電路單片機(jī)模塊用于對(duì)上下車人數(shù)的加減計(jì)數(shù)。單片機(jī)模塊的設(shè)計(jì)中，由于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量和程序量較少，需要的I/O口相對(duì)來說也較少，對(duì)于系統(tǒng)的需求,ATMEL公司的AT89S51芯片的資源能夠很好的滿足，所以在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用MCS-51系列單片機(jī)AT89S51芯片的最小系統(tǒng)。AT89S51是一種高性能、低功耗的8位單片機(jī)，片內(nèi)帶有一個(gè)4K字節(jié)的FLASH可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（EPROM），它采用了ATMEL公司的高密度非易失性存儲(chǔ)器(NURAM)技術(shù)和CMOS工藝，而且它的指令系統(tǒng)和輸出引腳都與MCS-51兼容。此外，AT89S51具有著MCS-51系列單片機(jī)的一切優(yōu)點(diǎn)。內(nèi)部128位RAM、32位雙向輸入輸出線、兩個(gè)十六位定時(shí)/計(jì)時(shí)器、兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)、5個(gè)中斷源、一個(gè)全雙工異步串行口及時(shí)鐘發(fā)生器等。片內(nèi)的可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器允許在系統(tǒng)內(nèi)改變程序或采用常規(guī)的非易失性存儲(chǔ)器來編程。所以AT89S51是一種靈活性高、功能強(qiáng)而且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的單片機(jī)，它可以在各種控制領(lǐng)域方便地應(yīng)用。AT89S51的主要性能有： 與MCS-51微控制器產(chǎn)品兼容； 4KB可改編程序FLASH存儲(chǔ)器; 全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz； 三級(jí)存儲(chǔ)器保密； 128x8字節(jié)內(nèi)部RAM； 32條可編程I/O線； 2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器； 6個(gè)中斷源； 可編程串行通道； 片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器；管腳功能：AT89S51的40引腳圖如圖3-5所示圖3-5 AT89S51引腳Figure 3-5 AT89S51 pin1) I/0口線：P0、P1、P2、P3共四個(gè)八位口；P0口為三態(tài)雙向口，也稱為數(shù)據(jù)總線口。因?yàn)橹挥兴苤苯佑糜谕獠看鎯?chǔ)器的讀/寫操作，來輸出來自外部存儲(chǔ)器低8位的地址。因?yàn)槭欠謺r(shí)輸出，故應(yīng)該在外部安裝鎖存器鎖存該地址的數(shù)據(jù)，ALE用于地址鎖存信號(hào)。P1口是專門供用戶使用的I/O口，是準(zhǔn)雙向口。P2口用于系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)作為高8位地址線。如果不擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器，P2口也可作為用戶I/O口線來使用，P2口也是準(zhǔn)雙向口。P3口是雙功能口，每一位都可以獨(dú)立地定義為第一I/O功能或第二I/O功能。作為第一功能使用時(shí)操作與P1口相同。P3口的第二功能如表3-3。 表3-3 P3口的第二功能Table 3-3 The second function P3 mouth2)控制口線：PSFN(片外取控制)、ALE(地址鎖存控制)、EA(片外儲(chǔ)器選擇)、RF-SFT(復(fù)位控制)；3)電源和時(shí)鐘：Ccc、Vss；XTAL1，XTAL2本系統(tǒng)選用高性能的單片機(jī)方便了擴(kuò)展功能，基本電路如圖3-6所示。 