燕山大學畢業(yè)設計客車防超載智能語音提示系統(tǒng)設計

客車防超載智能語音提示系統(tǒng)設計指導教師：學生姓名：學院：電氣工程學院學號：現(xiàn)在是1頁\一共有22頁\編輯于星期三目錄研究背景研究目標研究的主要內(nèi)容論文結構實現(xiàn)方法重點難點系統(tǒng)演示系統(tǒng)評價致謝現(xiàn)在是2頁\一共有22頁\編輯于星期三研究背景

隨著世界經(jīng)濟的繁榮發(fā)展，各國城市化的進程越來越快。城市交通漸漸成為各國研究的一大內(nèi)容。一直以來，公共交通系統(tǒng)作為城市交通的中堅力量，發(fā)揮著不可替代的作用。然而，在城市化的飛速發(fā)展的同時，世界各地的城市的公共交通系統(tǒng)也變得越來越繁忙，而由此產(chǎn)生的公共交通乘客超載現(xiàn)象也屢禁不止。現(xiàn)在是3頁\一共有22頁\編輯于星期三

公交超載現(xiàn)象不僅對車輛本身及其乘客非常不負責任，同樣對周圍其他車輛和行人也造成了嚴重的威脅。近年來，我國地鐵、公共汽車等公共交通工具事故頻發(fā)，人民的生命財產(chǎn)安全受到極大的威脅。為了消除客車超載

而產(chǎn)生的安全隱患，

預防和治理客車超

載成為公共交通系

統(tǒng)安全的首要課題?，F(xiàn)在是4頁\一共有22頁\編輯于星期三研究目標本次設計即針對客車超載現(xiàn)象設計一種客車防超載智能語音提示系統(tǒng)。該系統(tǒng)要求可以有效檢測當前車載乘客的數(shù)量，并且在客車超載的

情況下，進行語音

提示。此外，可加

入超載報警以及超

載制動等功能?，F(xiàn)在是5頁\一共有22頁\編輯于星期三研究的主要內(nèi)容客車防超載智能語音提示系統(tǒng)理論研究硬件實現(xiàn)乘客數(shù)檢測方法報警提示系統(tǒng)檢測方法的確定檢測器件的選擇語音功能的實現(xiàn)制動門禁聯(lián)網(wǎng)單片機傳感器顯示模塊語音模塊以STM8為核心，按照模塊化設計思想，對各部分進行完成完善以IAREmbeddedWorkbench平臺為基礎進行編程下載，完成數(shù)據(jù)處理、顯示、輸出現(xiàn)在是6頁\一共有22頁\編輯于星期三論文的結構準備工作課題背景國內(nèi)外基本現(xiàn)狀理論基礎有關信號的理論單片機原理硬件實現(xiàn)各個模塊的實現(xiàn)各模塊與單片機的連線現(xiàn)在是7頁\一共有22頁\編輯于星期三系統(tǒng)實現(xiàn)方法1、設計的思路及方法(1)根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)狀，歸納總結各國目前檢測客車、列車乘客人數(shù)的主流方法。