圖3-6 單片機(jī)基本電路Figure 3-6 Basic circuit of single chip microcomputer3.4 控制模塊電路在單片機(jī)內(nèi)，控制模塊根據(jù)預(yù)先設(shè)定的載客人數(shù)，如果上車人數(shù)超過了設(shè)定值，單片機(jī)就用繼電器來控制汽車的打火器，鎖定汽車執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使無法啟動(dòng)，當(dāng)前人數(shù)會(huì)通過LED 顯示，并通過揚(yáng)聲器報(bào)警。3.4.1 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)數(shù)碼管電路的設(shè)計(jì)中，將待顯示的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為BCD碼輸出，通過共陰極數(shù)碼管譯碼驅(qū)動(dòng)器74LS48將BCD碼轉(zhuǎn)換成七段碼送給數(shù)碼管顯示。顯示電路如圖3-7所示。 圖3-7 顯示電路Figure 3-7 Display circuit74LS48為38線的譯碼器，譯碼器輸入端A、B、C分別接單片機(jī)的P1.0，P1.1，P1.2，譯碼器輸出端Y0Y7接8個(gè)數(shù)碼管從低位到高位的共陰極端。電路中需顯示的數(shù)字通過串行口P1送到74LS48，把單片機(jī)輸送過來的BCD碼，轉(zhuǎn)換成高低電平，通過Y0Y7送給LED顯示器，不同電平會(huì)順序地控制七個(gè)數(shù)碼管的亮與滅，然后顯示出不同數(shù)字，如果檢測(cè)電路檢測(cè)到有5個(gè)人上車，單片機(jī)會(huì)輸送一個(gè)顯示0的數(shù)據(jù)給第一個(gè)74LS48，同時(shí)送去一個(gè)顯示5的數(shù)據(jù)給第二個(gè)74LS48，這樣總體顯示為“05”的字樣，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到有16個(gè)人上車時(shí)，單片機(jī)輸送顯示1的數(shù)據(jù)給第一個(gè)74LS48，同時(shí)送去顯示6的數(shù)據(jù)給第二個(gè)74LS48，這樣總體顯示“16”的字樣。LED顯示器都是多個(gè)發(fā)光二極管經(jīng)過組合而成的。段式LED顯示器的應(yīng)用最為廣泛，它是一種可靠性高、成本低，穩(wěn)定性高的顯示器，亮度也很高，使用壽命比較長(zhǎng)；點(diǎn)陣LED顯示器作為戶外文字信息和廣告牌也被普遍使用。但LED顯示器功率消耗大，易發(fā)熱，相對(duì)來說體積較大。LED顯示器是由LED組成的，當(dāng)其中一個(gè)LED導(dǎo)通時(shí)，此LED表示的點(diǎn)或段就會(huì)被點(diǎn)亮，單片機(jī)控制的多個(gè)不同點(diǎn)或段的亮或滅，從而顯示出不同的字符或數(shù)碼。常用段式的LED顯示器包括“七段”結(jié)構(gòu)LED顯示器和“米字”結(jié)構(gòu)LED顯示器。它們有共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)，其中，共陽極LED顯示器內(nèi)部所有發(fā)光二極管的陽極連接在一起，而所有發(fā)光二極管的陰極各自獨(dú)立。共陰極LED顯示器的內(nèi)部所有發(fā)光二極管的陰極連在一起，而所有發(fā)光二極管的陽極各自獨(dú)立，段式LED顯示器的控制方式分為動(dòng)態(tài)顯示控制和靜態(tài)顯示控制兩種。動(dòng)態(tài)顯示控制，就是多位顯示器依次掃描，任意的時(shí)刻只有某顯示器是亮的，而其他的都不亮，一位亮一定時(shí)間后轉(zhuǎn)向另一位。這種動(dòng)態(tài)依次掃描多位LED顯示器的方式會(huì)使顯示位“閃爍”，但是，適度調(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”。 靜態(tài)顯示控制方式比動(dòng)態(tài)掃描LED顯示器方式的電路復(fù)雜一些，動(dòng)態(tài)掃描LED顯示器的亮度和掃描頻率有關(guān)，另外，還和各段的導(dǎo)通電流有關(guān)。靜態(tài)顯示控制，就是如果一個(gè)LED顯示器顯示出某字符，控制碼就控制相應(yīng)的LED段使其處于恒定的導(dǎo)通狀態(tài)，靜態(tài)顯示控制在電路上需要把控制碼鎖存在LED顯示器的各段輸入引腳，如果LED顯示器有多位，每位都需要一個(gè)8位的鎖存器，AT89S51單片機(jī)只在需要更改顯示器所顯示的內(nèi)容時(shí)，才重新鎖存在8位鎖存器中以新的控制碼。靜態(tài)顯示控制的LED顯示器的亮度與各段的導(dǎo)通電流大小有關(guān)，靜態(tài)控制在顯示時(shí)是比較穩(wěn)定的。3.4.2 報(bào)警電路設(shè)計(jì)在報(bào)警電路中，單片機(jī)傳送過來的報(bào)警信號(hào)通過功率放大器來驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，它的總體設(shè)計(jì)如圖3-8所示。單片機(jī)揚(yáng)聲器功率放大器圖3-8 報(bào)警電路框圖Figure 3-8 Alarm circuit diagram當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)出客車上的人員數(shù)量超過設(shè)定值時(shí)，將通過P1.0口輸出的1KHz的音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，本設(shè)計(jì)采用了音頻放大集成芯片LM386，報(bào)警電路如圖3-9所示。圖3-9 報(bào)警電路Figure 3-9 Alarm circuitLM386是特意為低損耗電源設(shè)計(jì)的功率放大器。供應(yīng)電源可使用電池，輸入電壓范圍為4V12V，無動(dòng)作時(shí)只消耗4mA電流，失真低。LM386的內(nèi)部方塊圖及接腳圖如圖3-10、圖3-11所示。 圖3-10 接腳圖Figure 3-10 Feet figure 圖3-11 內(nèi)部方塊圖Figure 3-11 Internal block diagram3.4.3 繼電器控制電路設(shè)計(jì)汽車鎖定的實(shí)現(xiàn)要通過在點(diǎn)火線路中所加的繼電器開關(guān)。當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)打開（即點(diǎn)火開關(guān)）時(shí)， P1.5口處于低電平，因此繼電器不動(dòng)作，對(duì)客車的正常工作沒有影響。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)出車上人員數(shù)量超出設(shè)定值時(shí)，將通過P1.5口輸出一個(gè)高電平，使繼電器工作，進(jìn)而斷開點(diǎn)火線路，使汽車無法啟動(dòng)。當(dāng)車內(nèi)人數(shù)變化至設(shè)定人數(shù)以下時(shí)，系統(tǒng)將再次輸送低電平到P1.5，繼電器就會(huì)恢復(fù)至原有的狀態(tài)，客車又可以正常啟動(dòng)，進(jìn)而有效地抵制了客車的超載。繼電器電路通常都要在繼電器線圈兩頭加上一個(gè)二極管來吸收繼電器線圈斷電時(shí)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)，防止受到干擾。 4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)軟件的整體設(shè)計(jì)根據(jù)整體方案的思想，系統(tǒng)的程序框圖如圖4-1所示。首先進(jìn)行系統(tǒng)的初始化，包括設(shè)置定時(shí)器計(jì)數(shù)初值、設(shè)置堆棧指針、設(shè)置定時(shí)器的工作方式、設(shè)置中斷允許控制。把通用寄存器清零，以存放車上目前的人數(shù)，一個(gè)單元存放設(shè)定客車能搭載的最大乘客數(shù)，繼而把寄存器存放的目前車內(nèi)人數(shù)存至累加器中，通過比較指令和單元的內(nèi)容相比較，判斷當(dāng)前車內(nèi)的人數(shù)是否已到達(dá)預(yù)定的人數(shù)，如果當(dāng)前車內(nèi)人數(shù)小于預(yù)定人數(shù)，則繼續(xù)對(duì)車內(nèi)人數(shù)進(jìn)行判斷，如果當(dāng)前車內(nèi)的人數(shù)大于預(yù)定的人數(shù)，則跳轉(zhuǎn)至報(bào)警指令，揚(yáng)聲器報(bào)警，同時(shí)繼電器動(dòng)作，汽車點(diǎn)火器斷開。圖4-1 程序框圖Figure 4-1 Program block diagram同時(shí)，程序還可以實(shí)時(shí)顯示車內(nèi)的人數(shù)。