(2)分析各個方法的優(yōu)勢以及不足，綜合比較各個方法，選擇合適的方法。各個方法的介紹已在開題報告中進行了闡述，其優(yōu)劣性也進行了相關說明，這里不再贅述。經(jīng)綜合考慮，最終選擇傳感器（紅外）的方法進行研究。(3)對各模塊（檢測模塊、語音提示模塊、LED顯示模塊、GSM模塊）進行設計，并以STM8為核心，按照模塊化設計思想，編寫程序，并進行系統(tǒng)的調(diào)試，最終實現(xiàn)各模塊的功能。現(xiàn)在是8頁\一共有22頁\編輯于星期三系統(tǒng)功能的實現(xiàn)流程圖乘客下車乘客上車上車門傳感器下車門傳感器差生加一信號產(chǎn)生減一信號單片機處理信號是否超載？LED顯示模塊語音提示模塊其他模塊是否系統(tǒng)初始化及控制現(xiàn)在是9頁\一共有22頁\編輯于星期三所采用的元件模塊功能模塊具體型號檢測信號紅外傳感器菊輝紅外反射式傳感器中央控制單片機STM8S105屏幕顯示LED顯示模塊TM1638語音提示語音錄放模塊ISD1820聯(lián)網(wǎng)報警GSM模塊SIM900A現(xiàn)在是10頁\一共有22頁\編輯于星期三模塊實物圖現(xiàn)在是11頁\一共有22頁\編輯于星期三紅外模塊：將模塊的DATAOUT引腳與單片機的一個GPIO引腳相連，當紅外模塊感應到信號時傳遞給單片機。語音模塊：將模塊的PLAYE（單遍播放）引腳與單片機的一個GPIO引腳相連，當單片機判斷出客車超載時驅動模塊播放提前錄制好的語音。顯示模塊：將模塊的DIO、STB、CLK三個引腳分別與單片機的一個GPIO引腳相連，分別起到數(shù)據(jù)交換、片選、時鐘輸入的作用，本設計主要用到該模塊的顯示作用。GSM模塊：將模塊的RX與TX分別和單片機的TX與RX相連，通過串口與單片機交換信息。KEY引腳接地開機?，F(xiàn)在是12頁\一共有22頁\編輯于星期三重點難點可靠計數(shù)當人體經(jīng)過傳感器的感應區(qū)域時，究竟多長時間開始計數(shù)以及單位時間內(nèi)計數(shù)多少次？一門雙用有的客車前門和后門都是既可以上車又可以下車，當傳感器感應到信號時，如何判斷乘客是上車還是下車？發(fā)送短信由于單片機每一時刻只能執(zhí)行一個任務，而發(fā)送短信需要用到串口操作，如何在發(fā)送短信的同時保證系統(tǒng)的正常運轉？現(xiàn)在是13頁\一共有22頁\編輯于星期三解決辦法可靠計數(shù)合理設置傳感器檢測信號的持續(xù)時間和間隔時間，防止誤計數(shù)。本次設計設置持續(xù)時間為300us，防止誤報，每兩次信號之間要有300us的間隔時間，這樣第二次產(chǎn)生的信號才有效?，F(xiàn)在是14頁\一共有22頁\編輯于星期三一門兩用在一個門處放置并排的兩個傳感器，通過兩個傳感器產(chǎn)生信號的先后順序判斷乘客是上車還是下車。如右圖所示?，F(xiàn)在是15頁\一共有22頁\編輯于星期三發(fā)送短信利用查詢方式操作串口，并巧妙設計程序，使單片機周期性執(zhí)行程序，合理安排單片機執(zhí)行任務的順序，利用空閑時間驅動GSM模塊發(fā)送短信?，F(xiàn)在是16頁\一共有22頁\編輯于星期三系統(tǒng)演示

為了方便演示，初始車載乘客數(shù)量設置為18人，最大載客量為20人。開機后系統(tǒng)運作，LED數(shù)碼管顯示“PSG18”，表示當前乘客（Passenger）有18人。

用模型進行實物演示時，將紅外線反射式傳感器的感應范圍設置在20cm左右，用手通過感應區(qū)域模擬乘客上下車。結合實際，為了提高計數(shù)的可靠性，此處設計為：300毫秒的感應時間為有效時間，兩次有效感應之間需要有300毫秒的間隔時間?，F(xiàn)在是17頁\一共有22頁\編輯于星期三

當用手通過上車門傳感器的感應區(qū)域時，客車人數(shù)加1。當車載人數(shù)超過20人時，LED數(shù)碼管閃爍顯示“OLXX”，表示正在超載（Overloding），XX為當前車載實際人數(shù)。語音模塊也會發(fā)出提前錄制好的語音提示。同時SIM900A模塊工作，目標號碼會收到一條報警短信，內(nèi)容為：“Warning:49IsOverloading!”（中文意思為：警告：49號車正在超載?。，F(xiàn)在是18頁\一共有22頁\編輯于星期三當受到警告用手通過下車門傳感器的感應區(qū)域，表示乘客下車，將乘客數(shù)量減少到20（含）人以下。此時，LED閃爍停止，正常顯示當?shù)那败囕d人數(shù)，語音模塊播放一條恢復正常的語音提示，同時SIM900A模塊向目標號碼發(fā)送一條消息來解除警告，內(nèi)容為：“AlarmIsDisabled.”（中文意思為：警告解除）。詳情請看實物演示?，F(xiàn)在是19頁\一共有22頁\編輯于星期三系統(tǒng)評價通過硬件模型的演示可以看出，本次設計的系統(tǒng)通過紅外線傳感器進行乘客的計數(shù)，演示非常貼近實際情況，當客車超載時，系統(tǒng)進行了LED顯示屏顯示、語音提示以及短信報警的處理；當乘客數(shù)量恢復正常時，系統(tǒng)提示恢復正常，同時發(fā)送警報解除的短信。現(xiàn)在是20頁\一共有22頁\編輯于星期三總的來看，本次設計較好的完成了課題所要求實現(xiàn)的功能，并加入了GSM短信報警功能，增加了系統(tǒng)的實用性。然而，并不存在完美的設計，所有的系統(tǒng)都永遠有提升的空間，本設