系統(tǒng)循環(huán)判斷當(dāng)前車內(nèi)的人數(shù)，當(dāng)車內(nèi)的人數(shù)小于設(shè)定人數(shù)時(shí)，隨時(shí)清除報(bào)警程序，使繼電器的常閉觸頭閉合，可使客車能夠再次正常啟動(dòng)。在顯示子程序中，主要使外部中斷所產(chǎn)生的計(jì)數(shù)值由十六進(jìn)制轉(zhuǎn)化為8 位的BCD 碼，繼而顯示數(shù)據(jù)。4.2 計(jì)數(shù)功能程序設(shè)計(jì)這部分程序的功能是把傳感器檢測(cè)到的兩路上下車信號(hào)送至AT98S51單片機(jī)STATUS寄存器來進(jìn)行加和減計(jì)數(shù)，將實(shí)時(shí)數(shù)量和設(shè)定在W寄存器的上限人數(shù)（40人）循環(huán)不斷地進(jìn)行比較和查詢，一旦等于40就發(fā)出報(bào)警信號(hào)進(jìn)行報(bào)警，大于40則執(zhí)行程序, 鎖定發(fā)動(dòng)機(jī)電路。4.3 LED顯示電路的程序設(shè)計(jì)該部分程序的功能是對(duì)單片機(jī)的顯示位加以查詢，使數(shù)碼管的高位和低位能夠不間斷地刷新，用來實(shí)時(shí)顯示客車上的乘客人數(shù)。4.4 報(bào)警電路程序設(shè)計(jì)該部分的功能是一直查詢單片機(jī)的報(bào)警控制位，一旦有高電平輸出，系統(tǒng)通過LM386驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器報(bào)警提示客車司機(jī)，來及時(shí)防止超載現(xiàn)象的發(fā)生。 5 結(jié)論該論文設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是使用了紅外線發(fā)射接收器這一經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的檢測(cè)器件，并采用雙D觸發(fā)器組成的互鎖電路來抵御來自外界的干擾，與此同時(shí)，系統(tǒng)的核心是AT89S51單片機(jī)微控制器，由檢測(cè)電路、控制電路、顯示電路、報(bào)警電路、和系統(tǒng)軟件構(gòu)成，本設(shè)計(jì)完成的工作主要有：(1)采用紅外線檢測(cè)上下車人數(shù)。(2)使檢測(cè)和輸出的信號(hào)不失真地反映到顯示器。(3)系統(tǒng)采用的紅外線發(fā)射接收器可以實(shí)時(shí)、連續(xù)地在線監(jiān)測(cè)、顯示。(4)系統(tǒng)的揚(yáng)聲器在系統(tǒng)檢測(cè)到超載時(shí)進(jìn)行報(bào)警。(5)系統(tǒng)的繼電器控制電路還可以在警告發(fā)出后切斷汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)電路。本設(shè)計(jì)通過檢測(cè)和計(jì)算客車的人數(shù)，較好地完成了客車超載的提示預(yù)警。系統(tǒng)的運(yùn)行可靠、穩(wěn)定、準(zhǔn)確、快速，結(jié)果能夠?qū)崟r(shí)顯示，并具有抗干擾能力強(qiáng)、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。但因?yàn)闀r(shí)間和個(gè)人能力有限，本智能型檢測(cè)系統(tǒng)尚存在一些需要完善和進(jìn)一步研究的地方，希望通過以后的學(xué)習(xí)來提升。參考文獻(xiàn)1 陳永甫. 紅外探測(cè)與控制電路M.北京:人民郵電出版社.2004.2 肖景，趙健. 紅外線熱釋電與超聲波遙控電路M.北京:人民郵電出版社. 2003.3 李廣弟，朱月秀，王秀山.單片機(jī)基礎(chǔ)M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社.2001.4 沈紅衛(wèi).單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例與分析M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社.2003.5 王仲生. 智能監(jiān)測(cè)與控制技術(shù)M.西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社.2002.6 吳基安. 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